CN112667676B - 基于带有时标的飞参数据组包方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于带有时标的飞参数据组包方法，包括：生成数据包和时间包；采集数据并形成数据包；将数据包整合成飞行数据包和成第一数据流；将第一数据流输送至防护记录器和数据管理模块；整合第二数据流并将第二数据流输送至防护记录器；整合第三数据流并将第三数据流输送至快取记录器；对数据流的卸载。本发明所述方法本发明对飞行数据、音视频数据之间增加时间协调参数，表明记录数据之间的时间关系，通过时间同步技术使全机有了统一时间，每个参数均带有时间戳，有效保证了数据回放时分析时间相关性。同时，本发明为接口单元内各模块设计和实现多类型数据时间同步采集，进一步提高了使用所述方法针对数据回放时分析时间相关性。

Description

基于带有时标的飞参数据组包方法

技术领域

本发明涉及飞参数据处理技术领域，尤其涉及一种基于带有时标的飞参数据组包方法。

背景技术

从上世纪90年代至今，航空装备技术飞速发展，尤其是在军事战略的调整以及航空装备作战使用样式发生变化的大环境下，飞机地面保障的要求越来越高，而监控飞参健康指标在其中是最为根本的因素。军事科技的飞速发展对航空飞参监控以及异常预测提出了更高的要求。但是在长期的发展中，飞参健康评估技术总是落后于其他航天的技术。原有的飞参监控与健康评估系统保障体系在新装备条件下面临巨大的挑战，而对其保障的不到位，会大大降低军用飞机的战备完好率。

传统的飞参接口单元内各模块需要通过提高采样率，以及对飞行数据、音视频数据之间增加时间协调参数，表明记录数据之间的时间关系。飞参数据的异常监控和健康评估是预测飞机健康状态的基础，它时刻影响着军用飞机的作战效率和维修保障效率，因此其在整个部队中的作用极为重要，然而现有的飞参数据监控和健康评估不具备时间连续性，因此，在实际使用及维护过程中无法按照时间连续性针对积累的经验和数据进行结合结合分析，从而导致预见性不足，难以准确地对飞参数据进行异常监控以及监控评估。

发明内容

为此，本发明提供一种基于带有时标的飞参数据组包方法，用以克服现有技术中无法使用统一时标对飞参数据进行记录的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种基于带有时标的飞参数据组包方法，包括：

步骤1，主计算机模块向接口单元内各模块提供时标输入并生成符合设计方案要求的计算机生成数据包和时间包；当没有外部时钟输入时，接口单元内各模块以内部电池供电的内部时钟产生的年月日时分秒建立绝对时间，并以时标脉冲计数值为相对时间，在数据采集、记录时将绝对时间、相对时间均记入数据流中，从而实现整个设备参数采集记录的时间同步；当有外部时钟输入时，接口单元内各模块将以外部时钟替代内部时钟建立绝对时间并保持相对时间不变；

步骤2，接口单元内各模块针对对应类型的数据进行采集并分别形成符合设计方案要求的不同类型的数据包，采集完成后，接口单元内各模块将采集到的数据种类发送至主计算机模块或数据管理模块；

步骤3，主计算机模块将从所述对应的接口单元内各模块接收的数据包整合成飞行数据包并将所述步骤1中生成的计算机生成数据包和时间包与飞行数据包整合形成第一数据流；

步骤4，主计算机模块分别将所述第一数据流输送至防护记录器和数据管理模块；

步骤5，所述数据管理模块选取所述步骤2中接收到的多种数据包中对应种类的数据包与所述时间包形成的数据流整合成第二数据流并将第二数据流输送至防护记录器；

步骤6，所述数据管理模块将所述步骤2中接收到的多种数据包中对应种类的数据包与从所述主计算机模块接收的第一数据流整合形成第三数据流，整合后数据管理模块将第三数据流输送至快取记录器；

步骤7，使用者从所述防护记录器或快取记录器中取出存储设备以完成对数据流的卸载。

进一步地，所述接口单元包括：

模拟量采集模块，用以在采集数据后生成模拟量数据包；

开关量/频率量采集模块，用以在采集数据后生成开关量数据包；

总线信号采集模块，用以在采集数据后生成429总线数据包和422总线数据包；

振动信号采集模块，用以在采集数据后生成振动量数据包；

音视频采集编解码模块，用以在采集数据后生成音频数据包和视频数据包。

进一步地，所述飞行数据包包括模拟量数据包、开关量数据包、429总线数据包和422总线数据包。

进一步地，在所述步骤5中，所述数据管理模块将时间包、振动量数据包和音频数据包整合形成第二数据流。

进一步地，在所述步骤6中，所述数据管理模块将所述计算机生成数据包、时间包、飞行数据包、振动量数据包、音频数据包和视频数据包整合形成第三数据流。

进一步地，在所述步骤2中，所述接口单元内各模块使用时间同步采集的方式采集数据，采集后各数据均带有时间戳以保证接口单元内各模块针对不同类型数据的时间同步采集。

进一步地，所述接口单元内各模块采取数据源唯一措施和发送、接收校验措施；采用所述数据源唯一措施后，所述接口单元内各模块生成的数据包的源唯一，且所述主计算机模块和数据管理模块仅用于汇总数据包并将数据包形成数据流。

