基于飞机客舱内话系统综合仿真验证平台的研究

基于飞机客舱内话系统综合仿真验证平台的研究

姚清孙鑫

西安嘉昱晟通电子科技有限公司 陕西 西安 710000

飞机客舱广播内话子系统是客舱核心系统的一个主要子系统。客舱广播内话子系统包括区域音频解码单元（ZAU）、手持式送话器（FAH）、音频控制单元（ACU）、客舱扬声器（Speaker）。具体功能包括旅客广播功能和客舱内话功能。

旅客广播功能：包括旅客广播系统支持2个客舱区域、旅客广播系统为驾驶员和乘务员提供旅客广播功能；旅客广播系统为机载娱乐系统背景音乐、预录广播提供解码和放大功能；旅客广播系统有优先级控制功能；旅客广播系统有侧音功能，使驾驶员和乘务员可以监听广播是否正常；旅客广播系统具有增益自动调节功能，保证在不同飞行阶段，乘客均可清晰听到广播内容；旅客广播系统与内话系统彼此独立。

客舱内话功能，包括：客舱内话系统为乘务员和乘务员提供通话功能；客舱内话系统为乘务员和驾驶员提供通话功能；客舱内话系统有正常通话和应急通话两种模式；客舱内话系统与旅客广播系统彼此独立。

客舱内话系统综合仿真验证平台，根据飞机研发和认证要求，满足以下四个主要目标：

a)支持客舱广播内话子系统设备验证测试；

b)支持将客舱广播内话子系统集成测试；

c)支持客舱广播内话子系统与客舱核心系统其他子系统集成验证测试；

d)支持客舱广播内话子系统与其他机载系统集成验证测试；

1.仿真验证平台总体设计

客舱内话系统综合仿真验证平台满足对客舱广播内话子系统设备功能、性能进行验证，在客舱广播内话子系统内部功能和接口试验中，外围设备都使用仿真，客舱内话系统综合仿真验证平台整体内部硬件组成原理及交联关系设计、外部设备交联关系设计如下图所示。

图 2 验证平台组成原理图

2.验证平台策略和功能分析

2.1.客舱广播功能测试

广播功能测试项内容有：ACP音频播放功能测试和FAH音频播放功能测试。测试方法及过程描述：

a)ACP音频播放功能测试；

1)模拟ACP1音频信号给广播内话子系统；

2)采集扬声器播放的音频信号进行对比，判断功能是否正常；

3)模拟ACP2音频信号给广播内话子系统；

4)采集扬声器播放的音频信号进行对比，判断功能是否正常；

5)模拟ACP3音频信号给广播内话子系统；

6)采集扬声器播放的音频信号进行对比，判断功能是否正常。

b)FAH音频播放功能测试；

1)用FAH1话机进行人工播报；

2)采集扬声器播放的音频信号，判断是否有音频信号播放，以此判断FAH1话机音频是否正常；

3)用FAH2话机进行人工播报；

4)采集扬声器播放的音频信号，判断是否有音频信号播放，以此判断FAH2话机音频是否正常；

5)用FAH3话机进行人工播报；

6)采集扬声器播放的音频信号，判断是否有音频信号播放，以此判断FAH3话机音频是否正常。

2.2.客舱内话功能测试

1)内话功能测试

如下图所示，测试过程：

a)用ACP仿真模块与FAH（人工）之间进行内话（ACP主发起）；

b)用ACP仿真模块与FAH（人工）之间进行内话（FAH主发起）；

c)用FAH与FAH（人工）之间进行内话

2)客舱内话与旅客广播功能相互独立

如下图所示，测试过程：

a)按照ACP1/2/3-FAH1/2/3、FAH1/2/3-ACP1/2/3排列组合顺序配置场景;

b)监听扬声器（内话与广播能同时进行）；

c)监听扬声器（内话与娱乐音频能同时进行）。

2.3.性能测试

1)发送给任意两个扬声器音频时延不应超过35ms

如下图所示，测试过程：

a)用音频采集卡同时监视2路不同的扬声器音频波形；

b)计算ZAU1/2/3/4的任意2路音频时差t1、t2、t3、t4；

c)计算ZAU1/2、ZAU1/3、ZAU1/4的任意2路音频时差t5、t6、t7；

d)计算ZAU2/3、ZAU2/4、ZAU3/4的任意2路音频时差t8、t9、t10；

e)t1/t2/t3/t4/t5/t6/t7/t8/t9/t10都小于35ms。

2)子系统从上电到进入工作模式时间不应超过1min

如下图所示，测试过程：

a)获取“28V配电箱上电时间”：t1；

b)获取CIU仿真模块收到ACU发送的第一个构型数据时间：t2

c)计算t2-t1小于1min。

3)当K/L信号发生改变时，子系统作出响应时间不应超过35ms

如下图所示，测试过程：

a)用采集监视CA仿真模块的硬线信号和任意一个扬声器的谐音信号；

b)计算CA仿真模块发送硬线信号时间：t1；

c)计算扬声器收到谐音信号时间：t2；

d)计算t2-t1小于35ms。

2.4.负载功能测试

PSCU负载性能测试提供40路扬声器模拟负载电阻，通过加载负载电阻，模拟PSCU设备，对各路PSCU供电能力进行测试。

测试方法及过程描述：

a)控制继电器开关加载各路仿真负载电阻；

b)对ZAU设备上电；

c)在测量点测量电压值，判断各路PSCU供电能力是否正常。

2.5.故障模拟测试

ZAU断电故障功能测试

ZAU断电故障功能测试项内容有：

a)ZAU1断电故障模拟

b)ZAU2断电故障模拟

c)ZAU3断电故障模拟

d)ZAU4断电故障模拟

测试方法及过程描述：

a)打开电源给广播内话子系统上电；

b)模拟CIU音频数据，发送给广播内话子系统；

c)扬声器正常播放音频，将ZAU1设备断电；

d)采集扬声器播放音频是否正常。

3.结论

客舱内话系统综合仿真验证平台采用增量式测试方法，由起初的仿真器，逐步向真件过渡。当客舱广播内话子系统集成完成后，将客舱广播内话子系统与客舱核心系统其他子系统进行交联验证，作为了客舱内话系统地面性能、功能验证的重要手段。

[1] 基于虚拟化的天地一体化网络仿真技术研究. 叶海洋.江南大学,2019

[2] 基于虚拟化的网络流量模拟系统设计与实现. 张新星.哈尔滨工业大学,2017

[3] 基于SIP的IP语音通信系统的设计与实现. 邹建.南昌大学,2015