綜合導航校驗儀系統的製作方法
2023-06-30 06:17:01
專利名稱：綜合導航校驗儀系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及無線電電子設備的數據傳送技術領域，具體來講是一種綜合導航
校驗儀系統。
背景技術：
早期的飛行器在空中飛行僅依靠地標導航——例如飛行中盯著公路、鐵路、河流 等線狀地標；山峰、燈塔、公路交匯點等點狀地標；湖泊、城鎮等面狀地標。後來，空勤人員 利用航空地圖、磁羅盤、計算尺、時鐘等工具和他們的天文、地理、數學知識，根據風速、風向 計算航線角，結合地標修正航線偏差，這種工作叫做"空中領航"。 隨著無線電技術的發展，各式各樣的電子設備為飛行器提供精確的導航信息如 適用於廣闊海面的羅蘭系統、用於近距導航的甚高頻全向無線電信標導航系統，另外還有 多種為其它用途開發的導航信標和雷達系統。 現在，利用同步衛星工作的全球定位系統(GPS)已開始廣泛使用。但V0RTAC仍是 近距導航的主流，絕大多數現代飛機，包括民航客機、小型通用飛機都配備有V0R接收機。 V0RTAC是V0R/DME和TACAN的統稱，V0R/DME和TACAN兩者的工作原理和技術規範都不同， 但使用上它們是完全一樣的。事實上，有的VOR/DME和TACAN發射臺站是建在一起使用同 一個頻率的，對空勤人員來說，只是一個V0R信標。V0R信標是世界上最多、最主要的無線 電導航點。許許多多的V0R臺站相隔一定距離成網絡狀散點分布，當飛機上的接收機收到 V0R信標的信號，飛行人員就可通過專用儀表判斷飛機與該發射臺站的相對位置，如果臺站 信號是帶測距的(匿E)，還可知道飛機與臺站的距離，從而確定飛機當前的位置，並知道應 以多少度的航線角飛抵目的地。 目前我國使用的綜合導航校驗儀的系統電路複雜，操作極不方便，重量和體積很 大，特別是元器件全部由國外進口 ，不便於購買和維護。
實用新型內容本實用新型的目的在於解決上述問題，提供一種結構簡單、操作方便、通過軟體模 擬實現信號編碼解碼的綜合導航校驗儀系統。 為能達到上述發明目的，所採用的技術方案是一種綜合導航校驗儀系統，所述系 統包括三個子系統以及共用的微控制器MCU、液晶顯示器、鍵盤和信號輸入輸出單元，子系 統及其信號輸入輸出單元、液晶顯示器和鍵盤與該微控制器MCU相連接，其中子系統包括 編碼解碼子系統、信號形成子系統和載波收發子系統。
所述編碼解碼子系統主要由多個編碼解碼裝置構成，所述編碼解碼裝置包括 —時間給定裝置，所述時間給定裝置中CPLD對輸入的時鐘信號分頻處理、內部通 過軟體設計，形成不同重複頻率的信號、記錄脈衝、位置選通信號、小周期選通信號、燈顯示 器和代碼形成的允許信號；及 —分配裝置和記錄裝置，所述分配裝置和記錄裝置中CPLD對輸入的時鐘信號分 頻處理、內部通過軟體設計，形成寄存器的記錄信號、自檢字和位置解碼；及[0012] —寄存器裝置，所述寄存器裝置中CPLD對輸入的時鐘信號分頻處理、內部通過軟 件設計，移位電路、起始和成堆電路代碼形成器、起始信號解碼器、成堆信號解碼器和控制 器中寄存數據；及 —指示裝置，所述指示裝置中CPLD對輸入的時鐘信號分頻處理、內部通過軟體設 計，用以指示裝置，指示編碼解碼系統工作狀態及參數； 該子系統通過插座與綜合導航校驗儀載波收發通道系統相連，接收的信息信號通
過分配裝置進行位置碼分配，微控制器MCU對上述產生的信號處理和控制、4X4鍵盤操作、
液晶顯示器顯示，信號輸出到綜合導航校驗儀載波收發通道。 所述信號形成子系統主要由信號形成器構成，所述信號形成器包括 —用以形成距離回答脈衝，並將可變分頻係數分頻器中清除和記錄脈衝，同時供
