航空電子系統(tǒng)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)

宋顯威

(中國航空工業(yè)空氣動(dòng)力研究院 實(shí)驗(yàn)技術(shù)部，哈爾濱 150001)

航空電子系統(tǒng)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)

宋顯威

(中國航空工業(yè)空氣動(dòng)力研究院 實(shí)驗(yàn)技術(shù)部，哈爾濱 150001)

從航空電子系統(tǒng)的構(gòu)成分析出發(fā)，認(rèn)為航空電子系統(tǒng)的主體設(shè)計(jì)思想應(yīng)重點(diǎn)包括集中管理模式、堅(jiān)持以數(shù)據(jù)為重點(diǎn)及配置測試設(shè)備。航空電子系統(tǒng)的有效功能應(yīng)包括相關(guān)設(shè)備管理、收集相關(guān)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能、數(shù)據(jù)表現(xiàn)功能、數(shù)據(jù)回放功能以及相關(guān)權(quán)限的管理制度。以此為依據(jù)，航空電子系統(tǒng)的自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)重點(diǎn)包括收集功能模塊、分析辨別模塊以及科學(xué)管理模塊。

航空電子；地面試驗(yàn)；測試系統(tǒng)

1 航空電子系統(tǒng)的自動(dòng)化設(shè)計(jì)分析

航空電子系統(tǒng)是世界各國開展科技競爭的一個(gè)重要領(lǐng)域，它在新型飛機(jī)的設(shè)計(jì)過程中占有重要的地位，也是決定飛機(jī)飛行能力的重要參考指數(shù)之一。電子系統(tǒng)是飛機(jī)研發(fā)領(lǐng)域中技術(shù)難度最大的一個(gè)領(lǐng)域。毫不夸張地說，電子系統(tǒng)的領(lǐng)先完全可以代表一個(gè)國家飛機(jī)制造領(lǐng)域的先進(jìn)程度。電子系統(tǒng)技術(shù)大體上由綜合技術(shù)和系統(tǒng)試驗(yàn)技術(shù)構(gòu)成，其中電子綜合技術(shù)主要包括系統(tǒng)綜合技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、電子顯示與控制技術(shù)等構(gòu)成。而系統(tǒng)綜合技術(shù)則主要包括模擬試驗(yàn)，該模擬實(shí)驗(yàn)主要包括動(dòng)態(tài)模擬、環(huán)境模擬、條件模擬、實(shí)戰(zhàn)模擬等。本文主要探討電子系統(tǒng)的數(shù)字、混合信號(hào)的自動(dòng)化技術(shù)，它的應(yīng)用主要是在航空飛機(jī)電子系統(tǒng)的研發(fā)過程中，它的作用主要是應(yīng)對帶有數(shù)字模擬信號(hào)或者完全的數(shù)字信號(hào)的系統(tǒng)之內(nèi)的設(shè)計(jì)功能，這些功能主要應(yīng)用在航空領(lǐng)域。

2 主體設(shè)計(jì)思想

2.1 集中管理模式

集中管理模式就是針對因?yàn)榄h(huán)境和相關(guān)的硬件技術(shù)的影響，由檢測系統(tǒng)直接分布在單元上開展節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)測試工作。但在實(shí)際的測試過程中，由其中的某一個(gè)節(jié)點(diǎn)來進(jìn)行集中統(tǒng)一的管理。

2.2 堅(jiān)持以數(shù)據(jù)為重點(diǎn)

因?yàn)閿?shù)據(jù)庫具有強(qiáng)大的安全保密功能、方便查詢以及系統(tǒng)穩(wěn)定性較強(qiáng)等優(yōu)勢和特點(diǎn)，這就能使相關(guān)的測試系統(tǒng)更容易優(yōu)化配置、管理和記錄各項(xiàng)數(shù)據(jù)，還能提供運(yùn)行時(shí)的相關(guān)數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行安全存儲(chǔ)。同時(shí)，為了支持更多的試驗(yàn)測試系統(tǒng)能夠獨(dú)立安全的運(yùn)行，可在數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中，充分考慮某個(gè)數(shù)據(jù)庫的服務(wù)器應(yīng)對多個(gè)服務(wù)的支持運(yùn)行。

