CN110071851B - 一种测量飞行试验数据延迟的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量飞行试验数据延迟的系统，通过系统控制模块对标准信号源和信号接收端进行统一授时，标准信号源生成带有特殊标记的数据信号并发送至被测系统，信号接收端接收数据信号；标准信号源和信号接收端分别封装激励信号包和检测信号包并发送至系统控制模块。本发明还公开了一种测量飞行试验数据延迟的方法，通过系统控制模块对标准信号源和信号接收端进行统一授时；标准信号源和信号接收端分别封装激励信号包和检测信号包并发送至系统控制模块，系统控制模块计算输出时刻T0与接收时刻T1的差值得到系统延迟；本发明具有对发出及接受的信号精确授时、有效保证检测时刻的精度、延迟检测便捷、延迟检测精度高的有益效果。

Description

一种测量飞行试验数据延迟的系统及方法

技术领域

本发明属于测试系统延迟检测的技术领域，具体涉及一种测量飞行试验数据延迟的系统及方法。

背景技术

试飞参数的同步采集是飞行试验数据分析的先决条件,同步采集的一个要素对试飞参数采集延迟的正确测量。试飞参数采集延迟是一个测试系统固有误差，来自于飞行时延数据采集器的电延迟特性。在传统试飞中，参数采集延迟依靠测试人员依据机载试飞数据采集系统每个节点的设备制造商所提供的典型延迟，通过计算采集链路上所有节点的典型延迟之和求得采集参数的延迟。人工判断试飞测试系统延迟误差。通过阅读产品说明书得知产品的典型采集延迟，然后再将原始信号经过的从发送源到接收端所有节点的典型延迟相加，得出估计的延迟值。典型值是一个基于共性估计值，不能替代设备的特性延迟指标。同时，某些试飞测试设备并未给出延迟的典型值，对系统的延迟计算存在较大误差。在面对低采样率要求的参数时，现有方法可以满足精度要求。但是面对高采样率参数（噪声、激波参数）采集时误差超出允许限额，需要更高精度的测量系统及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量飞行试验数据延迟的系统，实现对发出及接受的信号精确授时、精确检测测试延迟的功能。

本发明的另一个目的在于提供一种测量飞行试验数据延迟的方法，实现对系统延迟的精确计算。

本发明通过下述技术方案实现：

一种测量飞行试验数据延迟的系统，包括标准信号源和信号接收端，还包括系统控制模块，所述系统控制模块对标准信号源和信号接收端统一授时，使系统内时间对齐；所述标准信号源用于接收时钟信号和向被测系统发送带有特殊标记的数据信号，并可以将输出的特殊标记信号信息和特殊标记数据发送时刻信息封装为激励信号包；所述信号接收端用于接收时钟信号和经过被测系统输出的带有特殊标记的数据信号，并可以将输出的特殊标记信号和检测接收时刻封装为检测信号包；所述系统控制模块用于接收激励信号包和检测信号包。

一种测量飞行试验数据延迟的方法，采用上述系统进行试验数据延迟检测，包括以下步骤：

步骤1、通过标准信号源接收来自于系统控制模块的时标，同时形成被测系统的数据信号并在数据流中插入特殊标记符号；

步骤2、通过信标准信号源为每个发送数据打上发送时刻时间标记，形成带发送时刻的数据信号并发送至被测系统，在检测到特殊标记输出时将特殊标记数据内容和发送时刻T0封装形成激励信号包，然后将激励信号包数据发送至系统控制模块；

步骤3、被测系统采集带有特殊标记的数据信号后，将数据信号输出至信号接收端；

步骤4、通过信号接收端接收被测系统的输出数据并对每个数据打上接收时刻时间标记，在检测到特殊标记后将特殊标记数据内容和特殊标记接收时刻T1封装为检测信号包，然后将检测信号包发送至系统控制模块；

步骤5、系统控制模块解算T1与T0的差值得到被测系统采集延迟。

工作原理：

标准信号源和信号接收端均与被测系统连接，同时标准信号源和信号接收端还分别与系统控制模块连接。在进行被测系统的延迟检测时，系统控制模块统一向标准信号源和信号接收端进行授时，使系统内部时间对齐，减小授时误差。标准信号源生成带有特殊标记的数据信号，特殊标记与数据信号中的其他数据显著区分。标准信号源根据接收到的来自于系统控制模块的时钟信号对数据信号中的每个数据打上时间标记，然后标准信号源将打上时间标记后的数据信号发送至被测系统供被测系统采集，标准信号源在输出数据信号的同时检测特殊标记，当标准信号源检测到特殊标记发出时，将特殊标记的内容和特殊标记的输出时刻T0封装为激励信号包，并将激励信号包发送至系统控制模块。

