CN112407329B - 一种电传飞控系统地面试验用实时网络系统和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电传飞控系统地面试验技术领域，公开了一种电传飞控系统地面试验用实时网络系统和控制方法。电传飞控系统地面试验系统主要由仿真管理系统、视景系统、航电仿真系统、仪表显示系统、三轴运动转台、数据采集系统，加载系统，电源仿真系统等多个子系统组成，各子系统间数据交互需求多，数据信息量大，保证系统实时性是电传飞控系统地面试验系统正常运转的前提条件。

Description

一种电传飞控系统地面试验用实时网络系统和控制方法

技术领域

本发明属于电传飞控系统地面试验技术领域，涉及一种电传飞控系统地面试验用实时网络系统和控制方法。

背景技术

电传飞控系统的功能、性能直接影响到直升机整体的性能指标和飞行的安全，所以在地面需对电传飞控系统进行全面充分的试验验证，而仿真实时性是电传飞控系统地面试验的关键技术指标。目前国内在直升机电传飞控系统地面试验领域尚无相关的实时网络系统，所以需要一种电传飞控实时网络系统来保证电传飞控系统地面试验的可靠性。

发明内容

一种用于电传飞控系统地面试验的实时网络系统，包括：实时数据交互设备、多个子系统、与子系统个数相同的实时数据交互卡；

每个子系统配置一张实时数据交互卡；全部实时数据交互卡均通过电缆连接至实时数据交互设备；

所述实时数据交互卡采用双向存储器读写工作方式，实时数据交互卡采集各自子系统的工作数据并经由实时数据交互设备分发至系统的其它子系统。

进一步，所述多个子系统包括：仿真管理子系统、视景子系统、航电仿真子系统、仪表显示子系统、三轴运动转台子系统、数据采集子系统，加载子系统，电源仿真子系统。

一种用于电传飞控系统地面试验的实时网络系统控制方法，所述方法用于控制上述的实时网络系统，所述控制方法包括：数据读写控制、地址分配容错控制、数据握手保护控制和存储地址数据库控制。

进一步，所述数据读写控制包括以下步骤：

步骤a)，实时网络系统开始工作时，子系统读取自身的实时数据交互卡设备标识；

步骤b)，实时数据交互卡设备标识读取成功后，启动自身的实时数据交互卡的系统时钟，并开启自身的实时数据交互卡的后台进程；所述后台进程用于按设定的周期实时从实时数据交互卡中读取数据并将自身子系统的数据写入实时数据交互卡；

步骤c)，实时网络系统工作结束时，关闭实时数据交互卡及后台进程。

进一步，所述地址容错分配控制包括以下步骤：

步骤d)实时网络系统正常工作时，每个子系统读取其它子系统发送的实时数据中的地址信息；

步骤e)每个子系统将实际读取的其它子系统的地址信息与自身预先存储的相应子系统的地址信息比较；

步骤f)若每个子系统实际读取的其它子系统的地址信息与自身预先存储的相应子系统的地址信息一致则无需调整；若每个子系统实际读取的其它子系统的地址信息与自身预先存储的相应子系统的地址信息不一致，则用实际读取的其它子系统的地址信息覆盖预先存储的相应子系统的地址信息。

进一步，所述数据握手保护控制包括以下步骤：

步骤h)实时网络系统中某个子系统在数据写入自身实时数据交互卡后设置可读取标志为可读取；

步骤i)其它子系统在检测到所述子系统可读取标志为可读取后，向所述子系统发送数据读取请求；

步骤j)所述子系统获取数据读取请求后判断该数据读取请求是否符合预先设定的数据读取权限；

步骤k)若数据读取请求符合预先设定的数据读取权限，则向该子系统发送所需数据。

进一步，所述存储地址数据库控制为：各个子系统自身的数据库系统采用可扩展式数据结构。

进一步，所述数据读写控制还包括：若子系统读取自身的实时数据交互卡设备标识失败，则不进行任何读写操作并反馈自身的实时数据交互卡工作状态至其它子系统。

有益效果：电传飞控系统地面试验的实时网络系统已经成功应用于某型直升机电传飞控系统地面试验，确保了该型直升机电传飞控系统地面试验的顺利完成，加快了型号研制进度，降低型号研制风险，同时也可以将该实时网络系统快速应用于其它型号电传飞控系统地面试验中。

附图说明

图1为电传飞控系统地面试验系统组成图；

图2网络子节点地址分配容错工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明所涉及的设计方法做进一步详细说明。

电传飞控系统地面试验系统主要由仿真管理系统、视景系统、航电仿真系统、仪表显示系统、三轴运动转台、数据采集系统，加载系统，电源仿真系统等多个子系统组成，各子系统间数据交互需求多，数据信息量大，保证系统实时性是电传飞控系统地面试验系统正常运转的前提条件，电传飞控系统地面试验系统组成图如图1所示。