詢問代碼用的選通脈衝、代碼重合信號和代碼、狀態控制信號的距離代碼形成器，所述距離
代碼形成器中CPLD對輸入時鐘信號分頻處理，產生距離回答信號及狀態控制信號；及 —用以形成信號的解碼、設置脈衝、可變分頻係數分頻器記錄信號、選通脈衝和距
離自檢信號的顯示代碼形成器；及 —用以產生35基準、36基準、r信號代碼、距離詢問信號代碼、0.25。信號代碼 和0. 25°選通脈衝信號代碼的方位代碼形成器，方位代碼形成器中CPLD對輸入時鐘信號 分頻處理，產生35基準、36基準、r信號代碼、距離詢問信號代碼、0.25。信號代碼；及 —用以產生重複頻率為10MHz的脈衝、可變分頻係數分頻器控制信號和25計數器 控制信號、解碼器控制信號、外觸發信號和相互間延遲0. 1 y s的重複周期為1 P s的信號的 距離檢查點形成器；及一用以形成方位代碼形成器寄存器的輸入信號、具有重複頻率信號、 基準信號觸發脈衝的方位檢查點形成器，方位及距離檢查點形成器中CPLD對輸入時鐘信 號分頻處理，產生具有重複頻率的檢查信號；及 —用以形成方位信號包絡、供34/68/170/204 ii s計數器用的選通脈衝及方位信 號檢查脈衝的方位信號形成器，方位信號形成器中CPLD對輸入時鐘信號分頻處理，產生的 方位角數據通過DA變換成方位包絡信號；及 —用以形成基準信號包絡、負極性方位信號觸發脈衝信號、選通脈衝信號的基準 信號形成器；基準信號形成器中CPLD對輸入時鐘信號分頻處理，產生方位信號精確觸發脈 衝信號；產生的基準信號數據通過DA變換成基準信號包絡信號；及 —用以產生調製信號、方位信號精確觸發脈衝、具有重複周期信號的調製信號形 成器，調製信號形成器中CPLD對輸入時鐘信號分頻處理，產生具有重複周期信號的調製信 號及方位信號精確觸發脈衝信號；及 —用以形成航向和下滑的著陸信號、代碼控制信號、自檢信號、地面顯示回答信號 的著陸信號形成器，著陸信號形成器中CPLD對輸入時鐘信號分頻處理，產生地面顯示回答 信號；產生航向和下滑的著陸信號數據，通過DA變換成可聞度變化的航向和下滑信號； 該子系統由插座與綜合導航校驗儀載波收發通道系統相連，形成系統所需的信號 並對接收的信號解碼，上述信號通過微控制器MCU處理、4X4鍵盤操作、液晶顯示器顯示， 輸出到綜合導航校驗儀載波收發通道。 所述載波收發子系統主要由載波收發通道數字頻率合成器、方位發射通道、距離 發射通道、相互坐標確定通道和異步接收機構成，其中載波收發通道數字頻率合成器及信
5號輸入輸出單元、液晶顯示器、鍵盤與微控制器MCU相連接，所述載波收發通道數字頻率合成器是由採用直接數字頻率合成器DDS、電壓控制振蕩器VC0及微控制器MCU通過軟體設計頻點的不同，分別構成方位通道數字頻率合成器、距離通道數字頻率合成器和相互坐標確定通道數字頻率合成器；該子系統由4X4鍵盤和液晶顯示器直接設置和顯示各通道載波頻率，設置通道增益、工作模式、工作狀態，並直觀顯示信息在液晶顯示器上。[0026] 所述方位通道數字頻率合成器和距離通道數字頻率合成器上還分別連接有調製器模塊，所述調製器模塊主要是由可控平滑信號調製器、可控脈衝信號調製器和耦合檢波器構成；其中調製器模塊中的調製器1和調製器2由定向耦合器輸出到方位發射通道，調製器3和調製器4由另一個定向耦合器輸出到距離發射通道。 所述相互坐標確定通道數字頻率合成器上連接有用以確認並顯示接收頻率，並把由接收通道和檢查信號單元接收的方位信號、距離查詢信號、信息信號分離出來的異步接收機。 本實用新型結構簡單、操作簡便，採用4X4鍵盤和液晶顯示器實現測試和控制，並能直觀顯示相關信息在液晶顯示器上面。維護方便，全部採用國內常用的元器件，技術資料和技術文檔全面，並降低系統成本。本實用新型的系統中，採用FPGA和CPLD可編程邏輯器件，通過軟體模擬和實現信號的編碼和解碼等，避免選用與國內不通用的進口元件。
