一種詢問機設備自檢功能的實現方法

四川九洲空管科技有限責任公司 羅 海

隨著民航事業迅猛發展，二次監視雷達廣泛運用于民航空域監視和飛行安全保證。完善的設備自檢信息，能夠快速定位故障點，有助于快速解決問題,對于設備使用、維護具有重要的意義。本文描述的設備自檢功能實現方法，通過對設備接插、電源、發射、接收、發射編碼、通信鏈路、外部接口等關鍵信號的實時監測，能夠實時掌握設備狀態。本方法無需額外的檢測儀器和設備，能夠快速定位故障，同時不會影響設備的正常工作。

詢問機設備按照功能分類，包括電源、發射、接收、信號處理四個部分，如圖1所示。電源部分主要完成對外部輸入電壓轉換、設備內部各種電壓轉換。發射部分主要完成對數字編碼信號的射頻調制和放大。接收部分完成射頻信號限副、濾波、下變頻等功能。信號處理部分主要完成信號編碼、譯碼、點/航跡處理等功能。完善的自檢信息，能夠大大提高設備維修性。

圖1 詢問機設備功能模塊分類

1 技術方案實現

1.1 自檢流程

本方法通過對模塊接插、電源、發射檢波、反射檢波、接收靈敏度、發射編碼、通信鏈路、外部接口等信號的實時監測，能夠實時掌握設備狀態。設備中的關鍵信號統一傳輸至信號處理模塊檢測，保證設備自檢的獨立性。當設備上電時，統一下發關鍵信號判斷門限值，信號處理模塊根據門限值對關鍵信號進行實時判斷，確認自檢結果。所有自檢結果，通過周期性自檢報文的形式統一上報至顯控終端顯示，如圖2所示。

圖2 詢問機自檢結果顯示界面

自檢結果分為正常、告警和故障三類。設備自檢結果為正常時，表明設備狀態良好，可正常使用；自檢結果為告警類自檢信息，表明設備性能下降或者不滿足設備輸入、輸出要求，設備自身未出現故障，應根據任務緊急程度及時處理告警信息；自檢結果為故障類，表明該故障影響到設備的正常工作，該故障不排除，設備無法正常工作，應及時排故。當設備出現告警類自檢信息時，操作人員根據告警信息檢查相應的信號，及時確定以保障設備正常工作；當告警內容為性能下降時，評估告警內容對設備的影響程度，應在不影響工作任務的情況對告警信息進行處理，當任務比較緊急可以在此模式下降級使用；當告警內容為不滿足設備輸入、輸出要求時，確定相應內容是否影響設備的正常使用，影響設備使用時，需先排除故障后再使用。自檢結果處理流程如圖3所示。

圖3 自檢結果處理流程

1.2 模塊接插檢測

設備中每個模塊接口定義中留有一個檢測地信號，模塊內部將檢測地信號與模塊內GND信號相連。信號處理模塊內每個模塊的檢測地信號通過一個電阻上拉，連接到FPGA芯片。不安裝模塊時檢測地信號為高電平，當模塊接插到位時，模塊的檢測地信號與模塊內GND信號連接，此時檢測地信號為低電平。FPGA芯片通過判斷每個模塊對應的檢測地信號的電平高低來判斷每個模塊是否接插到位。

1.3 整機電源檢測

電源部分主要檢測模塊產生的各組電壓是否正常，在信號處理模塊內進行檢測。先對各組電源進行分壓，保證分壓后的電壓值在AD采樣范圍內，再通過AD采用后輸入到FPGA進行處理。信號處理模塊根據門限值來判定被測電壓是否符合要求。報警范圍是一個百分數。當被測電壓滿足|測量電壓－基準電壓|≤|基準電壓×報警范圍|時，認定被測電壓正常；反之，認定被測電壓異常。報警范圍默認值為5%。

1.4 發射部分自檢

發射部分主要檢測發射檢波、反射檢波。

當設備處于發射狀態時，發射部分經帶線耦合器分出一路小信號，經幅度調整后用視頻對數放大器進行檢波。檢波信號輸出至信號處理模塊進行處理。信號處理模塊先將檢波信號分壓處理后進行AD采樣，采樣結果輸出至FPGA進行判斷。根據設備當前所處功控狀態，判斷發射檢波幅度值是否滿足要求。

當設備處于發射狀態時，在環形器接收端口上，用帶線耦合器分出一路小信號，經幅度調整后用檢波二極管進行檢波。反射檢波信號輸出至信號處理模塊進行處理。信號處理模塊將反射檢波信號分壓處理后進行AD采樣，采樣結果輸出至FPGA進行判斷。根據反射檢波幅度值來確定自檢結果。

1.5 接收部分自檢

接收部分主要檢測通道靈敏度。信號處理模塊周期性產生測試激勵信號，接收模塊收到激勵信號后通過對數檢波器耦合出于激勵信號同步的模擬視頻信號。模擬視頻信號輸出至信號處理模塊進行處理。信號處理模塊將模擬視頻信號分壓處理后進行AD采樣，采樣結果輸出至FPGA進行判斷。根據幅度值反映的靈敏度值來確定自檢結果。

1.6 信號處理自檢

信號處理主要檢測編碼和通信鏈路。當設備處理發射狀態時，對設備的編碼信號進行實時監測，檢測編碼信號是否與設置模式的編碼信號一致。

通信鏈路檢測通過周期性心跳報文檢測確認。信號處理模塊內CPU每2s向FPGA發送一次心跳報文，FPGA對心跳報告有無進行檢測，來判斷CPU與FPGA通信鏈路正常與否。

1.7 外部接口自檢

外部接口主要檢測電纜連接、方位、觸發、GPS等信號，本文以觸發信號檢測為例。設備上電時下發觸發門限參數，FPGA實時對外部輸入的觸發信號進行檢測，檢測內容包括脈沖寬度、周期等。當檢測結果超過門限參數時，判定該信號故障；當檢測結果處于門限參數范圍內時，判定該信號正常。同時，FPGA將檢測結果周期性上報至顯控界面。

2 結束語

本文所述的詢問機自檢功能實現方法，通過對模塊接插、電源、發射檢波、反射檢波、接收靈敏度、發射編碼、通信鏈路、外部接口等關鍵信號的實時監測，實時掌握設備狀態。當設備出現告警或故障時，操作人員能夠通過自檢信息快速定位故障原因，不用使用其他的維修設備，大大提高了設備的維修性。該方案已在實際工程應用中得到驗證，有很強的實用性。