一种基于音频的制造技术

本发明专利技术公开了一种基于音频的

【技术实现步骤摘要】
一种基于音频的DME演示教学仪器实现方法


[0001]本专利技术涉及教学演示领域，尤其涉及一种基于音频的
DME
演示教学仪器实现方法
。
根据本专利技术公开的设计方法，可以设计一种模拟飞机
DME
测距原理的教学仪器，用于教学实验研究
。

技术介绍

[0002]现有技术中，涉及到测距教学演示的常见测距方法一般有超声波测距
、
雷达测距
、
激光测距等
。
在以往测距教学方法中没有涉及到利用音频信号来模拟飞机
DME
测距原理的专利技术
。
专利号为
201620106974.2
的“一种超声波测距教学模块”的专利申请，为一种超声波测距装置，用来进行教学演示，其特点为利用超声波进行测距，模块简洁轻便，生产成本低，其解决了学生在学习超声波传感器时不能更深层次理解的问题，存在的不足是只能了解到超声波测距，而且不能使学生直观的感受到测距过程，不能更好的学习理解机载
DME
测距原理
。
[0003]机载应答式测距机（
DME
），是指一种测定飞机和地面应答台之间斜距的无线电导航设备
。
它由机载询问机和地面应答台组成
。
利用测定电波从飞机到地面测距信标台之间往返所需时间来决定两者之间距离的方法
。DME
的原理并不复杂，但是在以往的教学过程中，都是通过口述讲授
、PPT、
网络上的视频演示
、
以及一些简单的仿真
、
教学实验，通过这样的方式进行演示讲解，讲解内容单一
、
枯燥无味，学生没有兴趣，以至于效果不好且局限性较大；又因为人不能直接听到或看到无线电波信号，不能让学习者很直观的感受到
DME
测距过程，这使得初学者在刚刚接触飞机定位系统时不能很直观地去感受并理解其定位原理
。
[0004]另外，我国民航运输规模迅速增长，在产业结构转型升级中，民航业的牵引作用日益凸显
。
民航业和民航专业院校正在迅速发展，迫切需要加快培养民航类专业人才
。
从业人数和相关专业学生人数都在迅速增加
。
所设计的方法对于专业型人才的培养具有重要意义，应用范围广泛，前景十分广阔
。
相较于传统的教学演示方法，该设备更直观清晰
。
学习者在实物演示后还可以自己操作体验，进而更加直观地感受机载
DME
测距过程，印象深刻，以更好地理解测距原理
。

