基于网络化的机载测试系统关键技术研究

论文摘要

数十年来,飞行试验数据采集系统一直把PCM作为数据传输和记录的标准手段,而PCM也确实证明了其在稳定性、可靠性等诸多方面的优势,然而随着测试数据量成数量级的上升,纯粹以传统的IRIG-106数据传输协议为标准的系统框架已经难以满足海量数据处理的要求。自从2004年美国制定新型遥测网络标准—i Net标准以来,F-35、A380、AM400等军用民用飞机都采用了网络化飞行试验测试系统。基于我国飞行试验长期依赖国外设备的现状,在某型民机飞行测试项目支持下,本文对基于网络化的飞行试验机载测试系统的一些关键技术问题进行了详细研究,主要完成工作如下:了详细研究,主要完成工作如下:1)对国内外飞行试验测试系统现状,飞行试验测试系统的发展趋势,我国飞行试验测试系统面临的问题和挑战进行了描述,并阐述了本文的主要工作和创新点,给出了本论文的组织架构;和创新点,给出了本论文的组织架构;2)基于国内外通用网络化机载飞行试验测试系统的一般架构,结合我国飞行试验测试系统的现状和缺陷,以完成某型号飞行试验测试为目标,分析了其主要功能和技术指标,构建了符合其飞行测试的网络化和分布式结合的高性价比飞行试验测试系统,并对其硬件系统构成、飞行试验测试工作详细流程、系统软件设计框架和流程进行了详细分析,最后描述了飞行试验测试系统中的一些关键的数据结构;3)把IEEE1558和LXI总线的相关技术应用到网络化机载飞行测试试验系统的时间精确同步技术中,介绍了传统网络NTP授时技术,经典IEEE1558协议精确时间同步技术,分析了影响飞行试验测试时间校准的因素,并结合到飞行试验测试系统中,解决了实际网络的精确授时技术问题;4)为满足目前PCM遥测的问题,研制了PCM生成器模块,对PCM的数据格式和协议、PCM数据的同步技术进行了详细介绍。深入研究了基于网络环境下的PCM生成器硬件系统架构、PCM生成器的软件框架设计、PCM生成器的软件处理流程;同时,为了消除PCM遥测受到的干扰问题,研制了PCM数据多组多阶滤波器、分析了滤波器模块的需求、输入输出参数、系统架构、适配电路接口设计,电源设计等,测试结果证明了PCM模块的稳定性和可靠性。5)对构造的网络化飞行试验机载测试系统进行了实验室测试,简单列举了与本论文相关部分的实验条件、一些相关的实验室测试结果如网络服务器自检、故障处理、PCM生成器模块自检、PCM滤波器实验室参数测试等,结果表明该系统稳定可靠,具有极大的推广价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 项目来源、目的和意义
• 1.2 飞行试验测试的国内外现状
• 1.2.1 机载测试技术发展需求
• 1.2.2 机载测试技术发展的必然趋势
• 1.3 我国飞行试验测试系统的要求与遇到的挑战
• 1.4 本文的主要工作和创新
• 1.5 本文的组织结构
• 第二章 基于网络的飞行试验机载测试系统架构
• 2.1 通用工业化以太网测试系统架构
• 2.2 通用网络化飞行试验机载测试系统架构
• 2.2.1 机载测试技术发展的必然趋势
• 2.2.2 通用机载以太网测试系统体系
• 2.2.3 通用机载测试系统以太网数据传输协议
• [14] [15] [16]'>2.2.4 通用机载测试系统网络数据包^{[14] [15] [16]}
• 2.2.5 通用机载测试系统网络服务质量
• 2.3 飞行试验机载测试的需求分析
• 2.3.1 任务来源
• 2.3.2 主要功能要求
• 2.3.3 主要技术指标
• 2.3.4 需求分析[20]
• 2.4 飞行试验机载测试的网络化处理系统设计
• 2.4.1 主要构成部分和功能介绍
• 2.4.2 主要构成部分和功能介绍
• 2.4.3 新系统构架主要特点
• 2.5 飞行试验机载测试的工作流程设计
• 2.5.1 事先准备阶段
• 2.5.2 系统配置加载与编程阶段
• 2.5.3 系统自检测试阶段
• 2.5.4 系统实时运行阶段
• 2.5.5 数据回放阶段
• 2.6 飞行试验机载测试软件设计
• 2.6.1 前端数采与转发子系统
• 2.6.2 网络数据实时采集与处理服务器子系统
• 2.6.3 客户端监控子系统
• 2.6.4 座舱综合显示仪
• 2.6.5 PCM生成器
• 2.6.6 事先准备软件
• [40] [41] [42]'>2.6.7 系统配置加载与编程软件^{[40] [41] [42]}
• 2.6.8 事后数据回放与处理软件
• 2.7 飞行试验测试的重要数据结构设计
• 第三章 网络化机载飞行试验系统的时间同步技术
• 3.1 引言
• 3.2 传统网络时间同步技术
• 3.3 IEEE1558网络精确时间同步技术概述
• 3.3.1 PTP时钟状态机
• 3.3.2 IEEE1558基本时间同步机制
• 3.3.3 最佳主时钟算法
• 3.3.4 时钟同步精度的影响因素
• 第四章 PCM生成器的研制
• 4.1 传统PCM架构
• 4.2 PCM数据格式
• 4.2.1 PCM概述
• 4.2.2 PCM按位定义和要求
• 4.2.3 PCM数据同步技术
• 4.3 基于网络化的PCM生成器架构
• 4.3.1 软件总体设计
• 4.3.2 软件处理流程
• 4.4 PCM滤波器设计
• 4.4.1 需求分析
• 4.4.2 系统设计
• 4.4.3 滤波器设计
• 第五章 系统实验和测试
• 5.1 测试条件
• 5.2 部分测试结果
• 5.3 总结
• 致谢
• 参考文献