CN111163116A - 一种大流量网络数据参数的提取设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种大流量网络数据关键参数的快速提取设备由关键参数快速处理单元即数据处理模块、地面计算机、参数配置及数据处理软件、电缆及附件等组成；实现对机载网络数据流的实时采集、解包、校准、计算、分组、存储工作和数据处理工作。本发明在面对超大网络容量的数据时，能够在极短的时间内完成对所有网络数据包的预处理操作，并且将可用数据包进行分类和将可不用数据包进行丢弃，缓解了大数据传输对后续数据处理设备的网络压力，同时，由于数据预处理的实时性，避免了由于网络数据的积压而造成的数据包丢失，从而导致的飞行数据的丢数，保证了数据的完整性和参数提取的快速性。
Description
技术领域
本发明属于数据提取技术领域，具体涉及一种大流量网络数据参数的提取设备。
背景技术
民用大飞机属于典型的复杂产品系统，知识含量高，技术领域广涉及数学、空气动力学、材料学等多种学科和多种技术的融合。而飞机试飞是飞机在正式使用前进行试验性飞行，用来检查飞机的设备和验证飞机的性能的必要手段。大型民用飞机试飞测试的技术含量要求很高，必须拥有大量的 测试设备，来测试飞机的各种参数，一架飞机需要记录的测试参数一般都超过20000个，要进行实时监控的就5000多个，而在试飞现场需要关注的数据只有几十个或者一百多个。
我国航空工业经过几十年的发展，具备了军用飞机的试飞体系，具备了较强的试飞能力。但我国的民用飞机飞行试验开展较晚，仅进行过Y7、Y8、Y10、Y12和中国商飞的ARJ21等少数型号的飞机试飞，试飞工作与民机发达国家还存在较大的差距。主要体现在试飞技术的储备、试飞体系的建立、试飞标准的建立几个方面。
目前国内以试飞院为主要试飞单位，试飞院目前的试飞测试技术也主要沿用了小型飞机的测试方法和测试设备，但对于大飞机试飞也处于探索研究阶段。目前，我国还没有形成大型民用客机试飞体系，也没有足够的标准来支撑飞机试飞。根据国外大型飞机试飞的经验，大型民用客机试飞的特点主要有：
测量参数多，参数种类繁杂；
各种模拟参数多、带宽高；
飞机大，需要试飞工程师随机飞行；
要求试飞周期短，成本低。
对此，大型民用客机试飞测试系统的主要特点如下：
测试系统规模大，测试参数多，测试功能强，数据传输速率高，数据存储能力大；
测试系统应该是分布式的，可在飞机分散安装；
测试系统应该具有完整的、功能强大的机载实时数据处理和显示能力；
测试系统具有与飞机其他设备进行快捷、安全的数据交换能力，便利的实现数据共享。
国际上先进的航空大国，大型飞机飞行试验测试技术和测试设备体现了较高的技术水平，以空客公司为代表的A380大型客机，在飞机试验飞行时进行了突破性的变革。A380机载测试系统，采用了“以太网”为中心的总体架构，系统由4个层面组成，在传统的机载测试系统（传感调节、数据采集、数据处理和记录）的基础上，增加了一个数据整合设备，将前端传感调节、数据采集和后端的数据记录、遥测和处理连接起来。
当前，针对大飞机的数据采集、数据提取等测试设备，主要由国外厂家提供，且在对试飞现场需要提前的数据，国外厂家采用的是传统的CPU架构方案，使用纯计算机软件的方式进行参数提取，存在数据处理实时性受操作系统反应的影响，具有参数提取可能漏掉和响应时间的延迟等问题。针对C919大飞机在试飞现场需求进行数据分析的需求，从众多参数中快速提取当次试飞关心的参数的需求，本发明提出了一种基于FPGA+ARM的快速参数提取的方法及设备，解决采集网络的数据进行快速和实时指定的参数提取、校准和存储，试飞完成后对指定参数进行现场分析，做出是否可进行下一次放飞的判断依据。
发明内容
本发明目的在于提供一种大流量网络数据参数的提取设备，用于解决现有技术中存在的问题，比如：采用的是传统的CPU架构方案，使用纯计算机软件的方式进行参数提取，存在数据处理实时性受操作系统反应的影响，具有参数提取可能漏掉和响应时间的延迟等问题。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种大流量网络数据参数的提取设备，包括：
机箱，分为电源腔、数据处理模块腔和接口转换腔，所述电源腔、数据处理模块腔和接口转换腔为三个相对独立的分腔结构，所述电源腔用于放置电源模块、所述数据处理模块腔用于放置数据处理模块、所述接口转换腔用于放置连接器转换模块；
电源模块，机载直流输入电源输入至浪涌尖峰抑制单元，再通过隔离开关输入至DC-DC转换器，转换后供所述数据处理模块使用，且所述电源模块还包括一个大电容，用于在所述机载直流输入电源断电时，所述数据处理模块还能持续一段工作时间；
数据处理模块，包括：核心处理器，所述核心处理器选用FPGA+ARM方式；看门狗模块与核心处理器连接，看门狗模块完成设备定时功能，根据用户设置的时间对设备进行状态询问，当检测到设备在设定的时间内处于未接收数据状态，通过触发信号触发设备重新启动；两个千兆以太网适配器均与核心处理器连接，其中一个用于接收机载网络采集数据，另一个用于地面参数配置接口，均可自适应1000M/100M/10M网络速率；SD存储卡与核心处理器连接，是数据存储的介质；DC-DC转换模块，接收到电源模块传输过来的5V直流电源，转换成3.3V、2.5V、1.8V供板卡上的各个器件工作；板载DDR3内存和板载Flash存储器均与核心处理器连接，用于设备程序加载功能使用；指示灯缓冲电路与核心处理器连接，对指示灯控制信号缓冲后通过CPCI连接器连接到机箱面板LED指示灯；
连接器转换模块，包括背板转面板连接器和对外连接器，均与核心处理器连接；
地面配置终端，读取相应的参数配置文件将所有参数显示到界面上，根据参数提取的需求，对参数进行删减，以满足参数存储的需求；将试飞完成后存储在数据处理模块的参数快速导出到地面配置终端上，支持用户按参数名选择、按时间段选择和批量选择的参数导出的选择功能；
其中，所述核心处理器还用于：FPGA接收到机载网络数据后在MAC层进行数据获取，对UDP数据包进行错报剔除，根据UDP数据包大小进行数据包重组，重组完成的数据进行UDP端口映射；映射完成后的数据进行多路UDP数据提取，根据NPD协议分为ACQ格式数据包和ARINC664格式数据包，分别按照ACQ格式数据和ARINC664格式数据进行参数提取，提取完成后的数据发送到数据存储队列中；根据用户需要进行数据校准，对参数进行直线校准、抛物线校准、点对、多项式校准和双曲线校准，数据校准根据参数校准方式，除了点对校准在ARM中完成外，其余校准在FPGA程序中完成。
进一步的，所述机载直流输入电源：输入电压范围为9V~36V DC；输出电压为+5V，负载调整率为3%，电压调整率为1%，正常工作最大负载电流为6A，纹波电压范围≤100mV；输入输出地隔离，外壳与输入负极、输出负极相互隔离；输入通电用红色指示灯表示，输出用绿色指示灯表示；电源输入对外壳、输入对输出绝缘电阻不低于50MΩ；输出对外壳绝缘电阻不低于20MΩ；机载直流输入电源配置输入、输出特性、输入指示等标识，机载直流输入电源表面处理为导电氧化；通过内部导冷到机箱外壳进行散热；机载直流输入电源输出通过CPCI 47Pin连接器输出到背板，提供给数据处理模块供电。
进一步的，UDP数据包重组流程如下：
网络端口收到来自机载采集的网络数据后，程序读取UDP数据包包头信息，根据包头信息判断数据包是否超过UDP网络包额定长度1472 Bytes，如果超过，则进行UDP数据包重组，如果未超过，则不进行重组；
获取UDP数据包后，按照采集数据来源进行端口映射，即一个端口对应的端口号建立一个FIFO，将数据写入FIFO进行参数提取工作。
其中，进行UDP数据包重组之前还需进行UDP错包剔除，UDP错包剔除具体为：
（1）、在常用数据操作层获取实时UDP数据包包头信息，
（2）、并在该常用数据操作层调取预设的标准UDP数据包包头信息，
（3）、然后在该常用数据操作层将所述实时UDP数据包包头信息与所述标准UDP数据包包头信息进行比较判断，若此次判断结果为所述实时UDP数据包包头信息与所述标准UDP数据包包头信息一致，则直接进行下一步的UDP数据包重组，若此次判断结果为所述实时UDP数据包包头信息与所述标准UDP数据包包头信息不一致，则将所述实时UDP数据包包头信息与所述标准UDP数据包包头信息进行第二次比较判断，
（4）、若第二次判断结果为所述实时UDP数据包包头信息与所述标准UDP数据包包头信息一致，则进行下一步的UDP数据包重组，若第二次判断结果为所述实时UDP数据包包头信息与所述标准UDP数据包包头信息不一致，则将所述实时UDP数据包包头信息转移至备用数据操作层，并在该备用数据操作层调取相同的预设的标准UDP数据包包头信息，然后在该备用数据操作层将所述实时UDP数据包包头信息与所述标准UDP数据包包头信息进行比较判断，若此次判断结果为所述实时UDP数据包包头信息与所述标准UDP数据包包头信息不一致，则将所述实时UDP数据包包头信息剔除，若此次判断结果为所述实时UDP数据包包头信息与所述标准UDP数据包包头信息一致，则说明所述常用数据操作层出现故障。
