CN107800586A - 适用于飞行器的数据采集及传输系统闭环测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种适用于飞行器的数据采集及传输系统闭环测试系统及方法，数据采集及传输系统包括传感器、采编器、地面综合测试台。传感器感受被测对象的物理参量，并将其转换成电信号输出至采编器；采编器完成传感器信号采集和编码，对接收的电信号进行调理，电信号经输入滤波、放大、采样、A/D转换后，通过将并行信号按规定格式进行数据组帧，转换为两路相同的串行信号，一路通过无线信道传输数据，即输出给飞行器上的调制和发射设备；另一路通过有线测试通道传输数据，即输出给地面综合测试台。无线解调设备在获取无线信道传输数据后，通过网络传输接口将数据传输给地面综合测试设备，地面综合设备获取两条传输通道的完整数据。

Description

适用于飞行器的数据采集及传输系统闭环测试系统及方法

技术领域

本发明属于数据通讯领域，涉及一种适用于飞行器的数据采集及传输系统闭环测试系统及方法。

背景技术

在导弹、航天器等飞行器的研制和试飞中，数据采集及传输系统用于获取飞行器内部各系统的工作状态参数和环境数据，为评定飞行器的性能和进行故障分析提供依据。数据采集及传输系统性能的优劣直接影响飞行器的研制过程及费用，影响飞行器性能的改进和提高。数据采集及传输系统的在线测试覆盖性和准确性是重要研究内容之一，目前数据采集及传输系统测试过程中，在获得有线测试通道传输数据、无线信道传输数据后，对两种数据通路的数据进行比对时，若有一路通道的数据一帧数据缺失，即便后续数据一致，也会给出两路数据不一致的信息，影响测试数据分析和判断；在比较过程中，也未对数据的连续性、完整性进行判断。本发明通过增加适当的闭环测试环节，可以在飞行器的各项地面试验及发射前快速检测数据采集及传输系统工作状态，消除设备隐患，提高产品的故障诊断能力。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本发明提出了一种适用于飞行器的数据采集及传输系统闭环测试系统及方法，既能对两路数据一致性进行比较，又能对数据完整性进行分析，可以准确快速检测数据采集及传输系统工作状态。

本发明的技术方案是：一种适用于飞行器的数据采集及传输系统闭环测试系统，包括传感器、采编器以及地面综合测试台；

传感器感应被测对象的物理参量，并将物理参量转换成电信号输出至采编器；

采编器对接收的电信号依次进行滤波、放大、A/D转换后，得到处理后的数字量数据，根据预定逻辑对内部数据总线、控制总线进行时序控制，将处理后的数字量数据按预定格式编排在内部数据缓冲区，并向外输出数据；

地面综合测试台接收并比较采编器发送来的数据和地面无线解调设备解调出的数据，将两条数据通路的数据进行比较，得到比较测试结果。

采编器数据传输的具体过程为：采编器内部缓冲区数据同时转换为两路相同的串行信号，一路通过无线信道传输数据，即输出给飞行器上的调制和发射设备；另一路通过有线测试通道传输数据，即输出给地面综合测试台。

地面综合测试台包括数据比较模块、数据分析模块；

数据比较模块，将所述两条数据通路的数据帧进行比较，给出数据一致性比较结果，并定位相异数据的位置；

数据分析模块，对所述两条数据通路的数据按照预定帧格式进行分析，判断帧计数连续性，若帧计数连续性有异常，则定位帧计数的位置，分别给出数据完整性比较结果。

所述预定格式包括帧同步码组、传感器测量数据、特征字、帧计数。

所述的数据比较模块具体工作流程如下：

从地面综合测试台中读取本次需要比较的两条数据通路的数据；

对选定的两条数据通路的数据按照预定帧格式进行完整帧判断，若不是完整数据帧，则忽略该帧数据，继续搜索下一个完整帧；若是完整帧，依据每个完整帧的帧计数，以两条数据通路的数据中较小帧计数的数据帧的首字节为基准，较大帧计数的数据帧同步到与较小帧计数相同数据帧的首字节处，此时对处于同一帧的两条数据通路的数据从首字节到末字节逐一进行内容比较；

比较完成后，若两条数据通路的数据完全一致，给出数据一致的比较结论、已经完成比较的数据帧的数据量；若两条数据通路的数据有不一致数据帧，则定位所有相异数据的数据帧位置。