进一步地，单个所述数据包包括：

数据包头，数据包头中的信息包括数据同步格式、通道ID、数据包长度、数据长度、数据类型版本、序号、数据包标签、数据类型、相对时间计数器以及包头校验和；

数据包主体，数据包主体中的信息包括通道特有数据字、包内时间标记最低有效长字、包内时间标记最高有效长字以及包内数据头；

数据尾，数据尾中的信息包括填充以及数据校验和。

进一步地，所述数据包内还存有可选的副包头，副包头中的信息包括时间最低有效长字、时间最高有效长字、保留以及副包头校验和。

进一步地，所述数据包标签为一段八位数代码，按照顺序依次为位7、位6、位5、位4、位3、位2、位1和位0；其中，位7表示该数据包是否存在副包头，0表示不存在，1表示存在；位6表示包内时间标记时间源，0表示48位相对时间计数器，1表示副包头时间；位3和位2表示副包头时间格式，00表示IRIG 106加权的48位二进制时间，01表示IEEE 1588时间格式，10和11预留；位1和位0表示存在校验和，00表示不存在校验和，01表示存在8位校验和，10表示存在16位校验和，11表示存在32位校验和。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明所述方法本发明对飞行数据、音视频数据之间增加时间协调参数，表明记录数据之间的时间关系，通过时间同步技术使全机有了统一时间，每个参数均带有时间戳，有效保证了数据回放时分析时间相关性。同时，本发明为接口单元内各模块设计和实现多类型数据时间同步采集，进一步提高了使用所述方法针对数据回放时分析时间相关性。

附图说明

图1为应用本发明所述基于带有时标的飞参数据组包方法的接口单元的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1所示，其为应用本发明所述基于带有时标的飞参数据组包方法的接口单元的结构框图。本发明所述基于带有时标的飞参数据组包方法包括：

步骤1，主计算机模块向接口单元内各模块提供时标输入并生成符合设计方案要求的计算机生成数据包和时间包；当没有外部时钟输入时，接口单元内各模块以内部电池供电的内部时钟产生的年月日时分秒建立绝对时间，并以时标脉冲计数值为相对时间，在数据采集、记录时将绝对时间、相对时间均记入数据流中，从而实现整个设备参数采集记录的时间同步；当有外部时钟输入时，接口单元内各模块将以外部时钟替代内部时钟建立绝对时间并保持相对时间不变；

步骤2，接口单元内各模块针对对应类型的数据进行采集并分别形成符合设计方案要求的不同类型的数据包，采集完成后，接口单元内各模块将采集到的数据种类发送至主计算机模块或数据管理模块；

步骤3，主计算机模块将从所述对应的接口单元内各模块接收的数据包整合成飞行数据包并将所述步骤1中生成的计算机生成数据包和时间包与飞行数据包整合形成第一数据流；

步骤4，主计算机模块分别将所述第一数据流输送至防护记录器和数据管理模块；

步骤5，所述数据管理模块选取所述步骤2中接收到的多种数据包中对应种类的数据包与所述时间包形成的数据流整合成第二数据流并将第二数据流输送至防护记录器；

步骤6，所述数据管理模块将所述步骤2中接收到的多种数据包中对应种类的数据包与从所述主计算机模块接收的第一数据流整合形成第三数据流，整合后数据管理模块将第三数据流输送至快取记录器；

步骤7，使用者从所述防护记录器或快取记录器中取出存储设备以完成对数据流的卸载。

具体而言，所述接口单元包括：

模拟量采集模块，用以在采集数据后生成模拟量数据包；

开关量/频率量采集模块，用以在采集数据后生成开关量数据包；

总线信号采集模块，用以在采集数据后生成429总线数据包和422总线数据包；

振动信号采集模块，用以在采集数据后生成振动量数据包；

音视频采集编解码模块，用以在采集数据后生成音频数据包和视频数据包。

具体而言，所述飞行数据包包括模拟量数据包、开关量数据包、429总线数据包和422总线数据包。

具体而言，在所述步骤5中，所述数据管理模块将时间包、振动量数据包和音频数据包整合形成第二数据流。

具体而言，在所述步骤6中，所述数据管理模块将所述计算机生成数据包、时间包、飞行数据包、振动量数据包、音频数据包和视频数据包整合形成第三数据流。

具体而言，在所述步骤2中，所述接口单元内各模块使用时间同步采集的方式采集数据，采集后各数据均带有时间戳以保证接口单元内各模块针对不同类型数据的时间同步采集。

具体而言，所述接口单元内各模块采取数据源唯一措施和发送、接收校验措施；采用所述数据源唯一措施后，所述接口单元内各模块生成的数据包的源唯一，且所述主计算机模块和数据管理模块仅用于汇总数据包并将数据包形成数据流。

具体而言，单个所述数据包包括：

数据包头，数据包头中的信息包括数据同步格式、通道ID、数据包长度、数据长度、数据类型版本、序号、数据包标签、数据类型、相对时间计数器以及包头校验和；

数据包主体，数据包主体中的信息包括通道特有数据字、包内时间标记最低有效长字、包内时间标记最高有效长字以及包内数据头；

数据尾，数据尾中的信息包括填充以及数据校验和。

具体而言，所述数据包内还存有可选的副包头，副包头中的信息包括时间最低有效长字、时间最高有效长字、保留以及副包头校验和。

具体而言，所述数据包标签为一段八位数代码，按照顺序依次为位7、位6、位5、位4、位3、位2、位1和位0；其中，位7表示该数据包是否存在副包头，0表示不存在，1表示存在；位6表示包内时间标记时间源，0表示48位相对时间计数器，1表示副包头时间；位3和位2表示副包头时间格式，00表示IRIG 106加权的48位二进制时间，01表示IEEE 1588时间格式，10和11预留；位1和位0表示存在校验和，00表示不存在校验和，01表示存在8位校验和，10表示存在16位校验和，11表示存在32位校验和。