进一步的，参数提取流程如下：
接收到多路UDP数据包后，解析UDP数据包，从UDP数据包中确定该数据是否符合NPD协议，即识别NPD协议数据包；解析NPD协议数据包，从包头中判断NPD协议数据包上数据帧是ACQ帧还是ARINC664帧；
格式为ACQ帧时，使用ACQ格式将数据取出，具体为首先提取时间戳，将时间戳进行记录；提取数据长度，根据数据长度判断该数据包中所含数据个数；进行错误码校验判断数据包正确性；根据长度，从数据包中取出数据；
格式为ARINC664帧时，使用ARINC664格式将数据取出，具体为：提取数据包时间戳，将时间戳进行记录；提取数据长度，根据数据长度判断数据个数；提取错误码并检验数据包的正确性；提取源IP地址与目标IP地址，判断数据的来源与目的是否符合系统要求；根据数据包长度，计算数据个数，并提取数据。
其中，从UDP数据包中确定该数据是否符合NPD协议，即识别NPD协议数据包，还包括以下步骤：
（1）在解析UDP数据包的过程中，即从UDP数据包中确定该数据是否符合NPD协议的过程中，记录解析出两个相邻的符合NPD协议UDP数据包的实效时间；
（2）根据以往飞机试飞过程中获取的历史数据，并从该历史数据中提取所有解析出两个相邻的符合NPD协议UDP数据包的历史时间，然后将该历史时间统计组合成一个历史时间范围；
（3）将所述实效时间与所述历史时间范围做比较判断，判断所述实效时间是否落在所述历史时间范围内，若是，则判断该解析UDP数据包的过程属于正常解析，否则，判断该解析UDP数据包的过程属于异常解析，并发出相应警告。
进一步的，数据校准流程如下：根据校准方式，对已提取数据进行计算；校准方式可供选择的有以下四种，具体为：
Y=aX+b
Y=aX5+bX4+cX3+dX2+eX1+f
Y=b/X+a
Y=[a,b:X]
对Y=aX+b校准方式数据，将提取的数据，带入方程为X，a,b由系统给定，计算得出Y，将得出的Y序列传输至数据存储队列；
对Y=aX5+bX4+cX3+dX2+eX1+f校准方式数据，将提取的数据，带入方程为X，其中，a,b,c,d,e,f为系统给定，高次方程次数为系统给定，计算得出Y，将得出的Y序列传输至数据存储队列；
对Y=b/X+a校准方式数据，将提取的数据，带入方程为X，b,a由系统给定，计算得出Y，将得出的Y序列传输至数据存储队列；
将Y=[a,b:X]校准方式数据，将提取的数据，带入表达式X，b,a由系统给定，满足当X大于b时，Y=b,否则Y=a，将得出的Y序列传输至数据存储队列。
进一步的，数据存储流程如下：
（1）设备加电初始化完成后，首先判断存储空间是否已满，如果未满则建立队列等待数据写入，如果已满则异常通知；
（2）开启两个线程分别进行访问FPGA将数据缓存到队列里面和从队列里面将数据存储到SD卡的操作；首先建立缓存队列等待数据到来并以帧为单位进队；队列建立成功之后，则在存储介质中建立存储文件，同时开启线程等待数据；其中，当第一次数据来时建立相应的文件，按照数据采集器数量建立对应的存储文件数量，即一个数据采集器建立一个存储文件；
（3）线程1进行从FPGA到内存数据的缓存工作，采用轮询FPGA标志位的方式来判断数据的有无，以每一个子帧为单位进行处理压入队列缓存；当标志为0时，轮询，为1时，再遵从ARM和FPGA的约定到指定位置读取子帧的个数以及长度再返回到数据位进行读数，当一帧数据读取完毕通知FPGA重置标志位，等待下一帧数据的到来；
（4）线程2采用轮询的方式从队列里面取出单位数据，首先判断队列长度是否大于0，如果大于0 则从队头取出数据，若小于0则继续判断；线程对存储文件溢出检测，当有溢出时异常处理，当无溢出时对数据进行点对校准判断，需要进行点对校准时进行点对校准后存入文件，不需要点对校准时直接存入文件；
（5）判断是否还有数据，如果有，则执行读数标识判断的流程，如无，则结束。
进一步的，所述数据存储的存储介质采用美光的e.MMC架构的存储芯片，将存储芯片焊接在PCB板上，通过矩形连接器与数据处理模块的硬件板卡连接，当飞机试飞完成后，将存储芯片拔下，安装在转换板上，通过转换板上的USB3.0接口与地面配置终端相连，地面配置终端上的地面配置及数据处理软件将数据导出；
其中，数据存储流程还包括数据加密和数据解密步骤，具体为：
（1）通过核心处理器处对存储数据进行第一次加密处理，并生成相应的经过第一次加密处理后的第一存储数据和第一密钥，然后将所述第一存储数据发送至第一存储芯片中存储，所述第一密钥发送至第二存储芯片中存储；
（2）通过所述第一存储芯片对所述第一存储数据进行第二次加密处理，并生成相应的经过第二次加密处理后的第二存储数据和第二密钥，然后将所述第二密钥发送至第二存储芯片中；
（3）设置外部设备读取所述第一存储芯片中第一存储数据和第二存储数据的访问协议，若外部设备按照所述访问协议对所述第一存储芯片进行读取，则所述第二存储芯片中存储的第一密钥和第二密钥发送至所述第一存储芯片中；若外部设备没有按照所述访问协议对所述第一存储芯片进行读取，则所述第二存储芯片切断与所述第一存储芯片的数据交互，并将所述第二存储芯片中存储的第一密钥和第二密钥禁止访问。
进一步的，所述地面配置终端采用计算机，其具体配置流程如下：
飞机试飞前，通过计算机端将数据采集器参数配置文件读入，按照数据采集器定义的XML文件进行解析，将参数显示到界面上，用户根据关键参数提取需求，选择需要进行数据存储的参数，然后通过地面配置网络接口下载到数据处理模块，数据处理模块接收参数后进行解析，根据解析结果完成参数提取和存储工作；
飞机试飞任务完成后，将存储数据的SD卡从数据处理模块卸载下，安装在转换板上，通过计算机上的USB3.0接口与转换板上的USB3.0接口连接，启动软件，将SD卡中的参数按照需要导出，支持批量选择、按时间段选择和按参数名选择方式。
由于多个数据采集器存储时间同步误差，根据每一个数据采集器对应的存储文件，在数据导出时存在时间对齐的问题，按照“约等于”或者“线性插值”的方式进行时间对齐；“约等于”的方式即给定一个时间队列，每个参数按照与之最接近的时间进行对齐，“线性插值”是按照最大采样率的参数为时间轴，其他参数按照最接近直线的方式进行插值；
数据处理模块在数据存储时，按照一个数据采集器对应一个文件进行存储，保证了每个数据采集器对应的参数是时间对齐的，在地面进行处理时，可按照用户指定的一个时间轴，每个数据采集器对应的参数与给定的时间轴进行时间“约等于”的方式进行对齐，也可按照任意一个数据采集器对应的时间轴进行“约等于”的方式进行对齐；
这种存储方式，能够使数据才地面分析时，快速的对参数在时间轴上数据进行比较，而无需在后期处理时，重新进行数据筛选，造成不必要的时间损失。
当采用“线性插值”的方式进行时间对齐时，选择一个最大采样的参数作为时间轴，其他参数参考该时间轴，对某时间无采样数据的节点进行数据插入；根据最大采样率参数的时间轴，其他参数根据两个时间前后的数据关系，计算出所需插入值的数量，按照等差数列的方式插入参数值。
进一步的，还包括信号模拟模块，信号模拟模块是用于本提取设备模拟测试时使用的信号源软件，信号模拟模块模拟数据采集器采集后的数据按照NPD协议以UPD数据包的方式发送到数据处理模块，并且可在多台电脑上同时发送，以模拟多个数据采集器同时工作的状况；信号模拟模块安装在不同的计算机上，发送数据时按照端口号不同进行设备识别；计算机通过交换机向数据处理模块发送数据，数据处理模块根据提取参数的需求，完成UPD数据包拆包、协议解析、参数提取和数据存储；
由于计算机不能做到时钟同步，因此每个计算机发送出的参数具有时间差，数据存储模块按照计算机对应的端口号建立对应的存储文件，每个文件存储的时间即为当前计算机发送数据的时间。
进一步的，所述机箱内部设置有电源腔、数据处理模块腔和接口转换腔，所述电源腔与所述数据处理模块腔之间、以及所述数据处理模块腔与所述接口转换腔之间均设置有腔体隔板；
所述机箱侧面设置有机箱前面板；所述机箱前面板上设置有密封小盖板，所述密封小盖板通过螺钉和导轨固定螺钉固定设置在所述机箱前面板上；所述机箱前面板上还设置有电源输入接口、地面配置接口、网络数据采集输入接口、电源开关、指示灯区域、接地柱；其中，指示灯区域设置有开关指示灯、输入指示灯、工作指示灯、电池欠压指示灯、输出指示灯和故障指示灯；
所述机箱上方固定连接有上盖板，且所述上盖板采用凹凸型结构，所述上盖板与所述机箱的箱体通过密闭垫片连接；
所述电源腔的底部设置有电源安装座，所述电源安装座上安装有电源模块，所述电源模块上设置有电源助拔器和电源紧定块，所述电源腔的侧壁上设置有电源卡槽，所述电源紧定块与所述电源卡槽适配连接；
