通信导航识别系统故障分析

陈天立

随着我国航空业的不断发展，飞机的飞行里程在不断升高，持续适航能力也不断提升。从现有资料看，飞行时间越久的飞机故障会不断增加，但由于飞机的机构和整个通信导航识别系统相对复杂。要针对飞机故障进行彻底解决需要花费大量的人力和时间。本文就针对此背景，针对飞机的通信导航识别系统的故障进行分析，以便为飞机通讯导航系统维修人员提供一些借鉴方案。

在飞机航线维护以及飞机检修过程中，几乎每天都要面对各种各样的故障，由于飞机类型较多，且通信导航识别系统复杂，外加故障原因和环境、设备、人员等多种因素相关，因此对飞机通信导航识别系统故障进行准确诊断并及时排除故障对飞机安全航行有重要意义.以下将从飞机通信导航识别系统概述分析入手，逐步探讨了通信导航识别系统故障的分析和诊断方法.

一、飞机通信导航识别系统概述

飞机通信导航识别综合系统（ i n t e g r a t e d communication， navigation and identification system，ICNI），它是一种多功能的航空电子系统，除了通讯功能外，它还能够对飞机间进行相对的导航和通过各种方式识别本系统内的飞机成员。随着国际间电子对抗的不断升级，飞机无线电通讯的保密、抗干扰、信号隐蔽等各种问题的日益突出，需要一套能够保证通信、导航、识别综合系统。通信、导航、识别综合系统能提供数字化语音、实时数据、精确测距、可靠识别等服务，并有大、中、小三种规格，可供各种飞机、各种指挥控制中心和移动的部队使用。

二、飞机通信导航识别系统的现状

国际上，美国军队针对飞机通信导航识别系统ICNI研究计划包含了JTIDS，Speakeasy、ICNIA等，其中 JTIDS计划是进行ICNI功能的成功案例。但美中不足的是JTIDS系统的频段仅限于L波段，并且不能够兼容原飞机通信导航识别系统CNI的设备。而ICNIA系统的结构是重新设计了一种新型的结构，其按照“一次只设计一个功能设备”的方法，并且保留了CNI的功能设备。通过将飞机的通信、导航和识别功能综合集成到一个轻重量、小体积的模块中，ICNIA将使航空电子设备发生一次革命性的变化。

我国对于CNI系统的研究是非常早的，从70年代末开始，相关部门就开始对CNI进行重要的研究课题进行攻关。航空研究院专门组织了研究小组，以航空电子研究所作为主体单位，针对CNI系统进行总体、系统联动、以及时分多址扩频通讯的研究，多个研究单位参与研究。80年代我国已经制定出较为完善的CNI的系统研制方案，并将研究的内容划分为三大阶段进行：研制、测试、量产。在1981年，航空电子研究所研制出时分多址、扩频通信的样机。通过多次试验，各个参与单位分别将研制的分机集中到航空电子研究所，完成了系统联动和性能测试。证明了各个分机连接测试时正确，而且性能和方案都符合方案的标准。同年8月，CNI系统的原理样机正式通过技术鉴定，专家们一致认定该样机满足了我国航天的主要标准，主要具备了：时分多址、全双工话音、数据通信和在有源校时基础上测距功能，具有一定的抗干扰和反截获能力。至此，我国开始CNI工程样机的开发和研制，并通过不断的加深研制，制定出了具有通讯方式多样，包含雷达识别等多种CNI系统的军用标准。也就是当前国军标GJB 2719-1996。

三、飞机通信导航识别系统故障分析方法和诊断系统

（一）通信导航识别系统故障

通信导航识别系统中最容易出现的是数据链路故障，由于数据链路状况主要以不同颜色的框框来进行区分，红色表示确定链路失效，黑色表示链路不明，系统无法准确识别，绿色则表示链路正常，例如PFD显示屏ARINC 429中1号通道状态框显示为红色，则提示通信导航识别系统故障和LRU GRS77相关，即PFD和航向基准系统间的链路失效。

