專利名稱：一種用于機載防撞系統(tǒng)的接口適配方法及電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及空中防撞技術，尤其是一種基于載機平臺的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法及電路。
背景技術：
空中防撞系統(tǒng)的根本目的是保障航線上的飛機安全，有效的完成航線上飛機在飛行過程中的相互避讓。它通過對附近空域裝有空管應答機飛機的有效跟蹤與監(jiān)視，完成對目標飛機的距離、速度、飛行高度、方位等信息的獲取并進行計算，根據(jù)目標的運動軌跡正確產(chǎn)生交通告警，或進一步依據(jù)威脅程度產(chǎn)生決斷告警，以語音方式向飛行員提供告警信息，并同時在交通/決斷顯示器上顯示告警信息，及時提醒飛行員采取措施，避讓危險，防止與其它飛機發(fā)生碰撞；當雙方都裝有防撞系統(tǒng)時，能夠通過S模式數(shù)據(jù)鏈交互防撞信息， 達到相互協(xié)調(diào)避讓的目的?，F(xiàn)有技術中，尤其是國內(nèi)，很大部分飛機上的大氣數(shù)據(jù)計算機、無線電高度表、飛機參數(shù)記錄儀(以下簡稱為飛參記錄儀)等設備還采用的是以前的俄制協(xié)議，均為模擬設備，但是目前的機載防撞系統(tǒng)為數(shù)字設備，將機載防撞系統(tǒng)運用到采用俄制協(xié)議的飛機上時，就會出現(xiàn)數(shù)據(jù)格式、信號電平不兼容，無法相互通信的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種基于載機平臺的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法及電路，該方法在工程上容易實施，電路結(jié)構(gòu)簡單，能有效地實現(xiàn)機載平臺模擬信號與數(shù)字信號之間的數(shù)據(jù)格式及電平的相互轉(zhuǎn)換。本發(fā)明采用的技術方案是這樣的一種用于機載防撞系統(tǒng)的接口適配方法，包括
大氣高度獲取及編碼模塊用于獲取當前的大氣高度值，再將所述大氣高度值轉(zhuǎn)換為 ARINC 4 數(shù)據(jù)格式，最后輸出至機載防撞系統(tǒng)；
無線電高度獲取及編碼模塊用于獲取當前的無線電高度值，并轉(zhuǎn)換為ARINC 4 數(shù)據(jù)格式，最后輸出至機載防撞系統(tǒng)；
飛參數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊用于對機載防裝系統(tǒng)輸出的告警信號解碼，提取告警信息，對告警信息進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，最后輸出至飛機參數(shù)記錄儀。優(yōu)選地，所述大氣高度獲取及編碼模塊中，當前的大氣高度值的獲取方法為采用帶參考電壓輸出功能的AD轉(zhuǎn)換器向大氣數(shù)據(jù)計算機輸出所述的參考電壓，之后AD轉(zhuǎn)換器采集大氣數(shù)據(jù)計算機輸出的返回電壓，大氣數(shù)據(jù)計算機內(nèi)部采用滑動變阻器的電阻變化率來表征當前高度，且飛機最低高度對應為整個滑動變阻器的Lmin%，最高高度處為Lmax%， 故每1米對應的高度變化率為整個滑動變阻器的AR=l/(Lmax%-Lmin%)，按照公式大氣高度值=(1 一 Lmin%—返回電壓/參考電壓)X 3^808/Δ R計算大氣高度。優(yōu)選地，所述無線電高度獲取及編碼模塊中的無線電高度值獲取方法為無線電高度表輸出的無線電高度電壓值，對無線電高度電壓值進行AD轉(zhuǎn)換，根據(jù)無線電高度與無線電高度電壓值的斜率，利用公式斜率=無線電高度值/無線電高度電壓值，將無線電高度電壓值轉(zhuǎn)換為與之對應的無線電高度值。一種用于機載防撞系統(tǒng)的接口適配電路，包括AD轉(zhuǎn)換器1、AD轉(zhuǎn)換器2、DA轉(zhuǎn)換器、FPGA、處理器、ARING^9編碼芯片、ARING429電平轉(zhuǎn)換芯片與ARING^9接口芯片；所述 AD轉(zhuǎn)換器1用于采集大氣高度信號，AD轉(zhuǎn)換器2用于采集無線電高度信號；AD轉(zhuǎn)換器1與 AD轉(zhuǎn)換器2均與FPGA連接；FPGA與處理器之間具有信號連接；處理器的數(shù)據(jù)輸出接口 1與 ARING429編碼芯片的數(shù)據(jù)輸入端連接，ARING429編碼芯片的數(shù)據(jù)輸出端與ARING429電平轉(zhuǎn)換芯片的數(shù)據(jù)輸入端連接，ARING429電平轉(zhuǎn)換芯片用于向機載防撞系統(tǒng)輸出的大氣高度值與無線電高度值；