所述数据处理模块腔的底部设置有板卡安装座，所述板卡安装座上设置有PCB固定板和PCB屏蔽板；所述PCB固定板上设置有PCB加固板和固定紧定块；
所述接口转换腔底部设置有接口转换安装板，所述接口转换安装板上安装有存储器滑轨、存储器拆卸把手和存储器。
本发明的有益技术效果是：1、本方案的一个发明创新点在于：针对大飞机的数据采集、数据提取等测试设备，主要由国外厂家提供，且在对试飞现场需要提前的数据，国外厂家采用的是传统的CPU架构方案，使用纯计算机软件的方式进行参数提取，存在数据处理实时性受操作系统反应的影响，具有参数提取可能漏掉和响应时间的延迟等问题。所以在面对超大网络容量的数据时，本方案采用硬件+软件共同运作的模式，能够在极短的时间内完成对所有网络数据包的预处理操作，并且将可用数据包进行分类和将可不用数据包进行丢弃，缓解了大数据传输对后续数据处理设备的网络压力，同时，由于数据预处理的实时性，避免了由于网络数据的积压而造成的数据包丢失，从而导致的飞行数据的丢数，保证了数据的完整性。由于采用硬件的预处理形式对数据的分类整理，保证了后续数据设备的数据处理时间，大大降低了在连续飞行过程中，多次飞行任务的时间间隔，将上一次飞行的数据能够及时有效的进行数据分析，给数据指导下次飞行提供了更长的分析部署时间。同时，本方案对参数提取采用参数配置文件的方式，用户通过使用不同的参数配置文件，使系统能够解析不同的数据格式，提取不同的参数类型和进行多种不同的工程量转换与校准，能大大提高系统的灵活性和可复用性。
2、本方案的一个发明创新点在于：板卡硬件架构为由核心处理器（FPGA+ARM）、千兆以太网适配器、看门狗模块、DC-DC转换模块、板载DDR3内存和Flash存储器、SD卡存储连接器及存储卡（可拆卸）、晶体、指示灯缓冲电路等模块组成；这些硬件电路的配合方式完全是为了对大飞机试飞研究过程中数据预处理部分的分类整理而特殊设计，是在第一个发明创新点的基础上对硬件部分的创新设计，仅仅只有在大飞机试飞研究过程中数据预处理这一特殊场景下才能达到本方案想要的分类整理，所以这些硬件电路的配合，在实现了这个特殊的分类整理后，进一步加快本方案研究的大飞机试飞数据处理的速度。
3、本方案的一个发明创新点在于：在第二个发明创新点的基础上，为了架设上述的硬件电路，设计了专用的提取设备硬件电路的机箱，机箱的机械结构完全适配电路部分的电源模块、数据处理模块和连接器转换而设计；采用模块分腔的方式设计，将电源模块、数据处理模块和连接器转换分为三个相对对立的腔体，采用分腔结构设计，减少模块之间的相互干扰，有利于设备对电磁干扰的屏蔽；以及每个腔体更为细化和特定的结构，进一步保证的硬件电路部分的工作可靠性。
4、本方案的一个发明创新点在于：针对第一个发明创新点中将可用数据包进行分类和将可不用数据包进行丢弃的步骤进行细化创新，由于本方案所需要的数据是飞机试飞用的网络数据关键参数，对于整个飞机试飞工程是绝对重要的，任何一个数据的错漏都有可能造成严重的飞机试飞事故；所以在上述的UDP错包剔除过程中应该尤其注意UDP错包剔除的正确性；即，本方案的UDP错包剔除判断分为三次，第一次判断到实时UDP数据包包头信息是标准的，就直接进行下一步的数据包重组，第一次判断到实时UDP数据包包头信息不是标准的，不能够直接将该实时UDP数据包包头信息直接剔除掉，这样存在标准数据包剔除错误的风险，应该再将该实时UDP数据包包头信息重新进行第二次判断，第二次判断到实时UDP数据包包头信息是标准的，也进行下一步的数据包重组，第二次判断到实时UDP数据包包头信息也不是标准的，也不能直接将该实时UDP数据包包头信息直接剔除掉，因为常用数据操作层有可能存在故障的情况，就这样直接剔除存在标准数据包剔除错误的风险；所以本方案将该实时UDP数据包包头信息转移至备用数据操作层进行第三次判断，同样的实时UDP数据包包头信息与标准UDP数据包包头信息在备用数据操作层进行第三次判断，若该第三次判断出实时UDP数据包包头信息还是不标准，则直接剔除该实时UDP数据包包头信息，若该第三次判断出实时UDP数据包包头信息是标准的，则说明常用数据操作层已经出现故障，飞机试飞的工作人员应及时作出调整，避免因为数据处理异常而造成飞机试飞事故。
5、本方案的一个发明创新点在于：解析UDP数据包的过程是基于前一步的UDP错包剔除和UDP数据包重组过程后的，也就是说，在第四个发明创新点的基础上，解析UDP数据包的过程所要解析的UDP数据包已经是经过筛选，然后符合条件留下来的数据，也就是属于接近目标数据的少量数据，换句话说，这部分数据属于“二八原理”中起决定性作用的“二”的那一部分，所以这一部分的数据就显得弥足珍贵，所以需要保证，解析UDP数据包的过程正常进行，不能存在解析UDP数据的数据操作层出现事故，从而导致解析UDP数据包的过程异常，进一步引发UDP数据包解析出错，然后引发后期的网络数据关键参数没有提取到位，最终引发飞机试飞事故；所以本方案将解析出两个相邻的符合NPD协议UDP数据包的实效时间记录下来，然后在根据历史时间范围的约束，以此来判断解析UDP数据包的过程是否异常，如果发现异常情况，通过向工作人员发出警告，工作人员可以及时反应处理，进行人为干预和后续的综合判断，避免良成大祸。
附图说明
图1显示为本发明的一个实施方式的快速提取设备示意图。
图2显示为本发明的一个实施方式的设备结构框图。
图3显示为本发明的一个实施方式的内部接口示意图。
图4显示为本发明的一个实施方式的电源模块示意图。
图5显示为本发明的一个实施方式的设备原理框图。
图6显示为本发明的一个实施方式的NPD协议数据包格式示意图。
图7显示为本发明的一个实施方式的ACQ数据格式示意图。
图8显示为本发明的一个实施方式的A664数据格式示意图。
图9显示为本发明的一个实施方式的UDP数据包重组示意图。
图10显示为本发明的一个实施方式的数据提取流程示意图。
图11显示为本发明的一个实施方式的数据存储流程示意图。
图12显示为本发明的一个实施方式的地面配置终端功能显示示意图。
图13显示为本发明的一个实施方式的原始记录数据分布示意图。
图14显示为本发明的一个实施方式的“线性插值”方式数据分布示意图。
图15显示为本发明的一个实施方式的模拟测试网络部署示意图。
图16显示为本发明的一个实施方式的信号模拟模块示意图。
图17显示为本发明的一个实施方式的电源总输入示意图。
图18显示为本发明的一个实施方式的内核电源示意图。
图19显示为本发明的一个实施方式的内存电源示意图。
图20显示为本发明的一个实施方式的辅助电源示意图。
图21显示为本发明的一个实施方式的处理器配置示意图。
图22显示为本发明的一个实施方式的处理器电源接口示意图。
图23显示为本发明的一个实施方式的处理器内存接口示意图。
图24显示为本发明的一个实施方式的处理器时钟示意图。
图25显示为本发明的一个实施方式的以太网示意图。
图26显示为本发明的一个实施方式的内存示意图。
图27显示为本发明的一个实施方式的板卡健康监测示意图。
图28显示为本发明的一个实施方式的看门狗模块示意图。
图29显示为本发明的一个实施方式的机箱剖面示意图。
图30显示为本发明的一个实施方式的机箱前面板示意图。
图31显示为本发明的一个实施方式的机箱上盖板示意图。
图32显示为本发明的一个实施方式的PCB固定板示意图。
图33显示为本发明的一个实施方式的机箱内部安装示意图。
图34显示为本发明的一个实施方式的电源模块安装示意图。
图35显示为本发明的一个实施方式的存储器第一安装示意图。
图36显示为本发明的一个实施方式的存储器第二安装示意图。
图37显示为本发明的一个实施方式的存储器与密封小盖板分解示意图。
图38显示为本发明的一个实施方式的存储器与机箱整体分解示意图。
其中，电源腔1
电源安装座101
电源助拔器103
电源紧定块104
电源卡槽102
数据处理模块腔2
板卡安装座201
PCB固定板202
PCB屏蔽板203
PCB加固板204
固定紧定块205
接口转换腔3
接口转换安装板301
存储器滑轨302
存储器拆卸把手303
存储器304
腔体隔板4
机箱前面板5
密封小盖板6
螺钉7
导轨固定螺钉8
电源输入接口9
地面配置接口10
网络数据采集输入接口11
电源开关12
指示灯区域13
开关指示灯131
输入指示灯132
工作指示灯133
电池欠压指示灯134
输出指示灯135
故障指示灯136
接地柱14
上盖板15。
具体实施方式
下面结合本发明的附图1-38，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