圖1是本實用新型的系統結構框圖；[0030] 圖2是本實用新型編碼解碼系統結構框圖；[0031] 圖3是本實用新型信號形成系統結構框圖；[0032] 圖4是本實用新型載波收發系統結構框具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步的詳細描述 如圖1所示，一種綜合導航校驗儀系統，所述系統包括三個子系統以及共用的微控制器MCU、液晶顯示器、鍵盤和信號輸入輸出單元，子系統及其信號輸入輸出單元、液晶顯示器和鍵盤與該微控制器MCU相連接，其中子系統包括編碼解碼子系統、信號形成子系統和載波收發子系統。 如圖2所示，所述編碼解碼子系統主要由多個編碼解碼裝置構成，所述編碼解碼裝置包括 —時間給定裝置，所述時間給定裝置中CPLD對輸入的時鐘信號分頻處理、內部通過軟體設計，形成不同重複頻率的信號、記錄脈衝、位置選通信號、小周期選通信號、燈顯示器和代碼形成的允許信號；及 —分配裝置和記錄裝置，所述分配裝置和記錄裝置中CPLD對輸入的時鐘信號分
頻處理、內部通過軟體設計，形成寄存器的記錄信號、自檢字和位置解碼；及 —寄存器裝置，所述寄存器裝置中CPLD對輸入的時鐘信號分頻處理、內部通過軟
件設計，移位電路、起始和成堆電路代碼形成器、起始信號解碼器、成堆信號解碼器和控制
器中寄存數據；及[0039] —指示裝置，所述指示裝置中CPLD對輸入的時鐘信號分頻處理、內部通過軟體設計，用以指示裝置，指示編碼解碼系統工作狀態及參數； 該子系統通過插座與綜合導航校驗儀載波收發通道系統相連，接收的信息信號通過分配裝置進行位置碼分配，微控制器MCU對上述產生的信號處理和控制、4X4鍵盤操作、液晶顯示器顯示，信號輸出到綜合導航校驗儀載波收發通道。 如圖3所示，所述信號形成子系統主要由信號形成器構成，所述信號形成器包括[0042] —用以形成距離回答脈衝，並將可變分頻係數分頻器中清除和記錄脈衝，同時供詢問代碼用的選通脈衝、代碼重合信號和代碼、狀態控制信號的距離代碼形成器，所述距離代碼形成器中CPLD對輸入時鐘信號分頻處理，產生距離回答信號及狀態控制信號；及[0043] —用以形成信號的解碼、設置脈衝、可變分頻係數分頻器記錄信號、選通脈衝和距離自檢信號的顯示代碼形成器；及 —用以產生35基準、36基準、r信號代碼、距離詢問信號代碼、0. 25°信號代碼和0. 25°選通脈衝信號代碼的方位代碼形成器，方位代碼形成器中CPLD對輸入時鐘信號分頻處理，產生35基準、36基準、r信號代碼、距離詢問信號代碼、0.25。信號代碼；及[0045] —用以產生重複頻率為10MHz的脈衝、可變分頻係數分頻器控制信號和25計數器控制信號、解碼器控制信號、外觸發信號和相互間延遲0. 1 y s的重複周期為1 P s的信號的距離檢查點形成器；及一用以形成方位代碼形成器寄存器的輸入信號、具有重複頻率信號、基準信號觸發脈衝的方位檢查點形成器，方位及距離檢查點形成器中CPLD對輸入時鐘信號分頻處理，產生具有重複頻率的檢查信號；及 —用以形成方位信號包絡、供34/68/170/204 ii s計數器用的選通脈衝及方位信號檢查脈衝的方位信號形成器，方位信號形成器中CPLD對輸入時鐘信號分頻處理，產生的方位角數據通過DA變換成方位包絡信號；及 —用以形成基準信號包絡、負極性方位信號觸發脈衝信號、選通脈衝信號的基準信號形成器；基準信號形成器中CPLD對輸入時鐘信號分頻處理，產生方位信號精確觸發脈衝信號；產生的基準信號數據通過DA變換成基準信號包絡信號；及 —用以產生調製信號、方位信號精確觸發脈衝、具有重複周期信號的調製信號形成器，調製信號形成器中CPLD對輸入時鐘信號分頻處理，產生具有重複周期信號的調製信號及方位信號精確觸發脈衝信號；及 —用以形成航向和下滑的著陸信號、代碼控制信號、自檢信號、地面顯示回答信號的著陸信號形成器，著陸信號形成器中CPLD對輸入時鐘信號分頻處理，產生地面顯示回答信號；產生航向和下滑的著陸信號數據，通過DA變換成可聞度變化的航向和下滑信號；[0050] 該子系統由插座與綜合導航校驗儀載波收發通道系統相連，形成系統所需的信號並對接收的信號解碼，上述信號通過微控制器MCU處理、4X4鍵盤操作、液晶顯示器顯示，輸出到綜合導航校驗儀載波收發通道。 如圖4所示，所述載波收發子系統主要由載波收發通道數字頻率合成器、方位發射通道、距離發射通道、相互坐標確定通道和異步接收機構成，其中載波收發通道數字頻率合成器及信號輸入輸出單元、液晶顯示器、鍵盤與微控制器MCU相連接，所述載波收發通道數字頻率合成器是由採用直接數字頻率合成器DDS、電壓控制振蕩器VCO及微控制器MCU通過軟體設計頻點的不同，分別構成方位通道數字頻率合成器、距離通道數字頻率合成器和相互坐標確定通道數字頻率合成器；該子系統由4X4鍵盤和液晶顯示器直接設置和顯示
各通道載波頻率，設置通道增益、工作模式、工作狀態，並直觀顯示信息在液晶顯示器上。 如圖4所示，所述方位通道數字頻率合成器和距離通道數字頻率合成器上還分別
連接有調製器模塊，所述調製器模塊主要是由可控平滑信號調製器、可控脈衝信號調製器
和耦合檢波器構成；其中調製器模塊中的調製器1和調製器2由定向耦合器輸出到方位發
射通道，調製器3和調製器4由另一個定向耦合器輸出到距離發射通道。 如圖4所示，所述相互坐標確定通道數字頻率合成器上連接有用以確認並顯示接
收頻率，並把由接收通道和檢查信號單元接收的方位信號、距離查詢信號、信息信號分離出
來的異步接收機。
權利要求一種綜合導航校驗儀系統，其特徵在於所述系統包括三個子系統以及共用的微控制器MCU、液晶顯示器、鍵盤和信號輸入輸出單元，子系統及其信號輸入輸出單元、液晶顯示器和鍵盤與該微控制器MCU相連接，其中子系統包括編碼解碼子系統、信號形成子系統和載波收發子系統。
2. 根據權利要求1所述綜合導航校驗儀系統，其特徵在於所述編碼解碼子系統主要 由多個編碼解碼裝置構成，所述編碼解碼裝置包括時間給定裝置、分配裝置、記錄裝置、寄 存器裝置和指示裝置；該子系統通過插座與綜合導航校驗儀載波收發通道系統相連，接收的信息信號通過分 配裝置進行位置碼分配，微控制器MCU對上述產生的信號處理和控制、4X4鍵盤操作、液晶 顯示器顯示，信號輸出到綜合導航校驗儀載波收發通道。
3. 根據權利要求1所述綜合導航校驗儀系統，其特徵在於所述信號形成子系統主要 由信號形成器構成，所述信號形成器包括一用以形成距離回答脈衝，並將可變分頻係數分頻器中清除和記錄脈衝，同時供詢問 代碼用的選通脈衝、代碼重合信號和代碼、狀態控制信號的距離代碼形成器，所述距離代碼形成器中CPLD對輸入時鐘信號分頻處理，產生距離回答信號及狀態控制信號；及一用以形成信號的解碼、設置脈衝、可變分頻係數分頻器記錄信號、選通脈衝和距離自檢信號的顯示代碼形成器；及一用以產生35基準、36基準、r信號代碼、距離詢問信號代碼、0.25。信號代碼和 0.25°選通脈衝信號代碼的方位代碼形成器，方位代碼形成器中CPLD對輸入時鐘信號分 頻處理，產生35基準、36基準、r信號代碼、距離詢問信號代碼、0.25。信號代碼；及一用以產生重複頻率為lOMHz的脈衝、可變分頻係數分頻器控制信號和25計數器控制 信號、解碼器控制信號、外觸發信號和相互間延遲0. 