ARING429接口芯片用于接收機載防撞系統(tǒng)輸出的告警信號，ARING429接口芯片的數(shù)據(jù)輸出端與處理器的數(shù)據(jù)輸入接口連接，處理器的數(shù)據(jù)輸出接口 2與DA轉(zhuǎn)換器連接，DA轉(zhuǎn)換器用于向飛機參數(shù)記錄儀輸出告警信號。優(yōu)選地，還包括運算放大器1與運算放大器2，所述AD轉(zhuǎn)換器1具有內(nèi)部參考電壓輸出端；
所述內(nèi)部參考電壓輸出端與運算放大器1連接，運算放大器1用于向輸出大氣高度信號的大氣數(shù)據(jù)計算機輸出激勵電壓；運算放大器2與AD轉(zhuǎn)換器1的數(shù)據(jù)輸入端連接，所述運算放大器2用于接收大氣數(shù)據(jù)計算機返回的大氣高度信號。優(yōu)選地，還包括運算放大器3，所述運算放大器3與AD轉(zhuǎn)換器2的數(shù)據(jù)輸入端連接，所述運算放大器3用于接收無線電高度表輸出的無線電高度信號。綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發(fā)明的有益效果是
實現(xiàn)了機載平臺模擬信號與數(shù)字信號之間的數(shù)據(jù)格式及電平的相互轉(zhuǎn)換，解決了現(xiàn)有的遵循俄制協(xié)議的飛機與數(shù)字機載防撞系統(tǒng)的兼容問題。


本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中 圖1是本發(fā)明總的原理框圖。圖2是大氣高度獲取及編碼模塊信號流向圖。圖3是無線電高度獲取及編碼模信號塊流向圖。圖4是飛參數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊信號流向圖。圖5是本發(fā)明中適配電路的原理框圖。
具體實施例方式本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。如圖1，本發(fā)明包括一種用于機載防撞系統(tǒng)的接口適配方法，包括
大氣高度獲取及編碼模塊用于獲取當前的大氣高度值，再將所述大氣高度值按照編碼轉(zhuǎn)換為ARINC 429數(shù)據(jù)格式，最后輸出至機載防撞系統(tǒng)。無線電高度獲取及編碼模塊用于獲取當前的無線電高度值，再將所述無線電高度值按照編碼轉(zhuǎn)換為ARINC 429數(shù)據(jù)格式，最后輸出至機載防撞系統(tǒng)。飛參數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊用于提取機載防撞系統(tǒng)產(chǎn)生的告警信息，對告警信息進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，最后輸出至飛參記錄儀。如圖5，本發(fā)明中適配電路的基本電路包括包括AD轉(zhuǎn)換器1、AD轉(zhuǎn)換器2、DA轉(zhuǎn)換器、FPGA、處理器、ARING^9編碼芯片、ARING429電平轉(zhuǎn)換芯片與ARING^9接口芯片；所述 AD轉(zhuǎn)換器1用于采集大氣高度信號，AD轉(zhuǎn)換器2用于采集無線電高度信號；AD轉(zhuǎn)換器1與 AD轉(zhuǎn)換器2均與FPGA連接，以便向FPGA輸出數(shù)字形式的大氣高度信號與無線電高度信號；FPGA與處理器之間具有信號連接；處理器的數(shù)據(jù)輸出接口 1與ARING4^編碼芯片的數(shù)據(jù)輸入端連接，ARING4^編碼芯片的數(shù)據(jù)輸出端與ARING429電平轉(zhuǎn)換芯片的數(shù)據(jù)輸入端連接，ARING429電平轉(zhuǎn)換芯片用于向機載防撞系統(tǒng)輸出的大氣高度值與無線電高度值；
ARING429接口芯片用于接收機載防撞系統(tǒng)輸出的告警信號，ARING429接口芯片的數(shù)據(jù)輸出端與處理器的數(shù)據(jù)輸入接口連接，處理器的數(shù)據(jù)輸出接口 2與DA轉(zhuǎn)換器連接，DA轉(zhuǎn)換器用于向飛機參數(shù)記錄儀輸出告警信號。當所述大氣高度信號由大氣數(shù)據(jù)計算機提供時，需要在上述基本電路的基礎上增設運算放大器1、運算放大器2，所述AD轉(zhuǎn)換器1選用具有內(nèi)部參考電壓輸出端的AD芯片。所述內(nèi)部參考電壓輸出端與運算放大器1連接，運算放大器1用于向大氣數(shù)據(jù)計算機輸出激勵電壓；運算放大器2與AD轉(zhuǎn)換器1的數(shù)據(jù)輸入端連接，所述運算放大器2用于接收大氣數(shù)據(jù)計算機返回的大氣高度信號。如圖2，AD轉(zhuǎn)換器1通過運算放大器1向大氣數(shù)據(jù)計算機輸出參考電壓，大氣數(shù)據(jù)計算機再通過運算放大器2向AD轉(zhuǎn)換器1輸出返回電壓。大氣數(shù)據(jù)計算機內(nèi)部采用滑動變阻器的電阻變化率來表征當前高度，飛機最低高度對應為整個滑動變阻器的Lmin%，最高高度處為Lmax%，故每1米對應的高度變化率為整個滑動變阻器的Δ R=I/(Lmax%-Lmin%)， 由此可得大氣高度值算法如下