提供一种大流量网络数据关键参数的快速提取设备，数据接口模块、数据处理模块以及数据存储模块组成。实现对机载网络数据流的实时采集、解包、校准、计算、分组和存储工作，系统框架如图1所示。试飞前，地面支持设备进行关键参数定义及格式配置。试飞时，数据接口模块接收机载采集系统的网络数据流，由数据处理模块完成网络数据流的解包，并进行实时数据处理，包括参数取位、拼接、工程量转换等，最终传送至数据存储模块中进行实时存储，试飞结束后，地面支持设备可直接读取存储数据，进行数据分析。
在飞行过程中，实时处理数据并进行工程量转换，能够极大地缩短试飞结束后地面支持设备的工作压力。由于多次飞行间，一般只有几个小时的空闲时间，而飞行数据需要及时的用于指导下一次飞行任务。所以，在试飞结束后，能够第一时间拿到处理完成的数据成了试飞数据应用的关键点。
当前处理大规模数据都是采用使用PC端进行数据接收，如果数据量超过单台设备的接收限值，则采用多台设备同时接收。但对于大规模的网络数据，PC的性能不能满足实时的数据分解和解包需求。本方案采用FPGA+ARM的方式，利用FPGA高性能的计算能力并行处理。例如，同一个数据包，在传统的PC上是串行处理的，而FPGA是并行处理的。
如果采用传统的PC端数据接收与数据转换，首先会在高带宽情况下产生丢包的情况，降低数据的可靠性，同时，由于数据在PC端进行分类，不得不采用多台PC进行，加大了机载的空间占用压力。采用本方案的FPGA+ARM的方式，极大地提高了高带宽下网络的可靠性传输，同时，由于单台硬件体积远小于多台PC组建的结构，又大大提高了机载空间占用率。
具体的，如图2和图3所示，一种大流量网络数据参数的提取设备，包括：
机箱，分为电源腔、数据处理模块腔和接口转换腔，所述电源腔、数据处理模块腔和接口转换腔为三个相对独立的分腔结构，所述电源腔用于放置电源模块、所述数据处理模块腔用于放置数据处理模块、所述接口转换腔用于放置连接器转换模块；
即，减少模块之间的相互干扰，有利于设备对电磁干扰的屏蔽；为保证机箱能在较高湿度的环境下工作，设备除了对外接口和LED指示灯选用带密闭的器件外，设备机箱盖板连接处采用凹凸型结构设计，同时在凹槽内增加密闭垫片，保证设备内部对湿度的适应性；并且还进行了抗冲击振动设计。
对于机箱部分的设计如下所述：
如图29所示，所述机箱内部设置有电源腔1、数据处理模块腔2和接口转换腔3，所述电源腔1与所述数据处理模块腔2之间、以及所述数据处理模块腔2与所述接口转换腔3之间均设置有腔体隔板4；机箱采用模块分腔的方式设计，将电源模块、数据处理模块和连接器转换分为三个相对对立的腔体，采用分腔结构设计，减少模块之间的相互干扰，有利于设备对电磁干扰的屏蔽。
如图30所示，所述机箱侧面设置有机箱前面板5；所述机箱前面板5上设置有密封小盖板6，所述密封小盖板6通过螺钉7和导轨固定螺钉8固定设置在所述机箱前面板5上；所述机箱前面板5上还设置有电源输入接口9、地面配置接口10、网络数据采集输入接口11、电源开关12、指示灯区域13、接地柱14；其中，指示灯区域13设置有开关指示灯131、输入指示灯132、工作指示灯133、电池欠压指示灯134、输出指示灯135和故障指示灯136，分别用于指示设备的开关状态、输入状态、工作状态、电池欠压状态、输出状态和故障状态；机箱前面板分为存储器区域（包括松不脱螺钉、存储器和导轨固定螺钉）、接插头区域（包括电源输入接口、地面配置接口、网络数据采集输入接口）、开关指示灯区域和接地区域。
如图31所示，所述机箱上方固定连接有上盖板15，且所述上盖板15采用凹凸型结构，所述上盖板15与所述机箱的箱体通过密闭垫片连接；为保证能在较高湿度的环境下工作，设备除了对外接口和LED指示灯选用带密闭的器件外，设备机箱盖板连接处采用凹凸型结构设计，同时在凹槽内增加密闭垫片，保证设备内部对湿度的适应性。
如图33和图34所示，所述电源腔1的底部设置有电源安装座101，所述电源安装座101上安装有电源模块，所述电源模块上设置有电源助拔器103和电源紧定块104，所述电源腔1的侧壁上设置有电源卡槽102，所述电源紧定块104与所述电源卡槽102适配连接；
所述数据处理模块腔2的底部设置有板卡安装座201，所述板卡安装座201上设置有PCB固定板202和PCB屏蔽板203；
如图32所示，所述PCB固定板202上设置有PCB加固板204和固定紧定块205；为保证各该模块的冲击振动性能，机箱为该模块提供一个PCB加固板、一套紧定安装配件（包括紧定块、机箱卡槽、锁紧螺钉和助拔器）。其连接方式为板卡安装在PCB加固板上，助拔器安装在板卡前面板，形成一个改进型的3U CPCI板卡。改进型的3U CPCI板卡通过卡槽安装在机箱中，紧定块通过卡槽将改进型的3U CPCI板卡固定在同一个水平面上，锁紧螺钉将紧定块和助拔器连接并固定在机箱壳体上。机箱上盖在改进型的3U CPCI板卡安装完成后固定在机箱壳体上，完成改进型的3U CPCI板卡的安装。机箱壳体是机箱主体，提供各个模块安装的载体。卡槽是板卡安装时的通道，指定了每一个板卡的具体安装位置。卡槽与机箱一起通过机械加工形成一个整体。助拔器是板卡安装和拆卸的辅助设备，根据板卡的重量，电源模块安装4个助拔器，数据处理模块安装2个助拔器。紧定块是板卡与卡槽进行紧密耦合的辅助设备。锁紧螺钉是将板卡与紧定块和助拔器固定在机箱壳体上的辅助设备。PCB加固板将板卡两侧固定，可防止板卡左右摆动，同时也是将各个模块的热量导出到机箱壳体的导热辅助器件。
如图33所示，所述接口转换腔3底部设置有接口转换安装板301，如图35-38所示，所述接口转换安装板301上安装有存储器滑轨302、存储器拆卸把手303和存储器304。
存储模块通过前面板安装到数据处理模块板上，为保证存储模块安装的牢固性、准确性，为存储模块安装设计了一个存储器滑轨，存储模块通过滑轨确定的位置进行安装和拆卸，同时在滑轨后端（即与数据处理模块PCB板接近端），设计了一个卡口，防止存储模块安装时对数据处理模块PCB板的冲击损坏。
存储模块为免工具拆卸和安装，将存储模块的PCB固定在一个密封的金属壳体中，并在金属壳前端设计一个把手，存储模块安装拆卸可以通过把手进行。为保证电磁兼容特性，存储模块在安装完成后，使用一个小盖板对存储模块进行密封。小盖板采用松不脱螺钉进行固定在前面板上。存储模块分为内存固定和外层密封，再进行拆卸安装时，用手扭动松不脱螺钉即可完成。
电源模块，机载直流输入电源输入至浪涌尖峰抑制单元，再通过隔离开关输入至DC-DC转换器，转换后供所述数据处理模块使用，且所述电源模块还包括一个大电容，用于在所述机载直流输入电源断电时，所述数据处理模块还能持续一段工作时间；
这种设计能够有效抑制浪涌，稳定电压波动。同时，将机上电压转换为设备工作电压。隔离电源除了可以有效防止设备间干扰，还可以有效防止设备损坏。
如图5所示，数据处理模块，包括：
核心处理器，所述核心处理器选用FPGA+ARM方式；看门狗模块与核心处理器连接，看门狗模块完成设备定时功能，根据用户设置的时间对设备进行状态询问，当检测到设备在设定的时间内处于未接收数据状态，通过触发信号触发设备重新启动；两个千兆以太网适配器均与核心处理器连接，其中一个用于接收机载网络采集数据，另一个用于地面参数配置接口，均可自适应1000M/100M/10M网络速率；SD存储卡与核心处理器连接，是数据存储的介质；DC-DC转换模块，接收到电源模块传输过来的5V直流电源，转换成3.3V、2.5V、1.8V供板卡上的各个器件工作；板载DDR3内存和板载Flash存储器均与核心处理器连接，用于设备程序加载功能使用；指示灯缓冲电路与核心处理器连接，对指示灯控制信号缓冲后通过CPCI连接器连接到机箱面板LED指示灯；
值得注意的是，这部分硬件电路的连接结构单独分出来，确实是现有技术中很成熟的硬件电路，但是本方案是根据发明目的，将这部分硬件电路根据需求设计的，所以它能实现本方案想要达到的效果，是属于有特定作用的。
对于电源模块向数据处理模块提供电源，其数据处理模块的电源输入设计如下所述：
如图17所示，作为电源总输入，即，总电源为DC5V的输入，DC5V通过DC转DC的转换模块输出3.3V。为其他模块提供3.3V输入。
如图18所示，作为内核电源，即，内核电源为DC3.3V，然后通过DC转DC的转换模块输出1.1V。为核心处理器部分提供内核电压。
如图19所示，作为内存电源，即，内存电源为DC3.3V，然后通过DC转DC的转换模块输出1.5V。为内存部分提供1.5V电压。
如图20所示，作为辅助电源，即，辅助电源为DC3.3V，然后通过DC转DC的转换模块输出2.5V。为处理器提供2.5V辅助电压。
对于核心处理器的配置如下所述：
如图21所示，处理器配置，主要是通过EPCQ256进行处理器的程序配置，EPCQ256 FLASH芯片与主处理器AS配置接口互联。处理器调试接头JTAG与外部HEADER连接器互联，可实现对处理器的调试配置。
如图22所示，处理器电源接口，处理器主要需要1P1V内核电源、2P5V辅助电源、3P3V IO电源。3种电源为处理器进行供电。