所述的数据分析模块具体工作流程如下：

从地面综合测试台中读取本次需要分析的两条数据通路的数据；

对选定的两条数据通路的数据按照预定帧格式进行完整帧判断，具体过程为：对两条数据通路的数据逐字节进行检测，若检测到帧同步码组，则以该帧同步码组所在位置为基准，按照完整帧格式中数据帧长度进行特征字检测和判断，若帧尾数据内容符合预定特征字，则是一个完整数据帧，将帧计数所在位置的数据内容转化为数据帧位置；若帧尾数据内容不符合预定特征字，则不是一个完整数据帧；若不是完整数据帧但能提取出帧计数信息，依据未发生变化的特征字相对位置进行定位，在相对于特征字的偏移位置读取帧计数信息转化为异常数据帧位置；若不是完整数据帧且不能提取出帧计数信息，则依据上一完整帧计数推算该异常数据帧计数；

分析完成后，若两条数据通路的数据帧计数完全连续，给出数据分析的结论、已经完成分析的数据帧的数据量；若两条数据通路的数据帧计数有不连续，则定位所有不连续数据帧的位置。

一种适用于飞行器的数据采集及传输系统闭环测试方法，步骤如下：

1)传感器感应被测对象的物理参量，并将物理参量转换成电信号输出至采编器；

2)采编器对接收的电信号依次进行滤波、放大、A/D转换后，根据预定逻辑对内部数据总线、控制总线进行时序控制，将数据按预定格式编排在内部数据缓冲区，使采编器按照预设逻辑输出数据；

3)地面综合测试台接收并比较采编器发送来的数据和地面解调出的数据，将两条数据通路的数据进行比较，得到比较测试结果。

所述采编器数据传输的具体过程为：采编器内部缓冲区数据同时转换为两路相同的串行信号，一路通过无线信道传输数据，即输出给飞行器上的调制和发射设备；另一路通过有线测试通道传输数据，即输出给地面综合测试台。无线解调设备在获取无线信道传输数据后，通过网络传输接口将数据传输给地面综合测试设备，地面综合设备获取两条传输通道的完整数据。

所述步骤3)中地面综合测试台将两条数据通路的数据进行比较的具体过程为：

31)将两条数据传输通道的数据帧进行比较，给出数据一致性比较结果，并定位相异数据的位置；

32)对两条数据传输通道的数据按照预定帧格式进行分析，判断帧计数连续性，若帧计数连续性有异常，则定位帧计数的位置，分别给出数据完整性比较结果。

步骤31)的具体过程为：

311)从地面综合测试台中读取本次需要比较的两条数据通路的数据；

312)对选定的两条数据通路的数据按照预定帧格式进行完整帧判断，若不是完整数据帧，则忽略该帧数据，继续搜索下一个完整帧；若是完整帧，依据每个完整帧的帧计数，以两条数据通路的数据中较小帧计数的数据帧的首字节为基准，较大帧计数的数据帧同步到与较小帧计数相同数据帧的首字节处，此时对处于同一帧的两条数据通路的数据从首字节到末字节逐一进行内容比较；

313)比较完成后，若两条数据通路的数据完全一致，给出数据一致的比较结论、已经完成比较的数据帧的数据量；若两条数据通路的数据有不一致数据帧，则定位所有相异数据的数据帧位置。

所述步骤32)的具体过程为：

321)从地面综合测试台中读取本次需要分析的两条数据通路的数据；

322)对选定的两条数据通路的数据按照预定帧格式进行完整帧判断，具体过程为：对两条数据通路的数据逐字节进行检测，若检测到帧同步码组，则以该帧同步码组所在位置为基准，按照完整帧格式中数据帧长度进行特征字检测和判断，若帧尾数据内容符合预定特征字，则是一个完整数据帧，将帧计数所在位置的数据内容转化为数据帧位置；若帧尾数据内容不符合预定特征字，则不是一个完整数据帧；若不是完整数据帧但能提取出帧计数信息，依据未发生变化的特征字相对位置进行定位，在相对于特征字的偏移位置读取帧计数信息转化为异常数据帧位置；若不是完整数据帧且不能提取出帧计数信息，则依据上一完整帧计数推算该异常数据帧计数；

323)分析完成后，若数据通路的数据帧计数完全连续，给出数据分析的结论、已经完成分析的数据帧的数据量；若数据通路的数据帧计数有不连续，则定位所有不连续数据帧的位置。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明依据飞行器数据采集及传输系统的数据传输路径，构建了相互独立的闭环测试数据传输通道，各传输通道即可独立工作，也可同时工作，提高了数据获取的灵活性和拓展性；

(2)本发明优化了对两条数据传输通道的数据比较方法，即便有一帧数据缺失，也能将两路数据自动同步，不影响后续数据比较结果，解决了由于数据错位导致的虚假比较错误问题，提高了数据比较的准确性；