信号接收端用于接收经过被测系统采集后的数据信号并对数据信号进行解调，同时信号接收端根据接收到的来自于系统控制模块的时钟信号，对数据信号中的每个数据打上时间标记。信号接收端在接收数据信号的同时检测特殊标记，当信号接收端检测到特殊标记时，将特殊标记的内容和接收时刻T1封装为检测信号包，并将检测信号包发送至系统控制模块。

系统控制模块对接收到的激励信号包和检测信号包进行解算，然后计算输出时刻T0和接收时刻T1之间的差值，这个差值就是被测系统的检测延迟。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述系统控制模块通过GPS/北斗接收模块接收高精度时钟信号，并通过IEEE1588时钟授时模块生成授时数据包，通过网络通讯功能模块将授时数据包发送至标准信号源和信号接收端以进行授时；所述系统控制模块通过网络通讯功能模块接收任务编制信息；所述网络通讯功能模块接收激励信号包和检测信号包并发送给运算模块，由运算模块执行延迟计算。

系统控制模块通过GPS/北斗接收模块接收接收外部的高精度时钟信号，然后通过IEEE1588时钟授时模块将高精度时钟信号生成授时数据包。然后系统控制模块通过网络通讯功能模块将授时数据包同时发送至标准信号源和信号接收端，对标准信号源和信号接收端进行统一授时；同时，系统控制模块通过网络通讯功能模块接收任务编制信息，通过任务编制控制延迟计算。系统控制模块通过网络通讯功能模块接收来自于标准信号源的激励信号包和来自于信号接收端的检测信号包，然后将激励信号包和检测信号包发送至运算模块，通过运算模块对激励信号包和检测信号包进行解算，计算输出时刻T0和接收时刻T1的差值，得到被测系统的检测延迟。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述标准信号源通过信号源任务模块对消息生成模块发送指令和设置特殊标记，所述消息生成模块接收指令后生成带有特殊标记的航电消息流，并发送航电消息流至信号源数据封装模块；所述标准信号源通过信号源授时模块接收来自于系统控制模块的授时数据包并对航电消息流进行授时；所述信号源数据封装模块通过信号源线路驱动器向被测系统发送航电消息流；所述信号源数据封装模块还用于封装形成激励信号包。

信号源任务模块用于接收外部任务配置信息，生成指令，并对消息生成模块发送指令和设置特殊标记。消息生成模块生成带有特殊标记的航电消息流，并发送航电消息流至信号源数据封装模块。标准信号源通过信号源授时模块接收来自于系统控制模块的授时数据包，然后对航电消息流中的每个数据打上时间标记，实现对航电消息流的授时。信号源数据封装模块将授时后的航电消息流按照对应航电的物理接口定义，通过信号源线路驱动器向被测系统发送航电消息流。在向被测系统发送航电消息流的同时检测航电消息流中的特殊标记，在检测到特殊标记时，通过信号源数据封装模块将特殊标记的数据内容和输出时刻T0封装为激励信号包，并将激励信号包发送至系统控制模块。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述信号接收端通过接收端任务模块接收任务编制信息并对FPGA电路进行配置；所述信号接收端通过接收端线路驱动器接收并解调来自于被测系统的数据为航电消息；所述信号接收端通过消息解调模块对航电消息进行分析；所述信号接收端通过接收端授时模块接收来自于系统控制模块的授时数据包，并对航电消息流进行授时；所述信号接收端通过接收端数据封装模块封装检测信号包。

航电消息经过被测系统的采集之后，被发送至信号接收端，信号接收端通过接收端线路驱动器接收并解调航电消息。信号接收端通过消息解调模块对经过解调后的航电消息进行分析。信号接收端通过接收端授时模块接收来自于系统控制模块的授时数据包，并对解调后的航电消息中的每个数据打上时间标记，实现对航电消息的授时。信号接收端在接收来自于被测系统的数据信号时，同时检测数据信号中的特殊标记，当检测到特殊标记时，信号接收端通过接收端数据封装模块将特殊标记的数据内容和接收时刻T1封装形成检测信号包，并将检测信号包发送至系统控制模块。

为了更好的实现本发明，进一步地，所述标准信号源和信号接收端的授时误差为1微秒至10微秒。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明通过系统控制模块向标准信号源与信号接收端统一发送精确授时数据，使被测系统内的时间对齐，具有对发出及接受的信号精确授时、有效保证检测时刻的精度的有益效果；

