测控技术在我国航空工业中的发展与趋势

2009年03月24日06:01:13 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

测控技术在现代科学技术、工业生产和国防等诸领域中的应用十分广泛。测控技术的现代化，已被公认为科学技术和生产现代化的重要条件和明显标志。而在航空科研中，测控技术是重要基础之一，是航空产品研发生产与使用保障的重要手段，它贯穿于航空产品全寿命期。新中国的航空工业，一开始是从仿制开始的，较初对试验、试飞并不重视，近20年来，随着自行研制的航空产品项目越来越多，电子技术、计算机技术等的迅猛发展，对于测控系统的要求也越来越高。

现状

国家投入了大量的人力和财力，从国外引进了大量的测控系统，如巡回检测系统、遥测系统等，这些系统的引进对促进航空产品研制起到了一定作用。现在航空测控技术和测试设备已基本走过数字化、总线化、自动化、动态化、通用化、标准化、综合化等的发展阶段，当然这些“化”仍有大量工作要做，其水平也需要不断提升。但其设计理念和技术方法已被广泛认同，成为测控技术的重要基础。

例如总线化已普遍应用，与飞机航电系统的统一互联网络同步，测控系统也将通过网络联成一个整体；甚至现代测控系统还可用因特网或其它广域专网相连接，通过网络可将从空中到地面、从前方到后方、从使用现场到研制生产基地等连接成一个大系统；这些发展与进步将构成测试设备总线化之后的不同发展形态和阶段。

近年来出现的合成仪器（synthetic instrument）为进一步提升综合化程度提供了资源；所谓合成仪器是由一系列基本硬件和软件模块组合在一起，模拟传统电子仪器的功能，其灵活性好，硬件可以共享，通过更新软件可重新配置功能，使普通硬件实现多种测量功能。

发展

无线数据传输的应用

无线数据传输在航空测控技术中的应用越来越广泛。对于工作点多、通信距离远、环境恶劣且实时性和可靠性要求比较高的场合，可以利用无线电波来实现主控站与各个子站之间的数据通信，采用无线数据传输测控方式有利于解决复杂连线，无需铺设电缆或光缆，降低了环境成本。其系统组成框图如图所示。

这种无线数据传输的测控技术不但是在远距离数据传输中得到应用，在近距离的数据传输中也有特殊用途，如直升机旋翼上的应变测量、发动机涡轮叶片上的温度、应力测量等，这些被测信号无法用导线将它们引出来，只能用无线信号传输。在飞机外场测试中，也可不用硬件接口，而通过无线的方法将被测信号直接传输给检测设备。

智能测控及与可测控性设计的融合。

现代测控系统不但在系统中采用了计算机，而且在系统组成中还嵌入了大量处理器与计算机，如在传感器中嵌入计算机，可对测量到的信号进行A/D转换、修正、补偿等处理，将处理后的数字式数据直接送入系统的计算机中。也可在被测产品中嵌入测试用计算机，以进行所谓“机内测试”，或称“内置测试”，即BIT（Built-in Test）。现代飞机大量采用机载BIT技术，利用这种技术在飞机飞行过程中就可发现、隔离和定位故障。BIT技术现正进一步向智能BIT或PHM（Prognostics and Health Management预测与健康状态管理）发展，它不但有故障诊断功能，而且还利用了人工智能（神经网络、模糊推理等）技术，具有故障预测、预报功能。利用BIT、PHM技术，可将故障定位到现场可更换单元（LRU）、现场可更换模块（LRM），结合边界扫描技术（BCT）还可将故障定位到集成电路芯片。

机内测试系统的性能与飞机上各种系统的测试性设计密切关联。测控性设计是设计部门的工作，但测控性设计的评估、测控性设计的实现却需要航空测控技术的强力支撑。如何采用并行工程的原则，与被测控产品设计同步，进行PHM的框架设计与细节设计，成为多专业融合的新兴技术分支。

并行测控与测试/控制/管理一体化

并行测控技术是近年来发展的新技术，它是相对过去的串行测试（一个通道接一个通道的测试）而言的。并行测控是多通道进行同时测量的一种技术，合成仪器为并行测控提供了手段。并行测控不但提高了测试效率，而且提高了测试的实时性、同步性和数据在时间上的可对比性。

现代测控系统已将测试、控制、管理融为一体。计算机通过测试系统发出开关、频率、脉冲以及经D/A（数字模拟转换器）转换后的模拟信号控制被控对象。控制对象可以是被测对象本身，也可以是与被测对象相连的辅助、模拟等设备。测试系统还可把获取的测试数据以适当的输出格式（如各种报表）和传输方式（如有线或无线）提供给管理部门，以便于他们的决策和指挥。

测控软件技术的地位将更加重要

测控软件技术在测控技术中的地位越来越重要。测控软件技术包括测控策略、方法、算法和仿真建模；多传感器数据融合、数据挖掘、数字滤波、数据压缩与解压、数据分析与处理；操作系统、数据库、语言、测试执行程序、测试向量生成、测试性评估、故障诊断与预测等等。今后，在构建测试系统的工作量和费用中，软件比硬件占有更大比重。测控软件技术正处于迅速发展的阶段。

趋势

数据传输方式朝复合式、多样性发展

随着今后测控距离的不断扩大以及测控系统复杂度的不断增加，单一的数据传输方式往往不能胜任要求；在一个测控系统中采取多种数据传输方式相互配合使用，可以降低系统的实现难度，有利于整个系统的模块化处理。比如说，蓝牙技术作为一种新兴的无线通信技术应用到测控系统中，它还可以很方便的连接到Intranet中，与网络配合来实现测控。

进一步融合EMIT（嵌入式微型因特网互联技术）和ECS（嵌入系统）技术

进一步融合EMIT（嵌入式微型因特网互联技术）和ECS（嵌入系统）技术使现场数据采集和控制子系统的智能化程度得到提高，且能够更方便的与测控中心建立起通信渠道。随着微处理器和嵌入式技术的发展，测控系统的IO系统的智能化程度将进一步提高，这样就可以大大减低主控机CPU的负担，使整个系统的实时性和测控性能提高；同时，高智能化的数据采集和控制子系统可以很方便地通过Internet将通信距离无限扩展。

基于虚拟仪器的测控网络将是测试技术发展的大趋势

现代测控系统中往往包含多种测量仪器，如函数发生器、数字电压表、示波器、频谱分析仪等等，这些仪器已不是过去那种单台、独立的形式，而是做成插板形式，一起插入机箱中的总线背板上，形成一种综合的仪器。这些插板仪器已无传统前面板上的开关、按钮等人工操作器件，而是通过软件在计算机上构成虚拟仪器面板，在硬件支持下完成仪器的功能。这种具有虚拟面板、由计算机控制的仪器就是所谓的“虚拟仪器”。随着虚拟仪器技术的快速推广和发展，实现远程测控系统基于Intranet的通信能力大大提高，基于虚拟仪器和网络技术的测量网络将成为科学研究和生产自动化控制系统的重要组成部分。随着虚拟仪器在现代测控系统中的广泛应用，进而出现了虚拟测控技术，用虚拟电路、虚拟被测对象代替真实的被测电路、被测对象，在产品还没有生产出来之前就可对其分析、研究，以提高它的设计质量和性能。

结束语

伴随着航空工业和航空测控技术产业化的快速发展，可以预见，测控技术必将随着我国相关技术的发展而逐步完善和成熟，各种功能的测控系统在不远的将来会广泛地使用在社会的各个领域，测控技术的新发展将会给我国的经济建设和国防建设注入新的活力。

测控技术在我国航空工业中的发展与趋势

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