专利名称：一体化tcas系统故障诊断方法
技术领域：
本发明涉及新一代机载TCAS的系统故障诊断方法设计。
背景技术：
飞机上的防撞系统，美国航空体系称为空中交通预警和防撞系统(以下简称 TCAS)，欧洲航空体系称为机载防撞系统，两者的含义、功能是一致的，而且组成也基本相 似，因此本发明申请说明书以TCAS为技术背景进行描述。经过多年的发展，TCAS系统已发展出多种型号，如TCAS I、TCAS II、TCAS III、 TCAS IV。其中TCAS II目前应用最为广泛，它可以给飞机驾驶员提供以不同颜色和形状显 示临近飞机的相对高度、距离、方位、上升/下降状态等信息的交通提示(TA)和显示俯仰通 道改变、姿态保持、高度保持等信息的解决方式(RA)。其他更高版本型号体系结构以TCAS II为基础，只是在功能上略有差别。系统的故障诊断设计是系统设计的重要组成部分，飞机起飞前必要对TCAS系统 进行自测试，测试不通过的飞机不允许起飞。好的故障诊断设计可以加快故障检测速度，准 确定位故障位置，减少维修工作量，加快维修速度，因此在系统设计时就必要考虑故障诊断 问题。在现有TCAS系统中，其系统故障诊断包括两个方面一方面，当前飞机上一般都 装有故障诊断系统，如波音747-400上的飞机状态监控系统(ACMQ或机载综合数据系统 (AIDS)，这些系统可与飞机上全部电子设备(包括TCAS系统)配合，以监视飞机上各系统 的工作状态，且这个接口一般符合ARINC 604规范；另一方面，TCAS系统还在控制器中包含 了自测试软件及电路来完成对自身的故障诊断。以TCAS-4000为例，它的自测试、诊断报 告、错误告警等电路就集成在CTR-92A上。
发明内容
为了实现一体化TCAS系统的故障诊断，本发明设计了故障诊断设备接口与机载 维护系统连接实现整体的故障软件识别；还设计了一体化系统自测试功能，来实现系统的 诊断与故障定位；本发明解决其技术问题所采用的技术方案一种TCAS故障诊断方法，它包括(1)为了与飞机状态监控系统(ACMS)或机载综合数据系统(AIDS)相连，完成飞机 上各系统(包括一体化TCAS系统)总体的故障检测，本发明设计了一个高速的ARINC 429 总线与综合检测系统相连。主处理器只需要在接收到LABEL为271的ARINC 4 总线数据 时，将采集到的各设备的状态数据组成ARINC 4 总线数据，发送到ARINC 4 总线上，数 据类型为维护数据，LABEL为356.故障的识别由故障诊断设备软件去分析识别，其通信流 程如下图1 ；(2)本发明也设计了自测试系统，它采用中断自检测精确定位系统故障，并且排除 系统故障。
自测试功能的测试流程按照系统正常处理信号的流程，但是首先必须对主处理器 进行测试。当主处理器测试通过之后，对各个独立的功能模块进行测试；自测试电路模拟产 生入侵飞机数据，这些入侵飞机处于不同的位置，主处理器根据这些位置产生不同的告警 信息。自测试电路模拟生成A、C、S模式应答信号，并加载到接收机中；接收机测试之后是 报文处理器测试，之后是调制器和发射器组件测试；自测试功能需要测试的系统组件如下 图2 ；当检测出系统存在故障时，或进行故障隔离，或进行组件更换。本发明的有益效果是由于设计了故障诊断设备接口和一体化自测试设备，使得 系统能够快速，准确的确定其自身的软件故障和硬件故障，并实现故障定位。
附图1是一体化系统和故障诊断设备通信流程附图2是自测试功能需要测试的系统组件
具体实施例方式在本实施例中，分别设计故障诊断设备接口和一体化自测试设备。(1)故障诊断设备接口设计新型飞机上装有机载维护系统(OMS)，机载维护系统设备符合ARINC 604规范。规 范规定了通信接口和通信协议，这为一体化系统的故障诊断接口提供了设计依据。一体化 系统和故障诊断设备之间的通信过程如错误！未找到引用源。所示。故障诊断设备的接口 是高速ARINC 4 总线接口。因此一体化系统需要包含一个高速ARINC 4 总线通信接口。 需要能将系统的各个模块的运行数据集中在一起送到该ARINC 4 总线上，由ARINC 429 总线传输到机载维护设备。故障诊断设备一般包括故障数据收集，故障分析等功能。