黄震宇
【摘 要】本文对北斗多模卫星导航原型样机飞机搭载试验方法进行了讨论，详细分析了相关的试验条件、试验方法与试验判据等。
【关键词】民用客机;北斗导航系统;导航多模接收机
中图分类号： F426.5 文獻标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）21-0079-002
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.21.036
Beidou Prototype Multiple Module Receiver onboard Test Method
HUANG Zhen-yu
（Comac test flight center， Shanghai 200000， China）
【Abstract】This article described the method to test Beidou prototype multiple module receiver on a certified aircraft board. Details were discussed about test condition， method and judgement.
【Key words】Commercial aircraft; Beidou navigation system; Multiple module receiver
1 试验对象
北斗多模卫星导航接收机（以下简称“自研MMR1”）原型样机主要由主机、天线和射频电缆三部分组成，如图1所示，天线与主机之间通过射频电缆连接，设备主机通过数据总线电缆与显示设备交联。
自研MMR1的天线包含1个GLS天线和1个VHF电台单元天线，ILS航向信息、VOR导航引导信息和VHF电台单元共用一个天线，天线均安装于飞机机身上。
主机由电源单元、GLS单元、ILS/VOR单元、VHF电台单元、接口控制单元、接口单元和母板7部分组成，其中：
（a）电源单元用于为自研MMR1各部分供电;
（b）GLS单元用于接收并处理导航卫星信号，完成单点PVT解算、差分定位、着陆引导信息计算，输出单点PVT信息、GLS信息、模块状态等;
（c）ILS/VOR单元用于接收并处理ILS/VOR地面设备信息，生成并输出ILS航向和下滑着陆引导信息、VOR导航引导信息等;
（d）VHF电台单元主要用于接收VHF起降引导地面电台发送的GLS差分增强信息、地面站信息、下滑航径信息等并输出给GLS单元;
（e）接口控制单元用于接收GLS单元和ILS/VOR单元的信息，控制并检测主机其他模块，按照数据传输协议输出单点PVT信息、GLS/ILS/VOR信息、整机状态信息，接收并响应PBN设备的下发指令等;
（f）接口单元用于完成与PBN设备的物理接口连接、天线的射频电缆连接、天线射频信号分发、整机电源输入等;
（g）母板负责为其他模块转接电源，并完成各模块之间的信息交联。
北斗RNSS/RDSS卫星导航接收机（以下简称“自研MMR2”）系统由主机、天线、控制上位机和软件组成。主要功能包括具有BDS/GPS/GLONASS三系统联合定位、测速、授时功能;具有北斗RDSS短报文通信功能;具有自主数据采集和外部数据采集功能。相关设计与组件与MMR1类似。
2 试验工作
2.1 试验目的
测试和验证自研MMR1和自研MMR2的功能，并采集数据。
自研MMR1的功能包括：
（a）北斗/GPS接收机在被测飞机上的定位、测速和授时功能。接收和解析BDS B1，GPS L1信号;
（b）接收和解析地基增强系统GBAS地面站甚高频VDB数据。
自研MMR2的功能包括：
（a）北斗/GPS接收机在被测飞机上的定位、测速和授时功能。接收和解析BDS B1，GPS L1信号;
（b）北斗RDSS（短报文）业务在民航飞机上的短报文通信功能。机载北斗设备与地面北斗设备双向通信，位置报告及通过上位机软件任意报文通信。位置报告在正常情况下，以1min的间隔进行通信，在紧急情况下可以单独发送紧急位置报告（即SOS），可以不受此通信间隔的限制。