（二）通讯导航系统故障

在通讯导航系统中最常见的的故障表现形式如下：（1）COM信号接收发送故障；（2）GPS信号不正常，无法获取到卫星数据；（3）N 信号收发异常以及G/S信号接收不到等等。其中，COM信号故障又可分为COM信号干扰、弱信号、无通信音等等。在正常情况下，通信导航识别系统均能对各类故障提供预警信息，实际操作中按下ALERT键即可看到显示屏中显示的故障预警信息，相关警告包括COM、N 以及G/S等，在进行故障分析和排除过程中可借助相关信息对故障发生缘由进行查找，或进一步确认故障是否发生。

（三）仪表系统故障

在通信导航识别系统姿态信息传递到各子系统的过程中，需要和多种类型的传感器共同作用，如倾斜传感器、加速度传感器等，仪表系统组间则主要负责对姿态参数信息进行采集，并将其传入姿态航向系统中，在该系统中，信息传递或者显示任何环节有误或者收到外界干扰均会导致姿态信息显示异常，从以往的故障数据调查以及飞行手册中可总结出仪表系统故障的主要原因，具体如下：发动机振动导致仪表断线；显示屏或者GRS构型文件和软件失效；各模块间数据通道失效；仪表插头脱落或接触不良。

从故障类型来看，主要包括人为因素故障、系统自身元件故障、组间配置故障、参数错误等。

（四）飞机电源故障诊断系统结构

机载电源主要有飞机发电机供电，若发电机故障则由机载蓄电池续电，通常情况下，飞机电源需维持三种状态，有地面电源供电时，即使发电机运行正常，也不能向飞机上的设备供电；断开地面电源后，飞机发电机恢复正常供电，同时蓄电池自动充电；发电机故障无法供电时，蓄电池自动供电保证安全运行。

当电源供电关系不符合上述三种逻辑时，则提示飞机电源系统出现故障，需进行及时处理。电源故障診断系统结构按电源类型可分为地面电源、发电机以及蓄电池三种，具体可通过发电机故障灯来对电源故障进行诊断：地面电源电压超过28.5V，机内大功率用电设备正常工作，发电机故障灯燃亮；发电机电压超过28.5V，机内大功率用电设备正常工作，发电机故障灯不亮；蓄电池电压低于24V，机内大功率用电设备不工作，发电机故障灯燃亮。检修人员可根据正确逻辑和故障分析系统结构予以判定。

（五）专家系统知识库构成和诊断分析方法

在飞机通信导航识别系统故障诊断领域专家系统应用极为广泛常见的有三种结构——基于规则、框架以及模型的专家系统结构。本文主要对基于规则的专家故障诊断系统结构进行探讨。在该系统中分别包括长期存储模型和短期存储模型，主要存储由规则激发而推断出的新的故障事实，存储器和推理机相互作用，并以规则知识库为主要数据支持，通过对故障模式进行匹配从而得出准确的故障诊断信息.知识库主要通过规则进行表示，例如常见的CLIPS是常见方法，每条规则代表一组因果关系，此外框架也是知识表示的一种形式，和高级语种对象类似，可提供一种更为方便的结构来准确表示常识性知识.创建知识库时，需对现有知识按照特定逻辑进行编程，利用规则和框架表示将故障知识加入到知识库体系当中，从而为故障推理提供依据。

三、结语

综上所述，针对飞机的通信导航识别系统的日常检查是保证飞机安全航行的关键，在具体的监测和诊断过程中，需要针对系统以及相关辅助子系统进行较为严格的故障检定。例如：导航的稳定性、电源电压电流、仪表系统显示是否都正常稳定的工作等。这为后续的专家系统进行故障的判断、故障的处理提升了准确性，也让工作人员的排除问题提供更有效率，进而为飞行安全提供有力的保障。

作者单位：北京卫星导航中心