1 y s的重複周期為1 P s的信號的距離 檢查點形成器；及一用以形成方位代碼形成器寄存器的輸入信號、具有重複頻率信號、基準 信號觸發脈衝的方位檢查點形成器，方位及距離檢查點形成器中CPLD對輸入時鐘信號分 頻處理，產生具有重複頻率的檢查信號；及一用以形成方位信號包絡、供34/68/170/204 ii s計數器用的選通脈衝及方位信號檢 查脈衝的方位信號形成器，方位信號形成器中CPLD對輸入時鐘信號分頻處理，產生的方位 角數據通過DA變換成方位包絡信號；及一用以形成基準信號包絡、負極性方位信號觸發脈衝信號、選通脈衝信號的基準信號 形成器；基準信號形成器中CPLD對輸入時鐘信號分頻處理，產生方位信號精確觸發脈衝信 號；產生的基準信號數據通過DA變換成基準信號包絡信號；及一用以產生調製信號、方位信號精確觸發脈衝、具有重複周期信號的調製信號形成器， 調製信號形成器中CPLD對輸入時鐘信號分頻處理，產生具有重複周期信號的調製信號及 方位信號精確觸發脈衝信號；及一用以形成航向和下滑的著陸信號、代碼控制信號、自檢信號、地面顯示回答信號的 著陸信號形成器，著陸信號形成器中CPLD對輸入時鐘信號分頻處理，產生地面顯示回答信 號；產生航向和下滑的著陸信號數據，通過DA變換成可聞度變化的航向和下滑信號；該子系統由插座與綜合導航校驗儀載波收發通道系統相連，形成信號並對接收的信號 解碼，上述信號通過微控制器MCU處理、4X4鍵盤操作、液晶顯示器顯示，輸出到綜合導航校驗儀載波收發通道。
4. 根據權利要求1所述綜合導航校驗儀系統，其特徵在於所述載波收發子系統主要 由載波收發通道數字頻率合成器、方位發射通道、距離發射通道、相互坐標確定通道和異步 接收機構成，其中載波收發通道數字頻率合成器及信號輸入輸出單元、液晶顯示器、鍵盤與微控制器MCU相連接，所述載波收發通道數字頻率合成器是由直接數字頻率合成器DDS、電 壓控制振蕩器VC0及微控制器MCU分別構成方位通道數字頻率合成器、距離通道數字頻率 合成器和相互坐標確定通道數字頻率合成器；該子系統由4X4鍵盤和液晶顯示器直接設 置和顯示各通道載波頻率。
5. 根據權利要求4所述綜合導航校驗儀系統，其特徵在於所述方位通道數字頻率合 成器和距離通道數字頻率合成器上還分別連接有調製器模塊，所述調製器模塊主要是由可 控平滑信號調製器、可控脈衝信號調製器和耦合檢波器構成；其中調製器模塊中的調製器 1和調製器2由定向耦合器輸出到方位發射通道，調製器3和調製器4由另一個定向耦合器 輸出到距離發射通道。
6. 根據權利要求4所 綜合導航校驗儀系統，其特徵在於所述相互坐標確定通道數 字頻率合成器上連接有用以確認並顯示接收頻率，並把由接收通道和檢查信號單元接收的 方位信號、距離查詢信號、信息信號分離出來的異步接收機。
專利摘要本實用新型公開了一種綜合導航校驗儀系統，所述系統包括三個子系統以及共用的微控制器MCU、液晶顯示器、鍵盤和信號輸入輸出單元，子系統及其信號輸入輸出單元、液晶顯示器和鍵盤與該微控制器MCU相連接，其中子系統包括編碼解碼子系統、信號形成子系統和載波收發子系統。本實用新型結構簡單、操作簡便，採用4×4鍵盤和液晶顯示器實現測試和控制，並能直觀顯示相關信息在液晶顯示器上面。維護方便，全部採用國內常用的元器件，技術資料和技術文檔全面，並降低系統成本。本實用新型的系統中，採用FPGA和CPLD可編程邏輯器件，通過軟體模擬和實現信號的編碼和解碼等，避免選用與國內不通用的進口元件。
文檔編號G01C25/00GK201540117SQ20092008311
公開日2010年8月4日 申請日期2009年8月5日 優先權日2009年8月5日
發明者杜懷雲 申請人:成都飛亞航空設備應用研究所有限公司