CN109241293A - 应用于民用飞机的afdx网络数据分析系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于民用飞机的AFDX网络数据分析系统及方法，涉及民用飞机领域，该系统包括：数据处理单元、数据字典、数据状态配置单元和数据存储单元；数据字典读取AFDX设备的数据结构及属性，生成数据结构文档；数据状态配置单元识别数据结构文档生成数据配置界面；数据存储单元存储数据处理单元的解析数据；数据处理单元从交换机上采集原始数据，获得数据结构文档指导数据解析，获得有效范围，与解析数据进行比较，控制数据存储单元的读写，将解析数据和超限数据保存至数据存储单元中，将数据存储单元中的数据读出进行二次分析。解决了无法支持多个航电设备的数据解析问题，实现对多个航电设备统一管理。

Description

应用于民用飞机的AFDX网络数据分析系统及方法

技术领域

本发明涉及民用飞机领域，尤其是一种应用于民用飞机的AFDX网络数据分析系统及方法。

背景技术

随着民用飞机上的航空电子设备的复杂性和集成度越来越高，设备间的数据传输速率和数据量在不断地增大，传统的航空总线(比如：ARINC429总线)已经不能满足要求。而AFDX网络(ARINC664总线)在物理线路上有着易于维护、重量轻等特点，因此被广泛应用于全球各大民用飞机制造和航电设备制造中。

目前关于AFDX网络数据的解析系统多用于特定的航电设备，无法支持整个航电系统或多个航电设备的数据解析，并且目前的AFDX数据解析系统对网络数据的解析不够深入，用户无法直观地获得有效信息。

发明内容

本发明针对上述问题及技术需求，提出了一种应用于民用飞机的AFDX网络数据分析系统及方法。

本发明的技术方案如下：

第一方面，提供了一种应用于民用飞机的AFDX网络数据分析系统，所述系统包括：数据处理单元、数据字典、数据状态配置单元和数据存储单元；

所述数据字典用于读取用户设置的被测AFDX设备的数据结构及属性，生成所述数据处理单元和所述数据状态配置单元可识别的数据结构文档；

所述数据状态配置单元用于识别所述数据字典发送的所述数据结构文档，根据所述数据结构文档生成对应的数据配置界面；所述数据配置界面用于向用户提供设置预定数据的值的有效范围的界面，将设置完成的值的有效范围发送给所述数据处理单元；

所述数据存储单元用于存储所述数据处理单元解析的AFDX数据；

所述数据处理单元用于从外部交换机上采集原始AFDX网络数据，从所述数据字典获得所述数据结构文档指导数据解析，从所述数据状态配置单元获得用户设置的值的有效范围，与解析完成的AFDX网络数据的值进行比较，控制所述数据存储单元的读写，将解析完成的AFDX网络数据和比较后超过所述有效范围的数据保存至所述数据存储单元中，将所述数据存储单元中的数据读出进行二次分析。

其进一步的技术方案为：所述数据字典包括数据库系统和可扩展标记语言功能单元，所述数据结构文档的格式至少包括可扩展标记语言和数据库。

其进一步的技术方案为：所述数据状态配置单元包括数据库和可扩展标记语言识别工具。

其进一步的技术方案为：所述数据存储单元包括大容量存储硬件和数据库系统。

其进一步的技术方案为：所述数据处理单元包括中央处理器CPU和以太网网卡。

其进一步的技术方案为：所述数据处理单元用于读取所述数据状态配置单元中用户设置的数据状态，显示用户选择的数据，判断用户选择的数据是否超过告警范围。

其进一步的技术方案为：所述数据处理单元用于控制所述数据存储单元将获得的外部交换机的原始AFDX网络数据进行存储，将超过所述数据状态配置单元设置的有效范围的超限数据进行存储；还用于读取所述数据存储单元中存储的数据，用于数据回放和故障数据追踪。