如图23所示，处理器内存接口，为处理器DDR3内存接口，接口硬件通过处理器调试软件生成管脚分配，硬件进行具体管脚连接。
如图24所示，处理器时钟，为处理器时钟电路。为除了它提供5路单端时钟。有源晶体25M通过时钟分配器CDCLVC1104，扇出4路25MHz时钟输出至处理器ARM部分和FPGA部分。同样另外一路100MHz有源晶体通过时钟分配器CDCLVC1104，扇出2路100MHz时钟至处理器FPGA部分。
对于以太网部分的设计如下：
如图25所示，以太网采用88E111芯片作为接口芯片，实现以太网的PHY功能。PHY芯片通过GMII接口与处理器互联，处理器实现以太网MAC功能。
GMII接口信号定义：
1）RX_CLK
2）RX_DATA[3:0]
3）TX_CLK
4）TX_DATA[3:0]。
对于内存部分的设计如下：
如图26所示，内存选用两片512MB的内存颗粒，通过拼位宽的形式实现1GMB的内存容量。位宽为32bit。内存主要信号有：
1）数据线 DQ[31:0]
2）地址线 A[14:0]
3）控制线 RAS_n、CAS_n、CS_n、WE_n、RESET_n。
4）时钟线 CK_p、CK_n。
相应的，还设计有板卡健康监测部分：
如图27所示，板卡健康监测主要通过LTC2991监测芯片对板卡3.3V、1.1V、2.5V电压进行监测；并监测板卡温度。LTC2991监测芯片通过I2C接口上报监测信息，提供板卡健康状况报告。
其中，看门狗模块如图28所示，负责完成设备定时功能，根据用户设置的时间对设备进行状态询问，当检测到设备在设定的时间内处于未接收数据状态，通过触发信号触发设备重新启动。
连接器转换模块，包括背板转面板连接器和对外连接器，均与核心处理器连接；
其中，背板转面板连接器：
机载关键参数快速处理单元背板与面板航空插头连接的连接器型号规格如下表所示。
背板连接器→网络数据输入接口航空插头的引脚定义如下表所示。
背板连接器→地面配置接口航空插头及指示灯的引脚定义如下表所示。
背板连接器→机载电源输入航空插头及指示灯的引脚定义如下表所示。
其中，对外连接器：
机载关键参数快速处理单元对外连接器的型号规格如下表所示。
机载网络数据输入网络线接口定义如下表所示。
地面配置网络线接口定义如下表所示。
28V电源输入接口定义如下表所示。
地面配置终端也称地面数据处理设备，读取相应的参数配置文件将所有参数显示到界面上，根据参数提取的需求，对参数进行删减，以满足参数存储的需求；将试飞完成后存储在数据处理模块的参数快速导出到地面配置终端上，支持用户按参数名选择、按时间段选择和批量选择的参数导出的选择功能；
采用参数配置文件的方式，能够使系统适配不同的飞行任务参数，通过调整不同的配置文件在不同的飞行任务之间快速转换。软件通过读取不同的配置文件，经由通用化的解析过程，能够高效的将不同参数从网络数据流中解析出来，并且由参数配置文件提供的校准常量，对不同参数数据进行各种方程的工程量转换。
其中，所述核心处理器还用于：
FPGA接收到机载网络数据后在MAC层进行数据获取，对UDP数据包进行错报剔除，根据UDP数据包大小进行数据包重组，重组完成的数据进行UDP端口映射；
映射完成后的数据进行多路UDP数据提取，根据NPD协议分为ACQ格式数据包和ARINC664格式数据包，分别按照ACQ格式数据和ARINC664格式数据进行参数提取，提取完成后的数据发送到数据存储队列中；
根据用户需要进行数据校准，对参数进行直线校准、抛物线校准、点对、多项式校准和双曲线校准，数据校准根据参数校准方式，除了点对校准在ARM中完成外，其余校准在FPGA程序中完成。
由于UDP是不可靠传输，所以在接收端能够完整的接收UDP，并且不造成网络积压就是最关键点。
FPGA在进行接收数据时，较传统PC方式，最大的优势是可以采用流的方式在每个时钟周期同时处理多个数据。
不论是对MAC层进行数据获取，还是对UDP数据包进行错报提出，数据包重组，都可以并行完成。
远大于对高带宽网络的传输速度和流量。
如图4所示，进一步的，所述机载直流输入电源：
输入电压范围为9V~36V DC；输出电压为+5V，负载调整率为3%，电压调整率为1%，正常工作最大负载电流为6A，纹波电压范围≤100mV；
输入输出地隔离，外壳与输入负极、输出负极相互隔离；
输入通电用红色指示灯表示，输出用绿色指示灯表示；
电源输入对外壳、输入对输出绝缘电阻不低于50MΩ；
输出对外壳绝缘电阻不低于20MΩ；
机载直流输入电源配置输入、输出特性、输入指示等标识，机载直流输入电源表面处理为导电氧化；
通过内部导冷到机箱外壳进行散热；
机载直流输入电源输出通过CPCI 47Pin连接器输出到背板，提供给数据处理模块供电。
如图9所示，进一步的，UDP数据包重组流程如下：
网络端口收到来自机载采集的网络数据后，程序读取UDP数据包包头信息，根据包头信息判断数据包是否超过UDP网络包额定长度1472 Bytes，如果超过，则进行UDP数据包重组，如果未超过，则不进行重组；
获取UDP数据包后，按照采集数据来源进行端口映射，即一个端口对应的端口号建立一个FIFO，将数据写入FIFO进行参数提取工作。
其中，进行UDP数据包重组之前还需进行UDP错包剔除，UDP错包剔除具体为：
（1）、在常用数据操作层获取实时UDP数据包包头信息，
（2）、并在该常用数据操作层调取预设的标准UDP数据包包头信息，
（3）、然后在该常用数据操作层将所述实时UDP数据包包头信息与所述标准UDP数据包包头信息进行比较判断，
若此次判断结果为所述实时UDP数据包包头信息与所述标准UDP数据包包头信息一致，则直接进行下一步的UDP数据包重组，
若此次判断结果为所述实时UDP数据包包头信息与所述标准UDP数据包包头信息不一致，则将所述实时UDP数据包包头信息与所述标准UDP数据包包头信息进行第二次比较判断，
（4）、若第二次判断结果为所述实时UDP数据包包头信息与所述标准UDP数据包包头信息一致，则进行下一步的UDP数据包重组，
若第二次判断结果为所述实时UDP数据包包头信息与所述标准UDP数据包包头信息不一致，则将所述实时UDP数据包包头信息转移至备用数据操作层，并在该备用数据操作层调取相同的预设的标准UDP数据包包头信息，然后在该备用数据操作层将所述实时UDP数据包包头信息与所述标准UDP数据包包头信息进行比较判断，
若此次判断结果为所述实时UDP数据包包头信息与所述标准UDP数据包包头信息不一致，则将所述实时UDP数据包包头信息剔除，若此次判断结果为所述实时UDP数据包包头信息与所述标准UDP数据包包头信息一致，则说明所述常用数据操作层出现故障。
在上述方案中，由于本方案所需要的数据是飞机试飞用的网络数据关键参数，对于整个飞机试飞工程是绝对重要的，任何一个数据的错漏都有可能造成严重的飞机试飞事故；
所以在上述的UDP错包剔除过程中应该尤其注意UDP错包剔除的正确性；即，本方案的UDP错包剔除判断分为三次，
第一次判断到实时UDP数据包包头信息是标准的，就直接进行下一步的数据包重组，第一次判断到实时UDP数据包包头信息不是标准的，不能够直接将该实时UDP数据包包头信息直接剔除掉，这样存在标准数据包剔除错误的风险，应该再将该实时UDP数据包包头信息重新进行第二次判断，
第二次判断到实时UDP数据包包头信息是标准的，也进行下一步的数据包重组，第二次判断到实时UDP数据包包头信息也不是标准的，也不能直接将该实时UDP数据包包头信息直接剔除掉，因为常用数据操作层有可能存在故障的情况，就这样直接剔除存在标准数据包剔除错误的风险；
所以本方案将该实时UDP数据包包头信息转移至备用数据操作层进行第三次判断，同样的实时UDP数据包包头信息与标准UDP数据包包头信息在备用数据操作层进行第三次判断，若该第三次判断出实时UDP数据包包头信息还是不标准，则直接剔除该实时UDP数据包包头信息，若该第三次判断出实时UDP数据包包头信息是标准的，则说明常用数据操作层已经出现故障，飞机试飞的工作人员应及时作出调整，避免因为数据处理异常而造成飞机试飞事故。
如图6、7、8、10所示，进一步的，参数提取流程如下：
接收到多路UDP数据包后，解析UDP数据包，从UDP数据包中确定该数据是否符合NPD协议，即识别NPD协议数据包；解析NPD协议数据包，从包头中判断NPD协议数据包上数据帧是ACQ帧还是ARINC664帧；
格式为ACQ帧时，使用ACQ格式将数据取出，具体为首先提取时间戳，将时间戳进行记录；提取数据长度，根据数据长度判断该数据包中所含数据个数；进行错误码校验判断数据包正确性；根据长度，从数据包中取出数据；
格式为ARINC664帧时，使用ARINC664格式将数据取出，具体为：提取数据包时间戳，将时间戳进行记录；提取数据长度，根据数据长度判断数据个数；提取错误码并检验数据包的正确性；提取源IP地址与目标IP地址，判断数据的来源与目的是否符合系统要求；根据数据包长度，计算数据个数，并提取数据。