2.3 配置測試設(shè)備

不同的試驗(yàn)任務(wù)有不同的檢測要求。所以，在進(jìn)行系統(tǒng)測試的過程中，應(yīng)該根據(jù)檢測的要求開展相對靈活的配置工作，對每一個(gè)節(jié)點(diǎn)測試設(shè)備的要求，都要進(jìn)行相對合理的信息采集和分析。在配置的過程中，更應(yīng)該充分考慮到優(yōu)化各種相關(guān)的設(shè)置人機(jī)交流界面，應(yīng)該用相對較少的操作任務(wù)來完成更多的系統(tǒng)優(yōu)化配置要求，應(yīng)該更多的加入有關(guān)的智能設(shè)置要求。

3 有效的功能運(yùn)用

測試系統(tǒng)能夠針對許多的常用總線和非總線的數(shù)據(jù)資料開展檢測工作，其中主要包含MIL-STD-1553、ARINC429、ГОСТ18977等主要的信號(hào)類型。同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)該采用分布式的檢測方法， 就是該系統(tǒng)應(yīng)該在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上進(jìn)行操作任務(wù)時(shí)，使用SQLSERVER數(shù)據(jù)庫作為核心數(shù)據(jù)庫，這樣能夠真正的實(shí)現(xiàn)分布式信息的采集和檢測。在任務(wù)的運(yùn)行過程中，可以對其中的某一個(gè)節(jié)點(diǎn)開展資源配置， 在配置的過程中，相關(guān)的信息能夠利用自動(dòng)的信息更新來找到其他的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，就可分別安排一個(gè)節(jié)點(diǎn)開展針對不同數(shù)據(jù)信息的采集任務(wù)，這樣能夠達(dá)到在任意的一個(gè)節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行有目的地審查相關(guān)的數(shù)據(jù)資料。所有的硬件部分可以根據(jù)信號(hào)的類型以單獨(dú)驅(qū)動(dòng)模塊的形式獨(dú)立存在。如果硬件發(fā)生了變化，也可增加更多的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)模式。這樣可以使系統(tǒng)的配置更加合理和優(yōu)化，也需要更多的任務(wù)變化，只是需要更多的改變相關(guān)的配置數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，才能比較容易的完成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)置。

3.1 相關(guān)的設(shè)備管理

應(yīng)該根據(jù)當(dāng)前的測試任務(wù)，安排適當(dāng)?shù)臏y試設(shè)備，可以根據(jù)當(dāng)前的設(shè)置要求在節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)上的系統(tǒng)內(nèi)安排其他的節(jié)點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行采集或者不采集。但是，對于ARINC429和另外一些串行通信的接口，應(yīng)該需要更多的采集信息通道，這樣的設(shè)置能夠讓數(shù)據(jù)試驗(yàn)的管理系統(tǒng)來直接調(diào)配安裝。

3.2 收集相關(guān)的數(shù)據(jù)

根據(jù)相關(guān)的測試設(shè)備，能夠依照配置的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)技術(shù)信息的處理，同時(shí)能夠做到同步的存儲(chǔ)在任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)緩沖帶中。如果使用的內(nèi)存達(dá)到最大值時(shí)，就可以根據(jù)情況，適當(dāng)?shù)膶⒁徊糠謹(jǐn)?shù)據(jù)信息提前保存在某個(gè)作為緩沖的臨時(shí)文件之中，這樣能夠確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。使用最先進(jìn)的采集數(shù)據(jù)信息模塊，該模塊能夠?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)的顯示出模塊內(nèi)存內(nèi)數(shù)據(jù)的情況。既能根據(jù)采用的實(shí)時(shí)信息網(wǎng)的情況，達(dá)到資源的共享，也能為內(nèi)存的實(shí)時(shí)使用創(chuàng)造條件。同時(shí)，采用相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)信息時(shí)，能夠達(dá)到共享資源內(nèi)存為這個(gè)節(jié)點(diǎn)的共享提供條件，也能通過其他的傳播到別的節(jié)點(diǎn)上。

3.3 數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)功能

數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)功能就是指在某一模塊中，既能以相對的一個(gè)周期進(jìn)行讀取自身內(nèi)存的緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)，也能將其全部的數(shù)據(jù)一并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中，實(shí)現(xiàn)釋放內(nèi)存的功能。

3.4 數(shù)據(jù)的表現(xiàn)功能

在節(jié)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示的過程中，對于數(shù)據(jù)的采集，這些數(shù)據(jù)應(yīng)該從自身節(jié)點(diǎn)上的資源共享中取到內(nèi)存中，這些不是本節(jié)點(diǎn)的收集數(shù)據(jù)，應(yīng)該由映射的協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)的同步顯示。同時(shí)，顯示的窗體應(yīng)該有相對良好的交互接口，這樣能夠方便有效的查看相關(guān)的數(shù)據(jù)。