2.2 试验条件
（a）构型要求：要求飞机大气数据系统、航姿（惯导）、ILS、GPS工作正常，并具备RNAV能力。
（b）环境要求：对于试验空域及空中气象条件，无要求;对于机场/跑道，要求RNAV相关设备可用，具有经测试可正常工作的地基增强地面站和天线、VDB地面站和天线。
（c）前置条件：完成机场内北斗地基增强地面站的加电开启工作后，在机场内完成跑车试验，验证低动态环境下机载北斗多模卫星导航原型样机的基本功能和性能满足要求。
（d）其他要求：要求在飞行试验开展前，应进行地面电磁兼容试验，机上各设备间应无相互干扰。
2.3 试验方法
（a）飞行前地面验证
（1）将所有上机设备安装在试验机上;
（2）完成机场内的北斗GBAS地面站、北斗短报文地面站、RTK基站和所有上机设备的加电开启工作;
（3）验证信号接收情况;
（4）核对FAS数据、机场数据等固定数据内容是否一致;
（5）检查机载多模式接收机是否工作正常。
（b）滑行验证（第一阶段）
（1）沿跑道中心线进行往返滑行测试，记录MMR输出的定位数据和RTK基准数据等。验证地面站提供的机场数据是否准确，验证仪表输出航向偏置。
（2）沿跑道中心线进行S形滑行测试，记录MMR输出的定位数据和RTK基准数据等，验证跑道场面的VDB信号覆盖。
（c）滑行验证（第二阶段）
（1）沿跑道中心线进行往返滑行测试，发送北斗短报文信息。验证短报文地面站接收是否正确。
（d）大圆飞行（第一阶段）
（1）以高度10000ft、半径20海里进行大圆飞行，记录MMR输出的定位数据和RTK基准数据等，验证机场区域内VDB空间信号覆盖情况，查看是否存在干扰信号。
（2）以高度5000ft、半径20海里进行大圆飞行，记录MMR输出的定位数据和RTK基准数据等，验证机场区域内VDB空间信号覆盖情况，查看是否存在干扰信号。
（e）大圆飞行（第二阶段）
（1）以高度10000ft、半径20海里进行大圆飞行，以60秒间隔发送北斗短报文信息。并在一次大圆飞行中发送不少于3次“紧急定位”（SOS）信息。验证短报文地面站接收是否正确。
（f）弧度飞行
（1）以跑道为中心线，FTP/LTP为圆心、高度2000ft、半径15和20海里、正负35度圆弧（不要求进入方向）完成弧度飞行。
（2）记录MMR输出的定位数据和RTK基准数据等。
（g）恒定高度飞行（第一阶段）
（1）以高度2000ft、3000ft、4000ft，分别距入口10海里、15海里和20海里处沿跑道中心线飞行至跑道另一侧2.5海里处结束完成恒定高度飞行;记录MMR输出的定位数据和RTK基准数据等。
（h）恒定高度飞行（第二阶段）
（1）以高度2000ft，距入口20海里初沿跑道中心线飞行至跑道另一侧2.5海里处结束完成恒定高度飞行，以60秒间隔发送北斗短报文信息，并在一次恒定高度中发送不少于1次“紧急定位”（SOS）信息。
（i）进近飞行
（1）按机场现有进近程序进行进近飞行，飞行至决断高度处拉平，衔接复飞程序。
（2）从距离跑道入口20海里处进行连续进近飞行，飞行至决断高度处拉平，衔接复飞程序。
（3）记录MMR输出的定位数据和RTK基准数据等。
2.4 试验判据
（a）MMR1、MMR2能夠接收、解析GPS L1和北斗B1信号并解算位置。
（b）MMR1能够接收、解析GBAS地面站VDB数据。
（c）MMR1记录的GNSS位置数据与飞机的GPS位置数据基本一致。
（d）未与其他系统产生相互干扰。
（e）北斗短报文通信成功率≥95%，紧急位置报告功能正常。
（f）试飞测试系统的数据量应符合1Hz采样率在飞行时长下所产生的理论计算值，偏差不超过20%。
【参考文献】
[1]CCAR-25-R4中国民用航空规章第25部运输类飞机适航标准[S].出版地：中国，1985.12.31，2009年第四次修订.
[2]DO-160D Environmental Conditions and Test Procedures for Airborne Equipment.出版地：美国，2013.05.03.
