CN108958126A - 一种飞行数据采集的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞行数据采集的方法，包括以下步骤：主控模块、直流模拟信号采集模块、交流信号采集模块和模拟信号采集模块分别判断采集时间间隔是否到；如果时间到：直流模拟信号采集模块、交流信号采集模块和模拟信号采集模块的各采集通道分别采集对应的飞行参数信号；各模块根据信号类型,将采集到的飞行参数信号处理成开关量或模拟量；且开关量、模拟量以及总线的有效数据组成数据包；如果时间到，主控模块通过总线获取直流模拟信号采集模块、交流信号采集模块和模拟信号采集模块的数据包；主控模块将各数据包统一打包成数据帧，传输给记录器。因此采用本发明的方法后，使飞行参数被可靠的获取，为飞行数据分析提供了可靠的数据。

Description

一种飞行数据采集的方法

技术领域

本发明涉及飞行参数采集技术领域，尤其涉及一种飞行数据采集的方法。

背景技术

飞行数据对飞机的性能分析、维护、故障排除等有着至关重要的作用。但是，飞机上具有很多传感器、设备，飞行数据量非常大，需要具有多个采集通道的采集器，才能实现全部飞行数据的采集。有时飞机还会增设一些设备、传感器等，若采集器的采集通道不足，则无法获取全部的数据，影响对飞行性能等的分析。

发明内容

针对上述不足，本发明的目的是提供一种飞行数据采集的方法，该方法能够采集所有飞行参数，并统一打包成数据帧传输给记录器，使飞行参数处理、传输等均非常简便、可靠。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种飞行数据采集的方法，基于飞行数据采集器，所述飞行数据采集器包括主控模块，以及分别与所述主控模块通信的直流模拟信号采集模块、交流信号采集模块、模拟信号采集模块和记录器；

所述方法，包括以下步骤：

S1、所述主控模块、所述直流模拟信号采集模块、所述交流信号采集模块和所述模拟信号采集模块分别判断采集时间间隔是否到；

S2、如果时间到：

S20、所述直流模拟信号采集模块、所述交流信号采集模块和所述模拟信号采集模块的各采集通道分别采集对应的飞行参数信号；

各模块根据信号类型,将采集到的飞行参数信号处理成开关量或模拟量；

所述开关量、所述模拟量以及用于通信的总线的有效数据组成数据包；

S21、所述主控模块通过总线获取所述直流模拟信号采集模块、所述交流信号采集模块和所述模拟信号采集模块的数据包；

S3、所述主控模块将获取的各数据包统一打包成数据帧，传输给记录器。

优选方式为，所述飞行参数信号为开关量时，处理方式为：

飞行参数信号与开关量预设定的标准电平进行比较；如果所述飞行参数信号的电压值大于等于所述标准电平，则该飞行参数信号为高电平；如果所述飞行参数信号的电压值低于所述标准电平，则该飞行参数信号为低电平；开关量占用所述数据包的一个B I T位。

优选方式为，所述飞行参数信号成模拟量时，处理方式为：

利用滤波算法，选出一个所述飞行参数信号作为该信号的模拟量；模拟量占用所述数据包的2个BYTE位。

优选方式为，所述飞行数据采集器的所述主控模块，通过CAN总线连接有级联接口，所述级联接口与另一所述飞行数据采集器级联；

所述方法的步骤S21中，所述主控模块通过CAN总线，传输采集指令给与其级联的所述飞行数据采集器；级联的所述飞行数据采集器进行数据采集；所述主控模块还通过CAN总线读取上述级联的所述飞行数据采集器的采集数据。

优选方式为，在所述步骤S1之前，还包括上电初始化步骤，具体为：

分别初始化配置所述主控模块、所述总线以及所述主控模块的RTC模块；并读取采集配置。

优选方式为，所述主控模块通过RS232总线与上位机通信；所述方法中：

在所述步骤S1之前，还包括参数配置步骤，具体为：

所述上位机通过所述RS232总线传输配置参数给所述主控模块；所述主控模块接收到所述配置参数后，将接收的数据包原包返回，以表示接收正常；所述主控模块将接收到的配置参数保存至FLASH中，所述配置参数包括采集时间间隔。