其中，从UDP数据包中确定该数据是否符合NPD协议，即识别NPD协议数据包，还包括以下步骤：
（1）在解析UDP数据包的过程中，即从UDP数据包中确定该数据是否符合NPD协议的过程中，记录解析出两个相邻的符合NPD协议UDP数据包的实效时间；
（2）根据以往飞机试飞过程中获取的历史数据，并从该历史数据中提取所有解析出两个相邻的符合NPD协议UDP数据包的历史时间，然后将该历史时间统计组合成一个历史时间范围；
（3）将所述实效时间与所述历史时间范围做比较判断，判断所述实效时间是否落在所述历史时间范围内，若是，则判断该解析UDP数据包的过程属于正常解析，否则，判断该解析UDP数据包的过程属于异常解析，并发出相应警告。
在上述方案中，解析UDP数据包的过程是基于前一步的UDP错包剔除和UDP数据包重组过程后的，也就是说，解析UDP数据包的过程所要解析的UDP数据包已经是经过筛选，然后符合条件留下来的数据，也就是属于接近目标数据的少量数据，换句话说，这部分数据属于“二八原理”中起决定性作用的“二”的那一部分，所以这一部分的数据就显得弥足珍贵，所以需要保证，解析UDP数据包的过程正常进行，不能存在解析UDP数据的数据操作层出现事故，从而导致解析UDP数据包的过程异常，进一步引发UDP数据包解析出错，然后引发后期的网络数据关键参数没有提取到位，最终引发飞机试飞事故；
所以本方案将解析出两个相邻的符合NPD协议UDP数据包的实效时间记录下来，然后在根据历史时间范围的约束，以此来判断解析UDP数据包的过程是否异常，如果发现异常情况，通过向工作人员发出警告，工作人员可以及时反应处理，进行人为干预和后续的综合判断，避免良成大祸。
进一步的，数据校准流程如下：根据校准方式，对已提取数据进行计算；校准方式可供选择的有以下四种，具体为：
Y=aX+b
Y=aX5+bX4+cX3+dX2+eX1+f
Y=b/X+a
Y=[a,b:X]
对Y=aX+b校准方式数据，将提取的数据，带入方程为X，a,b由系统给定，计算得出Y，将得出的Y序列传输至数据存储队列；
对Y=aX5+bX4+cX3+dX2+eX1+f校准方式数据，将提取的数据，带入方程为X，其中，a,b,c,d,e,f为系统给定，高次方程次数为系统给定，计算得出Y，将得出的Y序列传输至数据存储队列；
对Y=b/X+a校准方式数据，将提取的数据，带入方程为X，b,a由系统给定，计算得出Y，将得出的Y序列传输至数据存储队列；
将Y=[a,b:X]校准方式数据，将提取的数据，带入表达式X，b,a由系统给定，满足当X大于b时，Y=b,否则Y=a，将得出的Y序列传输至数据存储队列。
其中，NPD头包括以下信息：
a)Version:4 bit长度，描述NPD版本信息；
b)Header Length: 4 bit长度，帧头长度；
c)Data Type: 8 bit长度，数据类型（如ACQ或者A664）；
d)Packet Length：16 bit长度，数据包长度；
e)Configuration Count: 8 bit长度，数据采集器设备配置信息；
f)Flags: 8 bit长度，包括RFT 3个bit位，R位为0是表示使用IEEE1588时间戳，R位为1表示相对时间戳，F位为0时表示最大64k的通用数据包，F位为1时表示NPD数据包，T位为0时表示设备时钟同步，T位为1时表示时钟未同步；
g)Sequence Number: 16 bit长度，发送NPD数据包序列
h)Data Source ID: 32 bit长度，源数据ID；
i)Mulicast Address: 32 bit长度，组播地址；
j）Timestamp: 32 bit长度，时间戳。
如图11所示，进一步的，数据存储流程如下：
（1）设备加电初始化完成后，首先判断存储空间是否已满，如果未满则建立队列等待数据写入，如果已满则异常通知；
（2）开启两个线程分别进行访问FPGA将数据缓存到队列里面和从队列里面将数据存储到SD卡的操作；首先建立缓存队列等待数据到来并以帧为单位进队；队列建立成功之后，则在存储介质中建立存储文件，同时开启线程等待数据；其中，当第一次数据来时建立相应的文件，按照数据采集器数量建立对应的存储文件数量，即一个数据采集器建立一个存储文件；
（3）线程1进行从FPGA到内存数据的缓存工作，采用轮询FPGA标志位的方式来判断数据的有无，以每一个子帧为单位进行处理压入队列缓存；当标志为0时，轮询，为1时，再遵从ARM和FPGA的约定到指定位置读取子帧的个数以及长度再返回到数据位进行读数，当一帧数据读取完毕通知FPGA重置标志位，等待下一帧数据的到来；
（4）线程2采用轮询的方式从队列里面取出单位数据，首先判断队列长度是否大于0，如果大于0 则从队头取出数据，若小于0则继续判断；线程对存储文件溢出检测，当有溢出时异常处理，当无溢出时对数据进行点对校准判断，需要进行点对校准时进行点对校准后存入文件，不需要点对校准时直接存入文件；
（5）判断是否还有数据，如果有，则执行读数标识判断的流程，如无，则结束。
进一步的，所述数据存储的存储介质采用镁光的e.MMC架构的存储芯片，将存储芯片焊接在PCB板上，通过矩形连接器与数据处理模块的硬件板卡连接，当飞机试飞完成后，将存储芯片拔下，安装在转换板上，通过转换板上的USB3.0接口与地面配置终端相连，地面配置终端上的地面配置及数据处理软件将数据导出。
存储芯片的焊接，使在飞行过程中能够有效防止因机身抖动造成的芯片脱落，保证了设备的完整性和数据的安全性。
其中，数据存储流程还包括数据加密和数据解密步骤，具体为：
（1）通过核心处理器处对存储数据进行第一次加密处理，并生成相应的经过第一次加密处理后的第一存储数据和第一密钥，然后将所述第一存储数据发送至第一存储芯片中存储，所述第一密钥发送至第二存储芯片中存储；
（2）通过所述第一存储芯片对所述第一存储数据进行第二次加密处理，并生成相应的经过第二次加密处理后的第二存储数据和第二密钥，然后将所述第二密钥发送至第二存储芯片中；
（3）设置外部设备读取所述第一存储芯片中第一存储数据和第二存储数据的访问协议，若外部设备按照所述访问协议对所述第一存储芯片进行读取，则所述第二存储芯片中存储的第一密钥和第二密钥发送至所述第一存储芯片中；若外部设备没有按照所述访问协议对所述第一存储芯片进行读取，则所述第二存储芯片切断与所述第一存储芯片的数据交互，并将所述第二存储芯片中存储的第一密钥和第二密钥禁止访问。
在上述方案中，存储的数据是从飞机试飞时的大流量网络数据中提取出来的关键参数，是用于指导飞机试飞的，所以其价值是非常珍贵的；为了防止这部分关键参数被盗取或者是其他非自然获取，所以将存储芯片分成第一存储芯片和第二存储芯片，对这部分数据进行了双重加密操作，第一密钥是用来对第一次加密后的第一存储数据进行解密的，还用来对第二加密数据进行第一重解密，但是此时的第二加密数据还无法完全解密，还需要通过第二密钥进行第二次解密，这样第二存储数据才能被完全解密；在这过程中，第一存储数据和第二存储数据是存储在第一存储芯片中的，第一密钥和第二密钥均存储在第二存储芯片中；第一存储芯片和第二存储芯片之间采用这种联动方式，相当于数据的第三次加密过程，其实质就是第一存储芯片的访问协议，若需要读取数据的用户知道这个访问协议，那么这个客户就可以读取，相反的，若客户没有这个访问协议，就没法读取第一存储芯片内的数据，更加没有办法读取第二存储芯片中的密钥。
可选的，第一存储芯片和第二存储芯片的联动也可以采用硬件设计的联动，即在存储芯片从连接器上拔出时进行设计，传统的存储芯片拔出方式是沿着插口竖向拔出方式，而本方案将第一存储芯片的标准拔出方式设置为横向拔出方式，即连接器上设置的连接口有两个，一个是横向连接口，一个是竖向连接口，其中横向连接口才是第一存储芯片的实际插入和拔出连接口，而竖向连接口是传统的插入和拔出的连接口，也是本方案的诱导陷阱连接口，若感应器感应到第一存储芯片是横向拔出，感应器给常闭继电器一个断开信号，使得第二存储芯片的连接器上的锁紧装置断电打开，使得第二存储芯片从连接器上松脱，若感应器感应到第一存储芯片是竖向连接口（诱导陷阱连接口）拔出，感应器向第二存储芯片的损毁装置发送一个触发信号，使第二存储芯片损毁，否则第二存储芯片就会一直锁紧在连接器上，进一步的，若强行对第二存储芯片施力，则压力感应器也会向第二存储芯片的损毁装置发送一个触发信号，使第二存储芯片损毁，进一步保证了这部分关键参数的安全。这一部分也相当于一种硬件加密方式。
如图12所示，进一步的，所述地面配置终端采用计算机，其具体配置流程如下：
