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在對(duì)飛機(jī)舵面位移參數(shù)測(cè)試校準(zhǔn)中，傳統(tǒng)對(duì)于垂直轉(zhuǎn)角舵面位移參數(shù)的校準(zhǔn)是采用有線傾角傳感器，將傾角傳感器安裝在被測(cè)點(diǎn)，通過(guò)15米左右的線纜將傳感器與數(shù)顯設(shè)備相連，記錄人員通過(guò)數(shù)顯設(shè)備讀取角度值，位移參數(shù)的碼值通過(guò)機(jī)載檢查計(jì)算機(jī)讀取。通常舵面位移參數(shù)校準(zhǔn)屬于操縱桿和隨動(dòng)舵面的多參數(shù)聯(lián)合校準(zhǔn)，一般需要在操縱桿和左右副翼/升降舵共安裝三套校準(zhǔn)裝置，校準(zhǔn)過(guò)程中，操作人員通過(guò)控制操縱桿進(jìn)行操作，記錄過(guò)程中操作人員必須將操縱桿穩(wěn)定在某一固定角度，記錄人員需要同時(shí)手動(dòng)記錄三組共6個(gè)數(shù)據(jù)。

在傳統(tǒng)校準(zhǔn)方式下，記錄三組數(shù)據(jù)總共需要10s左右的時(shí)間，在這過(guò)程中操作人員需要保證操縱桿角度穩(wěn)定在固定位置，如果操作不當(dāng)角度值發(fā)生變化而校準(zhǔn)人員沒(méi)有發(fā)現(xiàn)，則會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)問(wèn)題：1、同一組參數(shù)的角度值和碼值不匹配，，數(shù)據(jù)產(chǎn)生偏差，影響測(cè)試精度；2、三組位移參數(shù)的數(shù)據(jù)不同步，影響后續(xù)的飛行數(shù)據(jù)分析結(jié)果。另外，收放測(cè)試線纜會(huì)給測(cè)試校準(zhǔn)帶來(lái)額外工作量，且存在安全隱患。面對(duì)如此多的問(wèn)題，亟待研究一種飛機(jī)舵面參數(shù)測(cè)試校準(zhǔn)的新方法。技術(shù)方案設(shè)計(jì)基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的舵面參數(shù)校準(zhǔn)技術(shù)的研究，主要是在現(xiàn)有傳統(tǒng)校準(zhǔn)方法的基礎(chǔ)上，通過(guò)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳輸，并自主研制基于C#的自動(dòng)化校準(zhǔn)軟件，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)舵面位移參數(shù)的自動(dòng)同步校準(zhǔn)。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖2所示：在飛行試驗(yàn)舵面參數(shù)測(cè)試校準(zhǔn)過(guò)程中，校準(zhǔn)計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)讀取、記錄采集器數(shù)據(jù)，同步讀取、記錄網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)，如此避免了傳統(tǒng)校準(zhǔn)方式下多組參數(shù)無(wú)法保證同步的問(wèn)題，同時(shí)避免了手動(dòng)讀數(shù)記錄過(guò)程中引入的人為誤差。開(kāi)發(fā)實(shí)用的采集記錄處理綜合軟件可實(shí)現(xiàn)全過(guò)程的數(shù)據(jù)監(jiān)控、錯(cuò)誤告警、自動(dòng)校準(zhǔn)、數(shù)據(jù)分析以及結(jié)果生成的一系列功能，可極大地提高工作效率。

1．無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)

根據(jù)飛行試驗(yàn)舵面參數(shù)測(cè)試校準(zhǔn)過(guò)程中操縱桿和隨動(dòng)舵面的實(shí)際情況，研究滿足機(jī)載環(huán)境要求的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用星形結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包含一個(gè)網(wǎng)關(guān)和若干節(jié)點(diǎn)（一般為3個(gè)）。在舵面參數(shù)測(cè)試校準(zhǔn)中，傳感器節(jié)點(diǎn)分布在操縱桿、左右副翼或升降舵等位置，節(jié)點(diǎn)數(shù)量可靈活配置，節(jié)點(diǎn)對(duì)測(cè)得的角度數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理后傳遞給網(wǎng)關(guān)，以無(wú)線通訊協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)傳感器信號(hào)的信息流傳遞。網(wǎng)關(guān)置于校準(zhǔn)計(jì)算機(jī)附近，通過(guò)485/USB通訊線連接計(jì)算機(jī)，負(fù)責(zé)與各節(jié)點(diǎn)間輸入輸出信號(hào)的交換和控制，保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行，同時(shí)與上位機(jī)系統(tǒng)通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)由傳感模塊、計(jì)算模塊、通信模塊、存儲(chǔ)模塊、電源模塊和嵌入式軟件系統(tǒng)這6個(gè)功能模塊組成。傳感模塊負(fù)責(zé)探測(cè)目標(biāo)物理特征（如角度、溫度、壓力等），計(jì)算模塊負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)和系統(tǒng)管理，存儲(chǔ)模塊用于存放程序和數(shù)據(jù)，通信模塊負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)管理信息和感知信息發(fā)送及接收，電源模塊負(fù)責(zé)為節(jié)點(diǎn)供電，嵌入式軟件用以支撐整個(gè)節(jié)點(diǎn)，運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。傳感器網(wǎng)關(guān)具有無(wú)線接收、數(shù)據(jù)流和信息流的匯總傳遞功能，與校準(zhǔn)計(jì)算機(jī)通過(guò)485轉(zhuǎn)USB通訊線連接，校準(zhǔn)計(jì)算機(jī)通過(guò)向網(wǎng)關(guān)發(fā)送讀取寄存器的指令，獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息。

