專利名稱：一種飛行數(shù)據(jù)記錄設備地面綜合測試系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種飛行數(shù)據(jù)記錄設備地面綜合測試系統(tǒng)，特別是涉及一種以真實的飛行數(shù)據(jù)驅(qū)動儀器仿真多路實際機載信號，作為飛行數(shù)據(jù)記錄設備的信號源，在地面對其進行全面測試評估的飛行數(shù)據(jù)記錄設備地面綜合測試系統(tǒng)。
背景技術：
在航空航天領域中，飛參數(shù)據(jù)具有重要的參考和應用價值。除了利用飛參數(shù)據(jù)對失事飛行器進行事故原因調(diào)查外，還可以利用飛參數(shù)據(jù)測試飛行器的設計性能、監(jiān)控飛行器健康狀況、故障診斷和趨勢預測等。獲取飛參主要是通過兩種途徑來實現(xiàn)的:①地面站利用通訊系統(tǒng)與飛行器直接通信獲?。虎诶脵C載飛行數(shù)據(jù)記錄設備如飛行數(shù)據(jù)記錄儀來獲取，其中通過飛行數(shù)據(jù)記錄儀獲取飛行數(shù)據(jù)是主要手段。飛行數(shù)據(jù)記錄儀是機載設備中記錄飛參數(shù)據(jù)的載體，它按照時間順序記載了飛機從起飛到降落過程中與飛行器性能和飛行狀態(tài)相關的參量，這些參量體現(xiàn)了飛行器在飛行中各個系統(tǒng)或部件的工作狀態(tài)。飛行數(shù)據(jù)記錄儀主要分為磁帶式飛行記錄儀FDR、數(shù)字式飛行數(shù)據(jù)記錄儀DFDR以及快速存儲數(shù)據(jù)記錄儀QAR，從FDR到QAR，所記錄的參數(shù)逐漸增多，從單一的PCM信號發(fā)展到離散量信號、總線數(shù)據(jù)、多路PCM信號、音視頻數(shù)據(jù)等多種信號，涵蓋了高度、速度、加速度、俯仰、傾斜、航向等飛行參數(shù)、發(fā)動機及主要部件的性能參數(shù)，以及溫度、氣壓、風速等艙內(nèi)外的參數(shù)等。故而當今的飛行數(shù)據(jù)記錄功能越來越多，結構越來越復雜。目前對飛行數(shù)據(jù)記錄設備的研發(fā)過程中，對產(chǎn)品的測試都簡單地提供較少路數(shù)的模擬量信號、離散量信號或總線信號供其采集來實現(xiàn)的，針對飛行記錄設備多路信號的全面測試只能通過實地試飛來完成，測試的開銷大、時間長且具有一定的危險性。鑒于以上情況，亟需提供一種新型的飛行數(shù)據(jù)記錄設備地面綜合測試系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種以真實的飛行數(shù)據(jù)驅(qū)動儀器仿真多路實際機載信號，并保證信號間的時序關系，為飛行數(shù)據(jù)記錄設備在實際裝機測試之前在地面站的全面測試提供一種可行的途徑的飛行數(shù)據(jù)記錄設備地面綜合測試系統(tǒng)。為解決上述技術問題，本發(fā)明一種飛行數(shù)據(jù)記錄設備地面綜合測試系統(tǒng)，其特征在于:包括I臺主控計算機、I臺數(shù)據(jù)庫服務器、M臺仿真控制計算機、N臺驗證控制計算機、M個信號仿真子系統(tǒng)、N個信號驗證子系統(tǒng)、I個通信網(wǎng)絡子系統(tǒng)以及I個同步觸發(fā)子系統(tǒng)構成。M大于等于1，I個信號仿真子系統(tǒng)對應I臺仿真控制計算機，N大于等于1，I個信號驗證子系統(tǒng)對應I臺驗證控制計算機；主控計算機將原始飛行數(shù)據(jù)導入數(shù)據(jù)庫服務器，通過飛行數(shù)據(jù)解譯、野值剔除、插值平滑和反解算處理后形成仿真數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)用戶的選擇、配置生成信號仿真策略和信號驗證策略，信號仿真策略包含與信號仿真子系統(tǒng)相關的儀器信息、與信號特征相關的起止時刻、幅度、頻率、脈沖個數(shù)、以及數(shù)據(jù)包內(nèi)容，信號驗證策略包含與信號驗證子系統(tǒng)相關的儀器信息；主控計算機同時與仿真控制計算機、驗證控制計算機保持通信，控制兩者的任務調(diào)度并接收兩者的狀態(tài)反饋；數(shù)據(jù)庫服務器為整個系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)存儲服務，存儲原始飛行數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)；仿真控制計算機與主控計算機通信獲取信號仿真策略，對信號仿真策略進行解析，獲取仿真信號特征；同時與信號仿真子系統(tǒng)通信，控制信號仿真子系統(tǒng)內(nèi)各個儀器、設備的運行，并監(jiān)測信號仿真子系統(tǒng)內(nèi)各個設備的運行狀態(tài)；信號仿真子系統(tǒng)由若干臺測試儀器構成，在仿真控制計算機的控制下，各個儀器、設備根據(jù)仿真信號特征輸出物理信號，同時將信號仿真子系統(tǒng)內(nèi)各個儀器、設備的運行狀態(tài)定期報告給仿真控制計算機。