具体而言，对于所述计算机生成数据包，其格式如表1所示：

表1计算机生成数据包格式

其中，数据包标识(共1个字节)包含代表数据包内容和格式等信息的位。

位7表示数据包次要包头是否存在：

0＝数据包次要包头不存在；

1＝数据包次要包头存在。

位6表示内数据包时间戳的时间源：

0＝数据包包头48位相对时间计数器；

1＝数据包次要包头时间(此时位7必为1)。

位5表示相对时间计数器同步错误：

0＝无相对时间计数器同步错误；

1＝出现相对时间计数器同步错误。

位4表示代表数据溢出错误：

0＝无数据溢出现象；

1＝出现数据溢出现象。

位3～2表示数据包次要包头时间格式：00＝IRIG 106第4章二进制加权48位时间格式，64位数据包次要包头时间和内数据包时间戳的两个LSB应以“0”填充；01＝IEEE-1588时间格式，数据包次要包头时间和每个内数据包时间标签都包；含一个64位的时间标签，代表的时间类型符合IEEE STD 1588-2002标准。其中，32位表示应放置次要包头最高有效长字部分的秒数，另32位表示应放置最低有效长字部分的纳秒数；10＝保留；11＝保留。

位1～0表示数据校验和存在状态：00＝不存在数据校验和；01＝存在8位数据校验和；10＝存在16位数据校验和；11＝存在32位数据校验和。

具体而言，对于所述时间数据包，其格式如表2所示：

表2时间数据包格式

具体而言，时间数据包通道特有数据。每个时间数据包的数据包主体部分都以一个通道特有数据为始端，其格式如表2-1所示：

表2-1

保留：(位31～12)是保留的。

数据格式(DATE)：(位11～8)表示数据格式，所有的位模式都不是用来定义数据格式类型的，而是为将来发展保留的：

位11～10：保留；

位9：表示数据格式：0＝IRIG日；1＝月和年；

位8：表示这个年是否是闰年：0＝平年；1＝闰年。

时间格式(FMT)：(位7～4)表示时间数据包格式：0x0＝IRIG-B；0x1＝IRIG-A；0x2＝IRIG-G；0x3＝实时时钟；0x4＝从GPS获取的UTC时间；0x5＝本地的GPS时间；0x6～0xE＝保留；0xF＝无(无效时间格式)。

时间源(SRC)：(位3～0)每个数据包有效载荷中的时间源：

0x0＝内部(采自记录器时钟的时间)；

0x1＝外部(不是采自记录器时钟的时间)；

0x2＝来自RMM的内部(采自RMM时钟的时间)；

0x3–0xE＝预留；

0xF＝无。

如果时间源(SRC)为外部(0x1)，但是如果外部源丢失，时间源(SRC)应表示内部(0x0)。一旦从新找回外部时间源，那么时间源(SRC)应重新表示外部(0x1)。

具体而言，时间数据包主体。在通道特有数据字之后，时间数据字便以二进制编码的十进制(BCD)格式插入数据包：

具体而言，对于所述模拟数据包，模拟量数据的采样频率均为16bit，而不同模拟量的采集频率不相同，存在16Hz，8Hz，4Hz三种情况。为了满足IRIG106数据包生成时间<100ms的要求，需要将模拟数据量按照采集频率分3类打包，数据包格式如表3-1至表3-3所示：

表3-1模拟数据包1格式(采集频率16Hz)

表3-2模拟数据包2格式(采集频率8Hz)

表3-3模拟数据包3格式(采集频率4Hz)

具体而言，模拟数据包通道特有数据。每个模拟数据包的数据包主体都由通道特有数据字开始，每个在数据包采样进程中采样的子通道都必须在数据包内有一个通道特有数据字。如果子通道是以相同的采样率采样(“FACTOR”)，每次采样都有相同的位长(“LENGTH”)，并且有相同的采样模式("MODE")。那么它就只需要一个通道特有数据字。通道特有数据字的位28，将会用于表示子通道的相同采样数据速率。

保留(RESERVED)：(位31～29)是保留的。

相同(SAME)：(位28)表示这个通道特有数据字使用于数据包中的所有通道，或是每个通道都有它自己的通道特有数据字：

0＝每个模拟通道都有它自己的通道特有数据字；

1＝通道特有数据字对存储在这个数据包中的所有模拟通道都有效。

·系数(FACTOR)：(位27～24)子通道的采样率系数分母是2的幂指数，其范围位0～15。(采样率系数分子永远是1)