电传飞控实时网络系统设计方案：

1.系统组成：

电传飞控实时网络系统主要由实时数据交互卡，实时数据交互设备，实时数据交互软件协议组成。

2.实时数据交互卡：

在各个网路子节点分别安装1-2块实时数据交互卡，该硬件载体具有交互速度快、性能稳定可靠、数据吞吐量大等特点，最大可支持10个网络节点实时在线进行网络数据交互，可以实现系统内多个网络子节点间数据交互，数据传输速率最高可达到100Mbyte/sec。

3.实时数据交互设备：

实时数据交换设备是电传飞控实时网络系统数据交换中心，承担着系统内各子节点数据的实时交互任务，实时接收各实时网络子节点输出的各类数据，并按照协议要求实时传输至相应网络子节点的内部存储器中，实时数据交互设备可扩展性，物理连接简单，可靠性高。

4.实时数据交互软件协议

实时数据交互软件协议是电传飞控实时网络系统的核心，该协议包含实时网络时钟机制，内部存储器地址分配容错机制，实时网络数据握手保护机制等交互子协议，通过各子协议的约定保证了电传飞控实时网络系统的各子节点间数据交互实时准确，无冲突。

5.系统数据交互原理：

电传飞控实时网络系统数据交互原理如下所示：

a.实时数据交互卡通过电缆连接至数据交换设备，每个子节点的实时数据交互卡上的存储器存储电传飞控系统地面试验系统中的实时交互数据。

b.每个节点上的实时数据交互卡采用双向存储器读写工作方式，当数据被写入自身相应存储空间后会自动通过连接电缆传输至网络其它节点的存储器相应位置空间中，

c.实时网络上所有节点相互访问数据时，只需要访问自身实时数据交互卡的存储器即可。

实时数据交互软件协议设计方案：

1.协议生成

实时数据交互软件协议采用C语言编程环境，以动态链接库的形式形成目标码，该协议主要包含存储器读写、地址分配容错、数据握手保护，存储地址数据库等多个子协议，工作原理图如图2所示。

1.1存储器读写子协议

电传飞控实时网络系统存储器读写子协议包括实时数据交互卡的打开、关闭、数据的读写等各种操作，具体设计如下：

a.电传飞控实时网络系统开始工作时先读取实时数据交互卡设备标识，如果读取失败则无法进行相应的数据读取及写入操作，并实时反馈数据交互卡的工作状态；

b.读取实时数据交互卡设备标识成功后，交互协议启动系统时钟并开启后台进程，该进程按事先设定的周期实时循环读取、写入存储器地址中的交互数据；

c.在电传飞控实时网络系统工作结束时，关闭实时数据交互卡设备及后台数据读写进程，以保护电传飞控实时网络系统数据状态，为电传飞控实时网络系统重新工作做好准备。

1.2地址分配容错子协议

电传飞控实时网络系统包含多个网络子节点，地址分配容错子协议采用自动判别和调整各子节点存储器地址的方法来实现电传飞控实时网络系统在正常工作时不会出现数据存储地址冲突,具体设计如下:

a.在电传飞控实时网络系统工作正常时，首先读取预先设定的系统各网络子节点的数据存储器地址信息；

b.通过读取出的预先设定信息与当前工作状态各网络子节点的实际情况进行比较；

c.通过比较结果，如符合预期则无需进行调整，如不符合预期则根据实际情况对各子节点存储器地址进行自动修订；

d.在各子节点存储器地址信息修改完成后自动形成新的各子节点存储器地址信息。

1.3数据握手保护子协议

电传飞控实时网络系统的数据保护握手保护子协议采用点对点握手机制，具体设计如下：

a.网络系统中某个子节点需交互数据在写入自身存储器地址空间后设置可读取标志；

b.其它网络子节点在获取可读取标志为可读取后，向数据源子节点发出请求读取要求；

c.数据源子节点会自动判别该读取请求是否符合预先设定的数据读取权限要求，如符合要求则允许该读取子节点获得相关数据

通过握手保护机制可以确保数据流向清晰，数据受保护，不会出现多个子节点读取数据时互相冲突的现象。

1.4存储地址数据库子协议

电传飞控实时网络系统存储地址数据库子协议采用可扩展式数据结构，可以对存储地址信息数据库进行预先编辑并存储，同时采用面向对象方式提供用户可视化编辑、存储、扩展等功能，数据库信息包括存储器地址信息、存储数据类型信息、各网络子节点读取和写入标志等多项信息。

发明特点：

1.网络子节点地址分配容错

电传飞控实时网络系统包含多个网络分支节点，如何动态实时分配管理各网络分支节点的数据存储地址，防止在实时网络系统运行过程中出现数据存储地址冲突，是电传飞控实时网络系统的关键点之一。