驗證控制計算機與主控計算機通信獲取信號驗證策略，對信號驗證策略進行解析，獲取信號驗證時的信號驗證子系統(tǒng)內(nèi)儀器的配置信息；通過通信網(wǎng)絡子系統(tǒng)與信號驗證子系統(tǒng)通信，將配置信息發(fā)送至信號驗證子系統(tǒng)，控制信號驗證子系統(tǒng)內(nèi)各個儀器、設備采集信號仿真子系統(tǒng)輸出的物理信號，并將得到的驗證結果回傳給主控計算機；信號驗證子系統(tǒng)在驗證控制計算機的控制下，采集信號仿真子系統(tǒng)輸出的物理信號，并將采集得到的結果和信號驗證子系統(tǒng)內(nèi)各個儀器、設備的運行狀態(tài)回傳給驗證控制計算機；通信網(wǎng)絡子系統(tǒng)作為主控計算機、數(shù)據(jù)庫服務器、仿真控制計算機、驗證控制計算機、信號仿真子系統(tǒng)內(nèi)各臺儀器、信號驗證子系統(tǒng)內(nèi)各臺儀器之間的通信平臺；同步觸發(fā)子系統(tǒng)具備時鐘同步和觸發(fā)兩個功能，其中時鐘同步實現(xiàn)信號仿真子系統(tǒng)及信號驗證子系統(tǒng)內(nèi)各個儀器設備的物理時鐘同步，觸發(fā)則實現(xiàn)信號仿真子系統(tǒng)及信號驗證子系統(tǒng)內(nèi)各個儀器設備動作的同步。主控計算機包括數(shù)據(jù)獲取模塊、飛參解譯模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、策略生成模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)比對模塊、日志管理模塊、報表輸出模塊、用戶管理模塊、以及用戶接口模塊；數(shù)據(jù)獲取模塊是從數(shù)據(jù)庫服務器中讀取原始飛行數(shù)據(jù)并將其發(fā)送至飛參解譯模塊；飛參解譯模塊根據(jù)參數(shù)類型不同以三種還原算法:模擬量解譯、離散量解譯和數(shù)字量解譯將原始飛行數(shù)據(jù)中的二進制源碼值轉(zhuǎn)化為十進制工程值，同時將解譯后的數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)處理模塊；數(shù)據(jù)處理模塊實現(xiàn)解譯后十進制工程值的野值剔除、插值平滑、反解算處理后將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫服務器形成仿真數(shù)據(jù)庫，其中野值剔除根據(jù)時間點跳躍、參數(shù)超限、變化率失真判據(jù)進行剔除并以上一時刻的有效飛行數(shù)據(jù)代替野值，插值平滑按照每秒η次進行線性插值，反解算過程是將得到的十進制工程值轉(zhuǎn)化為測試儀器可以仿真的物理量以驅(qū)動測試儀器產(chǎn)生信號，并存入數(shù)據(jù)庫服務器；通過上述步驟完成飛行數(shù)據(jù)的“預處理”；當用戶通過用戶接口模塊設定待測試的飛行數(shù)據(jù)記錄設備型號、仿真信號類型、仿真起止時間信息后，策略生成模塊生成相應的信號仿真策略和信號驗證策略并傳遞至數(shù)據(jù)發(fā)送模塊；數(shù)據(jù)發(fā)送模塊通過通信網(wǎng)絡子系統(tǒng)將信號仿真策略和信號驗證策略分別發(fā)送至仿真控制計算機和驗證控制計算機，仿真控制計算機和驗證控制計算機據(jù)此執(zhí)行相應的動作；數(shù)據(jù)接收模塊通過通信網(wǎng)絡子系統(tǒng)從驗證控制計算機獲取驗證結果；數(shù)據(jù)比對模塊比較兩組飛行數(shù)據(jù)的吻合度；日志管理模塊記錄用戶的操作記錄；報表輸出模塊將用戶選擇的飛行數(shù)據(jù)輸出或打?。挥脩艄芾砟K用于添加或刪除用戶并設置用戶權限。
仿真控制計算機包括數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)解析模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、狀態(tài)獲取模塊、以及狀態(tài)顯示模塊；數(shù)據(jù)接收模塊接收來自主控計算機的信號仿真策略并傳遞至數(shù)據(jù)解析模塊；數(shù)據(jù)解析模塊對信號仿真策略進行解析，得到仿真信號特征并發(fā)送至數(shù)據(jù)發(fā)送模塊；數(shù)據(jù)發(fā)送模塊將仿真信號特征通過通信網(wǎng)絡子系統(tǒng)發(fā)送至信號仿真子系統(tǒng)中測試儀器，使其產(chǎn)生并輸出物理信號；狀態(tài)獲取模塊接收信號仿真子系統(tǒng)報告給仿真控制計算機的儀器、設備運行狀態(tài)或錯誤報告，并通過狀態(tài)顯示模塊顯示在屏幕上。