0x0＝采样率系数分母20＝1＝＞系数＝1/1；

0x1＝采样率系数分母21＝2＝＞系数＝1/2；

0x2＝采样率系数分母22＝4＝＞系数＝1/4；

0xFF＝采样率系数分母215＝32768＝＞系数＝1/32768。

·总通道数(TOTCHAN)：(位23～16)表示数据包中模拟子通道的总数(和数据包中通道特有数据字的数量)。

所述TOTCHAN区一定与一个单独数据包中的全部通道特有数据字拥有相同的值。因为某些时候为了一个特殊的记录，需要关闭多路通道模拟输出装置的一些子通道，所以TOTCHAN区的值一般小于最大子通道值(Subchan value)。例如，如果一个模拟输出装置有8个子通道，但并不是同时激活所有8个通道，一个模拟数据包可能有3个子通道(TOTCHAN＝3)编号为4、7和8(激活的SUBCHAN＝4、7、8)。子通道的数量(TOTCHAN)和数据包中每个激活的子通道的子通道编号，会在紧随的TMATS(计算机生成数据，格式1)数据包中被确定：

0x00＝256个子通道；

0x01＝1个子通道；

0x02＝2个子通道。

·子通道(SUBCHAN)：(位15～8)表示代表模拟子通道号的一个二进制数值。

当一个模拟数据包包括来自不止一个子通道的数据，而且对于所有通道而言，通道特有数据字并不是全相同的(见SAME区，位28)时，通道特有数据字必须按照这个SUBCHAN区所确定的子通道号由小到大插入到数据包中。在这些通道特有数据字中表示子通道的值应当是连续的(见TOTCHAN)，但除了子通道0(256)排在最后，其他必须按照十进制数由小到大的顺序排列。如果设置了SAME位，那么SUBCHAN区将被设为0。

0x01＝子通道1；

0x02＝子通道2；

0x00＝子通道256。

长度(LENGTH)：(位7～2)表示一个代表模数转换器(A/D)中位的数量的一个二进制数值：

000000＝64位采样；

000001＝1位采样；

001000＝8位采样；

001100＝12位采样。

·模式(MODE)：(位1～0)表示模拟数据的排列和打包模式。位0是打包位，位1是排列位。当TOTCHAN大于1时，在一个单独的数据包内所有的子通道中该模式都必须是相同的：

00＝数据是填充的；

01＝数据不填充的，lsb填充；

10＝为将来定义保留；

11＝数据不填充的，msb填充。

定义单个通道的特殊情况，有两种选择：a)没有子通道或b)一个通道作为它自己的子通道，这些特殊的情况，位的定义如表3-4所示：

表3-4

具体而言，对于模拟采样，为了保持时间关系和允许数据的正确重建，需使用一个同步采样方案。所需要的最高采样率应定义为数据包内的主同步采样率。主同步采样率应符合遥测属性传输标准(TMATS)，TMATS文件定义了模拟数据包的属性。而其它子通道的采样率将由采样系数逐一定义(1，1/2，1/4，1/8，1/16，…1/32768)。例如，一个1/4的采样系数表示子通道会以1/4主同步采样率进行采样；而一个为1的采样系数表示子通道以首要同步采样率来采样。

紧跟通道特有数据字，至少有一个完整的采样方案被插入至数据包中。依照采样顺序，采的样本应以拆包模式、MSB打包模式或LSB打包模式插入到数据包中，正如10.6.5.2.b(1)和10.6.5.2.b(2)节所述。在上述任何一种情况下，一个单独的数据包中可能会包含一个或多个子通道。当多个子通道被封装在一个单独的数据包中时，带有所需要的最高采样率应定义数据包内的主同步采样率，而其它子通道的采样率将被采样系数(包含在通道特有数据字之中)所定义。采样系数被定义为，X为首要同步采样率：

子通道的采样：

最高采样率1*X的子通道会在每一个同步采样中都出现一次，而的子通道会在每2个同步采样中出现一次，而的子通道会在每4个同步采样中出现一次……以此类推，直到所有的子通道都被采样，这样可以得到一个所有子通道的完整的采样方案(由通道特有数据字描述)。这样，同步采样的总次数(而不是采样的总次数)将等于最小采样系数的分母，而且所有的子通道都会在最后一次同步采样中被采样。

最小采样系数的分母定义的是数据包内同步采样的次数(在这个例子中是8次)。但是，在采样进程方案中，采样总数可以不等于同步采样次数(在这个例子中为26次)。还有，所有的子通道在最后一个同步采样过程中都会被采样，在每一个同步采样中子通道采样的顺序是随着子通道号由低到高的(上升的)。

具体而言，对于所述离散数据包，离散数据包内为一次性指令信息，由于接口单元内各模块共需采集53个一次性指令，而IRIG106标准每个数据包中的一次性指令不能超过32个(数据长度最大为32bit)，所以需要将一次性指令分为2组数据包进行存储，其格式如表4-1和表4-2所示：

表4-1离散数据包1格式(采集频率4Hz)

表4-2离散数据包2格式(采集频率4Hz和8Hz)

具体而言，离散数据包通道特有数据字。每个离散数据包的数据包主体部分都是以通道特有数据字开始的，其格式如表4-3所示：

表4-3

保留(RESERVED)：(位31～8)预留。

·长度(LENGTH)：(位7～3)表示事件中位数量的一个二进制数值。T

·模式(MODE)：(位2～0)表示访问离散数据的模式。

位0表示记录状态：

0＝在状态改变时，记录离散数据；

1＝以一个时间间隔为基础，记录离散数据。

位1表示数据的顺序：

0＝lsb；

1＝msb。

位2：保留。

具体而言，离散数据字将在通道特有数据字之后被插入至数据包。离散数据字是以事件形式描述的。每个事件都包含离散输入的事件状态及相应的内数据包时间。事件状态字是一个32位字，它可为每个离散输入提供逻辑状态。