(3)本发明能够按照预定帧格式对数据连续性、完整性进行分析，能快速定位数据帧异常位置，为数据的有效性和快速判断设备工作状态提供了参考依据；

(4)本发明在数据帧格式中加入预设的特征字，通过对指定位置的特征字检测，强化了数据完整性判断准则，避免了数据比较不充分而未发现异常现象，提高了对数据完整性判断的准确率。

附图说明

图1为本发明数据采集及传输系统的闭环测试组成原理框图；

图2为本发明数据比较模块工作流程图；

图3为本发明数据分析模块工作流程图；

图4为本发明帧结构示意图。

具体实施方式

本发明包括传感器、采编器、地面综合测试台。传感器、采编器属于飞行器上设备，地面综合测试台属于地面设备，如图1所示。传感器感受被测对象的物理参量，并将其转换成电信号输出至采编器；采编器完成传感器信号采集和编码，对接收的电信号进行调理，电信号经输入滤波、放大、采样、A/D转换后，通过将并行信号按规定格式进行数据组帧，转换为两路相同的串行信号，一路通过无线信道传输数据，即输出给飞行器上的调制和发射设备；另一路通过有线测试通道传输数据，即输出给地面综合测试台。无线解调设备在获取无线信道传输数据后，通过网络传输接口将数据传输给地面综合测试设备，地面综合设备获取两条传输通道的完整数据。地面综合测试台的数据比较模块，将两条数据传输通道的数据帧按内容逐一进行比较，给出数据一致性比较结果，并定位相异数据的位置，工作流程图如图2所示；数据分析模块，对两条数据传输通道的数据按照预定帧格式进行分析，判断有效帧计数连续性，分别给出数据完整性比较结果，工作流程图如图3所示。

采编器内部缓冲区数据同时转换为两路相同的串行信号，一路通过无线信道传输数据，即输出给飞行器上的调制和发射设备；另一路通过有线测试通道传输数据，即输出给地面综合测试台。无线解调设备在获取无线信道传输数据后，通过网络传输接口将数据传输给地面综合测试设备，地面综合设备获取两条传输通道的完整数据。

本发明依据飞行器数据采集及传输系统的数据传输路径，构建了相互独立的闭环测试数据传输通道，各传输通道即可独立工作，也可同时工作，提高了数据获取的灵活性和拓展性。

地面综合测试台的闭环测试软件包括数据比较模块、数据分析模块。

数据比较模块，将两条数据传输通道的数据帧进行比较，给出数据一致性比较结果，并定位相异数据的位置，其具体工作流程如下：

第一步，调用数据比较模块从地面综合测试台中读取本次需要比较的两条数据通路的数据；

第二步，数据比较模块对选定的两条数据通路的数据按照预定帧格式进行完整帧判断，若不是完整数据帧，则忽略该帧数据，继续搜索下一个完整帧；若是完整帧，依据每个完整帧的帧计数，以较小帧计数的数据帧的首字节为基准，较大帧计数的数据帧同步到与较小帧计数相同数据帧的首字节处，此时对处于同一帧的两条数据通路的数据从首字节到末字节逐一进行内容比较；

第三步，比较完成后，若两条数据通路的数据完全一致，给出数据一致的比较结论、已经完成比较的数据帧的数据量；若两条数据通路的数据有不一致数据帧，则定位所有相异数据的数据帧位置。

数据分析模块，对两条数据通路的数据按照预定帧格式进行分析，判断帧计数连续性，若帧计数连续性有异常，则定位帧计数的位置，分别给出数据完整性比较结果，其具体工作流程如下：

第一步，调用数据分析模块从地面综合测试台中读取本次需要分析的数据通路的数据；

第二步，数据分析模块对选定的两条数据通路的数据按照预定帧格式进行完整帧判断，具体过程为：对两条数据通路的数据逐字节进行检测，若检测到帧同步码组，则以该帧同步码组所在位置为基准，按照完整帧格式中数据帧长度进行特征字检测和判断，若帧尾数据内容符合预定特征字，则是一个完整数据帧，将帧计数所在位置的数据内容转化为数据帧位置；若帧尾数据内容不符合预定特征字，则不是一个完整数据帧；若不是完整数据帧但能提取出帧计数信息，依据未发生变化的特征字相对位置进行定位，在相对于特征字的偏移位置读取帧计数信息转化为异常数据帧位置；若不是完整数据帧且不能提取出帧计数信息，则依据上一完整帧计数推算该异常数据帧计数；