信號仿真子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)接收模塊、信號產(chǎn)生模塊、數(shù)據(jù)判別模塊、以及狀態(tài)發(fā)送模塊；數(shù)據(jù)接收模塊通過通信網(wǎng)絡子系統(tǒng)接收信號仿真控制計算機發(fā)送的仿真信號特征并傳遞至數(shù)據(jù)判別模塊；數(shù)據(jù)判別模塊對信號仿真特征做出判斷，若與測試儀器能力范圍匹配則傳遞至信號產(chǎn)生模塊，信號產(chǎn)生模塊是基于Vpp驅(qū)動的針對不同儀器的子功能函數(shù)體，通過調(diào)用信號產(chǎn)生模塊，測試儀器實現(xiàn)各自的信號輸出動作；若超出測試儀器能力范圍則產(chǎn)生錯誤報告?zhèn)鬟f至狀態(tài)發(fā)送模塊，狀態(tài)發(fā)送模塊通過通信網(wǎng)絡子系統(tǒng)將錯誤報告及仿真子系統(tǒng)中各儀器、設備的運行狀態(tài)回傳給仿真控制計算機。信號仿真子系統(tǒng)由若干GPIB、VX1、PXI和LXI儀器組成。驗證控制計算機包括數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)解析模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、數(shù)據(jù)獲取模塊、以及狀態(tài)顯示模塊模塊；數(shù)據(jù)接收模塊接收來自主控計算機的信號驗證策略并傳遞至數(shù)據(jù)解析模塊；數(shù)據(jù)解析模塊解析信號驗證策略生成儀器配置信息并傳遞至數(shù)據(jù)發(fā)送模塊；數(shù)據(jù)發(fā)送模塊通過通信網(wǎng)絡子系統(tǒng)將儀器配置信息發(fā)送至信號驗證子系統(tǒng)，信號驗證子系統(tǒng)據(jù)此執(zhí)行相應的動作；數(shù)據(jù)獲取模塊一方面接收驗證子系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)并將該驗證結果通過數(shù)據(jù)發(fā)送模塊發(fā)送至主控計算機，同時接收信號驗證子系統(tǒng)報告給驗證控制計算機的儀器、設備運行狀態(tài)或錯誤報告，并通過狀態(tài)顯示模塊顯示在屏幕上。信號驗證子系統(tǒng)包含數(shù)據(jù)接收模塊、配置識別模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、以及狀態(tài)發(fā)送模塊；數(shù)據(jù)接收模塊接收來自驗證控制計算機的儀器配置信息并傳遞至配置識別模塊；配置識別模塊判斷儀器配置信息的合法性，若合法則調(diào)用數(shù)據(jù)采集模塊測試儀器實現(xiàn)各自的信號采集動作并將采集結果傳遞至狀態(tài)發(fā)送模塊，若不合法則產(chǎn)生錯誤報告并傳遞至狀態(tài)發(fā)送模塊；狀態(tài)發(fā)送模塊通過通信網(wǎng)絡子系統(tǒng)將錯誤報告、數(shù)據(jù)采集結果及驗證子系統(tǒng)內(nèi)各儀器、設備的運行狀態(tài)回傳給驗證控制計算機。信號驗證子系統(tǒng)由若干GPIB、VX1、PXI及LXI組成。通信網(wǎng)絡子系統(tǒng)以Ethernet作為基礎架構，連接系統(tǒng)內(nèi)的儀器和計算機；其中GPIB、PXI和VXI儀器分別通過GPIB-LAN網(wǎng)關、PXI嵌入式計算機和VX1-LXI零槽控制器實現(xiàn)測試總線向Ethernet的集成，LXI儀器直接連入Ethernet。同步觸發(fā)子系統(tǒng)采用系統(tǒng)中的OCXO或TCXO晶振作為主時鐘，采用菊花鏈型時鐘同步方式，時鐘傳輸線采用阻抗為50 Ω的同軸電纜，各個儀器通過時鐘傳輸線共享主時鐘的時鐘脈沖信號；采用星型觸發(fā)，將觸發(fā)主設備的可編程接口通過等長的50 Ω同軸電纜分別連接至其他儀器的TRIG IN端口。同步觸發(fā)子系統(tǒng)中菊花鏈型時鐘同步方式為儀器I的CLK OUT端口連接儀器2的CLK IN端口、儀器2的CLK OUT端口連接儀器3的CLK IN端口，如此遞推。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點在于:(I)本發(fā)明綜合地采用多臺GPIB、VX1、PXI和LXI儀器，可仿真的機載信號類型全面，包括了模擬量信號、離散量信號和總線信號；同時仿真信號通道多，可同時仿真多路機載信號。(2)本發(fā)明采用同步觸發(fā)技術，保證所輸出的多路仿真信號之間，具有良好的時間
及量值關聯(lián)性。(3)本發(fā)明所產(chǎn)生的多路仿真信號精度高。選用精度較高的GPIB、VX1、PXI和LXI設備作為產(chǎn)生仿真信號的源，并且這些設備在電磁兼容方面設計完善，抗干擾能力強，可以輸出精度較高的仿真信號。