·离散事件位：(位31～0)表示离散事件位的状态：

位31表示离散31(D31)的状态：

0＝离散31所处状态是状态0；

1＝离散31所处状态是状态1。

位30表示离散30(D30)的状态：

0＝离散30所处状态是状态0；

1＝离散30所处状态是状态1。

……

位1表示离散1(D1)的状态：

0＝离散1所处状态是状态0；

1＝离散1所处状态是状态1。

位0：表示离散0(D0)的状态：

0＝离散0所处状态是状态0；

1＝离散0所处状态是状态1。

具体而言，包内时间长度为固定的连续8个字节(64位)。

包内时间第一个长字31～0位和第二个长字的31～0位表示下面的数值；48位相对时间计数器的0～31位放在第一个长字，32～47位于第二个长字的0～15位，第二个长字的16～31位用零填充。

具体而言，对于所述429总线数据包，系统采集了2路429总线数据，一路是来自机载塔康的ARINC429字组(Tacan ARINC429 Byte Group)，记录了机载塔康到数据链信息处理系统、飞参系统的ARINC429串行数字信息；另一路是来自组合定位设备的ARINC429字组(Combinated Locating Equipment ARINC429Byte Group)，记录了组合定位设备到数据链信息处理系统、飞参系统的ARINC429串行数字信息。2路429总线数据各使用一类数据包进行存储，其格式如表4-1和表4-2所示：

表5-1来自机载塔康的ARINC429的总线数据包

表5-2来自组合定位设备的ARINC429总线数据包

具体而言，ARINC-429数据包通道特有数据字。每个ARINC-429数据包主体部分都由通道特有数据字开始，其格式如表5-3所示：

表5-3

消息计数(MSGCOUNT)：(位15～0)表示包含在数据包中ARINC-429字数量的二进制数。

保留：(位31～16)是保留的。

具体而言，内数据包包头(位31～0)包含ARINC-429的ID字。每个ARINC-429总线数据字的前面都有一个识别字和位，其位定义如表5-4所示：

表5-4

BUS(总线)：(位31～24)一个二进制数，用于确定相关数据字的ARINC-429总线号(0表示第一个总线。在一个数据包中最多可以放置256条总线)。

格式错误(FE)：(位23)表示一个ARINC-429格式错误：

0＝没有发生格式错误；

1＝发生格式错误。

奇偶校验误差(PE)：(位22)表示一个ARINC-429奇偶校验误差：

0＝没有出现奇偶校验误差；

1＝出现奇偶校验误差。

·ARINC-429总线速度(BS)：(位21)表示数据出自哪一条ARINC-429总线：

0＝表示低速ARINC-429总线(12.5KHz)；

1＝表示高速ARINC-429总线(100KHz)。

保留：(位20)是保留的。

间隔时间(GAP TIME)：(位19～0)包含一个二进制值，表示0.1毫秒增量内，从上一个总线字(与总线无关)的始端到当前总线字始端的时间间隔。数据包中第一个字的间隔时间是GAP TIME＝0。当间隔时间超过100毫秒时，必须创建一个新的数据包。

具体而言，对于所述422总线数据包，本发明所述接口单元内各模块采集了3路422总线数据包，其中2路为任务数据，分别为数据链信息处理系统与数据链设备的数据字组和数据链信息处理系统与数据链设备的控制字组，第3路422总线数据为新增加的飞行参数数据和内部参数。3路422总线数据各采用1类数据包记录，其格式如表6-1至表6-3所示：

表6-1数据链信息处理系统与数据链设备的数据字组数据包

表6-2数据链信息处理系统与数据链设备的控制字组数据包

表6-3新增加的飞行参数数据包

具体而言，所述UART(包括422总线)数据包通道特有数据字。每个UART数据包的数据包主体部分都由通道特有数据字开始，其格式如表6-4所示：

表6-4

内数据包包头(IPH)：(位31)表示内数据包时间标签是否插在UART ID字之前：

0＝内数据包时间标签禁用；

1＝内数据包时间标签激活。

保留：(位30～0)是保留的。

具体而言，所述UART内数据包数据头。内数据包数据头是一个识别字(UART ID字)，在数据字的前面，并以下面的格式插入数据包。UART数据包中必须包含一个内数据包数据头，并且，该数据头不受通道特有数据字中IPH位的控制：

奇偶校验误差(PE)。(位31)表示一个奇偶校验误差。

0＝没有奇偶校验误差

1＝有奇偶校验误差

保留：(位30)是保留的。

子通道：(位29～16)包含一个二进制数值，当数据包包头中的通道ID定义一组子通道时，它可以定义那些属于UART ID字后面数据的子通道号。0表示在UART ID字之前插入内数据包数据头的第一个和/或仅仅有一个子通道。