对于图4所示的帧结构，其数据帧长度为50，预设的帧尾特征字为0xBB、0xBB，检测到同步码组之后，若同步码组位置之后的第48个字节为0xBB且第49个字节为0xBB，则判断出是一个完整数据帧，同步码组位置之后的第45个字节的数据内容为帧计数；若同步码组位置之后的第48个字节不是0xBB或第49个字节不是0xBB，则判断出不是一个完整数据帧，对同步码组位置之后的50个字节内容重新检测，若能检测出两个连续的0xF0，在一个字节之后，又检测出两个连续的0xF0，则两个0xF0F0中间的字节为异常数据帧的帧计数；若同步码组位置之后的第48个字节不是0x55或第49个字节不是0x55，则判断出不是一个完整数据帧，对同步码组位置之后的50个字节内容重新检测，若不能检测出两个连续的0xF0，则依据上一完整帧计数推算该异常数据帧计数。

第三步，分析完成后，若数据通路的数据帧计数完全连续，给出数据分析的结论、已经完成分析的数据帧的数据量；若数据通路的数据帧计数有不连续，则定位所有不连续数据帧的位置。

地面综合测试台进行数据比较、数据分析所依据的帧格式中包括帧同步码组、传感器测量数据、特征字、帧计数。地面综合测试台采用逻辑电路判定位于帧数据起始位置的帧同步码组，以保证收发两端同步工作；帧格式中的传感器测量数据为有效数据，后续通过解析软件进行物理量恢复；通过对一帧数据指定位置的特征字检测，实现对一帧数据完整性的判断；帧计数，用于对数据帧的数量进行统计，其按帧速率顺序从零作加计数。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种适用于飞行器的数据采集及传输系统闭环测试系统，其特征在于：包括传感器、采编器以及地面综合测试台；

传感器感应被测对象的物理参量，并将物理参量转换成电信号输出至采编器；

采编器对接收的电信号依次进行滤波、放大、A/D转换后，得到处理后的数字量数据，根据预定逻辑对内部数据总线、控制总线进行时序控制，将处理后的数字量数据按预定格式编排在内部数据缓冲区，并向外输出数据；

地面综合测试台接收并比较采编器发送来的数据和地面无线解调设备解调出的数据，将两条数据通路的数据进行比较，得到比较测试结果。

2.根据权利要求1所述的一种适用于飞行器的数据采集及传输系统闭环测试方法，其特征在于：采编器数据传输的具体过程为：采编器内部缓冲区数据同时转换为两路相同的串行信号，一路通过无线信道传输数据，即输出给飞行器上的调制和发射设备；另一路通过有线测试通道传输数据，即输出给地面综合测试台。

3.根据权利要求2所述的一种适用于飞行器的数据采集及传输系统闭环测试方法，其特征在于：地面综合测试台包括数据比较模块、数据分析模块；

数据比较模块，将所述两条数据通路的数据帧进行比较，给出数据一致性比较结果，并定位相异数据的位置；

数据分析模块，对所述两条数据通路的数据按照预定帧格式进行分析，判断帧计数连续性，若帧计数连续性有异常，则定位帧计数的位置，分别给出数据完整性比较结果。

4.根据权利要求3所述的一种适用于飞行器的数据采集及传输系统闭环测试方法，其特征在于：所述预定格式包括帧同步码组、传感器测量数据、特征字、帧计数。

5.根据权利要求4所述的一种适用于飞行器的数据采集及传输系统闭环测试方法，其特征在于：所述的数据比较模块具体工作流程如下：

从地面综合测试台中读取本次需要比较的两条数据通路的数据；

对选定的两条数据通路的数据按照预定帧格式进行完整帧判断，若不是完整数据帧，则忽略该帧数据，继续搜索下一个完整帧；若是完整帧，依据每个完整帧的帧计数，以两条数据通路的数据中较小帧计数的数据帧的首字节为基准，较大帧计数的数据帧同步到与较小帧计数相同数据帧的首字节处，此时对处于同一帧的两条数据通路的数据从首字节到末字节逐一进行内容比较；

比较完成后，若两条数据通路的数据完全一致，给出数据一致的比较结论、已经完成比较的数据帧的数据量；若两条数据通路的数据有不一致数据帧，则定位所有相异数据的数据帧位置。

