導(dǎo)語：民航新型飛機MAS模擬系統(tǒng)設(shè)計研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：設(shè)計和構(gòu)建一個民航新型飛機mas飛機維護(hù)告知系統(tǒng)（MAS）的模擬系統(tǒng)，從而實現(xiàn)飛機系統(tǒng)狀態(tài)和維護(hù)信息的調(diào)用、識別和控制，完成對于典型信號測量和測試、典型故障的定位和分析等MAS基本功能。

關(guān)鍵詞：維護(hù)告知系統(tǒng)；故障定位；模擬系統(tǒng)

維護(hù)感知系統(tǒng)MAS可以提供與適航性和系統(tǒng)信息有關(guān)的信息，對提高飛機維護(hù)效率有著重要意義。這個系統(tǒng)包括狀態(tài)信息界面、維護(hù)數(shù)據(jù)界面、維護(hù)控制界面。維護(hù)感知系統(tǒng)需要與眾多的電子系統(tǒng)之間完成信息交換，數(shù)據(jù)的形式包括三種：ARINC429形式、模擬信號的形式或者離散信號的形式。我們據(jù)此完成一套模擬MAS的系統(tǒng)并且實現(xiàn)以上功能，要根據(jù)飛機維護(hù)手冊AMM、部件維修手冊CMM和線路圖手冊WDM，完成飛機電子設(shè)備信息交互實現(xiàn)，模擬維護(hù)與管理技術(shù)，實現(xiàn)界面上的操作。

1總體設(shè)計

項目劃分為MAS系統(tǒng)的模擬[1]、BIT測故障信號部分：MAS系統(tǒng)的模擬需要完成轉(zhuǎn)換信號輸入輸出的電路。我們需要模擬飛機系統(tǒng)故障信號，經(jīng)過該部分的轉(zhuǎn)換傳輸至主機部分。經(jīng)過這樣的過程實現(xiàn)一個完整的電子系統(tǒng)維護(hù)與監(jiān)控功能。通過外圍數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議(ARINC429)，將傳感器獲得的數(shù)據(jù)傳輸給ARM，ARM傳輸給ADIRU，再使用樹莓派傳輸至DU模塊。軟件部分使用python編程實現(xiàn)，載入BIT檢測算法對各部件數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，在信號處理的過程中對于故障信號或健康信號的輸出應(yīng)由編程中的算法來決定。通過外置電路模擬故障情況，通過BIT檢測查出故障并在DU界面顯示。圖1系統(tǒng)設(shè)計框圖

2ADIRS模擬系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

ADIRS模擬系統(tǒng)，它完成的功能主要是模擬飛機電子系統(tǒng)測量所得的數(shù)據(jù)信號的輸入。我們這里設(shè)計通過一系列傳感器測量，如：溫度傳感器、加速度計、壓力傳感器等。它們測得的相關(guān)大氣數(shù)據(jù)分為兩路傳輸。一路通過信號轉(zhuǎn)化，也就是滿足美國航空標(biāo)準(zhǔn)的ARINC429協(xié)議來進(jìn)行信號編碼（這里通過PIN和兩條路傳輸后相減得到雙極性歸零碼傳輸，以克服傳輸過程中的干擾），轉(zhuǎn)化后就可以通過示波器等觀察波形是否正確；另一路經(jīng)處理器后傳入DPC實物仿真件，在下面將詳細(xì)展開。ADIRS是飛機上重要的導(dǎo)航系統(tǒng)，它是大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)與慣性基準(zhǔn)系統(tǒng)的綜合，主要有兩個功能：大氣數(shù)據(jù)基準(zhǔn)功能（ADR)和慣性基準(zhǔn)功能（IR)。ADR功能主要是計算空速和氣壓高度。IR功能主要計算姿態(tài)、當(dāng)前位置、地速、航向等數(shù)據(jù)，利用二者的數(shù)據(jù)，IR功能還可以提供風(fēng)向、風(fēng)速以及航跡、待飛時間、待飛距離等參數(shù)。民航飛機中每個ADIRU使用三個加速度計和三個激光陀螺來計算慣性基準(zhǔn)數(shù)據(jù)（IRD）。送往ADIRU的初始當(dāng)前位置信息來自ISDU，或來自飛行管理計算機系統(tǒng)（FMCS）。兩個ADIRU計算并利用ARINC429數(shù)據(jù)總線為相關(guān)系統(tǒng)傳送大氣數(shù)據(jù)和慣性基準(zhǔn)信息。每個ADIRU有兩部分：一部分是大氣數(shù)據(jù)基準(zhǔn)（ADR）部分，另一部分是慣性基準(zhǔn)（IR）部分。IRS主告誡組件向駕駛艙主告誡系統(tǒng)發(fā)送故障離散信號。