数据长度：(位15～0)表示一个在UART ID字后UART数据长度的二进制值，单位：字节(n)。

具体而言，对于所述视频数据包，其格式如表7所示：

表7视频数据包格式

具体而言，所述AVC/H.264通道特有数据字。每个AVC/H.264数据包的数据包主体部分都是以通道特有数据字位开始的。

预留(R)：(位31-27)为将来发展预留。

AVC/H.264音频编码类型(AET)：(位26)表示AVC/H.264音频编码类型：

0＝ISO/IEC 13818-3音频；

1＝ISO/IEC 13818-7AAC。

AVC/H.264编码级别(EL)：(位25-22)表示编码视频比特流的AVC/H.264级别：

0000＝1 0001＝1b 0010＝1.1 0011＝1.2 0100＝1.3；

0101＝2 0110＝2.1 0111＝2.2 1000＝3 1001＝3.1；

1010＝3.2 1011＝4 1100＝4.1 1101＝4.2 1110＝5；

1111＝5.1。

KLV：(位21)表示MPEG-2视频数据中是否存在KLV元数据：

0＝不存在KLV元数据；

1＝存在KLV元数据。

一旦使用MPEG-2数据流KLV元数据，需遵循MISP标准9711——智能动态图像索引，立体空间元数据，标准9712——智能动态图像索引，元数据描述(动态元数据库结构及内容)，标准9713——使用键长值进行数据编码，推荐条例9717——将KLV数据包封装至MPRG-2系统数据流，以及标准0107——在动态图像文件和数据流中位和字节的次序。

SCR(系统时钟基准)/RTC(相对时间计数器)同步(SRS)：(位20)表示AVC/H.264MPEG-2系统时钟基准(SCR)是否与RTC同步：

0＝SCR与10MHz RTC不同步；

1＝SCR与10MHz RTC同步。

传输数据流包含有自身的嵌入时间基准，以方便在解码器中解码和显示视频和/或视频数据。在一个程序数据流中，所有的数据流都使用一个单独的时间源，即系统时钟基准(SCR)，以实现同步。在一个传输数据流中，每个嵌入程序都包含一个PCR，要求每个格式0编码的MPEG-2传输数据仅含有一个单独的程序，每个格式使用一个单独的全局时钟基准。

10MHz RTC的作用是为多个输入源的数据提供同步和添加时间标签。对于没有明确定义时间模型(用于数据显示)的输入源，可以直接添加这个时间模型。但是对于MPEG-2，已明确定义有一个基于27MHz时钟的用于MPEG-2数据的采集、压缩、解压和显示的同步模型。为了建立这两种不同模型之间的关系，MPEG-2SCR/PCR的时间标签(如果激活)来源于10MHz RTC时间基准源(通过将产生的27MHz MPEG-2基准时钟受控于10MHz RTC.)。

MPEG-2将SCR/PCR时间标签定义为一个42-位的值(包含一个32位基本值和一个9位扩展值),确切的值定义为SCR＝SCR_base*300+SCR_ext；

其中:

SCR_base＝((system_clock_frequency*t)/300)MOD 233；

SCR_ext＝((system_clock_frequency*t)/1)MOD 300；

如果记录时间少于26.5小时，SCR可以通过下式直接转换为10MHzRTC.

10MHz RTC时间基准＝SCR*10/27(转换为最相近的整数)，

当记录时间超过26.5小时，格式0数据包头时间标签可用于确定MPEG-2/H.264SCR滚动的次数，及计算自由运行计数器值的高8位值。

内数据包头(IPH)：(位19)表示内数据包时间标签是否被插入至每个程序或传输数据包之前。

AVC/H.264编码类(Encoding Profile)(EP)：(位18-15)表示编码视频比特流的AVC/H.264类(Profile)：

0000＝基线类(Baseline Profile)(BP)0001＝主类(Main Profile)(MP)；

0010＝扩展类(Extended Profile)(EP)0011＝高类(HiP)；

0100＝高10类(High 10Profile)(Hi10P)0101＝高4:2:2类(Hi422P)；

0110＝高4:4:4类(Hi444P)0111–1111＝预留。

嵌入时间(ET)：(位14)表示在AVC/H.264MPEG-2视频数据中是否存在嵌入时间。

0＝不存在嵌入时间；

1＝存在嵌入时间。

如果使用了AVC/H.264MPEG-2数据流嵌入时间，则应遵循MISP标准9708—对于动态图像系统的嵌入时间基准和标准9715—时间基准同步。当从IRIG-106第十章区域(例如：AVC/H.264文件的输出)抽取出嵌入时间时，嵌入时间用于核心MPEG-2数据的同步化。

模式(MD)：(位13)表示AVC/H.264MPEG-2比特流编码是使用可变比特率参数设置还是恒定比特率参数设置。

0＝恒定比特率数据流；

1＝可变比特率数据流。

类型(TP)：(位12)表示打包AVC/H.264MPEG-2比特流所包含的类型。

0＝传输数据比特流；

1＝程序数据比特率。

数据包计数(PC)：(位11-0)表示格式2数据包中所包含AVC/H.264数据包的数量的二进制值。

每个格式2数据包含有的完整数据包都是一个整数。如果AVC/H.264硬件不能确定这个数值，那么将会默认使用数值0。如果类型(TYPE)＝0，那么这个数值代表的是格式1数据包中传输数据流数据包的数量，如果类型(TYPE)＝1，那么这个数据代表的则是格式2数据包中程序数据流数据包的数量。

具体而言，对于所述音频数据包，音频数据包括1路话音、2路舱音，话音采样率为8000Hz，舱音采样率为16000Hz，每个采样点压缩后用8位表示，压缩算法采用G.711。按照采样率将音频数据按照两种类型数据包进行存储。音频数据100毫秒生成1包，话音数据1包包含800个采样点，舱音数据1包包含1600个采样点。其格式如表8-1和表8-2所示：

