用于航电系统架构确认的无线电高度表模拟器设计
基于MSP430的飞机无线电高度表的超声波模拟方案设计
基于MSP430的飞机无线电高度表的超声波模拟方案设计作者：盛腾飞来源：《科技创新与应用》2018年第20期摘要：低高度无线电高度表是用于测量飞机在低空飞行时地面到飞机的垂直距离的无线电设备，是近地警告系统的组成部分、是重要的飞行器仪表之一。
本设计以TI公司生产的16位低功耗单片机MSP430F169为主控制核心，以STC公司生产的8位高速单片机STC89C52作为辅助测距核心。
模仿飞机低高度无线电高度表的工作情况，使用超声波代替无线电进行测距。
本设计主要由超声波测距模块、MSP430F169主控制模块、12864液晶显示模块、4X4键盘模块、WT588D语音报警模块组成。
关键词：无线电高度表；MSP430F169；测距；声光报警中图分类号：TH702 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）20-0089-02Abstract： The low altitude radio altimeter is a radio equipment used to measure the vertical distance between the ground and the aircraft in low altitude flight. It is an integral part of the near earth warning system and one of the important aircraft instruments. In this design， the 16-bit low-power single-chip microcomputer MSP430F169 is the main control core， and the 8-bit high-speed single-chip microcomputer STC89C52 produced by STC company is the auxiliary ranging core. The paper simulates the work of the aircraft's low altitude radio altimeter and uses ultrasound instead of the radio for ranging. This design is mainly composed of ultrasonic ranging module， MSP430F169 main control module， 12864 LCD module， 4×4 keyboard module， WT588D voice alarm module.Keywords： radio altimeter； MSP430F169； ranging； acousto-optic alarm1 系统硬件设计1.1 主控制模块本设计的主控制模块是基于MSP430F169低功耗16位单片机的最小系统。
一种飞机无线电高度表原位检测仪的设计
一种飞机无线电高度表原位检测仪的设计赵波;魏俊淦;田建学【摘要】To realize the in-situ detection of the aircraft radio altimeter in out-field,the in-situ detector for the altimeter was developed by taking the industrial personal computer(IPC)PC104 and embedded processor STM32 as the system core,in which the design thoughts of the functional block diagram and each module,software functional partitioning and architecture are provided. The detector can implement the altimeter signal isolation and the voltage conversion,generate the altitude simulation signal and analog signal of the indicator,and provide the check signal of the altimeter to indicate the normal signal and alarm trip signal,and to measure the linear and nonlinear altitude voltage. The design has realized the simple and friendly human-com-puter interaction,and has been used and verified in the aviation test.