圖1為本發(fā)明所提供的一種飛行數(shù)據(jù)記錄設備地面綜合測試系統(tǒng)的示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。本發(fā)明一種飛行數(shù)據(jù)記錄設備地面綜合測試系統(tǒng)，其特征在于:包括I臺主控計算機、I臺數(shù)據(jù)庫服務器、M臺仿真控制計算機、N臺驗證控制計算機、M個信號仿真子系統(tǒng)、N個信號驗證子系統(tǒng)、I個通信網(wǎng)絡子系統(tǒng)以及I個同步觸發(fā)子系統(tǒng)構成。M大于等于1，1個信號仿真子系統(tǒng)對應I臺仿真控制計算機，N大于等于1，I個信號驗證子系統(tǒng)對應I臺驗證控制計算機；主控計算機將原始飛行數(shù)據(jù)導入數(shù)據(jù)庫服務器，通過飛行數(shù)據(jù)解譯、野值剔除、插值平滑和反解算處理后形成仿真數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)用戶的選擇、配置生成信號仿真策略和信號驗證策略，信號仿真策略包含與信號仿真子系統(tǒng)相關的儀器信息、與信號特征相關的起止時刻、幅度、頻率、脈沖個數(shù)、以及數(shù)據(jù)包內(nèi)容，信號驗證策略包含與信號驗證子系統(tǒng)相關的儀器信息；主控計算機同時與仿真控制計算機、驗證控制計算機保持通信，控制兩者的任務調(diào)度并接收兩者的狀態(tài)反饋；數(shù)據(jù)庫服務器為整個系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)存儲服務，存儲原始飛行數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)；仿真控制計算機與主控計算機通信獲取信號仿真策略，對信號仿真策略進行解析，獲取仿真信號特征；同時與信號仿真子系統(tǒng)通信，控制信號仿真子系統(tǒng)內(nèi)各個儀器、設備的運行，并監(jiān)測信號仿真子系統(tǒng)內(nèi)各個設備的運行狀態(tài)；信號仿真子系統(tǒng)由若干臺測試儀器構成，在仿真控制計算機的控制下，各個儀器、設備根據(jù)仿真信號特征輸出物理信號，同時將信號仿真子系統(tǒng)內(nèi)各個儀器、設備的運行狀態(tài)定期報告給仿真控制計算機。驗證控制計算機與主控計算機通信獲取信號驗證策略，對信號驗證策略進行解析，獲取信號驗證時的信號驗證子系統(tǒng)內(nèi)儀器的配置信息；通過通信網(wǎng)絡子系統(tǒng)與信號驗證子系統(tǒng)通信，將配置信息發(fā)送至信號驗證子系統(tǒng)，控制信號驗證子系統(tǒng)內(nèi)各個儀器、設備采集信號仿真子系統(tǒng)輸出的物理信號，并將得到的驗證結果回傳給主控計算機；信號驗證子系統(tǒng)在驗證控制計算機的控制下，采集信號仿真子系統(tǒng)輸出的物理信號，并將采集得到的結果和信號驗證子系統(tǒng)內(nèi)各個儀器、設備的運行狀態(tài)回傳給驗證控制計算機；通信網(wǎng)絡子系統(tǒng)作為主控計算機、數(shù)據(jù)庫服務器、仿真控制計算機、驗證控制計算機、信號仿真子系統(tǒng)內(nèi)各臺儀器、信號驗證子系統(tǒng)內(nèi)各臺儀器之間的通信平臺；同步觸發(fā)子系統(tǒng)具備時鐘同步和觸發(fā)兩個功能，其中時鐘同步實現(xiàn)信號仿真子系統(tǒng)及信號驗證子系統(tǒng)內(nèi)各個儀器設備的物理時鐘同步，觸發(fā)則實現(xiàn)信號仿真子系統(tǒng)及信號驗證子系統(tǒng)內(nèi)各個儀器設備動作的同步。主控計算機包括數(shù)據(jù)獲取模塊、飛參解譯模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、策略生成模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)比對模塊、日志管理模塊、報表輸出模塊、用戶管理模塊、以及用戶接口模塊；數(shù)據(jù)獲取模塊是從數(shù)據(jù)庫服務器中讀取原始飛行數(shù)據(jù)并將其發(fā)送至飛參解譯模塊；飛參解譯模塊根據(jù)參數(shù)類型不同以三種還原算法:模擬量解譯、離散量解譯和數(shù)字量解譯將原始飛行數(shù)據(jù)中的二進制源碼值轉(zhuǎn)化為十進制工程值，同時將解譯后的數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)處理模塊；數(shù)據(jù)處理模塊實現(xiàn)解譯后十進制工程值的野值剔除、插值平滑、反解算處理后將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫服務器形成仿真數(shù)據(jù)庫，其中野值剔除根據(jù)時間點跳躍、參數(shù)超限、變化率失真判據(jù)進行剔除并以上一時刻的有效飛行數(shù)據(jù)代替野值，插值平滑按照每秒η次進行線性插值，反解算過程是將得到的十進制工程值轉(zhuǎn)化為測試儀器可以仿真的物理量以驅(qū)動測試儀器產(chǎn)生信號，并存入數(shù)據(jù)庫服務器；通過上述步驟完成飛行數(shù)據(jù)的“預處理”；當用戶通過用戶接口模塊設定待測試的飛行數(shù)據(jù)記錄設備型號、仿真信號類型、仿真起止時間信息后，策略生成模塊生成相應的信號仿真策略和信號驗證策略并傳遞至數(shù)據(jù)發(fā)送模塊；數(shù)據(jù)發(fā)送模塊通過通信網(wǎng)絡子系統(tǒng)將信號仿真策略和信號驗證策略分別發(fā)送至仿真控制計算機和驗證控制計算機，仿真控制計算機和驗證控制計算機據(jù)此執(zhí)行相應的動作；數(shù)據(jù)接收模塊通過通信網(wǎng)絡子系統(tǒng)從驗證控制計算機獲取驗證結果；數(shù)據(jù)比對模塊比較兩組飛行數(shù)據(jù)的吻合度；日志管理模塊記錄用戶的操作記錄；報表輸出模塊將用戶選擇的飛行數(shù)據(jù)輸出或打??