优选方式为，所述主控模块通过RS232总线与上位机通信；

所述方法中：在所述步骤S1之前，还包括历史数据下载步骤，具体为：

所述主控模块接收到读取历史数据块地址后，读取FLASH中的历史数据并传输给所述上位机；所述上位机接收到一帧的所述历史数据后，返回应答帧表示数据接收到；所述主控模块接收到应答后，发送下一帧历史数据；如果超时没有收到应答，则所述主控模块重发所述历史数据。

优选方式为，在所述步骤S1之前，还包括历史数据记录步骤，具体为：

所述主控模块判断是否有历史数据需要写入FLASH中；如果有，判断写入内容地址是否在未擦除的块中；如果在未擦除的块中，再判断未擦除块是否为损坏的块，如果不是损坏的块，则所述主控模块擦除该块后，将所述历史数据写入该块内；如果是已擦除的块，所述主控模块直接写入所述历史数据。

优选方式为，所述主控模块通过RS232总线与上位机通信；

所述方法中：在所述步骤S1之前，还包括履历管理步骤，具体为：

所述主控模块接收到所述上位机传输的履历管理命令后，对所述履历管理命令进行判断；如果是读取履历命令，所述主控模块将本次记录和最近的记录统一打包成一个UDP数据包，通过RS232总线回传至所述上位机；如果是清除履历命令，所述主控模块将会将保存历史信息的FLASH块擦除。

优选方式为，所述主控模块包括可编程控制器和微处理器；

所述方法中包括：通过所述可编程控制器获取所述开关量、所述模拟量和所述总线信息；通过所述微处理器传输数据帧。

采用上述技术方案后，本发明的有益效果是：

由于本发明的飞行数据采集的方法，包括以下步骤：主控模块、直流模拟信号采集模块、交流信号采集模块和模拟信号采集模块分别判断采集时间间隔是否到；如果时间到：直流模拟信号采集模块、交流信号采集模块和模拟信号采集模块的各采集通道分别采集对应的飞行参数信号；各模块根据信号类型,将采集到的飞行参数信号处理成开关量或模拟量，并将开关量、模拟量以及用于通信的总线的有效数据组成数据包；同时，如果时间到，主控模块通过总线获取直流模拟信号采集模块、交流信号采集模块和模拟信号采集模块的数据包；并将获取的各数据包统一打包成数据帧，传输给记录器。可见，采用本发明的方法后，在预设定的采集时间间隔内，各飞行参数均可被采集到，然后传输至主控模块，由主控模块统一打包成数据帧，再传输给记录器，使飞行参数被可靠的获取，为飞行数据分析提供可靠的数据。

由于飞行数据采集器的主控模块，通过CAN总线连接有级联接口，该级联接口与另一飞行数据采集器级联；方法的步骤S21中，主控模块通过CAN总线，传输采集指令给与其级联的飞行数据采集器；级联的飞行数据采集器进行数据采集；主控模块还通过CAN总线读取上述级联的飞行数据采集器的采集数据；通过该步骤，使级联的飞行数据采集器被控制采集对应的飞行参数，该飞行参数也统一回收至主控模块，由主控模块统一传输给记录器。

由于在步骤S1之前，还包括履历管理步骤，具体为：主控模块接收到上位机传输的履历管理命令后，对履历管理命令进行判断；如果是读取履历命令，主控模块将本次记录和最近的记录统一打包成一个UDP数据包，通过RS232总线回传至上位机；如果是清除履历命令，主控模块将会将保存历史信息的FLASH块擦除；通过该履历管理步骤，使飞行历史信息能够被存储、擦除、读取以及上传。

由于主控模块包括可编程控制器和微处理器；方法中包括：通过可编程控制器获取开关量、模拟量和总线信息；通过微处理器传输数据帧；利用可编程控制器的性能，可进行现场灵活配置以便采集到所有飞行参数，让采用本发明方法的飞行数据采集器，具有很强的扩展性和灵活性。

