机载千兆网络数据记录器设计与实现

为了满足对新一代网络化机载测试系统输出的海量高速网络化测试数据记录的需要,设计并实现了一种基于COMe主控模块和工业级通用固态硬盘的机载千兆网络数据记录器。该记录器使用集成有英特尔处理器、板载DDR3内存和FLASH存储器的COMe主控模块,可进行IRIGB-AC时间码授时的底板和作为数据存贮介质的固态硬盘构成硬件系统平台,并采用Linux嵌入式操作系统和优化的数据存贮算法程序,完成了一路千兆机载测试网络数据流的接收、打包和记录。试验室和飞机上大量实验结果表明该记录器工作性能稳定,无误码和丢包现象,可以大量应用在使用环境复杂的飞机网络化机载测试系统中。     

消息重复型ARINC429总线事件消息包机载实时处理技术研究

ARINC429总线广泛应用于民用飞机中,在飞行试验中,消息重复型ARINC429事件信息的实时监控占用很大的遥测带宽资源;采用机载嵌入式数据处理模块,通过将其嵌入到机载测试系统中,通过采集器底板总线获取ARINC429采集模块采集到的数据,对飞机事件信息进行解析处理,并将处理结果通过遥测系统遥测下传至地面监控中心,大大降低了遥测带宽需求,对于飞行试验实时安全监控有重要意义。     

基于QNX SDP的机载测量数据采集系统

航空机载测量数据采集是一种长时间、高效率数据采集过程,需要完成机载任务单元多通道数据的不间断采集,传统的机载测量数据采集系统需要进行多次断电和重新上电工作,不能丢失通电条件下保存的数据,一旦机载任务单元通道突然断电,导致通电条件下数据大量丢失,无法完成机载测量数据的准确采集;设计了一种基于QNX SDP的机载测量数据采集系统,分析了系统硬件数字电路和模拟电路的抗干扰设计,系统软件由采集初始化模块、数据采集模块以及QNX SDP系统时钟定时模块构成,3个模块通过QNX SDP进程管理器基于优先级进行合理调控,分析了基于QNX SDP的PWU人机界面模块组成和主要实现的任务,实现了用户和系统的实时机载测量数据交互;实验结果说明,所设计系统可实现ARINC429机载测量数据的有效采集,并给出ARINC429数据波形图,该系统具有较低的花费、较高的采集效率和精度,在机载测量数据实时采集应用中具有较好的通用性和扩展性。     

飞行试验机载测试信息管理软件设计与实现

为了实现飞行试验过程中,基于机载网络化测试系统的测试数据能够得到准确及时处理的目的,通过采用基于ADO引擎的数据库编程技术、XML文件处理方法以及线性、双曲线等多种校准处理方法,进行机载测试信息管理软件设计,并在多个型号试飞数据处理中投入使用,试飞数据处理结果表明,该软件中对网络化测试系统的PCM和网络测试信息导入和管理方法可行,依据该软件形成的机载测试信息文件所处理的数据结果准确,满足飞行试验机载网络化测试数据处理任务的需求。     

云环境下基于多虚拟机的在线视频监控系统设计

针对常规视频监控系统在线实时性不强,海量视频数据传输迟滞,任务管理单一等问题,提出了构建在云计算环下基于多虚拟机技术在线视频监控系统 ,利用云计算平台中的物理资源与服务资源提升在线视频监控系统数据处理能力,虚拟机可同时处理大量的视频监控数据,并将视频数据以云存储的方式存储于云端服务器,降低了设备建设成本,可根据不同用户需求定制相关服务。本系统基于云计算平台设计,应用数十台乃至数百台虚拟机对在线视频监控数据进行处理,设计实现了云平台下在线视频监控系统的结构设计、以太网通信接口设计、服务器硬件配置和虚拟机控制。在软件设计方面通过对各虚拟机资源利用率的计算而动态分配资源,从而可以有效减少网络传输系统状态信息的带宽开销。通过系统功能与性能测试表明,在常规公共网络10M带宽的情况下,本系统在线视频监控数据的传输延迟时间相比于传统视频监控减少了85%以上,监控视频数据量减少了75%以上。     

飞控FTI系统状态监测与数据分析系统设计与实现

在飞行试验工程中,机载测试系统完成对飞控数据的采集、封装和输出;为了实现基于USB的PCM数据解调及其与计算机之间的数据通信,实现实时的状态监测和数据事后分析处理,设计并实现了基于.NET框架的FCS-FTI系统状态监测与数据分析系统;该系统包括数据实时捕获、状态监测、数据事后处理等模块;测试表明,系统各功能模块运行稳定,能对FCS-FTI进行状态监测并能进行数据事后分析处理,具有高效的实时性和良好的可靠性。     