%基于飞机外场原位检查无线电高度表的目的,采用PC104工控机和STM32嵌入式处理器为系统核心研制了高度表原位检测仪,包括功能框图、各模块的设计思路,软件功能划分和体系结构,实现高度表信号隔离和电平转换,产生高度模拟信号、指示器模拟信号、提供高度表检查信号,对正常、告警跳闸信号进行指示,对线性高度电压、非线性高度电压进行测量,该设计实现了简便友好的人机交互,已经在航空检测中使用验证.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2015(038)022【总页数】3页(P75-77)【关键词】高度表;原位检测;高度模拟;单元电路【作者】赵波;魏俊淦;田建学【作者单位】海军航空工程学院青岛校区,山东青岛 266041;海军航空工程学院青岛校区,山东青岛 266041;海军航空工程学院青岛校区,山东青岛 266041【正文语种】中文【中图分类】TN98-34无线电高度表实时测量飞机至地（海）面的真实高度，测量的高度数值在指示器上进行指示，同时高度电压输出到自动驾驶仪和导航计算机进行飞行控制，输出到飞行参数记录仪记录高度表工作状态。
民用飞机无线电高度表简介
±５ ％
对 于机上安装 的无 线电高度表是否满足上 述精 度要求 ， 可 以通过地 面测试进行验证 。对于地面测试 ，需要能够 模拟 无线电高度信息 ，艾法斯公司的 ＡＬ Ｔ 一８ ０ ０ ０无线电高度表 航线测试仪为针对上述情况推 出 ，可 以使用其进行测试 。 ＡＬ Ｔ 一８ ０ ０ ０测试仪能 够对调频连续波无线电高度表和 脉冲无线 电高度表进行测试 ，同时测试方式也分 为直连测试
０—２ ０ ０ —２５
精度
±５ ｆ ｆ ±３％
信号传输存 在延迟的情况 。将 导致无线 电高 度表的读数并 不 是真实待测高 度 ，而是包含 了系统本身延迟 对应高度 。同时
由于飞机无线 电高度表零高 度定义为在飞机 着陆Ｅ ｔ ｔ ， ￣ Ｕ 离地高
５ ０ ０及以上
０—２ ５
恒 定的 ，则得到 的频率偏差可 确定信号传 输时间 ，即可得到
无线 电高度 。 以图 １三 角波调制 为例 ，若调 制周期 为 ７ ’ ，频 率变化 为
告警 系统和交通 告警和防撞系统 等其它系统使 用 ，是一重要
的导航信息 源 。
△ Ｆ，在Ｂ ￣ ， ｘ Ｕ 点 测得发射信号频率与接收信号频率差为 △ ，，
Ｊ Ｉ
＼、 、 、 、 ／， ， ， ＼ ＝ ＞ ＜ ＝ 二 ， ， ， ，
局和 矩形布局 ，对于 无线 电高 度表之 Ｉ ＇ ａ － Ｊ ｌ ￣ ９ ， 安装布局 情况 ，设 计者需要从 气动特性 、结构 强度 、电磁 兼容等 多方 面进ｚ … － ｚ ／ ￣ 合考虑 ，选取合适的安装布局方式 。
／， ／
Ｉ
、 、 、 、
、
／ ／ ／、
／ ， ，
Ｔ ＼
《无线电高度表》课件
抗干扰能力
抗干扰能力
无线电高度表在测量过程中容易受到各种电 磁干扰的影响，因此需要具备较好的抗干扰 能力。无线电高度表通常采用抗干扰技术， 如频域滤波、时域滤波等，以减小干扰对测 量结果的影响。
干扰抑制
无线电高度表还应具备干扰抑制功能，能够 自动识别和排除干扰信号，确保测量的准确 性和可靠性。干扰抑制技术可以通过数字信
VS
详细描述
脉冲调频式无线电高度表结合了脉冲式和 调频式的优点，既能够通过测量电波的往 返时间计算目标的高度，又能够通过比较 发射和接收的电波频率差来提高抗干扰能 力和测量精度。这种类型的高度表结构复 杂，成本较高，但性能优异，适用于各种 复杂环境和气象条件下的高度测量。
其他类型的无线电高度表
总结词
总结词
通过测量电波的频率差来计算目标的高度。
详细描述
调频式无线电高度表通过发射电波，然后接收反射回来的电波，比较发射和接收的电波频率差，从而 得到目标的高度。这种类型的高度表抗干扰能力强，精度较高，但结构相对复杂，成本较高。
脉冲调频式无线电高度表
总结词
结合了脉冲式和调频式的优点，提高了 测量精度和抗干扰能力。
工作原理
无线电高度表通过向地面发射无线电 波，并测量反射回来的时间来计算飞 机距离地面的高度。
无线电高度表的重要性
01
02
03
安全保障
无线电高度表能够提供飞 机与地面之间的准确高度 信息，有助于避免飞行事 故，提高飞行安全。