附图说明

图1是本发明飞行数据采集的方法的流程示意图；

图2是实施例中飞行数据采集方法步骤的示意图；

图3是实施例中微处理器内部的原理框图；

图4是实施例中飞行数据采集器的原理框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图4所示，一种飞行数据采集的方法，基于飞行数据采集器，飞行数据采集器包括主控模块，以及分别与主控模块通信的直流模拟信号采集模块、交流信号采集模块、模拟信号采集模块和记录器；本实施例中，主控模块包括可编程控制器FPGA和微处理器MCU。

本发明的方法，包括以下步骤：

步骤S1、主控模块、直流模拟信号采集模块、交流信号采集模块和模拟信号采集模块分别判断采集时间间隔是否到；

步骤S2、如果时间到：

步骤S20、直流模拟信号采集模块、交流信号采集模块和模拟信号采集模块的各采集通道分别采集对应的飞行参数信号；

各模块根据信号类型,将采集到的飞行参数信号处理成开关量或模拟量，再将开关量、模拟量以及用于通信的RS422总线的有效数据组成数据包；此步骤中，直流模拟信号采集模块、交流信号采集模块和模拟信号采集模块分别进行；

步骤S21、主控模块通过RS422总线获取直流模拟信号采集模块、交流信号采集模块和模拟信号采集模块的数据包；

步骤S3、主控模块将获取的各数据包统一打包成数据帧，通过RS422总线传输给记录器。

本实施例中，主控模块通过可编程控制器获取开关量、模拟量和RS422总线信息和HDLC数据自动发送功能，进一步的，由多片FPGA利用可编程逻辑资源实现的；通过微处理器MCU传输数据帧。其中HDLC数据为预留HDLC接口传输的数据，而预留HDLC接口是为了与记录器进行通信而预留的接口。

本例利用了可编程控制器FPGA的性能，进行现场灵活配置以便采集所有飞行参数，让采用本发明方法的飞行数据采集器，具有很强的扩展性和灵活性。

如图2和图3所示，飞行数据采集器的主控模块，通过CAN总线连接有级联接口，级联接口与另一飞行数据采集器级联；此处，级联的飞行数据采集器定义为从机，从机通过CAN总线与主机进行通信。

则本发明方法的步骤S21中，主控模块通过CAN总线，传输采集指令给与其级联的飞行数据采集器；级联的飞行数据采集器进行数据采集；主控模块还通过CAN总线读取上述级联的飞行数据采集器的采集数据。由于CAN总线每次只能传送8个字节数据，实际数据是分成多个8个字节的数据组分次发给主机；主机接收到完整的数据后首先判断接收整个包的长度是否与头部信息一致，再判断校验和是否正确，当2个条件都符合要求时认为数据包接收正确。

通过该步骤，使级联的飞行数据采集器被控制采集对应的飞行参数，也被统一回收至主控模块，由主控模块统一传输给记录器，确保各飞行参数均被采集到。

如图1至图4所示，飞行数据采集器的主控模块通过RS232总线与上位机通信。

主控模块的微处理器内部，分别设置有初始化模块、数据采集分析模块、实时数据传输模块、历史数据记录模块、历史数据下载模块和网络协议模块，以及与数据采集分析模块通信的主从机通信模块，与网络协议模块通信的履历管理模块和参数设置模块。

则本发明的方法，在步骤S1之前，还包括以下步骤：

上电初始化步骤，具体为：分别初始化配置主控模块、总线以及主控模块的RTC模块；并读取采集配置。通过该步骤，使各模块在上电之初，均以主控模块的时钟为准，进行时钟校准，以便获取具有统一时间特性的飞行数据；同时，通过该步骤，还能够读取外部机型设置管脚电平，读取FLASH中的配置；根据FLASH中的信息生成前一次采集到履历信息并保存。