6.根据权利要求4所述的一种适用于飞行器的数据采集及传输系统闭环测试方法，其特征在于：所述的数据分析模块具体工作流程如下：

从地面综合测试台中读取本次需要分析的两条数据通路的数据；

对选定的两条数据通路的数据按照预定帧格式进行完整帧判断，具体过程为：对两条数据通路的数据逐字节进行检测，若检测到帧同步码组，则以该帧同步码组所在位置为基准，按照完整帧格式中数据帧长度进行特征字检测和判断，若帧尾数据内容符合预定特征字，则是一个完整数据帧，将帧计数所在位置的数据内容转化为数据帧位置；若帧尾数据内容不符合预定特征字，则不是一个完整数据帧；若不是完整数据帧但能提取出帧计数信息，依据未发生变化的特征字相对位置进行定位，在相对于特征字的偏移位置读取帧计数信息转化为异常数据帧位置；若不是完整数据帧且不能提取出帧计数信息，则依据上一完整帧计数推算该异常数据帧计数；

分析完成后，若两条数据通路的数据帧计数完全连续，给出数据分析的结论、已经完成分析的数据帧的数据量；若两条数据通路的数据帧计数有不连续，则定位所有不连续数据帧的位置。

7.一种适用于飞行器的数据采集及传输系统闭环测试方法，其特征在于步骤如下：

1)传感器感应被测对象的物理参量，并将物理参量转换成电信号输出至采编器；

2)采编器对接收的电信号依次进行滤波、放大、A/D转换后，根据预定逻辑对内部数据总线、控制总线进行时序控制，将数据按预定格式编排在内部数据缓冲区，使采编器按照预设逻辑输出数据；

3)地面综合测试台接收并比较采编器发送来的数据和地面解调出的数据，将两条数据通路的数据进行比较，得到比较测试结果。

8.根据权利要求7所述的一种适用于飞行器的数据采集及传输系统闭环测试方法，其特征在于：所述采编器数据传输的具体过程为：采编器内部缓冲区数据同时转换为两路相同的串行信号，一路通过无线信道传输数据，即输出给飞行器上的调制和发射设备；另一路通过有线测试通道传输数据，即输出给地面综合测试台。无线解调设备在获取无线信道传输数据后，通过网络传输接口将数据传输给地面综合测试设备，地面综合设备获取两条传输通道的完整数据。

9.根据权利要求7所述的一种适用于飞行器的数据采集及传输系统闭环测试方法，其特征在于：所述步骤3)中地面综合测试台将两条数据通路的数据进行比较的具体过程为：

31)将两条数据传输通道的数据帧进行比较，给出数据一致性比较结果，并定位相异数据的位置；

32)对两条数据传输通道的数据按照预定帧格式进行分析，判断帧计数连续性，若帧计数连续性有异常，则定位帧计数的位置，分别给出数据完整性比较结果。

10.根据权利要求9所述的一种适用于飞行器的数据采集及传输系统闭环测试方法，其特征在于：步骤31)的具体过程为：

311)从地面综合测试台中读取本次需要比较的两条数据通路的数据；

312)对选定的两条数据通路的数据按照预定帧格式进行完整帧判断，若不是完整数据帧，则忽略该帧数据，继续搜索下一个完整帧；若是完整帧，依据每个完整帧的帧计数，以两条数据通路的数据中较小帧计数的数据帧的首字节为基准，较大帧计数的数据帧同步到与较小帧计数相同数据帧的首字节处，此时对处于同一帧的两条数据通路的数据从首字节到末字节逐一进行内容比较；

313)比较完成后，若两条数据通路的数据完全一致，给出数据一致的比较结论、已经完成比较的数据帧的数据量；若两条数据通路的数据有不一致数据帧，则定位所有相异数据的数据帧位置；

所述步骤32)的具体过程为：

321)从地面综合测试台中读取本次需要分析的两条数据通路的数据；

322)对选定的两条数据通路的数据按照预定帧格式进行完整帧判断，具体过程为：对两条数据通路的数据逐字节进行检测，若检测到帧同步码组，则以该帧同步码组所在位置为基准，按照完整帧格式中数据帧长度进行特征字检测和判断，若帧尾数据内容符合预定特征字，则是一个完整数据帧，将帧计数所在位置的数据内容转化为数据帧位置；若帧尾数据内容不符合预定特征字，则不是一个完整数据帧；若不是完整数据帧但能提取出帧计数信息，依据未发生变化的特征字相对位置进行定位，在相对于特征字的偏移位置读取帧计数信息转化为异常数据帧位置；若不是完整数据帧且不能提取出帧计数信息，则依据上一完整帧计数推算该异常数据帧计数；

323)分析完成后，若数据通路的数据帧计数完全连续，给出数据分析的结论、已经完成分析的数据帧的数据量；若数据通路的数据帧计数有不连续，则定位所有不连续数据帧的位置。