飞机试飞前，通过计算机端将数据采集器参数配置文件读入，按照数据采集器定义的XML文件进行解析，将参数显示到界面上，用户根据关键参数提取需求，选择需要进行数据存储的参数，然后通过地面配置网络接口下载到数据处理模块，数据处理模块接收参数后进行解析，根据解析结果完成参数提取和存储工作；
飞机试飞任务完成后，将存储数据的SD卡从数据处理模块卸载下，安装在转换板上，通过计算机上的USB3.0接口与转换板上的USB3.0接口连接，启动软件，将SD卡中的参数按照需要导出，支持批量选择、按时间段选择和按参数名选择方式。
使用USB3.0接口可以传输高达5.0Gbps的数据。
由于多个数据采集器存储时间同步误差，根据每一个数据采集器对应的存储文件，在数据导出时存在时间对齐的问题，按照“约等于”或者“线性插值”的方式进行时间对齐；“约等于”的方式即给定一个时间队列，每个参数按照与之最接近的时间进行对齐，“线性插值”是按照最大采样率的参数为时间轴，其他参数按照最接近直线的方式进行插值；
数据处理模块在数据存储时，按照一个数据采集器对应一个文件进行存储，保证了每个数据采集器对应的参数是时间对齐的，在地面进行处理时，可按照用户指定的一个时间轴，每个数据采集器对应的参数与给定的时间轴进行时间“约等于”的方式进行对齐，也可按照任意一个数据采集器对应的时间轴进行“约等于”的方式进行对齐；如下表所示。
如图13和图14所示，当采用“线性插值”的方式进行时间对齐时，选择一个最大采样的参数作为时间轴，其他参数参考该时间轴，对某时间无采样数据的节点进行数据插入；根据最大采样率参数的时间轴，其他参数根据两个时间前后的数据关系，计算出所需插入值的数量，按照等差数列的方式插入参数值。
如图15和图16所示，进一步的，还包括信号模拟模块，信号模拟模块是用于本提取设备模拟测试时使用的信号源软件，信号模拟模块模拟数据采集器采集后的数据按照NPD协议以UPD数据包的方式发送到数据处理模块，并且可在多台电脑上同时发送，以模拟多个数据采集器同时工作的状况；信号模拟模块安装在不同的计算机上，发送数据时按照端口号不同进行设备识别；计算机通过交换机向数据处理模块发送数据，数据处理模块根据提取参数的需求，完成UPD数据包拆包、协议解析、参数提取和数据存储；
由于计算机不能做到时钟同步，因此每个计算机发送出的参数具有时间差，数据存储模块按照计算机对应的端口号建立对应的存储文件，每个文件存储的时间即为当前计算机发送数据的时间。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“逆时针”、“顺时针”“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种大流量网络数据参数的提取设备，其特征在于，包括：
机箱，分为电源腔、数据处理模块腔和接口转换腔，所述电源腔、数据处理模块腔和接口转换腔为三个相对独立的分腔结构，所述电源腔用于放置电源模块、所述数据处理模块腔用于放置数据处理模块、所述接口转换腔用于放置连接器转换模块；
电源模块，机载直流输入电源输入至浪涌尖峰抑制单元，再通过隔离开关输入至DC-DC转换器，转换后供所述数据处理模块使用，且所述电源模块还包括一个大电容，用于在所述机载直流输入电源断电时，所述数据处理模块还能持续一段工作时间；
数据处理模块，包括：核心处理器，所述核心处理器选用FPGA+ARM方式；看门狗模块与核心处理器连接，看门狗模块完成设备定时功能，根据用户设置的时间对设备进行状态询问，当检测到设备在设定的时间内处于未接收数据状态，通过触发信号触发设备重新启动；两个千兆以太网适配器均与核心处理器连接，其中一个用于接收机载网络采集数据，另一个用于地面参数配置接口，均可自适应1000M/100M/10M网络速率；SD存储卡与核心处理器连接，是数据存储的介质；DC-DC转换模块，接收到电源模块传输过来的5V直流电源，转换成3.3V、2.5V、1.8V供板卡上的各个器件工作；板载DDR3内存和板载Flash存储器均与核心处理器连接，用于设备程序加载功能使用；指示灯缓冲电路与核心处理器连接，对指示灯控制信号缓冲后通过CPCI连接器连接到机箱面板LED指示灯；
连接器转换模块，包括背板转面板连接器和对外连接器，均与核心处理器连接；
地面配置终端，读取相应的参数配置文件将所有参数显示到界面上，根据参数提取的需求，对参数进行删减，以满足参数存储的需求；将试飞完成后存储在数据处理模块的参数快速导出到地面配置终端上，支持用户按参数名选择、按时间段选择和批量选择的参数导出的选择功能；
其中，所述核心处理器还用于：FPGA接收到机载网络数据后在MAC层进行数据获取，对UDP数据包进行错报剔除，根据UDP数据包大小进行数据包重组，重组完成的数据进行UDP端口映射；映射完成后的数据进行多路UDP数据提取，根据NPD协议分为ACQ格式数据包和ARINC664格式数据包，分别按照ACQ格式数据和ARINC664格式数据进行参数提取，提取完成后的数据发送到数据存储队列中；根据用户需要进行数据校准，对参数进行直线校准、抛物线校准、点对、多项式校准和双曲线校准，数据校准根据参数校准方式，除了点对校准在ARM中完成外，其余校准在FPGA程序中完成。
2.根据权利要求1所述的一种大流量网络数据参数的提取设备，其特征在于，所述机载直流输入电源：输入电压范围为9V~36V DC；输出电压为+5V，负载调整率为3%，电压调整率为1%，正常工作最大负载电流为6A，纹波电压范围≤100mV；输入输出地隔离，外壳与输入负极、输出负极相互隔离；输入通电用红色指示灯表示，输出用绿色指示灯表示；电源输入对外壳、输入对输出绝缘电阻不低于50MΩ；输出对外壳绝缘电阻不低于20MΩ；机载直流输入电源配置输入、输出特性、输入指示等标识，机载直流输入电源表面处理为导电氧化；通过内部导冷到机箱外壳进行散热；机载直流输入电源输出通过CPCI 47Pin连接器输出到背板，提供给数据处理模块供电。
3.根据权利要求1所述的一种大流量网络数据参数的提取设备，其特征在于，UDP数据包重组流程如下：
网络端口收到来自机载采集的网络数据后，程序读取UDP数据包包头信息，根据包头信息判断数据包是否超过UDP网络包额定长度1472 Bytes，如果超过，则进行UDP数据包重组，如果未超过，则不进行重组；获取UDP数据包后，按照采集数据来源进行端口映射，即一个端口对应的端口号建立一个FIFO，将数据写入FIFO进行参数提取工作；
其中，进行UDP数据包重组之前还需进行UDP错包剔除，UDP错包剔除具体为：
（1）、在常用数据操作层获取实时UDP数据包包头信息，
（2）、并在该常用数据操作层调取预设的标准UDP数据包包头信息，
（3）、然后在该常用数据操作层将所述实时UDP数据包包头信息与所述标准UDP数据包包头信息进行比较判断，若此次判断结果为所述实时UDP数据包包头信息与所述标准UDP数据包包头信息一致，则直接进行下一步的UDP数据包重组，若此次判断结果为所述实时UDP数据包包头信息与所述标准UDP数据包包头信息不一致，则将所述实时UDP数据包包头信息与所述标准UDP数据包包头信息进行第二次比较判断，
（4）、若第二次判断结果为所述实时UDP数据包包头信息与所述标准UDP数据包包头信息一致，则进行下一步的UDP数据包重组，若第二次判断结果为所述实时UDP数据包包头信息与所述标准UDP数据包包头信息不一致，则将所述实时UDP数据包包头信息转移至备用数据操作层，并在该备用数据操作层调取相同的预设的标准UDP数据包包头信息，然后在该备用数据操作层将所述实时UDP数据包包头信息与所述标准UDP数据包包头信息进行比较判断，若此次判断结果为所述实时UDP数据包包头信息与所述标准UDP数据包包头信息不一致，则将所述实时UDP数据包包头信息剔除，若此次判断结果为所述实时UDP数据包包头信息与所述标准UDP数据包包头信息一致，则说明所述常用数据操作层出现故障。
4.根据权利要求3所述的一种大流量网络数据参数的提取设备，其特征在于，参数提取流程如下：
接收到多路UDP数据包后，解析UDP数据包，从UDP数据包中确定该数据是否符合NPD协议，即识别NPD协议数据包；解析NPD协议数据包，从包头中判断NPD协议数据包上数据帧是ACQ帧还是ARINC664帧；
格式为ACQ帧时，使用ACQ格式将数据取出，具体为首先提取时间戳，将时间戳进行记录；提取数据长度，根据数据长度判断该数据包中所含数据个数；进行错误码校验判断数据包正确性；根据长度，从数据包中取出数据；
格式为ARINC664帧时，使用ARINC664格式将数据取出，具体为：提取数据包时间戳，将时间戳进行记录；提取数据长度，根据数据长度判断数据个数；提取错误码并检验数据包的正确性；提取源IP地址与目标IP地址，判断数据的来源与目的是否符合系统要求；根据数据包长度，计算数据个数，并提取数据；
其中，从UDP数据包中确定该数据是否符合NPD协议，即识别NPD协议数据包，还包括以下步骤：