3BIT測故障信號系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

回繞檢測BIT接口與設(shè)備接口成對存在，設(shè)計在同一功能單元中。檢測接口輸入與輸出模塊組成回繞檢測BIT結(jié)構(gòu)，當(dāng)回繞檢測BIT不工作時，設(shè)備接口輸入與輸出模塊正常連接外部設(shè)備；當(dāng)回繞檢測BIT工作時，設(shè)備接口輸入與輸出模塊分別與檢測接口輸出與輸入模塊連接，屏蔽外部設(shè)備通道，組成一對回路通道，進(jìn)行接口功能檢測[2]。根據(jù)接口模塊特性和外部設(shè)備連接需求，當(dāng)兩組接口無法同時連接同一設(shè)備時，使用回繞結(jié)構(gòu)的切換開關(guān)，屏蔽接口功能?？紤]到組合模型解析余度BIT方法在線飛行狀態(tài)時對RX模塊、A/D模塊和D/A模塊的故障檢測，回繞檢測結(jié)構(gòu)的設(shè)計考慮其他模塊，如TX模塊，D/I和D/O模塊如何能夠有效進(jìn)行故障檢測[3]。開關(guān)量與模擬量接口特性類似，但是元件級聯(lián)數(shù)小，結(jié)構(gòu)簡單，因此其回繞檢測結(jié)構(gòu)如圖2所示。開關(guān)量接口同樣分為設(shè)備連接狀態(tài)與回繞檢測狀態(tài)，根據(jù)開關(guān)量接口特性，D1接口同時輸入至設(shè)備和D2接口，D/I接口通過雙余度DIO單元輸入比較和回繞檢測進(jìn)行故障檢測。

4DPC實物仿真系統(tǒng)與DU界面的設(shè)計與實現(xiàn)

DPC實物仿真件，它有兩個方面的作用：第一，使用編程完成四個界面的設(shè)計；第二，編程對信號數(shù)據(jù)進(jìn)行計算處理并判斷是否故障，進(jìn)而在顯示器中設(shè)計的顯示界面中顯示。目前計劃使用四個DPC實物仿真件對四個界面進(jìn)行管理。我們使用3代B+型RaspberryPi3b開發(fā)板作為計算機的主板，它的核心SOC為BroadcomBCM2837,CPU類型為64Bite-1.2Ghz四核，支持Bluetooth4.1，可以設(shè)計為802.11n無線連接最高支持2.4Ghz速率，也可以使用有線10/100Mb/s以太網(wǎng)，不支持以太網(wǎng)供電，主板重量為43g，同等條件功耗測試為1.32A，同等條件溫度測試為85℃，電源管理IC模塊需要SASCLAN9514。此板參數(shù)上的配置安全滿足我們的使用要求，在主板的基礎(chǔ)上通過端口連接外拓并編程將其設(shè)計成我們需要的DPC實物仿真件。DU實物仿真器，實質(zhì)為顯示組件，這一部分需要將DPC實物仿真件中編程設(shè)計的界面與傳來的判斷后的數(shù)據(jù)都顯示出來。同時也需要有必要的控制面板虛擬仿真件，這一部分主要交與DPC來進(jìn)行設(shè)計配合實現(xiàn)，顯示界面的詳細(xì)布局與顯示內(nèi)容如下。關(guān)于顯示界面及顯示內(nèi)容的設(shè)計，也就是DPC實物仿真件和DEU實物仿真件組成的MDS維護(hù)顯示系統(tǒng)，在DPC的編程中我們根據(jù)B737MAX的顯示器界面來進(jìn)行布局，分為PFD類的姿態(tài)數(shù)據(jù)顯示與ND類的航向數(shù)據(jù)顯示，其布局如圖3所示。關(guān)于維護(hù)告知系統(tǒng)的各個界面之間的關(guān)系，如圖4所示。

5實驗與測試

將模擬系統(tǒng)的MAS界面同真實MAS界面目視比對，經(jīng)仔細(xì)飛機電子模擬系統(tǒng)的MAS界面與真實MAS界面一致。測試模擬系統(tǒng)航向精度，測試水平桌面上放好方位尺度圖，將姿態(tài)傳感器置于方位尺度圖正中央，每次垂直于桌面手動旋轉(zhuǎn)90度，根據(jù)上位機顯示記錄航向轉(zhuǎn)角與實際轉(zhuǎn)向角作比較。陀螺儀（姿態(tài)傳感器）所測得的航向與方位標(biāo)尺誤差小于1°符合精度要求。

參考文獻(xiàn)

[1]唐大鵬.民用飛機的機載維護(hù)系統(tǒng)探究[J].數(shù)字通信世界,2017(09).

[2]張超,馬存寶,宋東,許家棟.基于故障樹分析的航空電子系統(tǒng)BIT診斷策略設(shè)計[J].計算機測量與控制,2008(01).

[3]楊智勇,許化龍,許愛強.基于多信號模型的故障診斷策略設(shè)計[J].計算機測量與控制,2006(12).

作者：王俊楠 張迪 肖智強 楊石霖 單位：中國民航大學(xué)