3.5 數(shù)據(jù)的回放功效

就是針對記錄的數(shù)據(jù)，可以依據(jù)每次試驗(yàn)的正確選擇進(jìn)行數(shù)據(jù)的回放功能。

3.6 相關(guān)權(quán)限的管理制度

對于客戶的管理應(yīng)該具有明確的使用制度，對于管理員和用戶模式進(jìn)行有效的管理設(shè)置。對于管理員應(yīng)該具有一切管理操作權(quán)力，并且由管理員具體實(shí)施相關(guān)用戶的操作管理，對管理權(quán)限進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)置，同時(shí)可以存儲(chǔ)到權(quán)限的數(shù)據(jù)庫當(dāng)中?？梢詫⒉僮鞯臋?quán)限劃分為以下幾個(gè)層次：其一，管理員負(fù)責(zé)的權(quán)限：能夠控制和完成全部的操作。其二，高級客戶：能夠具體完成安全管理之外的全部操作。其三，普通客戶：能夠訪問安全管理系統(tǒng)以外的操作系統(tǒng)。用戶的賬號(hào)和使用的密碼應(yīng)該用加密的形式存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，同時(shí)規(guī)定每個(gè)用戶都能夠單獨(dú)自行修改自己的密碼。

4 自動(dòng)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的組成

4.1 收集功能模塊

可以根據(jù)檢測任務(wù)對數(shù)據(jù)收集和檢測的要求，進(jìn)行查詢設(shè)備數(shù)據(jù)庫，要明確每個(gè)節(jié)點(diǎn)的收集和檢測任務(wù)，并且根據(jù)現(xiàn)在的裝置任務(wù)對設(shè)備的通道提出具體的要求， 制定嚴(yán)格的指定設(shè)備和通道接收數(shù)據(jù)， 傳輸?shù)揭粋€(gè)指定的共享內(nèi)存中。

4.2 分析辨別模塊

通過分析界面，可以設(shè)置出應(yīng)該分析的仿真數(shù)據(jù)塊，并且結(jié)合實(shí)時(shí)的分析確定出數(shù)據(jù)的理論值，運(yùn)用人機(jī)界面的實(shí)時(shí)顯示，能夠?qū)崿F(xiàn)科學(xué)的分析辨別。

4.3 科學(xué)管理模塊

自動(dòng)系統(tǒng)能夠?qū)?shù)據(jù)庫的資料和信息進(jìn)行科學(xué)的管理，通過數(shù)據(jù)庫內(nèi)的信息讀取可以操作該模塊。在操作的過程中，應(yīng)該對數(shù)據(jù)庫的操作進(jìn)行優(yōu)化處理。根據(jù)大量采集信息的處理過程，能夠?qū)Υ四K進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并且能夠保證數(shù)據(jù)的完整性。

5 結(jié)語

根據(jù)相關(guān)的調(diào)查研究，可以看出自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研制將是未來航空電子系統(tǒng)發(fā)展的重要趨勢，也是未來航空競爭的重點(diǎn)。相信未來我國的航空電子系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)水平將達(dá)到世界一流的水平。

[1] 寧偉.通用航空總線實(shí)時(shí)測試與分析技術(shù)研究[D].西安：西北工業(yè)大學(xué)，2016.

[2] 蔡福喜.基于模塊化設(shè)計(jì)思想的測控系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)[J].測試技術(shù)，2009，28(1)：45-46.

Automated design of avionics system

SONG Xian-wei

(Department of Experimental Technology, Aeronautical Aeronautic Research Institute, Harbin 150001, China)

Based on the analysis of the avionics system, it is considered that the main body of the avionics system design should focus on the centralized management mode, stick to the data as the key to configure test equipment. The effective functions of the avionics system shall include the relevant equipment management, collection of relevant data, data storage function, data representation function, data playback function and the relevant authority management system. Based on this, the automation system of avionics system should focus on the collection of functional modules, analysis and identification modules and scientific management module.

Avionics; Ground test; Test system

2016-09-23

宋顯威(1983-)，男，學(xué)士，在讀工程碩士，工程師。

V279

B

1674-8646(2016)24-0030-02