（2）本发明通过标准信号源在数据信号中插入特殊标记，并在检测到特殊标记输出时将特殊标记内容和输出时刻T0封装为激励信号包发送至系统控制模块；通过信号接收端接收经过被测系统采集的信号，在检测到特殊标记时将特殊标记内容和接收时刻T1封装为检测信号包发送至系统控制模块；系统控制模块解调计算T0与T1的差值得到被测系统延迟；本发明具有延迟检测便捷、延迟检测精度高的有益效果。

附图说明

图1为本发明的系统示意图；

图2为本发明的系统模块关系图；

图3为系统控制模块的示意图；

图4为标准信号源的示意图；

图5为信号接收端的示意图；

图6为便携式系统的示意图；

图7为本发明的方法流程示意图。

具体实施方式

实施例1：

本实施例的一种测量飞行试验数据延迟的系统，如图1和图2所示，包括标准信号源1和信号接收端，还包括系统控制模块，所述系统控制模块对标准信号源和信号接收端统一授时，使系统内时间对齐；所述标准信号源用于接收时钟信号和向被测系统发送带有特殊标记的数据信号，并可以将输出的特殊标记信号信息和特殊标记数据发送时刻信息封装为激励信号包；所述信号接收端用于接收时钟信号和经过被测系统输出的带有特殊标记的数据信号，并可以将输出的特殊标记信号和检测接收时刻封装为检测信号包；所述系统控制模块用于接收激励信号包和检测信号包。

系统控制模块通过外部电源供电或内置有内部电源供电，系统控制模块通过无线通讯或有线通讯的方式接收外部的精确时钟信号后，将精确时钟信号统一发送至标准信号源和信号接收端，对标准信号源和信号接收端进行统一授时。标准信号源生成带有特殊标记的数据信号，特殊标记与数据信号中的其他数据具有显著区别。标准信号源根据接收到的精确时钟信号，对数据信号中的每个数据打上时间标记完成授时，然后标准信号源将打上时间标记后的数据信号发送至被测系统，供被测系统采集测试。标准信号源发送数据信号的同时，检测数据信号中的特殊标记，当标准信号源检测到特殊标记时，标准信号源就将特殊标记的数据内容和特殊标记的输出时刻T0封装为激励信号包，然后将激励信号包发送至系统控制模块。

数据信号经过被测系统的采集测试后被发送至信号接收端，信号接收端接收数据信号之后，对数据信号进行解调分析。同时，信号接收端根据接收到的精确时钟信号对数据信号中的每个数据打上时间标记完成授时。信号接收端在接收数据信号的同时检测数据信号中的特殊标记，当信号接收端检测到特殊标记时，信号接收端就将特殊标记的内容和特殊标记的接收时刻T1封装为检测信号包，并将检测信号包发送至系统控制模块。

系统控制模块接收到激励信号包和检测信号包之后，对激励信号包和检测信号包进行解调计算，计算输出时刻T0和接收时刻T1的差值，这个差值就是被测系统的检测延迟。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上做进一步优化，如图3所示，所述系统控制模块通过GPS/北斗接收模块接收高精度时钟信号，并通过IEEE1588时钟授时模块生成授时数据包，通过网络通讯功能模块将授时数据包发送至标准信号源和信号接收端以进行授时；所述系统控制模块通过网络通讯功能模块接收任务编制信息；所述网络通讯功能模块接收激励信号和检测信号并发送给运算模块，由运算模块执行延迟计算。

GPS/北斗接收模块通过GPS/北斗外置天线接收外部高精度时钟信号，并通过IEEE1588时钟授时模块将接收到的高精度时钟信号封装为授时数据包，然后通过网络通讯功能模块将授时数据包同时发送至标准信号源和信号接收端，对标准信号源和信号接收端进行统一授时。同时，系统控制模块还通过网络通讯功能模块接收任务编制信息、激励信号包和检测信号包，网络通讯功能模块将接收到的激励信号包和检测信号包发送至运算模块，运算模块根据任务编制信息对激励信号包和检测信号包进行解调计算，计算输出时刻T0和接收时刻T1的差值，得到被测系统的检测延迟。

系统控制模块内置有控制单元，控制单元用于控制GPS/北斗接收模块接收外部高精度时钟信号，同时控制单元用于控制网络通讯功能模块发送或接收数据，控制单元还用于控制运算模块进行相应延迟计算。