（1）在解析UDP数据包的过程中，即从UDP数据包中确定该数据是否符合NPD协议的过程中，记录解析出两个相邻的符合NPD协议UDP数据包的实效时间；
（2）根据以往飞机试飞过程中获取的历史数据，并从该历史数据中提取所有解析出两个相邻的符合NPD协议UDP数据包的历史时间，然后将该历史时间统计组合成一个历史时间范围；
（3）将所述实效时间与所述历史时间范围做比较判断，判断所述实效时间是否落在所述历史时间范围内，若是，则判断该解析UDP数据包的过程属于正常解析，否则，判断该解析UDP数据包的过程属于异常解析，并发出相应警告。
5.根据权利要求4所述的一种大流量网络数据参数的提取设备，其特征在于，数据校准流程如下：根据校准方式，对已提取数据进行计算；校准方式可供选择的有以下四种，具体为：
Y=aX+b
Y=aX5+bX4+cX3+dX2+eX1+f
Y=b/X+a
Y=[a,b:X]
对Y=aX+b校准方式数据，将提取的数据，带入方程为X，a,b由系统给定，计算得出Y，将得出的Y序列传输至数据存储队列；
对Y=aX5+bX4+cX3+dX2+eX1+f校准方式数据，将提取的数据，带入方程为X，其中，a,b,c,d,e,f为系统给定，高次方程次数为系统给定，计算得出Y，将得出的Y序列传输至数据存储队列；
对Y=b/X+a校准方式数据，将提取的数据，带入方程为X，b,a由系统给定，计算得出Y，将得出的Y序列传输至数据存储队列；
将Y=[a,b:X]校准方式数据，将提取的数据，带入表达式X，b,a由系统给定，满足当X大于b时，Y=b,否则Y=a，将得出的Y序列传输至数据存储队列。
6.根据权利要求5所述的一种大流量网络数据参数的提取设备，其特征在于，数据存储流程如下：
（1）设备加电初始化完成后，首先判断存储空间是否已满，如果未满则建立队列等待数据写入，如果已满则异常通知；
（2）开启两个线程分别进行访问FPGA将数据缓存到队列里面和从队列里面将数据存储到SD存储卡的操作；首先建立缓存队列等待数据到来并以帧为单位进队；队列建立成功之后，则在存储介质中建立存储文件，同时开启线程等待数据；其中，当第一次数据来时建立相应的文件，按照数据采集器数量建立对应的存储文件数量，即一个数据采集器建立一个存储文件；
（3）线程1进行从FPGA到内存数据的缓存工作，采用轮询FPGA标志位的方式来判断数据的有无，以每一个子帧为单位进行处理压入队列缓存；当标志为0时，轮询，为1时，再遵从ARM和FPGA的约定到指定位置读取子帧的个数以及长度再返回到数据位进行读数，当一帧数据读取完毕通知FPGA重置标志位，等待下一帧数据的到来；
（4）线程2采用轮询的方式从队列里面取出单位数据，首先判断队列长度是否大于0，如果大于0 则从队头取出数据，若小于0则继续判断；线程对存储文件溢出检测，当有溢出时异常处理，当无溢出时对数据进行点对校准判断，需要进行点对校准时进行点对校准后存入文件，不需要点对校准时直接存入文件；
（5）判断是否还有数据，如果有，则执行读数标识判断的流程，如无，则结束。
7.根据权利要求6所述的一种大流量网络数据参数的提取设备，其特征在于，所述数据存储的存储介质采用美光的e.MMC架构的存储芯片，将存储芯片焊接在PCB板上，通过矩形连接器与数据处理模块的硬件板卡连接，当飞机试飞完成后，将存储芯片拔下，安装在转换板上，通过转换板上的USB3.0接口与地面配置终端相连，地面配置终端上的地面配置及数据处理软件将数据导出；
其中，数据存储流程还包括数据加密和数据解密步骤，具体为：
（1）通过核心处理器处对存储数据进行第一次加密处理，并生成相应的经过第一次加密处理后的第一存储数据和第一密钥，然后将所述第一存储数据发送至第一存储芯片中存储，所述第一密钥发送至第二存储芯片中存储；
（2）通过所述第一存储芯片对所述第一存储数据进行第二次加密处理，并生成相应的经过第二次加密处理后的第二存储数据和第二密钥，然后将所述第二密钥发送至第二存储芯片中；
（3）设置外部设备读取所述第一存储芯片中第一存储数据和第二存储数据的访问协议，若外部设备按照所述访问协议对所述第一存储芯片进行读取，则所述第二存储芯片中存储的第一密钥和第二密钥发送至所述第一存储芯片中；若外部设备没有按照所述访问协议对所述第一存储芯片进行读取，则所述第二存储芯片切断与所述第一存储芯片的数据交互，并将所述第二存储芯片中存储的第一密钥和第二密钥禁止访问。
8.根据权利要求7所述的一种大流量网络数据参数的提取设备，其特征在于，所述地面配置终端采用计算机，其具体配置流程如下：
飞机试飞前，通过计算机端将数据采集器参数配置文件读入，按照数据采集器定义的XML文件进行解析，将参数显示到界面上，用户根据关键参数提取需求，选择需要进行数据存储的参数，然后通过地面配置网络接口下载到数据处理模块，数据处理模块接收参数后进行解析，根据解析结果完成参数提取和存储工作；
飞机试飞任务完成后，将存储数据的SD存储卡从数据处理模块卸载下，安装在转换板上，通过计算机上的USB3.0接口与转换板上的USB3.0接口连接，启动软件，将SD存储卡中的参数按照需要导出，支持批量选择、按时间段选择和按参数名选择方式；
由于多个数据采集器存储时间同步误差，根据每一个数据采集器对应的存储文件，在数据导出时存在时间对齐的问题，按照“约等于”或者“线性插值”的方式进行时间对齐；“约等于”的方式即给定一个时间队列，每个参数按照与之最接近的时间进行对齐，“线性插值”是按照最大采样率的参数为时间轴，其他参数按照最接近直线的方式进行插值；
数据处理模块在数据存储时，按照一个数据采集器对应一个文件进行存储，保证了每个数据采集器对应的参数是时间对齐的，在地面进行处理时，可按照用户指定的一个时间轴，每个数据采集器对应的参数与给定的时间轴进行时间“约等于”的方式进行对齐，也可按照任意一个数据采集器对应的时间轴进行“约等于”的方式进行对齐；
当采用“线性插值”的方式进行时间对齐时，选择一个最大采样的参数作为时间轴，其他参数参考该时间轴，对某时间无采样数据的节点进行数据插入；根据最大采样率参数的时间轴，其他参数根据两个时间前后的数据关系，计算出所需插入值的数量，按照等差数列的方式插入参数值。
9.根据权利要求8所述的一种大流量网络数据参数的提取设备，其特征在于，还包括信号模拟模块，信号模拟模块是用于本提取设备模拟测试时使用的信号源软件，信号模拟模块模拟数据采集器采集后的数据按照NPD协议以UPD数据包的方式发送到数据处理模块，并且可在多台电脑上同时发送，以模拟多个数据采集器同时工作的状况；信号模拟模块安装在不同的计算机上，发送数据时按照端口号不同进行设备识别；计算机通过交换机向数据处理模块发送数据，数据处理模块根据提取参数的需求，完成UPD数据包拆包、协议解析、参数提取和数据存储；
由于计算机不能做到时钟同步，因此每个计算机发送出的参数具有时间差，数据存储模块按照计算机对应的端口号建立对应的存储文件，每个文件存储的时间即为当前计算机发送数据的时间。
10.根据权利要求1所述的一种大流量网络数据参数的提取设备，其特征在于，所述机箱内部设置有电源腔（1）、数据处理模块腔（2）和接口转换腔（3），所述电源腔（1）与所述数据处理模块腔（2）之间、以及所述数据处理模块腔（2）与所述接口转换腔（3）之间均设置有腔体隔板（4）；
所述机箱侧面设置有机箱前面板（5）；所述机箱前面板（5）上设置有密封小盖板（6），所述密封小盖板（6）通过螺钉（7）和导轨固定螺钉（8）固定设置在所述机箱前面板（5）上；所述机箱前面板（5）上还设置有电源输入接口（9）、地面配置接口（10）、网络数据采集输入接口（11）、电源开关（12）、指示灯区域（13）、接地柱（14）；其中，指示灯区域（13）设置有开关指示灯（131）、输入指示灯（132）、工作指示灯（133）、电池欠压指示灯（134）、输出指示灯（135）和故障指示灯（136）；
所述机箱上方固定连接有上盖板（15），且所述上盖板（15）采用凹凸型结构，所述上盖板（15）与所述机箱的箱体通过密闭垫片连接；
所述电源腔（1）的底部设置有电源安装座（101），所述电源安装座（101）上安装有电源模块，所述电源模块上设置有电源助拔器（103）和电源紧定块（104），所述电源腔（1）的侧壁上设置有电源卡槽（102），所述电源紧定块（104）与所述电源卡槽（102）适配连接；
所述数据处理模块腔（2）的底部设置有板卡安装座（201），所述板卡安装座（201）上设置有PCB固定板（202）和PCB屏蔽板（203）；所述PCB固定板（202）上设置有PCB加固板（204）和固定紧定块（205）；
所述接口转换腔（3）底部设置有接口转换安装板（301），所述接口转换安装板（301）上安装有存储器滑轨（302）、存储器拆卸把手（303）和存储器（304）。
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