第二方面，提供了一种应用于民用飞机的AFDX网络数据分析方法，应用于如第一方面所述的系统中，所述方法包括：

将所述数据处理单元从外部交换机采集的原始AFDX网络数据，按照ARINC664Part7标准要求进行初步解析，将所述原始AFDX网络数据中的IP地址和有效负载数据解析出来；

根据所述数据字典提供的数据文档结构，将所述IP地址用于被测AFDX设备识别，将所述有效负载数据进行二次数据解析。

本发明的有益技术效果是：

根据不同AFDX设备输出数据的差异，该系统利用数据字典将被测AFDX设备的数据结构和属性进行汇总，生成可被数据处理单元和数据状态配置单元识别的数据结构文档，通过数据字典管理多个AFDX设备的数据，实现对不同设备供应商的设备的统一管理，开放的架构可以使用户扩展被测AFDX设备的数量，当设备供应商更改了设备的输出数据，用户只需要通过修改数据字典就可以兼容设备的更改。另外，用户通过设置被测数据的值的有效范围，可以更精准地定位超限数据。

附图说明

图1是本发明一个实施例提供的应用于民用飞机的AFDX网络数据分析系统的结构方框图。

图2是本发明一个实施例提供的数据字典的结构示意图。

图3是本发明一个实施例提供的数据状态配置单元的结构示意图。

图4是本发明一个实施例提供的数据处理单元中的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

图1是本发明一个实施例提供的应用于民用飞机的AFDX网络数据分析系统的结构方框图，如图1所示，该系统包括：数据处理单元1、数据字典2、数据状态配置单元3和数据存储单元4。

数据字典2用于读取用户设置的被测AFDX设备的数据结构及属性，生成数据处理单元1和数据状态配置单元3可识别的数据结构文档。

示例性的，图1中示出了多个被测AFDX设备，表示为被测AFDX设备1、被测AFDX设备2、…、被测AFDX设备n，各个被测AFDX设备通过以太网线与交换机相连，交换机通过以太网线与数据处理单元1相连。

可选的，数据字典2包括数据库系统和可扩展标记语言(英文：Extensible MarkupLanguage，简称：XML)功能单元。

根据不同AFDX设备输出数据的差异，通过数据字典2将被测AFDX设备发送的数据结构和属性进行汇总，数据字典2中以被测AFDX设备为单位进行数据汇总，生成可被数据处理单元1和数据状态配置单元3识别的数据结构列表，即数据结构文档，这里的数据结构文档可以是数据库格式或XML文件格式。

AFDX采用异步传输模式，AFDX网络中，多终端的不同参数通过一个配置表，配置表在启动时载入交换机。

可选的，数据结构文档的格式至少包括XML和数据库。

结合参考图2，数据字典2用于记录用户录入的数据结构，录入的数据结构包括：数据ID、负载数据属性、负载数据中数据块的数量和负载数据中各数据块属性。数据字典2用于生成可被数据处理单元1和数据状态配置单元3识别的数据结构列表(数据库形式或XML文件形式)并发送给数据处理单元1和数据状态配置单元3。

数据状态配置单元3用于识别数据字典2发送的数据结构文档，根据数据结构文档生成对应的数据配置界面；数据配置界面用于向用户提供设置被测数据的值的有效范围的界面，将设置完成的有效范围发送给数据处理单元1。

可选的，数据状态配置单元3包括数据库和XML识别工具。

结合参考图3，数据状态配置单元3用于读取数据字典2的数据结构文档，通过数据结构文档中的数据ID定位需要解析的数据，并识别该数据的有效负载属性，数据状态配置单元3根据数据ID和有效负载属性向用户提供可操作的数据配置界面，用于设置对应的被测数据的值的有效范围，数据状态配置单元3将用户设置的被测数据的有效范围发送给数据处理单元1。

可选的，有效负载属性包括：浮点型数据、离散型数据、模拟型数据、打包ARINC429类型数据、打包ARINC661类型数据，有效负载属性还可以为本领域技术人员所知的其他类型数据，本发明实施例对此不进行限定。