；用戶管理模塊用于添加或刪除用戶并設置用戶權限。仿真控制計算機包括數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)解析模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、狀態(tài)獲取模塊、以及狀態(tài)顯示模塊；數(shù)據(jù)接收模塊接收來自主控計算機的信號仿真策略并傳遞至數(shù)據(jù)解析模塊；數(shù)據(jù)解析模塊對信號仿真策略進行解析，得到仿真信號特征并發(fā)送至數(shù)據(jù)發(fā)送模塊；數(shù)據(jù)發(fā)送模塊將仿真信號特征通過通信網(wǎng)絡子系統(tǒng)發(fā)送至信號仿真子系統(tǒng)中測試儀器，使其產(chǎn)生并輸出物理信號；狀態(tài)獲取模塊接收信號仿真子系統(tǒng)報告給仿真控制計算機的儀器、設備運行狀態(tài)或錯誤報告，并通過狀態(tài)顯示模塊顯示在屏幕上。信號仿真子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)接收模塊、信號產(chǎn)生模塊、數(shù)據(jù)判別模塊、以及狀態(tài)發(fā)送模塊；數(shù)據(jù)接收模塊通過通信網(wǎng)絡子系統(tǒng)接收信號仿真控制計算機發(fā)送的仿真信號特征并傳遞至數(shù)據(jù)判別模塊；數(shù)據(jù)判別模塊對信號仿真特征做出判斷，若與測試儀器能力范圍匹配則傳遞至信號產(chǎn)生模塊，信號產(chǎn)生模塊是基于Vpp驅(qū)動的針對不同儀器的子功能函數(shù)體，通過調(diào)用信號產(chǎn)生模塊，測試儀器實現(xiàn)各自的信號輸出動作；若超出測試儀器能力范圍則產(chǎn)生錯誤報告?zhèn)鬟f至狀態(tài)發(fā)送模塊，狀態(tài)發(fā)送模塊通過通信網(wǎng)絡子系統(tǒng)將錯誤報告及仿真子系統(tǒng)中各儀器、設備的運行狀態(tài)回傳給仿真控制計算機。信號仿真子系統(tǒng)由若干GPIB、VX1、PXI和LXI儀器組成。驗證控制計算機包括數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)解析模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、數(shù)據(jù)獲取模塊、以及狀態(tài)顯示模塊模塊；數(shù)據(jù)接收模塊接收來自主控計算機的信號驗證策略并傳遞至數(shù)據(jù)解析模塊；數(shù)據(jù)解析模塊解析信號驗證策略生成儀器配置信息并傳遞至數(shù)據(jù)發(fā)送模塊；數(shù)據(jù)發(fā)送模塊通過通信網(wǎng)絡子系統(tǒng)將儀器配置信息發(fā)送至信號驗證子系統(tǒng)，信號驗證子系統(tǒng)據(jù)此執(zhí)行相應的動作；數(shù)據(jù)獲取模塊一方面接收驗證子系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)并將該驗證結果通過數(shù)據(jù)發(fā)送模塊發(fā)送至主控計算機，同時接收信號驗證子系統(tǒng)報告給驗證控制計算機的儀器、設備運行狀態(tài)或錯誤報告，并通過狀態(tài)顯示模塊顯示在屏幕上。信號驗證子系統(tǒng)包含數(shù)據(jù)接收模塊、配置識別模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、以及狀態(tài)發(fā)送模塊；數(shù)據(jù)接收模塊接收來自驗證控制計算機的儀器配置信息并傳遞至配置識別模塊；配置識別模塊判斷儀器配置信息的合法性，若合法則調(diào)用數(shù)據(jù)采集模塊測試儀器實現(xiàn)各自的信號采集動作并將采集結果傳遞至狀態(tài)發(fā)送模塊，若不合法則產(chǎn)生錯誤報告并傳遞至狀態(tài)發(fā)送模塊；狀態(tài)發(fā)送模塊通過通信網(wǎng)絡子系統(tǒng)將錯誤報告、數(shù)據(jù)采集結果及驗證子系統(tǒng)內(nèi)各儀器、設備的運行狀態(tài)回傳給驗證控制計算機。信號驗證子系統(tǒng)由若干GPIB、VX1、PXI及LXI儀器組成。通信網(wǎng)絡子系統(tǒng)以Ethernet作為基礎架構，連接系統(tǒng)內(nèi)的儀器和計算機；其中GPIB、PXI和VXI儀器分別通過GPIB-LAN網(wǎng)關、PXI嵌入式計算機和VX1-LXI零槽控制器實現(xiàn)測試總線向Ethernet的集成，LXI儀器直接連入Ethernet。為保證計算機、儀器間的通信實時性，采用千兆全雙工交換式以太網(wǎng)技術，交換機采用直接轉(zhuǎn)發(fā)方式工作。同步觸發(fā)子系統(tǒng)采用系統(tǒng)中的OCXO或TCXO晶振作為主時鐘，采用菊花鏈型時鐘同步方式，時鐘傳輸線采用阻抗為50 Ω的同軸電纜，各個儀器通過時鐘傳輸線共享主時鐘的時鐘脈沖信號；采用星型觸發(fā)，將觸發(fā)主設備的可編程接口通過等長的50 Ω同軸電纜分別連接至其他儀器的TRIG IN端口。同步觸發(fā)子系統(tǒng)中菊花鏈型時鐘同步方式為儀器I的CLK OUT端口連接儀器2的CLK IN端口、儀器2的CLK OUT端口連接儀器3的CLK IN端口，如此遞推。