技术实现思路

[0005]鉴于现有技术中，还没有涉及到利用音频信号测距，也没有针对
DME
无线电测距机原理的教学设备的问题
。
本专利技术公开一种基于音频的
DME
演示教学仪器实现方法，以更直观
、
更高效
、
更新颖
、
更低成本的达到教学演示的目的
。
[0006]本专利技术为实现上述目的采用如下技术方案：一种基于音频的
DME
演示教学仪器实现方法，基于询问器和应答器实现，利用音频信号代替无线电信号，模拟
DME
测距机的原理进行测距功能，步骤如下：所述询问器发射询问信号，所述应答器接收询问信号并进行应答抑制，所述应答器发射应答信号，所述询问器接收应答信号，询问器进行距离计算并显示
。
[0007]询问器发射询问信号的方法为：在发出询问信号之前询问器处于自动等待状态，
即接收部分正常工作，发射部分不工作；当询问器逐渐靠近应答器，接收到的信号强度也会越来越强，在接收信号过程中设置一个临界值，如果接收到的脉冲信号数量没有超过这个临界值，询问器仍然处于等待状态；如果接收到的脉冲信号数量超过这个临界值，说明询问器进入到测距范围，触发询问器发射询问信号；脉冲信号触发
FPGA
芯片
I
的询问模块，通过数控分频器产生所需频率的时钟信号，作为驱动信号，控制音频发射电路
I
发出询问音频信号
。
[0008]应答器接收询问信号并进行抑制应答的方法为：应答器的音频收集电路
II
接收询问器音频发射电路
I
发出的询问音频信号，将音频信号传递给放大电路
II
进行放大，再将放大之后的音频信号传递给滤波电路
II
，对音频信号的噪音
、
杂音进行滤除，滤波结束将音频信号再传递给比较器电路
II
，将正弦波信号转换成方波信号；方波信号进入
FPGA
芯片
II
之后，接收模块
II
接收询问信号，在声音脉冲的中间位置将接收标志位置高，表示开始接收信号，并且开始应答器计时，一段时间之后，询问音频信号接收结束，再等待一段时间，等待期间抑制应答，之后通过音频发射电路
II
开始发出应答音频信号；所述的接收模块
II
接收询问信号时，设置一个固定宽度的高电平检测门实现抗干扰功能，检测是否有询问音频信号频率的高电平出现，如果有开始计时，高电平出现的时间超过检测门时间的
25%
，则认为接收到了询问音频信号脉冲，否则认为是噪声，没有接收到真正的询问音频信号脉冲
。
[0009]应答器发射应答信号的方法为：应答器确认接收到的为询问音频信号且等待一段固有时间，在
FPGA
芯片
II
中通过数控分频器产生所需频率的时钟信号，作为驱动信号，控制音频发射电路
II
发射应答音频信号
。
[0010]询问器接收应答信号方法为：询问器的音频收集电路
I
收集应答器音频发射电路
II
发射的应答音频信号，传递给放大电路
I
，经过放大之后，传递给滤波器电路
I
，将放大之后的音频信号中的噪音过滤掉，将过滤完成的正弦波音频信号传递给比较器电路
I
，转换成方波信号，再传输给
FPGA
芯片
I
，再进入到内部的接收模块
I
，进行软件内部的接收；接收模块
I
设置一个固定宽度的高电平检测门实现抗干扰功能，检测是否有应答音频信号频率的高电平出现，如果有开始计时，高电平出现的时间超过检测门时间的
25%
，则认为接收到了应答音频信号脉冲，否则认为是噪声，没有接收到真正的应答音频信号脉冲
。
[0011]询问器进行距离计算并显示方法为：
FPGA
芯片
I
接收应答音频信号后，开始进行距离计算，测量时间减去固有延时后，剩下的时间就是声音信号在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于音频的
DME
演示教学仪器实现方法，其特征在于，基于询问器和应答器实现，利用音频信号代替无线电信号，模拟
DME
测距机的原理进行测距功能，步骤如下：所述询问器发射询问信号，所述应答器接收询问信号并进行应答抑制，所述应答器发射应答信号，所述询问器接收应答信号，询问器进行距离计算并显示
。2.
根据权利要求1所述的一种基于音频的
DME
演示教学仪器实现方法，其特征在于，所述询问器电路结构为，
FPGA
芯片
I
分别与插件电路
I、
分压电路
I、
音频发射电路
I、
音频收集电路
I
和比较器电路
I
连接，所述音频收集电路
I
依次通过放大电路
I、
滤波电路
I
和比较器电路
I
连接，所述放大电路
I、
滤波电路
I
和比较器电路
I
分别与排针电路
I
连接，电源
I
分别与
FPGA
芯片
I、
插件电路
I、
分压电路
I、
音频发射电路
I、
音频收集电路
I、
放大电路
I、
滤波电路
I
和比较器电路
I
连接；所述音频发射电路
I
用于发射
FPGA
芯片
I
产生的询问音频信号；所述
FPGA
芯片
I
用于产生所需频率的询问音频信号，接收方波信号，进行距离信息的计算并显示；所述音频收集电路
I
用于收集应答器发射的音频信号；所述放大电路
I
用于接收音频收集电路
I
收集的音频信号并进行放大；所述滤波电路
I
用于接收来自放大电路
I
放大之后的音频信号，并对音频信号中的噪音进行滤除并处理成正弦波音频信号；所述比较器电路
I
用于接收来自滤波电路
I
处理的正弦波音频信号并对正弦波音频信号进行处理为方波信号；所述的排针电路
I
用于连接放大电路
I、
滤波电路
I、
比较器电路
I
的输出端，进行后期调整测试；所述插件电路
I
用于连接
FPGA
芯片
I
和音频发射电路
I
，传输音频信号；所述分压电路
I
用于分压，为
FPGA
芯片
I
提供0‑
5V
的单电源供电
。3.
根据权利要求2所述的一种基于音频的
DME
演示教学仪器实现方法，其特征在于，所述应答器电路结构为，
FPGA
芯片
II
分别与插件电路
II、
分压电路
II、
音频信号发射电路
II、
音频收集电路
II
和比较器电路
II
连接，所述音频收集电路
II
依次通过放大器电路
II、
滤波电路
II
和比较器电路
II
连接，所述放大器电路
II、
滤波电路
II
和比较器电路
II
分别与排针电路连接，电源
II
分别与
FPGA
芯片
II、
插件电路
II、
分压电路
II、
音频发射电路
II、
音频收集电路
II、
放大电路
II、
滤波器电路
II
和比较器电路
II
连接；所述音频收集电路
II
用于收集音频发射电路
I
发射的音频信号；所述放大电路
II
用于接收音频收集电路
II
收集的音频信号并进行放大；所述滤波电路
II
用于接收来自放大电路
II
放大之后的音频信号并对音频信号中的噪音进行滤除并处理成正弦波音频信号；所述比较器电路
II
用于接收来自滤波电路
II
处理的正弦波音频信号并处理为方波信号；所述
FPGA
芯片
II
用于接收方波信号，产生所需频率的应答音频信号；所述音频发射电路
II
用于发射
FPGA
芯片
II
产生的应答音频信号；所述插件电路
II
用于连接
FPGA
芯片
II
和音频发射电路
II
，传输音频信号；所述的排针电路
II
，用于连接放大电路
I、
滤波电路
I、
比较器电路
I
的输出端，进行后期调整测试；所述分压电路
II
用于分压，为
FPGA
芯片
II
提供0‑
5V
的单电源供电
。4.
根据权利要求3所述的一种基于音频的
DME
演示教学仪器实现方法，其特征在于，
FPGA
芯片
I
内部的软件结构包括，数控分频器
I、
询问模块
、
蜂鸣器模块
I、
接收模块
I
和距离计算模块；
FPGA
芯片
I
通过数控分频器...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔海青，张澳冰，樊智勇，王彦翔，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：发明
国别省市：