表8-1话音数据包格式

表8-2舱音数据包格式

具体而言，模拟数据包通道特有数据。每个模拟数据包的数据包主体都由通道特有数据字开始，每个在数据包采样进程中采样的子通道都必须在数据包内有一个通道特有数据字。如果子通道是以相同的采样率采样(“FACTOR”)，每次采样都有相同的位长(“LENGTH”)，并且有相同的采样模式("MODE")。那么它就只需要一个通道特有数据字。通道特有数据字的位28，将会用于表示子通道的相同采样数据速率。

保留(RESERVED)：(位31～29)是保留的。

相同(SAME)：(位28)表示这个通道特有数据字使用于数据包中的所有通道，或是每个通道都有它自己的通道特有数据字：

0＝每个模拟通道都有它自己的通道特有数据字；

1＝通道特有数据字对存储在这个数据包中的所有模拟通道都有效。

系数(FACTOR)：(位27～24)子通道的采样率系数分母是2的幂指数，其范围位0～15(采样率系数分子永远是1)：

0x0＝采样率系数分母20＝1＝＞系数＝1/1；

0x1＝采样率系数分母21＝2＝＞系数＝1/2；

0x2＝采样率系数分母22＝4＝＞系数＝1/4；

0xFF＝采样率系数分母215＝32768＝＞系数＝1/32768。

总通道数(TOTCHAN)：(位23～16)表示数据包中模拟子通道的总数(和数据包中通道特有数据字的数量)。

这个TOTCHAN区一定与一个单独数据包中的全部通道特有数据字拥有相同的值。因为某些时候为了一个特殊的记录，需要关闭多路通道模拟输出装置的一些子通道，所以TOTCHAN区的值一般小于最大子通道值(Subchan value)。例如，如果一个模拟输出装置有8个子通道，但并不是同时激活所有8个通道，一个模拟数据包可能有3个子通道(TOTCHAN＝3)编号为4、7和8(激活的SUBCHAN＝4、7、8)。子通道的数量(TOTCHAN)和数据包中每个激活的子通道的子通道编号，会在紧随的TMATS(计算机生成数据，格式1)数据包中被确定：

0x00＝256个子通道；

0x01＝1个子通道；

0x02＝2个子通道。

子通道(SUBCHAN)：(位15～8)表示代表模拟子通道号的一个二进制数值。

当一个模拟数据包包括来自不止一个子通道的数据，而且对于所有通道而言，通道特有数据字并不是全相同的(见SAME区，位28)时，通道特有数据字必须按照这个SUBCHAN区所确定的子通道号由小到大插入到数据包中。在这些通道特有数据字中表示子通道的值应当是连续的(见TOTCHAN)，但除了子通道0(256)排在最后，其他必须按照十进制数由小到大的顺序排列。如果设置了SAME位，那么SUBCHAN区将被设为0：

0x01＝子通道1；

0x02＝子通道2；

0x00＝子通道256。

长度(LENGTH)：(位7～2)表示一个代表模数转换器(A/D)中位的数量的一个二进制数值：

000000＝64位采样；

000001＝1位采样；

001000＝8位采样；

001100＝12位采样。

模式(MODE)：(位1～0)表示模拟数据的排列和打包模式。位0是打包位，位1是排列位。当TOTCHAN大于1时，在一个单独的数据包内所有的子通道中该模式都必须是相同的：

00＝数据是填充的；

01＝数据不填充的，lsb填充；

10＝为将来定义保留；

11＝数据不填充的，msb填充。

定义单个通道的特殊情况，有两种选择：a)没有子通道或b)一个通道作为它自己的子通道，这些特殊的情况，位的定义如表8-3所示：

表8-3

具体而言，对于模拟采样，为了保持时间关系和允许数据的正确重建，需使用一个同步采样方案。所需要的最高采样率应定义为数据包内的主同步采样率。主同步采样率应符合遥测属性传输标准(TMATS)，TMATS文件定义了模拟数据包的属性。而其它子通道的采样率将由采样系数逐一定义(1，1/2，1/4，1/8，1/16，…1/32768)。例如，一个1/4的采样系数表示子通道会以1/4主同步采样率进行采样；而一个为1的采样系数表示子通道以首要同步采样率来采样。

紧跟通道特有数据字，至少有一个完整的采样方案被插入至数据包中。依照采样顺序，采的样本应以拆包模式、MSB打包模式或LSB打包模式插入到数据包中，正如10.6.5.2.b(1)和10.6.5.2.b(2)节所述。在上述任何一种情况下，一个单独的数据包中可能会包含一个或多个子通道。当多个子通道被封装在一个单独的数据包中时，带有所需要的最高采样率应定义数据包内的主同步采样率，而其它子通道的采样率将被采样系数(包含在通道特有数据字之中)所定义。采样系数被定义为，X为首要同步采样率：

子通道的采样：

最高采样率1*X的子通道会在每一个同步采样中都出现一次，而的子通道会在每2个同步采样中出现一次，而的子通道会在每4个同步采样中出现一次……以此类推，直到所有的子通道都被采样，这样可以得到一个所有子通道的完整的采样方案(由通道特有数据字描述)。这样，同步采样的总次数(而不是采样的总次数)将等于最小采样系数的分母，而且所有的子通道都会在最后一次同步采样中被采样。