權利要求
1.一種飛行數(shù)據(jù)記錄設備地面綜合測試系統(tǒng)，其特征在于:包括I臺主控計算機、I臺數(shù)據(jù)庫服務器、M臺仿真控制計算機、N臺驗證控制計算機、M個信號仿真子系統(tǒng)、N個信號驗證子系統(tǒng)、I個通信網(wǎng)絡子系統(tǒng)以及I個同步觸發(fā)子系統(tǒng)構成。M大于等于1，I個信號仿真子系統(tǒng)對應I臺仿真控制計算機，N大于等于1，I個信號驗證子系統(tǒng)對應I臺驗證控制計算機； 所述主控計算機將原始飛行數(shù)據(jù)導入數(shù)據(jù)庫服務器，通過飛行數(shù)據(jù)解譯、野值剔除、插值平滑和反解算處理后形成仿真數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)用戶的選擇、配置生成信號仿真策略和信號驗證策略，信號仿真策略包含與信號仿真子系統(tǒng)相關的儀器信息、與信號特征相關的起止時刻、幅度、頻率、脈沖個數(shù)、以及數(shù)據(jù)包內(nèi)容，信號驗證策略包含與信號驗證子系統(tǒng)相關的儀器信息；主控計算機同時與仿真控制計算機、驗證控制計算機保持通信，控制兩者的任務調(diào)度并接收兩者的狀態(tài)反饋； 所述數(shù)據(jù)庫服務器為整個系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)存儲服務，存儲原始飛行數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)； 所述仿真控制計算機與主控計算機通信獲取信號仿真策略，對信號仿真策略進行解析，獲取仿真信號特征；同時與信號仿真子系統(tǒng)通信，控制信號仿真子系統(tǒng)內(nèi)各個儀器、設備的運行，并監(jiān)測信號仿真子系統(tǒng)內(nèi)各個設備的運行狀態(tài)； 所述信號仿真子系統(tǒng)由若干臺測試儀器構成，在仿真控制計算機的控制下，各個儀器、設備根據(jù)仿真信號特征輸出物理信號，同時將信號仿真子系統(tǒng)內(nèi)各個儀器、設備的運行狀態(tài)定期報告給仿真控制計算機。
所述驗證控制計算機與主控計算機通信獲取信號驗證策略，對信號驗證策略進行解析，獲取信號驗證時的信號驗證子系統(tǒng)內(nèi)儀器的配置信息；通過通信網(wǎng)絡子系統(tǒng)與信號驗證子系統(tǒng)通信，將配置信息發(fā)送至信號驗證子系統(tǒng)，控制信號驗證子系統(tǒng)內(nèi)各個儀器、設備采集信號仿真子系統(tǒng)輸出的物理信號，并將得到的驗證結果回傳給主控計算機； 所述信號驗證子系統(tǒng)在驗證控制計算機的控制下，采集信號仿真子系統(tǒng)輸出的物理信號，并將采集得到的結果和信號驗證子系統(tǒng)內(nèi)各個儀器、設備的運行狀態(tài)回傳給驗證控制計算機； 所述通信網(wǎng)絡子系統(tǒng)作為主控計算機、數(shù)據(jù)庫服務器、仿真控制計算機、驗證控制計算機、信號仿真子系統(tǒng)內(nèi)各臺儀器、信號驗證子系統(tǒng)內(nèi)各臺儀器之間的通信平臺； 所述同步觸發(fā)子系統(tǒng)具備時鐘同步和觸發(fā)兩個功能，其中時鐘同步實現(xiàn)信號仿真子系統(tǒng)及信號驗證子系統(tǒng)內(nèi)各個儀器設備的物理時鐘同步，觸發(fā)則實現(xiàn)信號仿真子系統(tǒng)及信號驗證子系統(tǒng)內(nèi)各個儀器設備動作的同步。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種飛行數(shù)據(jù)記錄設備地面綜合測試系統(tǒng)，其特征在于:所述主控計算機包括數(shù)據(jù)獲取模塊、飛參解譯模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、策略生成模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)比對模塊、日志管理模塊、報表輸出模塊、用戶管理模塊、以及用戶接口模塊；所述數(shù)據(jù)獲取模塊是從數(shù)據(jù)庫服務器中讀取原始飛行數(shù)據(jù)并將其發(fā)送至飛參解譯模塊；所述飛參解譯模塊根據(jù)參數(shù)類型不同以三種還原算法:模擬量解譯、離散量解譯和數(shù)字量解譯將原始飛行數(shù)據(jù)中的二進制源碼值轉(zhuǎn)化為十進制