大氣高度值=(1 一 Lmin% 一返回電壓/參考電壓)X 3. 2808/ Δ R，其中3. 2808為米轉(zhuǎn)換為英尺的換算系數(shù)，1米=3. 2808英尺，即所述大氣高度值計算結(jié)果的單位為英尺。舉例說明若0米處為整個滑動變阻器的10%，15000米處為90%，故每1米對應的高度變化率為整個滑動變阻器的0. 0533%, AD芯片內(nèi)部參考電壓為4. 096V。由此可得
大氣高度值=(1 - 10% 一返回電壓 /4. 096) X 3. 2808/0. 000533 同時，為消除在參考電壓傳輸及AD轉(zhuǎn)換過程中的誤差，算法中添加了數(shù)據(jù)平均算法及電壓補償(按照實際情況為解算值的95% 98%)。AD轉(zhuǎn)換器1將返回電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式，F(xiàn)PGA根據(jù)所述大氣高度值的計算公式計算出大氣高度值之后輸出給處理器，處理器再將大氣高度值輸出給ARING^9編碼芯片， ARING429編碼芯片根據(jù)Label號為203的ARINC 429協(xié)議對大氣高度值進行編碼，之后將編碼后的大氣高度值輸出給ARING^9電平轉(zhuǎn)換芯片，由ARING^9電平轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換為TTL 電平信號，最后輸出給飛機防撞系統(tǒng)。當無線電高度信息由無線電高度表提供時，還需要在上述基本電路的基礎上增設運算放大器3，運算放大器3接收無線電高度表輸出無線電高度信息，將所述無線電高度表輸出的電壓信號適度放大后輸出給AD轉(zhuǎn)換器2，AD轉(zhuǎn)換器2向FPGA輸出數(shù)字形式的無線電高度信息，F(xiàn)PGA根據(jù)無線電高度與無線電高度電壓值的斜率關系(此斜率關系由無線電高度表確定)，利用公式斜率=無線電高度值/無線電高度電壓值，計算出無線電高度值。FPGA將無線電高度值輸出給處理器，處理器再將無線電高度值輸出給ARING429 編碼芯片，ARING^9編碼芯片根據(jù)Label號為164的ARINC 429協(xié)議對大氣高度值進行編碼，之后將編碼后的大氣高度值輸出給ARING429電平轉(zhuǎn)換芯片，由ARING429電平轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換為TTL電平信號，最后輸出給飛機防撞系統(tǒng)。信號流向圖詳見圖3。如圖4，當機載防撞系統(tǒng)產(chǎn)生RA告警后輸出的Label號為270的ARINC 429數(shù)據(jù)時，ARINC 4 接口芯片對RA告警進行電平轉(zhuǎn)換與譯碼，輸出給處理器，處理器按位提取其對應的RA告警信息，并將告警信息經(jīng)DA轉(zhuǎn)換后，以模擬信號的形式送往飛參記錄儀進行數(shù)據(jù)記錄。本發(fā)明并不局限于前述的具體實施方式
。本發(fā)明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
權利要求
1.一種用于機載防撞系統(tǒng)的接口適配方法，其特征在于，包括大氣高度獲取及編碼模塊用于獲取當前的大氣高度值，再將所述大氣高度值轉(zhuǎn)換為 ARINC 4 數(shù)據(jù)格式，最后輸出至機載防撞系統(tǒng)；無線電高度獲取及編碼模塊用于獲取當前的無線電高度值，再將所述無線電高度值轉(zhuǎn)換為ARINC 4 數(shù)據(jù)格式，最后輸出至機載防撞系統(tǒng)；飛參數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊用于對機載防裝系統(tǒng)輸出的告警信號解碼，提取告警信息，對告警信息進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，最后輸出至飛機參數(shù)記錄儀。