履历管理步骤，具体为：主控模块接收到上位机传输的履历管理命令后，对履历管理命令进行判断；如果是读取履历命令，主控模块将本次记录和最近的记录统一打包成一个UDP数据包，通过RS232总线回传至上位机；如果是清除履历命令，主控模块将会将保存历史信息的FLASH块擦除。

历史数据记录步骤，具体为：主控模块判断是否有历史数据需要写入FLASH中；如果有，判断写入内容地址是否在未擦除的块中；如果在未擦除的块中，再判断未擦除块是否为损坏的块，如果不是损坏的块，则主控模块擦除该块后，将历史数据写入该块内；如果是已擦除的块，主控模块直接写入历史数据。通过该步骤，使飞行数据采集器的各历史内容被写入到FLASH，并对数据进行完整性保护。

历史数据下载步骤，具体为：主控模块接收到读取历史数据块地址后，读取FLASH中的历史数据并传输给上位机；上位机接收到一帧的历史数据后，返回应答帧表示数据接收到；主控模块接收到应答后，发送下一帧历史数据；如果超时没有收到应答，则主控模块重发历史数据。通过该步骤，使飞行数据采集器能够保证不丢失历史数据，便于历史数据的调取。

参数配置步骤，具体为：上位机通过RS232总线传输配置参数给主控模块；主控模块接收到配置参数后，将接收的数据包原包返回，以表示接收正常；主控模块将接收到的配置参数保存至FLASH中，配置参数包括采集时间间隔。通过该步骤，使飞行数据采集器能够保证参数接收正常可靠。

如图3所示，本实施例中在步骤S3之后，还包括网络通信协议栈步骤，具体为：网络协议栈使用稳定的开源UI P的TCP/I P协议栈，协议栈实现网络数据的发送和接收；上述参数设置、履历管理、历史数据下载、采集数据网络部分的传送都是通过网络协议栈实现与上位机的通信(实时数据上传步骤)。通过该步骤，能够快速接收和发送数据，保证通信的稳定性。

另外，本发明的飞行数据采集的方法，飞行参数信号的处理方式，如下：

开关量时，飞行参数信号与开关量预设定的标准电平进行比较；如果飞行参数信号的电压值大于等于标准电平，则该飞行参数信号为高电平；如果飞行参数信号的电压值低于标准电平，则该飞行参数信号为低电平；开关量占用数据包的一个BI T位。

模拟量时，利用滤波算法，选出一个飞行参数信号作为该信号的模拟量；模拟量占用数据包的2个BYTE位。

开关量和模拟量组合完毕后，进行总线数据的组包将接收到的总线有效数据拷贝到传输数据包内。

综上所述，本发明的飞行数据采集方法，使飞行参数的各项飞行数据均能够被可靠、简便的传输给记录器，还能够被存储在各模块的板载缓存内，作为备份数据，进一步保证了飞行数据被可靠获取；本发明还能完成上电初始化、开关量和模拟量的数据分析、总线数据采集、主从机通信、数据采集分析组包、实时数据传输、履历管理、历史数据记录、历史数据下载、参数配置、网络通信等功能；使采用本发明的方法的飞行数据采集器，能够完成机上各种接口信号的采集、与记录器的通信、与一线设备的通信、系统配置管理等功能，使其具有足够的扩展能力，灵活的适应性。

以上所述本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同一种飞行数据采集的方法结构的改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种飞行数据采集的方法，其特征在于，基于飞行数据采集器，所述飞行数据采集器包括主控模块，以及分别与所述主控模块通信的直流模拟信号采集模块、交流信号采集模块、模拟信号采集模块和记录器；