导航辅助
在复杂的气象条件下，无 线电高度表能够帮助飞行 员判断飞机所处的高度位 置，辅助导航。
技术交流与转让
通过国际技术交流与合作，推动 无线电高度表技术的转让和传播 ，促进全球范围内的技术进步和 应用推广。
基于DRFM的通用无线电高度模拟装置的设计
基于DRFM的通用无线电高度模拟装置的设计
李尚生;张军;陈佳林
【期刊名称】《海军航空工程学院学报》
【年(卷),期】2013(000)002
【摘要】介绍了一种基于数字射频存贮（DRFM）技术的通用无线电高度表高度模拟装置的设计。
与传统的高度模拟装置相比较，该技术具有模拟高度连续可调，能叠加各类干扰信息以及通用性和可扩展性强等优点，可以应用于弹载和机载无线电高度表的测试。
【总页数】5页(P107-110,126)
【作者】李尚生;张军;陈佳林
【作者单位】海军航空工程学院电子信息工程系，山东烟台264001;海军航空工程学院电子信息工程系，山东烟台264001;海军航空工程学院电子信息工程系，山东烟台264001
【正文语种】中文
【中图分类】TN911.72
【相关文献】
1.基于MSP430的飞机无线电高度表的超声波模拟方案设计 [J], 盛腾飞
2.基于光纤的无线电高度模拟器设计 [J], 王永利;
3.基于LXI总线的无线电高度表自动化测试系统设计 [J], 薄志峰
4.一种基于DRFM的无线电高度表干扰信号产生方法 [J], 李尚生;张军;陈佳林
5.基于通用仪器的DRFM雷达目标模拟器实现 [J], 张鹏
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基于MSP430的飞机无线电高度表的超声波模拟方案设计
基于MSP430的飞机无线电高度表的超声波模拟方案设计低高度无线电高度表是用于测量飞机在低空飞行时地面到飞机的垂直距离的无线电设备，是近地警告系统的组成部分、是重要的飞行器仪表之一。
本设计以TI公司生产的16位低功耗单片机MSP430F169为主控制核心，以STC公司生产的8位高速单片机STC89C52作为辅助测距核心。
模仿飞机低高度无线电高度表的工作情况，使用超声波代替无线电进行测距。
本设计主要由超声波测距模块、MSP430F169主控制模块、12864液晶显示模块、4X4键盘模块、WT588D 语音报警模块组成。
标签：无线电高度表；MSP430F169；测距；声光报警Abstract：The low altitude radio altimeter is a radio equipment used to measure the vertical distance between the ground and the aircraft in low altitude flight. It is an integral part of the near earth warning system and one of the important aircraft instruments. In this design，the 16-bit low-power single-chip microcomputer MSP430F169 is the main control core，and the 8-bit high-speed single-chip microcomputer STC89C52 produced by STC company is the auxiliary ranging core. The paper simulates the work of the aircraft’s low altitude radio altimeter and uses ultrasound instead of the radio for ranging. This design is mainly composed of ultrasonic ranging module，MSP430F169 main control module，12864 LCD module，4×4 keyboard module，WT588D voice alarm module.Keywords：radio altimeter；MSP430F169；ranging；acousto-optic alarm1 系统硬件设计1.1 主控制模块本设计的主控制模块是基于MSP430F169低功耗16位单片机的最小系统。
无线电高度表信号模拟器控制／显示模块程序设计
［ ４ ］ 杨中书 ， 殷 合香 ， 王炳 忠． Ｋ Ｌ 一 １ ５ Ａ型航 空制氧 制氮车［ Ｍ］ ． 北京 ： 海
潮出版社 ， ２ ０ １ ０ ．
［ 编辑