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種用于機載防撞系統(tǒng)的接口適配方法，其特征在于，所述大氣高度獲取及編碼模塊中，當前的大氣高度值的獲取方法為采用帶參考電壓輸出功能的AD轉(zhuǎn)換器向大氣數(shù)據(jù)計算機輸出所述的參考電壓，之后AD轉(zhuǎn)換器采集大氣數(shù)據(jù)計算機輸出的返回電壓，大氣數(shù)據(jù)計算機內(nèi)部采用滑動變阻器的電阻變化率來表征當前高度，且飛機最低高度對應為整個滑動變阻器的Lmin%，最高高度處為Lmax%，每1米對應的高度變化率為整個滑動變阻器的Δ R=I/(Lmax%-Lmin%)，按照公式大氣高度值=(1 一 Lmin% 一返回電壓/參考電壓)X 3. 2808/Δ R計算大氣高度。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種用于機載防撞系統(tǒng)的接口適配方法，其特征在于，所述無線電高度獲取及編碼模塊中的無線電高度值獲取方法為無線電高度表輸出的無線電高度電壓值，對無線電高度電壓值進行AD轉(zhuǎn)換，根據(jù)無線電高度與無線電高度電壓值的斜率，利用公式斜率=無線電高度值/無線電高度電壓值，將無線電高度電壓值轉(zhuǎn)換為與之對應的無線電高度值。
4.一種用于機載防撞系統(tǒng)的接口適配電路，其特征在于，包括AD轉(zhuǎn)換器1、AD轉(zhuǎn)換器 2、04轉(zhuǎn)換器、？ 64、處理器、々1 1呢似9編碼芯片、ARING429電平轉(zhuǎn)換芯片與ARING^9接口芯片；所述AD轉(zhuǎn)換器1用于采集大氣高度信號，AD轉(zhuǎn)換器2用于采集無線電高度信號；AD 轉(zhuǎn)換器1與AD轉(zhuǎn)換器2均與FPGA連接；FPGA與處理器之間具有信號連接；處理器的數(shù)據(jù)輸出接口 1與ARING^9編碼芯片的數(shù)據(jù)輸入端連接，ARING^9編碼芯片的數(shù)據(jù)輸出端與 ARING429電平轉(zhuǎn)換芯片的數(shù)據(jù)輸入端連接，ARING429電平轉(zhuǎn)換芯片用于向機載防撞系統(tǒng)輸出的大氣高度值與無線電高度值；ARING429接口芯片用于接收機載防撞系統(tǒng)輸出的告警信號，ARING429接口芯片的數(shù)據(jù)輸出端與處理器的數(shù)據(jù)輸入接口連接，處理器的數(shù)據(jù)輸出接口 2與DA轉(zhuǎn)換器連接，DA轉(zhuǎn)換器用于向飛機參數(shù)記錄儀輸出告警信號。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種用于機載防撞系統(tǒng)的接口適配電路，其特征在于，還包括運算放大器1與運算放大器2，所述AD轉(zhuǎn)換器1具有內(nèi)部參考電壓輸出端；所述內(nèi)部參考電壓輸出端與運算放大器1連接，運算放大器1用于向輸出大氣高度信號的大氣數(shù)據(jù)計算機輸出激勵電壓；運算放大器2與AD轉(zhuǎn)換器1的數(shù)據(jù)輸入端連接，所述運算放大器2用于接收大氣數(shù)據(jù)計算機返回的大氣高度信號。
6.根據(jù)權利要求4所述的一種用于機載防撞系統(tǒng)的接口適配電路，其特征在于，還包括運算放大器3，所述運算放大器3與AD轉(zhuǎn)換器2的數(shù)據(jù)輸入端連接，所述運算放大器3用于接收無線電高度表輸出的無線電高度信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于機載防撞系統(tǒng)的接口適配方法及電路，涉及空中防撞技術，旨在提供一種基于載機平臺的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法及電路。本發(fā)明的技術要點為包括大氣高度獲取及編碼模塊用于獲取當前的大氣高度值，再將所述大氣高度值轉(zhuǎn)換為ARINC429數(shù)據(jù)格式，最后輸出至機載防撞系統(tǒng)；無線電高度獲取及編碼模塊用于獲取當前的無線電高度值，再將所述無線電高度值轉(zhuǎn)換為ARINC429數(shù)據(jù)格式，最后輸出至機載防撞系統(tǒng)；飛參數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊用于提取機載防撞系統(tǒng)產(chǎn)生的告警信息，對告警信息進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，最后輸出至飛機參數(shù)記錄儀。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的遵循俄制協(xié)議的飛機與數(shù)字機載防撞系統(tǒng)的兼容問題。
文檔編號G08G5/04GK102436765SQ20111030927
公開日2012年5月2日 申請日期2011年10月13日 優(yōu)先權日2011年10月13日
發(fā)明者李斌 申請人:四川九洲電器集團有限責任公司