数据存储单元4用于存储数据处理单元1解析的AFDX数据。

可选的，数据存储单元4包括大容量存储硬件和数据库系统。

数据处理单元1用于从外部交换机上采集原始AFDX网络数据，从数据字典2获得数据结构文档指导数据解析，从数据状态配置单元3获得用户设置被测数据的值的有效范围，与解析完成的AFDX网络数据的值进行比较，控制数据存储单元4的读写，将解析完成的AFDX网络数据和比较后超过有效范围的数据保存至数据存储单元4中，将数据存储单元4中的数据读出进行二次分析。

数据处理单元1通过读取数据字典2提供的数据结构文档，获得各个被测AFDX设备发送的数据的基本信息，根据数据结构文档的指引从交换机上采集对应数据。

可选的，数据处理单元1包括中央处理器(英文：Central Processing Unit，简称：CPU)和以太网网卡。

可选的，数据处理单元1用于读取数据状态配置单元3中用户设置的数据状态，显示用户选择的数据，判断用户选择的数据是否超过告警范围。

可选的，数据处理单元1用于控制数据存储单元4将获得的外部交换机的原始AFDX网络数据进行存储，将超过数据状态配置单元3设置的有效范围的超限数据进行存储；还用于读取数据存储单元4中存储的数据，用于数据回放和故障数据追踪。

本发明实施例还提供一种应用于民用飞机的AFDX网络数据分析方法，应用于如图1所示的系统中，该方法包括：

第一步，将数据处理单元1从外部交换机采集的原始AFDX网络数据，按照ARINC664Part7标准要求进行初步解析，将原始AFDX网络数据中的IP地址和有效负载数据解析出来。

数据处理单元1通过读取数据字典2提供的数据结构文档，获得各个被测AFDX设备发送的数据的基本信息，根据数据结构文档的指引从交换机上采集对应数据。

根据ARINC664Part7标准和数据结构文档，对采集的原始AFDX网络数据进行解析，将原始AFDX网络数据中包含的IP地址、端口号及有效负载数据解析出来，并将解析后的数据存储至数据存储单元4中。

第二步，根据数据字典2提供的数据文档结构，将IP地址用于被测AFDX设备识别，将有效负载数据进行二次数据解析。

根据数据结构文档中定义的各个数据的类型，对有效负载数据进行解析。

可选的，数据结构文档中定义的主要数据类型包括：浮点型、离散型、枚举型、打包ARINC429类型。打包ARINC429类型以及其他数据类型被打包到有效负载数据内。针对不同的数据类型，将有效负载数据进一步解析成用户可以直接识别的数据块。

数据状态配置单元3获得数据字典2提供的数据结构文档，根据数据结构文档的定义，告知用户每个预解析数据将会解析出哪些数据块，用户可以通过数据状态配置单元3设置这些数据块值的有效范围，数据块即被测数据。

数据处理单元1读取数据状态配置单元3中用户设置的数据块的值的有效范围，将解析出来的数据块与有效范围进行比较，判断所采集的数据是否超过用户设置的有效范围，并将超限值保存到数据存储单元4中，超限值即超限数据。

结合参考图4，数据处理单元1的实施流程为：首先，数据处理单元1获得数据字典2发送的被测数据结构从外部的交换机上获得的对应的AFDX网络原始数据；然后将AFDX网络原始数据根据ARINC664Part7标准和数据字典2的要求进行解析，将AFDX网络原始数据解析成数据ID和有效负载数据两部分，其中数据ID用于识别有效负载数据，有效负载数据为AFDX网络原始数据的负载数据部分，同时，数据处理单元1将数据ID和有效负载数据保存到数据存储单元4；然后根据数据字典2中定义的负载数据属性和负载数据中数据块的数量将有效负载数据解析成一个或多个数据块ID和对应的数据块；之后根据有效负载数据中各数据块属性将数据块解析成用户可直接识别的数值，同时接收数据状态配置单元3发送的用户设置的值的有效范围，用于将值的有效范围与对应的数据块的解析数值比较，即将用户设置的数据范围与实际采集数据值比较，对于用户没有在数据状态配置单元3中设置的数据，数据处理单元1不将相应的数据参与比较，同时将比较后超过用户限制的数据保存至数据存储单元4中。