所述方法，包括以下步骤：

S1、所述主控模块、所述直流模拟信号采集模块、所述交流信号采集模块和所述模拟信号采集模块分别判断采集时间间隔是否到；

S2、如果时间到：

S20、所述直流模拟信号采集模块、所述交流信号采集模块和所述模拟信号采集模块的各采集通道分别采集对应的飞行参数信号；

各模块根据信号类型,将采集到的飞行参数信号处理成开关量或模拟量，再将所述开关量、所述模拟量以及用于通信的总线的有效数据组成数据包；

S21、所述主控模块通过总线获取所述直流模拟信号采集模块、所述交流信号采集模块和所述模拟信号采集模块的数据包；

S3、所述主控模块将获取的各数据包统一打包成数据帧，传输给记录器。

2.根据权利要求1所述的飞行数据采集的方法，其特征在于，

所述飞行参数信号为开关量时，处理方式为：

飞行参数信号与开关量预设定的标准电平进行比较；

如果所述飞行参数信号的电压值大于等于所述标准电平，则该飞行参数信号为高电平；

如果所述飞行参数信号的电压值低于所述标准电平，则该飞行参数信号为低电平；

开关量占用所述数据包的一个BIT位。

3.根据权利要求1所述的飞行数据采集的方法，其特征在于，

所述飞行参数信号成模拟量时，处理方式为：

利用滤波算法，选出一个所述飞行参数信号作为该信号的模拟量；

模拟量占用所述数据包的2个BYTE位。

4.根据权利要求1所述的飞行数据采集的方法，其特征在于，

所述飞行数据采集器的所述主控模块，通过CAN总线连接有级联接口，所述级联接口与另一所述飞行数据采集器级联；

所述方法的步骤S21中，

所述主控模块通过CAN总线，传输采集指令给与其级联的所述飞行数据采集器；

级联的所述飞行数据采集器进行数据采集；

所述主控模块还通过CAN总线读取上述级联的所述飞行数据采集器的采集数据。

5.根据权利要求1所述的飞行数据采集的方法，其特征在于，

在所述步骤S1之前，还包括上电初始化步骤，

具体为：

分别初始化配置所述主控模块、所述总线以及所述主控模块的RTC模块；

并读取采集配置。

6.根据权利要求1所述的飞行数据采集的方法，其特征在于，所述主控模块通过RS232总线与上位机通信；

所述方法中：

在所述步骤S1之前，还包括参数配置步骤，

具体为：

所述上位机通过所述RS232总线传输配置参数给所述主控模块；

所述主控模块接收到所述配置参数后，将接收的数据包原包返回，以表示接收正常；

所述主控模块将接收到的配置参数保存至FLASH中，所述配置参数包括采集时间间隔。

7.根据权利要求1所述的飞行数据采集的方法，其特征在于，所述主控模块通过RS232总线与上位机通信；

所述方法中：

在所述步骤S1之前，还包括历史数据下载步骤，

具体为：

所述主控模块接收到读取历史数据块地址后，读取FLASH中的历史数据并传输给所述上位机；

所述上位机接收到一帧的所述历史数据后，返回应答帧表示数据接收到；

所述主控模块接收到应答后，发送下一帧历史数据；如果超时没有收到应答，则所述主控模块重发所述历史数据。

8.根据权利要求1所述的飞行数据采集的方法，其特征在于，

在所述步骤S1之前，还包括历史数据记录步骤，

具体为：

所述主控模块判断是否有历史数据需要写入FLASH中；

如果有，判断写入内容地址是否在未擦除的块中；

如果在未擦除的块中，再判断未擦除块是否为损坏的块，如果不是损坏的块，则所述主控模块擦除该块后，将所述历史数据写入该块内；

如果是已擦除的块，所述主控模块直接写入所述历史数据。

9.根据权利要求1所述的飞行数据采集的方法，其特征在于，所述主控模块通过RS232总线与上位机通信；

所述方法中：

在所述步骤S1之前，还包括履历管理步骤，

具体为：

所述主控模块接收到所述上位机传输的履历管理命令后，对所述履历管理命令进行判断；

如果是读取履历命令，所述主控模块将本次记录和最近的记录统一打包成一个UDP数据包，通过RS232总线回传至所述上位机；

如果是清除履历命令，所述主控模块将会将保存历史信息的FLASH块擦除。

10.根据权利要求1所述的飞行数据采集的方法，其特征在于，

所述主控模块包括可编程控制器和微处理器；

所述方法中包括：

通过所述可编程控制器获取所述开关量、所述模拟量和所述总线信息；

通过所述微处理器传输数据帧。