工程值，同時將解譯后的數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)處理模塊；所述數(shù)據(jù)處理模塊實現(xiàn)解譯后十進制工程值的野值剔除、插值平滑、反解算處理后將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫服務器形成仿真數(shù)據(jù)庫，其中野值剔除根據(jù)時間點跳躍、參數(shù)超限、變化率失真判據(jù)進行剔除并以上一時刻的有效飛行數(shù)據(jù)代替野值，插值平滑按照每秒η次進行線性插值，反解算過程是將得到的十進制工程值轉(zhuǎn)化為測試儀器可以仿真的物理量以驅(qū)動測試儀器產(chǎn)生信號，并存入數(shù)據(jù)庫服務器；通過上述步驟完成飛行數(shù)據(jù)的“預處理”； 當用戶通過所述用戶接口模塊設定待測試的飛行數(shù)據(jù)記錄設備型號、仿真信號類型、仿真起止時間信息后，所述策略生成模塊生成相應的信號仿真策略和信號驗證策略并傳遞至數(shù)據(jù)發(fā)送模塊；所述數(shù)據(jù)發(fā)送模塊通過通信網(wǎng)絡子系統(tǒng)將信號仿真策略和信號驗證策略分別發(fā)送至仿真控制計算機和驗證控制計算機，仿真控制計算機和驗證控制計算機據(jù)此執(zhí)行相應的動作；所述數(shù)據(jù)接收模塊通過通信網(wǎng)絡子系統(tǒng)從驗證控制計算機獲取驗證結果；所述數(shù)據(jù)比對模塊比較兩組飛行數(shù)據(jù)的吻合度；所述日志管理模塊記錄用戶的操作記錄；所述報表輸出模塊將用戶選擇的飛行數(shù)據(jù)輸出或打?。凰鲇脩艄芾砟K用于添加或刪除用戶并設置用戶權限。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種飛行數(shù)據(jù)記錄設備地面綜合測試系統(tǒng)，其特征在于:所述仿真控制計算機包括數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)解析模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、狀態(tài)獲取模塊、以及狀態(tài)顯示模塊；所述數(shù)據(jù)接收模塊接收來自主控計算機的信號仿真策略并傳遞至數(shù)據(jù)解析模塊；所述數(shù)據(jù)解析模塊對信號仿真策略進行解析，得到仿真信號特征并發(fā)送至數(shù)據(jù)發(fā)送模塊；所述數(shù)據(jù)發(fā)送模塊將仿真信號特征通過通信網(wǎng)絡子系統(tǒng)發(fā)送至信號仿真子系統(tǒng)中測試儀器，使其產(chǎn)生并輸出物理信號；所述狀態(tài)獲取模塊接收信號仿真子系統(tǒng)報告給仿真控制計算機的儀器、設備運行狀態(tài)或錯誤報告，并通過所述狀態(tài)顯示模塊顯示在屏幕上。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種飛行數(shù)據(jù)記錄設備地面綜合測試系統(tǒng)，其特征在于:所述信號仿真子系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)接收模塊、信號產(chǎn)生模塊、數(shù)據(jù)判別模塊、以及狀態(tài)發(fā)送模塊；所述數(shù)據(jù)接收模塊通過通信網(wǎng)絡子系統(tǒng)接收信號仿真控制計算機發(fā)送的仿真信號特征并傳遞至數(shù)據(jù)判別模塊；所述數(shù)據(jù)判別模塊對信號仿真特征做出判斷，若與測試儀器能力范圍匹配則傳遞至信號產(chǎn)生模塊，所述信號產(chǎn)生模塊是基于Vpp驅(qū)動的針對不同儀器的子功能函數(shù)體，通過調(diào)用信號產(chǎn)生模塊，測試儀器實現(xiàn)各自的信號輸出動作；若超出測試儀器能力范圍則產(chǎn)生錯誤報告?zhèn)鬟f至所述狀態(tài)發(fā)送模塊，所述狀態(tài)發(fā)送模塊通過通信網(wǎng)絡子系統(tǒng)將錯誤報告及仿真子系統(tǒng)中各儀器、設備的運行狀態(tài)回傳給仿真控制計算機。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種飛行數(shù)據(jù)記錄設備地面綜合測試系統(tǒng)，其特征在于:所述信號仿真子系統(tǒng)由若干GPIB、VX1、PXI和LXI儀器組成。