在这之后，数据处理单元1可以访问数据存储单元4，根据数据ID对数据存储单元4进行检索，读取用户选择的数据，并按照上述数据处理单元1的数据处理方式对所选数据进行解析，同时，对于保存的超限数据，用户也可以从数据存储单元4中读取。

本发明实施例提供的方案可以采集和分析多个AFDX设备供应商提供的设备数据，可以快速响应设备供应商针对设备输出数据结构和内容的改动，在数据分析过程中能够将超限数据进行记录，有助于技术人员定位和复现故障。

本发明实施例中提供了一种可配置的AFDX网络数据分析系统，根据不同AFDX设备输出数据的差异，该系统利用数据字典将被测AFDX设备的数据结构和属性进行汇总，生成可被数据处理单元和数据状态配置单元识别的数据结构文档，通过数据字典管理多个AFDX设备的数据，实现对不同设备供应商的设备的统一管理，开放的架构可以使用户扩展被测AFDX设备的数量，当设备供应商更改了设备的输出数据，用户只需要通过修改数据字典就可以兼容设备的更改。另外，用户通过设置被测数据的值的有效范围，可以更精准地定位超限数据。另外，本系统还可以移植到便携设备上，一适应飞机设备舱狭窄的测试环境。

以上所述的仅是本发明的优先实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种应用于民用飞机的AFDX网络数据分析系统，其特征在于，所述系统包括：数据处理单元、数据字典、数据状态配置单元和数据存储单元；

所述数据字典用于读取用户设置的被测AFDX设备的数据结构及属性，生成所述数据处理单元和所述数据状态配置单元可识别的数据结构文档；

所述数据状态配置单元用于识别所述数据字典发送的所述数据结构文档，根据所述数据结构文档生成对应的数据配置界面；所述数据配置界面用于向用户提供设置被测数据的值的有效范围的界面，将设置完成的所述有效范围发送给所述数据处理单元；

所述数据存储单元用于存储所述数据处理单元解析的AFDX数据；

所述数据处理单元用于从外部交换机上采集原始AFDX网络数据，从所述数据字典获得所述数据结构文档指导数据解析，从所述数据状态配置单元获得用户设置被测数据的值的有效范围，与解析完成的AFDX网络数据的值进行比较，控制所述数据存储单元的读写，将解析完成的AFDX网络数据和比较后超过所述有效范围的数据保存至所述数据存储单元中，将所述数据存储单元中的数据读出进行二次分析。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据字典包括数据库系统和可扩展标记语言功能单元，所述数据结构文档的格式至少包括可扩展标记语言和数据库。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述数据状态配置单元包括数据库和可扩展标记语言识别工具。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据存储单元包括大容量存储硬件和数据库系统。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据处理单元包括中央处理器CPU和以太网网卡。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述数据处理单元用于读取所述数据状态配置单元中用户设置的数据状态，显示用户选择的数据，判断用户选择的数据是否超过告警范围。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述数据处理单元用于控制所述数据存储单元将获得的外部交换机的原始AFDX网络数据进行存储，将超过所述数据状态配置单元设置的有效范围的超限数据进行存储；还用于读取所述数据存储单元中存储的数据，用于数据回放和故障数据追踪。

8.一种应用于民用飞机的AFDX网络数据分析方法，其特征在于，应用于如权利要求1至7任一所述的系统中，所述方法包括：

将所述数据处理单元从外部交换机采集的原始AFDX网络数据，按照ARINC664Part7标准要求进行初步解析，将所述原始AFDX网络数据中的IP地址和有效负载数据解析出来；

根据所述数据字典提供的数据文档结构，将所述IP地址用于被测AFDX设备识别，将所述有效负载数据进行二次数据解析。