基于液体冷却的综合热能管理系统设计与仿真

在新一代飞行器高性能的需求下,高功率电子设备产生的高热量给飞机冷却系统提出了新的挑战。然而传统的机载机电系统相互独立发展,热量不能互补和有效利用。国外在上世纪已开展综合热能管理系统的研究,但国内发展较为缓慢,鲜有成熟报道。提出了一种基于液体冷却的综合热能管理系统设计方案,将飞机全飞行过程中的不同任务阶段和相应机载子系统的热载荷综合考虑,实现热量的有效利用。AMESim仿真结果表明,设计的系统可以满足飞机机载系统在不同飞行阶段甚至特殊大机动飞行任务下的冷却需求,同时降低了飞机的代偿损失,使飞机性能得到较大提升。     

机载远程智能接口数据集中器研究与实现

文章研究目的是研究新一代飞机机载计算机中具有通用化、标准化的远程智能接口数据集中器,以满足新一代飞机综合化航空电子系统要求;文章首先描述了远程智能接口数据集中器功能原理,然后重点介绍了AFDX网络通信、高速模拟信号采集、小信号处理、大功率控制、接口控制软件设计等远程智能接口关键技术,最后给出远程智能接口数据集中器具体实现;机载远程智能接口数据集中器已经在新一代飞机综合航电系统通过系统验证,试验结果证明远程智能接口数据集中器实现了各种传感器信息就近采集、及时进行数据转换和驱动输出控制的功能要求。     

基于PCIe接口的千兆AFDX TAP卡设计与实现

近年来,大通信量使得机载网络对带宽的需求逐渐增长,目前的10/100 Mbps传输速率已经不能满足需求,故千兆AFDX技术研究急需开展;基于千兆AFDX网络,对TAP卡设计和实现进行了研究;通过系统设计和详细设计对设计过程中的问题进行分析,提出了一种基于FPGA的TAP卡设计方法;模拟不同的网络情况对设计进行了验证;结果表明该设计可以正确反映网络细节,能够给网络级调试带来了极大的便利。     

飞控系统控制信息自动采集处理模块与自测试设计

介绍一种机载飞控系统飞控计算机对各种控制信息（包括离散量、模拟量和串行数据）进行数字化控制、实时采集、监控和处理的接口模块设计方法,从工程应用角度出发,阐述了模块的设计思路以及工程实现,给出原理框图和测试流程。在某型飞机的实际应用中,实现了32路离散量输入输出、16路模拟量输入输出、6路ARINC429串行数据收发、4路ARINC422串行数据收发以及4路ARINC232串行数据收发的功能,自测试覆盖率达100%。因该模块的接口形式和接口数量可根据实际需要进行增减,故具有很强的典型性和通用性,可适用于各类型的机载飞控系统。     

舰基遥测综合解调控制系统设计

遥测实时监控是保障试飞安全、提高试飞效率的重要手段。针对舰上特殊的试飞环境限制,现有遥测系统不能适应其任务需求,为完成某型号飞机舰上试飞任务,需要对现有遥测接收系统进行改进,以应对特殊试飞科目下对遥测信号的需求。采用跟踪接收机模块,并开发相应的解调模块,对系统设备进行远程控制解决了远距离数据传输的信号衰减问题;对遥测系统的自动温度控制大大提高了系统设备的环境适应性;通过接口转换实现模拟图像的网络输出、接收机模块和天线的网络串口转换,简化了信号接口类型,降低了信号传输的难度;从而实现小型化的舰基遥测综合解调控制系统设计。     

一种新型的RS-422总线数据处理算法研究与实现

为了满足某型机试飞数据中新型RS-422总线参数的实时监控和事后数据处理需求,提出了针对该新型RS-422总线参数的算法设计和实现方案。通过分析该新型RS-422总线参数的通信协议及数据包格式,决定采用调整机载格栅中数据的帧结构排放以及重置带头中参数采样率的方式,实现了参数的解析及还原算法,并设计了相应的实时监控以及事后处理软件。该软件已经成功应用于该型机的飞行试验中,为飞机飞行安全监控以及事后数据处理分析提供了有力保障。     

基于三级队列缓存的FlexRay网络监控平台

FlexRay以其实时性、灵活性、高带宽的优势,被称为“下一代车载网络”;然而其协议相对复杂,网络组网调试过程较困难。目前的辅助调试工具如CANoe不能进一步分析网络性能,在应用上具有局限性。针对上述问题,提出了一种同时对多个数据采集与存储的解决方案,并以FPGA为核心设计了FlexRay网络监控平台,利用SPI和USB总线设计了通信协议,在数据缓存方面设计了三级队列缓存方案。本平台实现了通信数据监测功能,可以获取结点CPU中寄存器状态、记录数据帧到达时间,进而分析网络运行及故障状态,同时解决了大量数据缓存溢出的问题。经过测试表明：系统能够稳定运行,适用于快速、优化地设计FlexRay网络。     