系统控制模块中还内置有28V的电源模块，电源模块用于对系统控制模块中的其余模块进行供电。

本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例在上述实施例1或2的基础上做进一步优化，如图4所示，所述标准信号源通过信号源任务模块对消息生成模块发送指令和设置特殊标记，所述消息生成模块接收指令后生成带有特殊标记的航电消息流，并发送航电消息流至信号源数据封装模块；所述标准信号源通过信号源授时模块接收来自于系统控制模块的授时数据包并对航电消息流进行授时；所述信号源数据封装模块通过信号源线路驱动器向被测系统发送航电消息流；所述信号源数据封装模块还用于封装形成激励信号包。

标准信号源中的消息生成模块、信号源数据封装模块、信号源授时模块构成FPGA电路，标准信号源通过信号源任务模块接收外部任务编制信息，信号源任务模块用于配置FPGA电路、对消息生成模块下达指令、设置特殊标记。消息生成模块接收指令后，生成航电消息流，并在航电消息流中插入特殊标记，然后将航电消息流发送至信号源数据封装模块。标准信号源通过信号源授时模块接收来自于系统控制模块的授时数据包，并对航电消息流中的每个数据打上时间标记完成授时。信号源数据封装模块对航电消息流按照对应航电的物理接口定义通过信号源线路驱动器向被测系统发送航电消息流，在发送航电消息流的同时检测特殊标记，一旦检测到特殊标记，信号源数据封装模块就将特殊标记的数据内容和输出时刻T0封装为激励信号包，并将激励信号包发送至系统控制模块。

标准信号源中内置有28V的电源模块，电源模块用于向标准信号源中的其余模块供电。

本实施例的其他部分与上述实施例1或2相同，故不再赘述。

实施例4：

本实施例在上述实施例1-3任一项的基础上做进一步优化，如图5所示，所述信号接收端通过接收端任务模块接收任务编制信息并对FPGA电路进行配置；所述信号接收端通过接收端线路驱动器接收并解调来自于被测系统的数据为航电消息；所述信号接收端通过消息解调模块对航电消息进行分析；所述信号接收端通过接收端授时模块接收来自于系统控制模块的授时数据包，并对航电消息流进行授时；所述信号接收端通过接收端数据封装模块封装检测信号包。

消息解调模块、接收端授时模块、接收端数据封装模构成FPGA电路，接收端任务模块用于接收外部任务编制信息，并对FPGA电路进行配置，配置信息包括数据格式、授时信息等。标准信号源发送的航电数据经过待测系统采集后输出，由接收端线路驱动器接收并解调为航电消息，再由消息解调模块对航电消息进行分析，解调的每条航电消息都由接收端授时模块添加时间标记完成授时。当接收到带有特殊标记的航电消息时，接收端数据封装模块将特殊标记的数据内容和接收时刻T1封装为检测信号包并检测信号包发送至系统控制模块。

信号接收端中内置有28V的电源模块，电源模块用于向信号接收端中的其余模块供电。

本实施例的其他部分与上述实施例1-3任一项相同，故不再赘述。

实施例5：

本实施例在上述实施例1-4任一项的基础上做进一步优化，如图6所示，标准信号源中的信号源数据封装模块通过输出接口与待测机载数据采集系统（即被测系统）上的机载记录器地面检查接口连接，同时信号源数据封装模块中内置有模拟信号发送模块和数字信号发送模块，信号源数据封装模块通过模拟信号发送模块向待测机载数据采集系统发送模拟信号，通过数字信号发送模块向待测机载数据采集系统发送数字信号。

信号接收端中的消息解调模块通过接收接口与待测机载数据采集系统（即被测系统）上的机载记录器地面检查接口连接，同时消息解调模块中内置有模拟信号接收模块和数字信号接收模块，消息解调模块通过模拟信号接收模块接收来自于待测机载数据采集系统的模拟信号，通过数字信号接收模块接收来自于待测机载数据采集系统的数字信号。采集信号经过待测机载数据采集系统采集后，由信号接收端接收并将接收时刻和特殊标记和波形输出至系统控制模块进行分析。分析结果以可视化手段展现在便携式装置的显示装置上

本实施例的其他部分与上述实施例1-4任一项相同，故不再赘述。

实施例6：

一种测量飞行试验数据延迟的方法，采用权利要求1中的飞行试验数据延迟的系统进行试验数据延迟检测，如图7所示，包括以下步骤：

步骤1、通过标准信号源接收来自于系统控制模块的时标，同时形成被测系统的数据信号并在数据流中插入特殊标记符号；

步骤2、通过信标准信号源为每个发送数据打上发送时刻时间标记，形成带发送时刻的数据信号并发送至被测系统，在检测到特殊标记输出时将特殊标记数据内容和发送时刻T0封装形成激励信号包，然后将激励信号包数据发送至系统控制模块；

