航空测控信号处理平台的现状与发展趋势

1、航空测控概述

由于航空装备军用飞机对飞行安全和高可靠性要求，以及民用飞机对乘客体验舒适度等各方面的特殊要求，在机载设备设计、生产、装配、试验、验证以及分系统联试、系统联试、滑跑、试飞、地面保障、维修检测等环节中均需要进行测试仿真试验检测等，以确保各机载设备、各分系统的功能、性能符合设计要求。

随着航空电子技术和软件技术的高速发展，机载设备向高度集成化、综合化、智能化、模块化发展，航空测控信号处理平台向着单模块、单设备、分系统、整机的全面覆盖测试，成为航空装备从科研生产到维修保障全生命周期内的重要保障设备。

2、航空测控技术

航空装备设计制造是一个多学科综合技术，并且在研制过程中需要不断迭代改进以达到最优设计。同时需要航空测控处理平台涉及控制、导航、无线电通讯、电气、液压、气动、燃油、机械、材料等学科相关技术。

从某种角度来看，航空技术的高低直接反映着一个国家的技术实力。作为航空技术的关键组成部分，航空测控在航空装备产品的研制、生产和使用过程中，大量运用虚拟仪器、数字仿真、硬件在环、半物理仿真、3D建模、视景仿真、传感器模拟、故障注入、数据采集分析、综合数据管理等相关技术，为航空装备提供综合测试验证手段。

2.1、地面测试

地面测试试验在航空装备试验与定型中发挥着重要作用。机载系统一般包括航电系统、任务系统、飞控系统、液压系统、起落架系统、燃油系统、环控系统、机电系统、供电系统等。专用地面试验测控平台通常由工控机、功能板卡、测试电缆及测控软件等组成，大型通用试验测控平台通常由ATE(Automatic Test Equipment，自动测试设备)、TUA(Test Unit Adapter,测试接口适配器)、TPS（Test Program Set,测试程序集）组成，在开展分系统试验时先要完成部件/组件逻辑、功能性能等相关试验和环境试验；分系统试验需要将多个部件/组件交联起来构成，需要搭建试验台架或铁鸟台架将分系统按照实际比例位置安装，通过测控平台对系统试验过程数据进行监控、模拟、仿真、验证测试分析等。试验对象具有实时特性要求的需要测控平台具备实时系统操作系统，测控平台内测控软件通过功能板卡对试验对象进行实时测试仿真。

2.2、机载测试

机载测试试验是航空装备型号研制试飞过程中最为关键的环节，验证飞机在飞行过程中的各种功能、性能是否满足设计要求，确保获得并维持具有作战效能、作战适用性且满足用户需求的关键环节。机载测试设备对体积、重量、颜色、高低温、振动冲击、电磁兼容等有严格要求。机载测试设备主要由数据采集器、各类传感器、遥测无线链路、机载数据记录仪等组成，测试数据通常通过遥测无线链路下传至地面遥测设备进行存储分析处理或存储在机载测试设备中事后读取并分析处理。

3、航空测控信号处理平台的现状

测试技术作为衡量一个国家国防科技工业基础和工业能力的重要标志，贯穿于军工产品生产的全寿命周期中。近年来，我国测试行业经过多年的努力，取得了一定的进步，航空测控技术也得到了较大的发展。在过去的几年中，航空测控的水平上了一个新的台阶，基本上可满足第三代战斗机研制和装备测试的需求。航空测控典型代表是综合自动测试系统和可重构、可剪裁综合自动测试系统，实现了从分散测试到综合自动测试的跨越。

我国航空测控能力现状体现在试验测试设施和设备等基本条件大为改善。系统集成技术、大型测控系统技术等已经全面掌握，其中自主开发的一批ATE/ATS已经在多年前投入使用，所开发的测试、模拟、仿真、控制用功能板卡和总线板卡及工控机等已经产品化系列化；ATE/ATS软件运行平台和TPS开发平台已经在工程中实际应用。

我国的航空测试行业高端测控设备硬件均是使用进口设备(例如：NI、HBM、MOOG、是德科技、AIM、VIAVI(Xgig)等), 近年来因为疫情及国际芯片涨价等各方面因素影响，几乎每年都不同程度涨价，供货周期不稳定。通用测控设备硬件均是选用国产工控板卡（例如：神州飞航、研华、凌华等）和进口标准仪器设备集成，同样受疫情及国际芯片涨价等各方面因素影响供货周期及价格影响比较大。

测控行业软件开发分为三大类：基于测控设备供应商自研的测控软件平台开发、基于项目经验模块化开发、新项目新软件开发。

测控行业现状从供应商分成以下几种。

a) 工控设备、板卡供应商：只提供工控设备、板卡或开发工具；

b) 标准设备、仪器供应商：只提供标准设备、仪器；

c) 普通测控设备集成商：将工控设备、板卡及标准设备和标准仪器集成，按照客户要求定制开发测试软件；

d) 大型测控设备集成商：具有核心软硬件技术和测控产品的供应商。

4、发展趋势

随着自动化技术的不断发展，航空测控技术也逐渐从手动测控转变成了自动测控。自动化测控系统不仅仅要具备较强的使用价值，且要具有一定的经济性，并能够满足实际的应用需求。此外，在国内科研人员的不懈努力之下，新型的航空测控技术和测控仪器以及测控语言（虚拟仪器、图形化开发等）均得到了广泛地使用。这不仅从根本上改变了我国航空测控的现状，并使得测控内容与测控的方式得到了大量的提高。例如，集成测试系统就是我国航空测控技术不断进步的产物，该系统的出现直接改变了传统的飞机测控模式，并具备高度集成化的特点。除此之外，高度计算机化也是航空测控技术的主要未来发展趋势之一。

在工信部装备工业司2015年5月22发表的《中国制造2025》一文中提到推动航空装备发展，航空装备包括飞机、航空发动机及航空设备与系统。在航空装备大力发展的过程中同样也是航空测控处理平台高速发展的时期。

航空测控行业发展方向猜想：

a) 全国产化测试设备研制；

b) 标准化、模块化、集成化、智能化、网络化发展；

c) 单套测控设备接入测控设备集成商的测试软件平台。单测控设备供应商或系统测控供应商作为测控集成商的配套厂家，利润减少、受限与人；

d) 测控设备研制与航空装备研发设计同步进行；

e) 测控设备供应商将会两级分化严重，大型系统级测控系统和单产品测试设备供应商形成鲜明对比，大型系统级测控系统供应商越来越少，单产品测控设备供应商越来越多；

f) 具有自主测控硬件产品和测试软件平台会有更多话语权。

5、结束语

信息化时代的背景下，以智能化、网络化测试为基础的航空测控技术，不仅是三军一体化装备保障体系建设的要求，也是新一代航空装备数字化设计、虚拟化试验、试飞测试，甚至包括装备生产制造环节都需必备的基本手段。以网络化测试为基础的航空测试信号处理平台、模型库、知识库及信息融合等基础技术，都是航空测控未来研究的重点课题和方向。

参考文献：