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種飛行數(shù)據(jù)記錄設備地面綜合測試系統(tǒng)，其特征在于:所述驗證控制計算機包括數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)解析模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、數(shù)據(jù)獲取模塊、以及狀態(tài)顯示模塊模塊；所述數(shù)據(jù)接收模塊接收來自主控計算機的信號驗證策略并傳遞至數(shù)據(jù)解析模塊；所述數(shù)據(jù)解析模塊解析信號驗證策略生成儀器配置信息并傳遞至數(shù)據(jù)發(fā)送模塊；所述數(shù)據(jù)發(fā)送模塊通過通信網(wǎng)絡子系統(tǒng)將儀器配置信息發(fā)送至信號驗證子系統(tǒng)，信號驗證子系統(tǒng)據(jù)此執(zhí)行相應的動作；所述數(shù)據(jù)獲取模塊一方面接收驗證子系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)并將該驗證結果通過數(shù)據(jù)發(fā)送模塊發(fā)送至主控計算機，同時接收信號驗證子系統(tǒng)報告給驗證控制計算機的儀器、設備運行狀態(tài)或錯誤報告，并通過所述狀態(tài)顯示模塊顯示在屏幕上。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種飛行數(shù)據(jù)記錄設備地面綜合測試系統(tǒng)，其特征在于:所述信號驗證子系統(tǒng)包含數(shù)據(jù)接收模塊、配置識別模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、以及狀態(tài)發(fā)送模塊；所述數(shù)據(jù)接收模塊接收來自驗證控制計算機的儀器配置信息并傳遞至配置識別模塊；所述配置識別模塊判斷儀器配置信息的合法性，若合法則調(diào)用所述數(shù)據(jù)采集模塊測試儀器實現(xiàn)各自的信號采集動作并將采集結果傳遞至狀態(tài)發(fā)送模塊，若不合法則產(chǎn)生錯誤報告并傳遞至狀態(tài)發(fā)送模塊；所述狀態(tài)發(fā)送模塊通過通信網(wǎng)絡子系統(tǒng)將錯誤報告、數(shù)據(jù)采集結果及驗證子系統(tǒng)內(nèi)各儀器、設備的運行狀態(tài)回傳給驗證控制計算機。
8.根據(jù)權利要求7所述的一種飛行數(shù)據(jù)記錄設備地面綜合測試系統(tǒng)，其特征在于:所述信號驗證子系統(tǒng)由若干GPIB、VX1、PXI和LXI儀器組成。
9.根據(jù)權利要求1所述的一種飛行數(shù)據(jù)記錄設備地面綜合測試系統(tǒng)，其特征在于:所述通信網(wǎng)絡子系統(tǒng)以Ethernet作為基礎架構，連接系統(tǒng)內(nèi)的儀器和計算機；其中GPIB、PXI和VXI儀器分別通過GPIB-LAN網(wǎng)關、PXI嵌入式計算機和VX1-LXI零槽控制器實現(xiàn)測試總線向Ethernet的集成，LXI儀器直接連入Ethernet。
10.根據(jù)權利要求1所述的一種飛行數(shù)據(jù)記錄設備地面綜合測試系統(tǒng)，其特征在于:所述同步觸發(fā)子系統(tǒng)采用系統(tǒng)中的OCXO或TCXO晶振作為主時鐘，采用菊花鏈型時鐘同步方式，時鐘傳輸線采用阻抗為50Ω的同軸電纜，各個儀器通過時鐘傳輸線共享主時鐘的時鐘脈沖信號；采用星型觸發(fā)，將觸發(fā)主設備的可編程接口通過等長的50 Ω同軸電纜分別連接至其他儀器的TRIG IN端口。
11.根據(jù)權利要求10所述的一種飛行數(shù)據(jù)記錄設備地面綜合測試系統(tǒng)，其特征在于:所述同步觸發(fā)子系統(tǒng)中菊花鏈型時鐘同步方式為儀器I的CLKOUT端口連接儀器2的CLKIN端口、儀器2的C LK OUT端口連接儀器3的CLK IN端口，如此遞推。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種飛行數(shù)據(jù)記錄設備地面綜合測試系統(tǒng)，包括主控計算機、仿真控制計算機、驗證控制計算機、信號仿真子系統(tǒng)、信號驗證子系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡子系統(tǒng)及同步觸發(fā)子系統(tǒng)。主控計算機完成用戶管理、報表輸出、飛參解譯等功能；仿真控制計算機是信號仿真子系統(tǒng)的控制中樞；驗證控制計算機是信號驗證子系統(tǒng)的控制中樞；信號仿真子系統(tǒng)實時輸出各種仿真信號；信號驗證子系統(tǒng)由測試儀器構成，對信號仿真子系統(tǒng)輸出的仿真信號進行正確性或精度驗證；通信網(wǎng)絡子系統(tǒng)是系統(tǒng)內(nèi)計算機、測試儀器間的通信平臺；同步觸發(fā)子系統(tǒng)實現(xiàn)信號仿真子系統(tǒng)和信號驗證子系統(tǒng)的時鐘同步和觸發(fā)同步。本發(fā)明為地面環(huán)境飛行數(shù)據(jù)記錄設備的全面測試提供了準確的信號源。
文檔編號G01D18/00GK103090898SQ20111033588
公開日2013年5月8日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權日2011年10月31日
發(fā)明者邱長泉, 趙良, 李宵, 張偉, 鄭宇 申請人:北京臨近空間飛行器系統(tǒng)工程研究所, 中國運載火箭技術研究院