一種機載防撞系統閉鎖裝置及方法與流程
2023-05-08 13:34:32 3
本發明涉及飛機航電系統領域，尤其是涉及一種機載防撞系統閉鎖裝置及方法。
背景技術：
飛機航電系統的穩定性和可靠性是至關重要的，而系統的抗幹擾性能是系統可靠性的一個重要指標。航電系統設備從幾MHz、幾十MHz到GHz極都有而且存在幾個子系統同頻段的情況，會產生大量射頻幹擾。其中機載防撞系統與導航、雷達告警器等子系統的接收頻率、發射頻率處於同頻段，會產生大量射頻幹擾。
機載防撞系統的A模式詢問信號如圖1所示。機載防撞系統的C模式詢問信號如圖2所示。而詢問解碼除了處理A、C模式詢問解碼還要進行A/S模式全呼叫解碼、C/S模式全呼叫解碼、僅A/S模式全呼叫解碼、僅C/S模式全呼叫解碼等。A/S模式全呼叫如圖3所示。C/S模式全呼叫如圖4所示。僅A/S模式全呼叫如圖5所示。僅C/S模式全呼叫如圖6所示。因為機載防撞系統具有S模式應答能力，對僅A/S模式全呼叫和僅C/S模式全呼叫不應答，而對A/S模式全呼叫和C/S模式全呼叫進行S模式應答，所以詢問解碼需要在判斷有沒有P4來進行A、C模式應答觸發。應答編碼收到應答觸發才開始應答。而P3上升沿到P4上升沿的時間為2微秒，以至於A、C模式應答編碼輸出的閉鎖提前射頻信號最多1微秒。而機載防撞系統輸出的閉鎖信號經過航電系統閉鎖綜合交聯設備，會造成導航、雷達告警器等子系統接收閉鎖的時間延遲大概幾百納秒，另外導航、雷達告警器等子系統響應閉鎖的時間接近一微秒，導致導航、雷達告警器等子系統接收到了機載防撞系統發射的A、C模式應答射頻信號，產生了幹擾，需要將閉鎖信號提前射頻信號輸出的時間量增大，滿足抗幹擾的要求。
另外，不同飛機平臺同頻段設備處理方式不同，對機載防撞系統輸出閉鎖的提前量和滯後量需求不同。現有的機載防撞系統閉鎖輸出裝置不能根據需求調整輸出閉鎖信號的提前量和滯後量。
技術實現要素：
本發明的目的在於：針對現有技術存在的問題，提供一種機載防撞系統閉鎖裝置及方法，解決A、C模式應答編碼時輸出的閉鎖提前射頻信號不滿足經過航電系統閉鎖綜合交聯設備後閉鎖導航、雷達告警器等同頻段其他航電子系統的要求的問題。
本發明的發明目的通過以下技術方案來實現：
一種機載防撞系統閉鎖裝置，該裝置包括：
FPGA晶片，用於接收處理輸入閉鎖信號和產生輸出閉鎖信號；
放大電路，用於放大輸出閉鎖信號；
高通濾波電路，用於對輸入閉鎖信號進行濾波；
降壓晶片，用於降低輸入閉鎖信號的電壓；
隔離晶片，用於降壓晶片和FPGA晶片之間電平轉換。
作為進一步的技術方案，該裝置還包括耐壓二極體，設置在外部輸入輸出埠處，用於閉鎖裝置輸出輸入的隔離處理。
作為進一步的技術方案，放大電路包括電阻R109、三極體Q1、二極體D62、電阻R110、電阻R111、三極體Q2和二極體D63，所述電阻R109連接在三極體Q1的基極，三極體Q1的集電極通過電阻R110連接到三極體Q2的基極，三極體Q1的發射極接地，所述二極體D62的正極連接三極體Q1的基極、負極連接三極體Q1的集電極，所述電阻R111連接在三極體Q2基極與發射極之間，所述二極體D63的正極連接三極體Q2的集電極、負極連接三極體Q2的基極。
一種機載防撞系統閉鎖方法，該方法包括：
當接收到防撞系統解碼器輸出的A/C模式或全呼叫模式P3觸發信號後，輸出A/C模式閉鎖信號；而後在一定的時間範圍內，若接收到防撞系統解碼器輸出的全呼叫模式P4觸發信號，則不繼續輸出A/C模式閉鎖信號，否則繼續輸出A/C模式閉鎖信號。
作為進一步的技術方案，該方法包括：在S模式應答時，調整輸出閉鎖的提前量為A微秒。
作為進一步的技術方案，該方法包括：在發送斷續振蕩和發射詢問信號時，調整輸出閉鎖的提前量為A微秒。
作為進一步的技術方案，A微秒設置為2.2微秒。
作為進一步的技術方案，該方法包括：在發射詢問、應答和斷續振蕩射頻信號時，調整輸出閉鎖的滯後量為B微秒。
作為進一步的技術方案，B微秒設置為4微秒。
作為進一步的技術方案，調整輸出的閉鎖信號的前後沿。
與現有技術相比，本發明能夠根據需求調整機載防撞系統輸出閉鎖的提前量(最大2.2微秒)，調整輸出閉鎖信號滯後量值(最大4微秒)，靈活地解決了經過航電系統閉鎖綜合交聯設備後與導航、雷達告警器等同頻段其他航電子系統的閉鎖問題，減小了射頻幹擾，提高了設備的加裝適應性。
附圖說明
圖1為A詢問模式；
圖2為C詢問模式；
圖3為A/S模式全呼叫；
圖4為C/S模式全呼叫；
圖5為僅A/S模式全呼叫；
圖6為僅C/S模式全呼叫；
圖7為閉鎖電路的FPGA晶片部分電路圖；
圖8為閉鎖電路其餘部分電路圖；
圖9為調整通過BSJL_OUT埠輸出的閉鎖信號的前後沿的流程圖；
圖10為本發明的系統框圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。
實施例