飞行试验机载网络数据实时处理技术研究

为实现飞行试验机载网络数据实时处理,对动态数据接口、机载网络数据传输结构和实时数据解析方法进行研究,开发基于VC+ 的实时处理软件系统。根据数据采集系统生成的硬件配置文件建立动态数据接口与硬件进行连接,在此基础上利用网络套接字方法对实时传输的网络数据进行捕获,将捕获的网络数据结合结构参数信息进行解析处理,实现机载网络数据的实时处理。此软件系统已在某项目上进行测试并得到成功应用,实践证明此软件系统能够对机载网络数据形象准确的真实解析,进行数据有效性检查、数据采集与记录等方面的实时处理,同时为系统架构扩展和进行深一层的研究提供了科学保障。     

基于ARINC818机载音视频的测试方案设计

某型飞机在试飞测试任务过程中,需要对多路机载音视频进行抽引、采集、记录与遥测,用于飞机实时动态监控与事后回放分析。该型飞机的显控数据采用ARINC818(又名航空电子视频总线Avionics Digital Video Bus)专用图像传输协议进行光纤视频传输,对ARINC818总线视频的抽引采集在试飞任务中为首次。由于目前机载采集系统的限制,本文设计了一种基于ARINC818的机载测试系统,满足了该型飞机多通道、高分辨率、多视频格式的信号采集记录。     

一种机载大容量总线监控器的设计研究

飞机上多种总线交错复杂的工作方式,决定了在飞行过程中需要强有力的保障措施,对飞机的工作状态进行健康监控;介绍一种机载大容量总线监控器的设计与实现方法,从应用的角度出发,阐述了其特点、主要功能、硬件系统及软件设计等;在软件设计的过程中采用基于实时多任务操作系统和FPGA开发环境,对设备工作中的1553B总线、CAN总线和HB6096总线的线上数据进行监控并记录;最后在实验室环境下对设备进行测试验证,验证结果满足功能性能要求。     

飞机机电综合管理平台应用任务调度方法研究

针对飞机机电综合管理平台应用任务多、实时性强、安全性高的特点,通过研究ARINC653标准中的分区、进程两级任务调度机制和机载机电系统应用软件特点,设计了飞机机电综合管理平台应用任务分区划分、分区时间调度规划和分区内任务调度的具体方法。该方法可实现不同安全级别应用任务安全、实时共享机电综合管理平台资源。仿真实验结果表明,该方法能确定性保证飞机机电综合管理平台全部任务的可调度性,提高了系统安全性和硬件资源利用率,降低了系统开销。     

基于DSP的航空电源BIT系统研究与设计

随着航空技术的发展,大量机载设备特别是航空仪器仪表与传动系统采用电能驱动,航空电源在现代飞行器中的作用愈发重要。作为飞机发电机与机载用电设备之间的电力枢纽,飞机二次电源的可靠性对于维持用电设备的稳定运行具有重要的意义。应用BIT技术可以实现对飞机二次电源运行状态的实时监控,然而虚警问题对BIT技术的应用造成了很大的困扰。针对某型飞机二次电源采用合理的硬件设计结合有效的检测算法可以显著改善BIT系统的虚警率,这就使操作人员能够准确掌握飞机二次电源的工作状态,及时的发现问题、减少损失。     

基于RTP/RTCP的塔机远程实时监控系统设计与实现

塔机远程安全监控模型容易受到电缆线或无线电信号的限制,大大降低塔机信号传递距离和质量,导致传统的塔机监控模型信号仅能传递几十米到几百米,无法实现塔机的远程实时监控,设计并实现了一种基于RTP/RTCP的智能塔机远程实时监控系统,采用基于C/S与B/S结合的数据链驱动无缝集成模式,设计了智能塔机远程监控模型,实现了各模块间的网络传递,主要包括嵌入式监控终端、中心服务器以及远程客户端3个模块,对中心服务器和客户端采用RTP/RTCP实现视频传递,设计了基于Ajax的Web交互式人机界面,对大规模网络数据进行实时处理分析,最终完成了塔机远程实时视频传输的过程;实验结果说明,所设计模型能够实现塔机的远程实时智能监控,具有较高的监控效率和精度。     

面向舱室声学环境的深度时域语音增强网络EI北大核心CSCD

针对舱室环境单通道语音增强问题,设计了一种联合并行空洞卷积与分组卷积的深度时域语音增强网络。该网络以经典卷积时域音频分离网络为基础,在增强层设计中通过不同膨胀因子执行两路并行的空洞卷积操作,实现对长时信号的处理以更多地提取信号包络所包含的低频信息并抑制噪声混响所带来的时延问题,同时保留了局部的语音细节信息,提高对波形中所包含语音及背景噪声谐波信息的提取准确度;另外,利用分组卷积降低并行卷积操作所导致的网络规模扩大,使网络在具有良好增强效果的同时能够保持较小的网络规模及运算复杂度。以多类飞机舱室噪声为数据基础的实验表明,所设计的网络模块相较于基线网络提升了客观评价指标值,与现有其他常用网络的比较结果表明此方法在舱室环境的数据条件下可获得更好的主客观语音增强评价指标,且在高噪声级的线谱及窄带处具有更低的失真度。