考虑系统中各设备之间的关系以及连接方式，主处理器处于中心位置，外围设备 连接到处理器上，并且主处理器周期性读取外围设备的数据，这些设备主要包括控制盒，无 线电高度表，气压高度表，同步器输入等。主处理器只需要在接收到LABEL为271的ARINC 429总线数据时，将采集到的各设备的状态数据组成ARINC 429总线数据，发送到ARINC 429总线上，数据类型为维护数据，LABEL为356。故障的识别由故障诊断设备软件去分析 识别。(2) 一体化系统自测试设计自测试功能根据强度不同可以分为加电自检测(PBIT :P0Wer-up build-in test)、周期性自检测(CBIT Continuous BIT)、中断自检测(IBITdnterrupt BIT)、快速 自检测(QBIT:Quick BIT)。其中，中断自检测由维修人员使用，它会停止系统的正常工作， 对设备做全面的测试，精确判断系统故障位置。一体化系统是保证飞行安全的关键设备，如果有故障不允许飞机起飞，因此 需要使用中断自检测精确定位系统故障，并且排除系统故障。系统故障排除通过更换 LRU (Line-replaceable unit)实现。自测试功能对设备做全面检测。自测试功能由自建内测试(BIT:build-in test) 电路实现。自测试电路分布在各个模块中，测试电路包括测试信号产生电路，系统状态监查 电路，故障显示电路。错误！未找到引用源。列出了自测试功能测试的对象，它基本上覆盖系统的各个部分。一、自测试功能由控制盒控制，当自测试功能被触发后，系统停止响应外部输入信 号，开始运行测试程序。自测试程序存储在一段独立的地址空间中，它和系统正常的功能程 序分开存储。二、系统状态监查电路选择合适的系统状态，如电源监查电路检测电源的电压值， 并将监控的数据传输到主处理器，主处理器对数据进行判断，确定模块是否故障，并将监控 结果存储在非易失性存储器中。三、故障显示电路一方面为各个模块配备指示灯，根据测试结果，控制指示灯状 态，便于测试人员判断各个模块的状态；一方面通过复用显示器的方式，RA/TA/TVI显示器 能够显示测试信息，按照ARINC 429总线协议规定，主处理器将数据发往显示器，显示器显 示测试结果。自测试功能的测试流程按照系统正常处理信号的流程，但是首先必须对主处理器 进行测试。当主处理器测试通过之后，对各个独立的功能模块进行测试。自测试电路模拟 产生入侵飞机数据，这些入侵飞机处于不同的位置，主处理器根据这些位置产生不同的告 警信息。自测试电路模拟生成A、C、S模式应答信号，并加载到接收机中。接收机测试之后 是报文处理器测试，之后是调制器和发射器组件测试。需要说明的是，检测的信号不同，主要包括频率、电压、阻抗、噪声、功率、信号输入 输出之间关系。另一方面，当检测出系统存在故障时，或进行故障隔离，或进行组件更换。因此系 统设计时遵守模块化原则。模块化设计有利于系统进行故障定位和故障隔离。而且有助于 模块更换和维修。
权利要求
1.一种一体化TCAS故障诊断方法，其特征在于a.设计ARINC4 接口与机载维护系统连接；b.设计了一体化TCAS自测试系统；
2.—种一体化TCAS故障诊断方法，其特征在于通过ARINC 4 总线将TCAS数据提 供给机载维护系统以确定故障存在与否；
3.一种一体化TCAS故障诊断方法，其特征在于在一体化TCAS自测试系统中，设计电 源检测模块，监视电源的工作；
4.一种一体化TCAS故障诊断方法，其特征在于将模拟的TCAS数据提供给一体化 TCAS自测试系统运行，进而检测并定位故障。
全文摘要
本发明是一种一体化TCAS系统故障诊断系统，完成了对一体化TCAS系统故障的检测、定位、报告等诊断功能的软硬件设计；针对原有TCAS故障诊断系统不适用于一体化TCAS系统，本发明从TCAS与机载维护系统的接口和一体化TCAS自检测电路两各方面设计了一体化TCAS系统的故障诊断系统；本设计首先设计了ARINC 429接口与机载维护系统相连，以提供数据便于其确定故障；其次，设计了相应的一体化自测试电路通过运行模拟TCAS数据来检测自身故障并确定位置。
文档编号G01R31/00GK102062822SQ200910218968
公开日2011年5月18日 申请日期2009年11月16日 优先权日2009年11月16日
发明者史忠科, 黄溢 申请人:西安费斯达自动化工程有限公司