在建立电传飞控实时网络系统时，采用了网络子节点数据存储地址自动分配容错方法，在该设计方法中，在各网络子节点开辟数据存储地址的独立存储区，并对所开辟的独立存储区进行保护，以防止被修改，在各网络节点确定自身数据存储地址分配前先读取独立存储区的内容，通过分析处理该读取结果来合理分配自身的数据存储地址，同时对自身确定的数据存储地址进行标识处理，当自身确定的数据存储地址与其它分支子节点数据存储地址发生冲突时可自动对当前分配的数据存储地址进行实时动态更新，从而实现电传飞控实时网络系统内各子节点数据存储地址无冲突，确保整个电传飞控系统地面试验系统安全可靠的运行，工作原理图如图2所示。

2.电传飞控实时网络系统实时性

电传飞控系统地面试验系统由多个子系统组成，交互关系复杂，数据量大，对协同工作要求高，因此保证电传飞控实时网络系统的实时性对于电传飞控系统地面试验顺利开展至关重要，电传飞控实时网络系统实时性的高要求是关键点之一。

为保证电传飞控实时网络系统实时性，实时网络系统采用了多线程、多时钟、前后台任务动态切换的方法。电传飞控实时网络各个子系统均根据实际需要开启多个工作线程，将子系统内占用的资源减少到最低，从而最大限度的配置各子系统资源满足电传飞控实时网络系统实时性要求。而在子系统中对实时性要求高的工作任务配置高级别的的时钟，要求一般的工作任务则配置普通级别的时钟，通过采用高低搭配的方法合理的分配工作时钟，以满足不同工作任务对时间性能的需求。采用前后台任务动态切换的方法可以暂时将不工作的工作任务进入睡眠状态，并释放睡眠任务所占用的各类资源，同时睡眠任务可以根据试验系统需要重新唤醒，并实时进入工作任务队列中。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原来的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于电传飞控系统地面试验的实时网络系统控制方法，所述方法用于控制所述的实时网络系统，所述实时网络系统包括：实时数据交互设备、多个子系统、与子系统个数相同的实时数据交互卡；每个子系统配置一张实时数据交互卡；全部实时数据交互卡均通过电缆连接至实时数据交互设备；所述实时数据交互卡采用双向存储器读写工作方式，实时数据交互卡采集各自子系统的工作数据并经由实时数据交互设备分发至系统的其它子系统；

其特征在于：所述控制方法包括：数据读写控制、地址分配容错控制、数据握手保护控制和存储地址数据库控制；

所述数据读写控制包括以下步骤：

步骤a)，实时网络系统开始工作时，子系统读取自身的实时数据交互卡设备标识；

步骤b)，实时数据交互卡设备标识读取成功后，启动自身的实时数据交互卡的系统时钟，并开启自身的实时数据交互卡的后台进程；所述后台进程用于按设定的周期实时从实时数据交互卡中读取数据并将自身子系统的数据写入实时数据交互卡；

步骤c)，实时网络系统工作结束时，关闭实时数据交互卡及后台进程。

2.根据权利要求1所述的一种用于电传飞控系统地面试验的实时网络系统控制方法，其特征在于：所述地址分配容错控制包括以下步骤：

步骤d)实时网络系统正常工作时，每个子系统读取其它子系统发送的实时数据中的地址信息；

步骤e)每个子系统将实际读取的其它子系统的地址信息与自身预先存储的相应子系统的地址信息比较；

步骤f)若每个子系统实际读取的其它子系统的地址信息与自身预先存储的相应子系统的地址信息一致则无需调整；若每个子系统实际读取的其它子系统的地址信息与自身预先存储的相应子系统的地址信息不一致，则用实际读取的其它子系统的地址信息覆盖预先存储的相应子系统的地址信息。

3.根据权利要求1所述的一种用于电传飞控系统地面试验的实时网络系统控制方法，其特征在于：所述数据握手保护控制包括以下步骤：

步骤h)实时网络系统中某个子系统在数据写入自身实时数据交互卡后设置可读取标志为可读取；

步骤i)其它子系统在检测到所述子系统可读取标志为可读取后，向所述子系统发送数据读取请求；

步骤j)所述子系统获取数据读取请求后判断该数据读取请求是否符合预先设定的数据读取权限；

步骤k)若数据读取请求符合预先设定的数据读取权限，则向该子系统发送所需数据。

4.根据权利要求1所述的一种用于电传飞控系统地面试验的实时网络系统控制方法，其特征在于：所述存储地址数据库控制为：各个子系统自身的数据库系统采用可扩展式数据结构。

5.根据权利要求1所述的一种用于电传飞控系统地面试验的实时网络系统控制方法，其特征在于：所述数据读写控制还包括：若子系统读取自身的实时数据交互卡设备标识失败，则不进行任何读写操作并反馈自身的实时数据交互卡工作状态至其它子系统。

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