李
波］
由于精馏塔操作线方程在计算过程为简化模型进行 了条件
圜 设 备 管 理 与 维 信２ ０ １ ７ № １
筮 蘧 垒 挞
区 出 版社 ， ２ ０ １ ５ ．
综上所述 ， 用ｙ 图图解法确定理论塔板数 的步骤是 ： ①根据
工作压力确定氧一 氮二元系在 图上的平衡曲线 ， 并作对角线； ② 在 图上做 出相应塔段的操作线 ； ③在平衡 曲线和操作线之间作
阶梯线段 ， 各塔段形成的三角形数 目 便代表该段的理论塔板数。
图 ２ 控 制／ 显 示 模块 硬 件 电路 组 成 框 图
置信号 ，产生相应 的模拟高度值选择控制信号 和功率衰减值设 置控制信号 ，经模拟高度值助 率衰减值控制信号输 出调理／ 驱 动 电路驱动后 ， 传送 给外部的射频信号延时／ 衰 减模 块 ； ＭＣ Ｕ产 生模拟高度值 和功 率衰减值显示控制信号 ， 送至模拟 高度值／ 功
衰减功 率值 ， 实现 “ 人一 机” 交互 的控制 、 显示功 能 ； 电 源 模 块 用
图１ 无 线 电高 度 表 信 号 模拟 器 各 功 能 模 块 间的 信 号 连 接 关 系 １ 控 制／ 显示 模 块 硬 件 电路 工 作 原 理
无线 电高度表信 号模拟器控 制， 显示 模块 的硬 件电路原 理
梯线 ， 直至达到或超过 Ⅳ点 和 Ｏ点 。本图所示精馏段理论塔板
数 为 ２块 ， 提馏段塔板 ３ ． ５块。
３ 结 论
［ ２ ］ 谢 立军 ， 陈友龙． 航空 四站制气 工程 基础【 Ｍ 】 ． 海 军航空工程 学院青
某型空管应答机高度源模拟器电路设计
某型空管应答机高度源模拟器电路设计近年来，随着民航安全领域的发展，飞行员面临着更多的飞行任务，而飞行任务的完成对控制飞机方向和身份认证等技术的要求非常高。
因此，在空管中使用更加可靠，性能更好的空管应答机高度源模拟器电路设计以满足这些要求变得尤为重要。
本文旨在探讨某型空管应答机高度源模拟器电路的设计模型、结构构成和使用方法。
首先，本文提出了一种某型空管应答机高度源模拟器电路的设计模型，其结构包括电源、发射机、调谐器、谐波滤波器、信号检测器、变压器、磁饱和放大器六部分。
电源将220V交流电转换为50V直流电，提供给其他组件使用；发射机用于发射模拟数据；调谐器用于对发射机发出的模拟数据进行调谐；谐波滤波器用于滤除调谐器输出的非频率调谐的谐波；信号检测器用于检测谐波滤波器输出的谐波；变压器采用信号检测器输出的谐波数据将电压变化；磁饱和放大器最后将变压器转换为适用于空管应答机高度源模拟器的模拟信号。
其次，本文介绍了某型空管应答机高度源模拟器电路的结构构成，包括了发射机、调谐器、谐波滤波器、以及磁饱和放大器等四大部分。
发射机由电源、自动感应振荡器、调谐器和发射调制电路组成，它能够发射出模拟信号；调谐器采用电子频率调谐，由两个电容共同完成；谐波滤波器由高通滤波器、低通滤波器和带通滤波器组成，能够高效滤除调谐器输出的非频率调谐的谐波；磁饱和放大器由磁饱和放大器模块及联接线束构成，它们将变压器输出信号转换为空管应答机高度源模拟器所需的模拟信号。
最后，本文介绍了某型空管应答机高度源模拟器电路的使用方法。
当飞行员需要发送模拟信号时，可先将220V交流电输入电源，电源再将220V交流电转换为50V直流电供给其他组件使用；然后，发射机发射模拟数据；调谐器再对发射机发出的模拟数据进行调谐；此后，谐波滤波器对调谐器输出的非频率调谐的谐波进行滤除；紧接着，信号检测器检测谐波滤波器输出的谐波；变压器将信号检测器输出的谐波数据转换为空管应答机接收的模拟信号；最后，磁饱和放大器将变压器输出信号转换为适用于空管应答机高度源模拟器的模拟信号，完成模拟信号的发射。
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关 键 词 ：无 线 电 高 度 表 模 拟 器 系 统 架 构
引言
无线电高度表是飞机上必不可少的导航设备，用来测
算 飞 机 至 大 地 表 面 的 距 离 。通 常 ，这一 距 离 称 为 飞 机 的 真
实 高 度 。无 线 电 高 度 表 利 用 测 量 电 磁 波 传 播 延 迟 时 间 来 确
控
接
调 ^■离 散 信 号 、 I/O接 口
计
器
理
板
算
箱 ^模 拟 信 号 、 A/D, D/A
机
^频 佶 号
<^>
-
图 1 LRA模拟器基本工作原理框图
2 硬件设计
L R A 模拟器硬件由主控计算机、信号调理箱以及相关接 插 件 组 成 。L R A 模 拟 器 硬 件 组 成 框 图 如 图 2 所 示 。
度 表 完 全 相 同 的 对 外 连 接 关 系 、硬 件 接 口 定 义 以 及 总 线 接