2．配套軟件的設(shè)計(jì)

編制一套實(shí)用軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線傳感器及機(jī)載相關(guān)測(cè)試系統(tǒng)的控制與監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)校準(zhǔn)，提高效率與精度。軟件主要實(shí)現(xiàn)了與無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的通訊，對(duì)采集器配置文件的解析，對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的接收，對(duì)校準(zhǔn)結(jié)果的顯示和保存等，軟件流程圖如圖3所示。串口網(wǎng)口通訊模塊主要功能：設(shè)置通訊串口信息，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與網(wǎng)關(guān)間的數(shù)據(jù)通訊；載入采集器編譯生成的XML文件，將其中校準(zhǔn)參數(shù)名稱(chēng)、數(shù)據(jù)包中幀地址等信息解析，選擇相應(yīng)網(wǎng)口，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)采集器的通訊。數(shù)據(jù)采集解析模塊主要功能：對(duì)于從網(wǎng)關(guān)接收到的數(shù)據(jù)按照Modbus格式進(jìn)行解析，得到對(duì)應(yīng)物理量值；對(duì)于從數(shù)據(jù)采集器接收到的數(shù)據(jù)按照IENA格式進(jìn)行解析，得到對(duì)應(yīng)碼值。實(shí)時(shí)顯示告警記錄模塊主要功能：校準(zhǔn)開(kāi)始后，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控界面中將相應(yīng)參數(shù)的物理量和碼值實(shí)時(shí)顯示并記錄，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)趨勢(shì)的隨時(shí)監(jiān)控，發(fā)生明顯錯(cuò)誤時(shí)進(jìn)行自動(dòng)告警，實(shí)施方案如圖4所示。結(jié)果計(jì)算模塊主要功能：將校準(zhǔn)過(guò)程中解析的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)記錄完成后，對(duì)每個(gè)參數(shù)的校準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，并以表格和曲線的方式分別顯示，顯示校準(zhǔn)精度。校線生成模塊主要功能：校準(zhǔn)精度能夠滿足要求時(shí)，自動(dòng)生成標(biāo)準(zhǔn)校線，對(duì)于多個(gè)通道的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，可批量生成標(biāo)準(zhǔn)校線。系統(tǒng)驗(yàn)證根據(jù)圖2在實(shí)驗(yàn)室搭建測(cè)試系統(tǒng)，選取測(cè)量范圍為±90°的無(wú)線傾角傳感器，將無(wú)線傾角傳感器安裝在光學(xué)分度頭垂直轉(zhuǎn)動(dòng)面上，節(jié)點(diǎn)輸出的角度信息通過(guò)節(jié)點(diǎn)發(fā)送至網(wǎng)關(guān)；同時(shí)安裝1JY6型角位移傳感器，并通過(guò)KAM采集器采集角位移傳感器的輸出碼值，實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)搭建如圖5所示。測(cè)量點(diǎn)選取及數(shù)據(jù)處理滿足院標(biāo)Q/FY.J02.52.9－2014，測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)圖6。通過(guò)以上數(shù)據(jù)可以看出，相比傳統(tǒng)舵面參數(shù)測(cè)試校準(zhǔn)精度，基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)參數(shù)測(cè)試校準(zhǔn)系統(tǒng)，精度提高了3倍以上。此外，基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)舵面參數(shù)測(cè)試校準(zhǔn)系統(tǒng)還避免了由于鋪設(shè)傾角傳感器與顯示器之間的線纜帶來(lái)的額外工作和安全隱患。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)舵面參數(shù)測(cè)試校準(zhǔn)自動(dòng)化綜合處理軟件自動(dòng)采集記錄數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)記錄開(kāi)始到生成校準(zhǔn)曲線時(shí)間僅需要幾分鐘，短了校準(zhǔn)時(shí)間，極大提高了校準(zhǔn)效率。

結(jié)束語(yǔ)

基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)測(cè)試校準(zhǔn)系統(tǒng)可滿足各型固定翼飛機(jī)對(duì)升降舵、副翼等位移偏度的校準(zhǔn)要求，相比于傳統(tǒng)校準(zhǔn)方式，保證了多參數(shù)聯(lián)校過(guò)程中的同步性，避免了校準(zhǔn)過(guò)程中產(chǎn)生人為誤差，同時(shí)提高了校準(zhǔn)精度與工作效率，可為飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理提供更準(zhǔn)確的依據(jù)

作者：黎瑋 馮銘瑜 白雪 單位：中國(guó)飛行試驗(yàn)研究院工程師