本發明提供一種機載防撞系統閉鎖裝置，如圖7～圖10所示，該裝置包括：FPGA晶片，用於接收處理輸入閉鎖信號和產生輸出閉鎖信號；放大電路，用於放大閉鎖信號；高通濾波電路，用於對輸入閉鎖信號進行濾波；降壓晶片，用於降低輸入的閉鎖信號的電壓；隔離晶片，用於降壓晶片和FPGA晶片之間電平轉換。
放大電路包括電阻R109、三極體Q1、二極體D62、電阻R110、電阻R111、三極體Q2和二極體D63。電阻R109連接在三極體Q1的基極。三極體Q1的集電極通過電阻R110連接到三極體Q2的基極。三極體Q1的發射極接地。二極體D62的正極連接三極體Q1的基極、負極連接三極體Q1的集電極。電阻R111連接在三極體Q2基極與發射極之間。二極體D63的正極連接三極體Q2的集電極、負極連接三極體Q2的基極。各電阻的阻值均為10K歐姆。三極體Q1的型號為PMBT5551，三極體Q2的型號為PMBT5401。二極體都採用肖特基二極體。
該裝置還包括耐壓二極體，設置在外部輸入輸出埠(BSJL_INOUT埠)處，用於閉鎖裝置輸出輸入的隔離處理。在本實施例中，耐壓二極體的正極通過兩個並聯的電阻R112和電阻R113與三極體Q2的集電極相連，負極連接BSJL_INOUT埠。電阻R112和電阻R113的阻值均為100歐姆。
高通濾波電路主要由電容C23和電阻R33組成。電容C23與電阻R33連接後再通過電阻R34接地。
耐壓二極體的負極分別通過電阻R116、電阻R117、電阻R118、電阻R119、電阻R120接地。耐壓二極體的負極還與二極體D121的負極連接，二極體D121的正極接地。
FPGA晶片的BSJL_OUT埠輸出的閉鎖信號(高電平)經過三極體Q1、三極體Q2導通，使得輸出閉鎖信號為28V(通過BSJL_INOUT埠輸出到外部)，同時不從BS_IN端接收閉鎖信號，完成機載防撞系統對外部設備的閉鎖。該電路的三極體Q1、三極體Q2採用了PMBT5401開關三極體，開關速度最大300MHz，使得閉鎖信號的輸出延遲幾乎為零。另外在三極體Q1、三極體Q2的BC極配置了肖特基二極體，使得三極體從導通快速進入截止，保持陡峭的脈衝沿，便於同頻段設備的採集。該電路使用的二極體RGL41J，耐壓高達幾百V保護D64正極邊的電路。
當外部輸入的輸入閉鎖信號28V有效(也通過BSJL_INOUT埠輸入)，則輸入閉鎖信號經過高通濾波電路和降壓晶片DEI1054完成28V轉5V後，經隔離晶片16245隔離後輸入FPGA，通過FPGA的MQ_BS_IN埠給防撞系統的編碼器，通過FPGA的MQ_BS_IN埠給防撞系統的解碼器,完成外部設備對機載防撞系統的閉鎖。
當FPGA接收到編碼器的編碼框架信號BMQ_AM時，將產生單獨的內部閉鎖信號給解碼器，完成編碼器對解碼器的閉鎖。
本發明還提供一種機載防撞系統閉鎖方法，該方法基於FPGA實現能夠根據需求增大機載防撞系統輸出閉鎖的提前量到A微秒(最大值為2.2微秒)，調整輸出閉鎖信號滯後量值到B微秒(最大值為4微秒)，其具體方法包括：
FPGA晶片通過P3_trig埠接收防撞系統解碼器輸出的A/C模式或全呼叫模式P3觸發信號後，通過BSJL_OUT埠輸出A/C模式閉鎖信號(高電平有效)。然後，如果FPGA晶片在一定的時間範圍內通過P4_trig埠接收到防撞系統解碼器輸出的全呼叫模式P4觸發信號，則不繼續輸出A/C模式閉鎖信號，如果沒有接收到P4觸發信號將繼續輸出A/C模式閉鎖信號。
FPGA晶片通過s_trig埠接收防撞系統解碼器輸出的s模式觸發信號後到發送應答信號的時間大約為128微秒，S模式應答有足夠的時間調整輸出閉鎖的提前量2.2微秒。
FPGA通過squiter_trig埠接收防撞系統斷續振蕩觸發信號後發送斷續振蕩是主動發送。另外FPGA發射詢問信號也是主動發射。因此，FPGA有足夠的時間調整輸出閉鎖的提前量2.2微秒。
因為機載防撞系統在發射詢問、應答和斷續振蕩射頻信號時都是主動發射，因此有足夠的時間調整輸出閉鎖的滯後量4微秒。
綜上所述，實現了能夠增大機載防撞系統輸出閉鎖的提前量到2.2微秒，滯後量到4微秒。
FPGA通過422串口讀取配置信息，調整通過BSJL_OUT埠輸出的閉鎖信號(高電平有效)的前後沿，流程圖如圖9所示：判斷標識頭並讀取配置信息，若第3位元組第8位為0，則表示調整的是提前量，若第3位元組第8位為1，則表示調整的是滯後量；然後判斷第3位元組第4到7位的值是1～7中的那個數字，若是1則表示對應調整常規模式前沿，若是2則表示對應調整常規模式後沿，若是3則表示對應S模式前沿，若是4則表示對應調整S模式後沿，若是5則表示對應調整斷續振蕩前沿，若是6則表示對應調整斷續振蕩後沿。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，應當指出的是，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。