口 定 义 。高 度 表 模 拟 器 的 组 成 结 构 由 信 号 调 理 箱 和 主 控 计 算 机 （配 备 4 2 9 总线接口板、I/ 0 接 口 板 、A/D 及 D/A 采 集 板 ）
组 成 。基本工作原理，如 图 1 所 示 。L R A 模拟器通过与真实
计算机串口
主 控
429接 口 卡
计
算
I/O卡
机
数模转换卡
模数转换卡
信号调理箱
串口 i
1音频
控制| 台 站 识 别 输出
~~> 音 模 块 ^
信号调理电路
系统总线
|计算机网口| [_____________________________________ 激励信息
图 2 LRA模拟器硬件组成框
2 . 1 主控计算机 主 控 计 算 机 为 L R A 模 拟 器 的 运 行 核 心 ，完成对系统总
3 软件设计
L R A 模 拟 器 软 件 是 一 个 计 算 机 软 件 配 置 项 （CSCI) , 其 设计约束为：本 C S C I 用 “Labwindows CVI”语 言 实 现 ，并
度 、炜 度 、高度数据）。L R A 模拟器利用数据源信息解算飞
机 对 地 面 的 髙 度 数 据 ，再 通 过 真 实 设 备 接 口 向 系 统 提 供 相
应 的 导 航 信 息 [3]。
激励数据源
导航仿真器
以太网
以太网接 口板
系统总线
信 , 4 2 9 总 线 N 429总 线
主
连
号 N---- —-----1/ 接 口 板
设 备 相 同 的 连 接 器 与 系 统 相 连 接 ，经 过 信 号 调 理 箱 对 连 接
器信号分别进行 处 理 后 与 主 控 计 算 机 连 接 ，然后由主控计
算 机 软 件 对 相 关 输 入 信 号 进 行 响 应 处 理 并 作 出 回 应 。导航 激励数据源通过以太网向 L R A 模 拟 器 提 供 数 字 激 励 信 号 （经
2 . 2 信号调理箱
信号调理箱完成系统总线与主控计算机之间的接口转 换 功 能 ，对 系统总线与主控计算机的连接信号进行分类整 理 、调 整 ，保 证 模 拟 器 连 接 线 路 部 分 可 靠 、整 齐 。信号调 理 箱 由 信 号 调 理 电 路 、走 线 槽 组 成 。信号调理电路主要针 对 离 散 信 号 进 行 信 号 调 理 ，使 其 符 合 I/O 卡 的 输 入 、输出 标 准 ；离 散 量 经 信 号 调 理 板 调 理 后 与 主 控 计 算 机 I/O 接口 卡相 连 接 。4 2 9 数字信号不需要调理，直接经走线槽通过， 连 接 主 控 计 算 机 4 2 9 板 卡 [4]。
H 为 高 度 表 在 反 射 表 面 上 空 的 高 度 。本 文 以 采 用 ARINC429
总 线 接 口 形 式 的 无线电髙度表为仿真对象，基于航电系统
总体设计、集成 、验证的实际应用需求，开展无线电髙度
表 模 拟 器 设 计 研 宄 + 2]。
1 系统架构及工作原理
髙 度 表 （LRA) 模 拟 器 除 射 频 部 分 外 ，具有与无线电髙
定 地 球 表 面 上 空 飞 行 器 的 高 度 。无 线 电 高 度 表 利 用 机 载 发
射 天 线 发 射 一 个 探 测 信 号 ，并 接 收 由 地 面 反 射 的 回 波 信 号 。 在 测 量 至 反 射 表 面 的 髙 度 H 时，无线电高度表的发射机和
接 收 机 放 在 同 一 运 载 飞 行 器 上 ，这时反射信号相对发射信 号 的延迟时间为 t ，则 有 H=ct/2。其 中 ，c 为电磁波传播速度，
线上各种信号的接收、处理以及回复。主 Nhomakorabea 计 算 机 配 备 429
总 线 接 口 卡 和 I/O 卡 。系 统 总 线 信 号 分 为 数 字 信 号 和 离 散 信 号 。其 中 ，数 字 信 号 为 4 2 9 总 线 信 号 ， 由主控计算机控 制 42 9 接口板进行总线数据的读取和发送；离散信号由主
设计与研究
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用于航电系统架构确认的无线电高度表模拟器设计
汪亚杰
(上海飞机设计研宄院国家重点实验室，上 海 201210)
摘 要 ： 依 据 航 电 系 统 架 构 确 认 需 要 ，本 文 提 出 了 无 线 电 高 度 表 模 拟 器 设 计 方 案 。无 线 电 高 度 表 模 拟 器 采 用 真 实 的 飞 机 航 电 系 统 架 构 设 计 和 真 实 的 I C D 文 件 ，可 以 模 拟 无 线 电 高 度 表 的 收 发 数 据 ，并与其他设备模拟器一 起 构 成 航 电 系 统 仿 真 样 机 ，完 成 对 航 电 系 统 架 构 的 确 认 。