值得注意的是，最小采样系数的分母定义的是数据包内同步采样的次数(在这个例子中是8次)。但是，在采样进程方案中，采样总数可以不等于同步采样次数(在这个例子中为26次)。还有，所有的子通道在最后一个同步采样过程中都会被采样，在每一个同步采样中子通道采样的顺序是随着子通道号由低到高的(上升的)。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于带有时标的飞参数据组包方法，其特征在于，包括：

步骤1，主计算机模块向接口单元内各模块提供时标输入并生成符合设计方案要求的计算机生成数据包和时间包；当没有外部时钟输入时，接口单元内各模块以内部电池供电的内部时钟产生的年月日时分秒建立绝对时间，并以时标脉冲计数值为相对时间，在数据采集、记录时将绝对时间、相对时间均记入数据流中，从而实现整个设备参数采集记录的时间同步；当有外部时钟输入时，接口单元内各模块将以外部时钟替代内部时钟建立绝对时间并保持相对时间不变；

步骤2，接口单元内各模块针对对应类型的数据进行采集并分别形成符合设计方案要求的不同类型的数据包，采集完成后，接口单元内各模块将采集到的数据种类发送至主计算机模块或数据管理模块；

步骤3，主计算机模块将从所述对应的接口单元内各模块接收的数据包整合成飞行数据包并将所述步骤1中生成的计算机生成数据包和时间包与飞行数据包整合形成第一数据流；

步骤4，主计算机模块分别将所述第一数据流输送至防护记录器和数据管理模块；

步骤5，所述数据管理模块选取所述步骤2中接收到的多种数据包中对应种类的数据包与所述时间包形成的数据流整合成第二数据流并将第二数据流输送至防护记录器；

步骤6，所述数据管理模块将所述步骤2中接收到的多种数据包中对应种类的数据包与从所述主计算机模块接收的第一数据流整合形成第三数据流，整合后数据管理模块将第三数据流输送至快取记录器；

步骤7，使用者从所述防护记录器或快取记录器中取出存储设备以完成对数据流的卸载。

2.根据权利要求1所述的基于带有时标的飞参数据组包方法，其特征在于，所述接口单元包括：

模拟量采集模块，用以在采集数据后生成模拟量数据包；

开关量/频率量采集模块，用以在采集数据后生成开关量数据包；

总线信号采集模块，用以在采集数据后生成429总线数据包和422总线数据包；

振动信号采集模块，用以在采集数据后生成振动量数据包；

音视频采集编解码模块，用以在采集数据后生成音频数据包和视频数据包。

3.根据权利要求2所述的基于带有时标的飞参数据组包方法，其特征在于，所述飞行数据包包括模拟量数据包、开关量数据包、429总线数据包和422总线数据包。

4.根据权利要求3所述的基于带有时标的飞参数据组包方法，其特征在于，在所述步骤5中，所述数据管理模块将时间包、振动量数据包和音频数据包整合形成第二数据流。

5.根据权利要求4所述的基于带有时标的飞参数据组包方法，其特征在于，在所述步骤6中，所述数据管理模块将所述计算机生成数据包、时间包、飞行数据包、振动量数据包、音频数据包和视频数据包整合形成第三数据流。

6.根据权利要求5所述的基于带有时标的飞参数据组包方法，其特征在于，在所述步骤2中，所述接口单元内各模块使用时间同步采集的方式采集数据，采集后各数据均带有时间戳以保证接口单元内各模块针对不同类型数据的时间同步采集。

7.根据权利要求1所述的基于带有时标的飞参数据组包方法，其特征在于，所述接口单元内各模块采取数据源唯一措施和发送、接收校验措施；采用所述数据源唯一措施后，所述接口单元内各模块生成的数据包的源唯一，且所述主计算机模块和数据管理模块仅用于汇总数据包并将数据包形成数据流。

8.根据权利要求1所述的基于带有时标的飞参数据组包方法，其特征在于，单个所述数据包包括：

数据包头，数据包头中的信息包括数据同步格式、通道ID、数据包长度、数据长度、数据类型版本、序号、数据包标签、数据类型、相对时间计数器以及包头校验和；

数据包主体，数据包主体中的信息包括通道特有数据字、包内时间标记最低有效长字、包内时间标记最高有效长字以及包内数据头；

数据尾，数据尾中的信息包括填充以及数据校验和。

9.根据权利要求8所述的基于带有时标的飞参数据组包方法，其特征在于，所述数据包内还存有可选的副包头，副包头中的信息包括时间最低有效长字、时间最高有效长字、保留以及副包头校验和。

10.根据权利要求9所述的基于带有时标的飞参数据组包方法，其特征在于，所述数据包标签为一段八位数代码，按照顺序依次为位7、位6、位5、位4、位3、位2、位1和位0；其中，位7表示该数据包是否存在副包头，0表示不存在，1表示存在；位6表示包内时间标记时间源，0表示48位相对时间计数器，1表示副包头时间；位3和位2表示副包头时间格式，00表示IRIG106加权的48位二进制时间，01表示IEEE 1588时间格式，10和11预留；位1和位0表示存在校验和，00表示不存在校验和，01表示存在8位校验和，10表示存在16位校验和，11表示存在32位校验和。

Images