步骤3、被测系统采集带有特殊标记的数据信号后，将数据信号输出至信号接收端；

步骤4、通过信号接收端接收被测系统的输出数据并对每个数据打上接收时刻时间标记，在检测到特殊标记后将特殊标记数据内容和特殊标记接收时刻T1封装为检测信号包，然后将检测信号包发送至系统控制模块；

步骤5、系统控制模块解算T1与T0的差值得到被测系统采集延迟。

实施例7：

本实施例在上述实施例6的基础上做进一步优化，所述标准信号源和信号接收端的授时误差为1微秒至10微秒。

将标准信号源和信号接收端的授时误差控制在1微秒至10微秒之间，可以大大减少标准信号源和信号接收端在对数据信号中的数据进行授时产生的误差，使数据授时更加精确，即使最终计算的系统延迟更加精确。

本实施例的其他部分与上述实施例6相同，故不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种测量飞行试验数据延迟的系统，包括标准信号源和信号接收端，其特征在于，还包括系统控制模块，所述系统控制模块对标准信号源和信号接收端统一授时，使系统内时间对齐；所述标准信号源用于接收时钟信号和向被测系统发送带有特殊标记的数据信号，并可以将输出的特殊标记信号信息和特殊标记数据发送时刻信息封装为激励信号包；所述信号接收端用于接收时钟信号和经过被测系统输出的带有特殊标记的数据信号，并可以将输出的特殊标记信号和检测接收时刻封装为检测信号包；所述系统控制模块用于接收激励信号包和检测信号包；系统控制模块接收到激励信号包和检测信号包之后，对激励信号包和检测信号包进行解调计算，计算输出时刻和接收时刻的差值，这个差值就是被测系统的检测延迟。

2.根据权利要求1所述的一种测量飞行试验数据延迟的系统，其特征在于，所述系统控制模块通过GPS/北斗接收模块接收高精度时钟信号，并通过IEEE1588时钟授时模块生成授时数据包，通过网络通讯功能模块将授时数据包发送至标准信号源和信号接收端以进行授时；所述系统控制模块通过网络通讯功能模块接收任务编制信息；所述网络通讯功能模块接收激励信号和检测信号并发送给运算模块，由运算模块执行延迟计算。

3.根据权利要求1或2所述的一种测量飞行试验数据延迟的系统，其特征在于，所述标准信号源通过信号源任务模块对消息生成模块发送指令和设置特殊标记，所述消息生成模块接收指令后生成带有特殊标记的航电消息流，并发送航电消息流至信号源数据封装模块；所述标准信号源通过信号源授时模块接收来自于系统控制模块的授时数据包并对航电消息流进行授时；所述信号源数据封装模块通过信号源线路驱动器向被测系统发送航电消息流；所述信号源数据封装模块还用于封装形成激励信号包。

4.根据权利要求1或2所述的一种测量飞行试验数据延迟的系统，其特征在于，所述信号接收端通过接收端任务模块接收任务编制信息并对FPGA电路进行配置；所述信号接收端通过接收端线路驱动器接收并解调来自于被测系统的数据为航电消息；所述信号接收端通过消息解调模块对航电消息进行分析；所述信号接收端通过接收端授时模块接收来自于系统控制模块的授时数据包，并对航电消息流进行授时；所述信号接收端通过接收端数据封装模块封装检测信号包。

5.一种测量飞行试验数据延迟的方法，其特征在于，采用权利要求1中的系统进行试验数据延迟检测，包括以下步骤：

步骤1、通过标准信号源接收来自于系统控制模块的时标，同时形成被测系统的数据信号并在数据流中插入特殊标记符号；

步骤2、通过信标准信号源为每个发送数据打上发送时刻时间标记，形成带发送时刻的数据信号并发送至被测系统，在检测到特殊标记输出时将特殊标记数据内容和发送时刻T0封装形成激励信号包，然后将激励信号包数据发送至系统控制模块；

步骤3、被测系统采集带有特殊标记的数据信号后，将数据信号输出至信号接收端；

步骤4、通过信号接收端接收被测系统的输出数据并对每个数据打上接收时刻时间标记，在检测到特殊标记后将特殊标记数据内容和特殊标记接收时刻T1封装为检测信号包，然后将检测信号包发送至系统控制模块；

步骤5、系统控制模块解算T1与T0的差值得到被测系统采集延迟。

6.根据权利要求5所述的一种测量飞行试验数据延迟的方法，其特征在于，所述标准信号源和信号接收端的授时误差为1微秒至10微秒。

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