CN114488118A - 机载航管应答机的试飞数据分析处理方法、装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机载航管应答机的试飞数据分析处理方法、装置及系统，属于飞机试飞数据分析技术领域，包括步骤：S1，按照设定周期往存储卡送需要记录的数据；S2，记录在飞行过程中航管应答功能相关的数据，包括SPI开关状态、C模式开关状态、ATC应答模式、ATC应答码、上天线A模式正确应答次数、上天线C模式正确应答次数、下天线A模式正确应答次数、下天线C模式正确应答次数、不响应外部闭锁时的上天线收到的询问次数等；S3，基于步骤S1、S2利用图形化界面进行数据可视化，并基于图形化界面进行航管应答功能试飞数据分析处理。本发明能够对海量试飞数据快速、准确、直观的进行数据回放与分析。

Description

机载航管应答机的试飞数据分析处理方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及飞机试飞数据分析领域，更为具体的，涉及一种机载航管应答机的试飞数据分析处理方法、装置及系统。
背景技术
飞机试飞是在真实飞行环境中对机载平台搭载的各类传感器功能进行作用效能评估的有效手段。在飞行过程中，飞机平台携带的各类传感器同时工作，每个架次飞行结束后都会有大量的试飞数据，需要按照特定的试飞科目分类进行重点统计分析。
目前，军用航空领域数据分析的方法比较多，但是专门针对功能传感器的处理方法非常少，且大多主要侧重数据指标的计算，图形化功能和相关性能分析功能较差。随着试飞架次日益增多、试飞周期越来越短，对飞行数据处理的直观性、快速性、准确性要求越来越高。目前数据分析处理方法不能满足需求。
航管应答功能是利用二次雷达原理，通过地面二次雷达站能量持续的旋转天线向飞机发送能量波束，当能量波束传递至飞机时，机载航管应答机会产生对应的应答信号。地面航管二次雷达系统可以获得的信息主要有：飞机的距离与方位信息、飞机代码、飞机的气压高度、一些紧急告警信息如飞机发生紧急故障、无线电通信失效或飞机被劫持等。二次雷达向空中交通管制系统传输的所有信息以标牌的形式在屏幕上显示。
设备加电之后，机载各传感器功能配置成功之后，各传感器将采集相关数据，按照统一格式以一定周期，存储到数据记录文件中。目前机载航管应答功能在飞行过程中采集记录的数据有：ATC控制参数(应答开关、SPI开关、应答模式、应答码、气压高度数据、当前应答次数)，飞行结束后将记录数据下载下来，并按照接口控制文件(ICD)对每一条要素进行查看。在飞行架次较少或时间要求不高时，可以用此方法，但是存在以下不足：
一、记录要素不够丰富，在发生故障时发挥不到协助定位故障的作用。
二、全靠人工分析，没有图形化界面，不直观，效率低。
三、由于载机姿态变化、大机动、处于定向天线的旁瓣之内、其他L波段功能发射闭锁导致的应答机不应答等原因分析不到。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种机载航管应答机的试飞数据分析处理方法、装置及系统，能够对海量试飞数据快速、准确、直观的进行数据回放与分析等。
本发明的目的是通过以下方案实现的：
一种机载航管应答机的试飞数据分析处理方法，包括步骤：
S1，在机载通信导航识别设备加电运行之后，系统及各功能传感器按照设定周期往系统内的存储卡送需要记录的数据；
S2，记录在飞行过程中航管应答功能相关的数据，包括：SPI开关状态、C模式开关状态、ATC应答模式、ATC应答码、上天线A模式正确应答次数、上天线C模式正确应答次数、下天线A模式正确应答次数、下天线C模式正确应答次数、不响应外部闭锁时的上天线收到的询问次数、响应外部闭锁时上天线收到的询问次数、不响应外部闭锁时的下天线收到的询问次数、响应外部闭锁时的下天线收到的询问次数、绝对气压高度有效无效标识、接收到的绝对气压高度值、应答出去的绝对气压高度值和接收到的中频幅度值；
S3，基于步骤S1、S2利用图形化界面进行数据可视化，并基于图形化界面进行航管应答功能试飞数据分析处理。
进一步地，每次开关机记录独立的二进制文件。
进一步地，在可视化过程中，在PC端设置数据卸载软件，该数据卸载软件能够显示每个二进制文件生成的时间段，对记录的二进制文件进行选择性卸载和擦除操作，卸载和擦除过程中软界面显示过程百分比进度条。
进一步地，在步骤S2中，每条接口控制文件数据块的记录格式包含以下要素：包序号、长度、时标及二进制内容。
进一步地，所述二进制文件格式采用开机时间进行命名，并按照记录消息的先后顺序和结构体要求进行数据格式的组织。
进一步地，在步骤S2中，数据实现循环覆盖，先覆盖记录时间最早的数据。
进一步地，在步骤S3中，所述基于图形化界面进行试飞数据分析处理包括子步骤：利用航管应答功能收到的询问次数和实际应答出去的次数对比，从而反推航管应答机被其他L波段功能占据的情况。
进一步地，在步骤S3中，所述基于图形化界面进行试飞数据分析处理包括子步骤：根据地面二次雷达站收到的本机绝对气压高度数据值的跳零现象，判断出对应故障为大气机送出的绝对气压高度值异常导致。
一种机载航管应答机的试飞数据分析处理装置，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，当所述计算机程序被所述处理器加载时执行如上任一项所述的方法。
一种机载航管应答机的试飞数据分析处理系统，包括如上所述的装置。
本发明的有益效果包括：
本发明实施例能够准确高效地处理上万条外场飞行数据，并以图形化的形式直观展现结果，一方面可以在机载航管应答功能发生故障时，协助地面保障人员快速高效的定位故障所在，同时记录的功能项要素更加丰富，最大限度地还原飞行全过程，真实、直观的展现航管应答功能的工作情况，提高了数据分析的效率，具有较大的使用价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中机载航管应答功能传感器在飞行过程中每秒钟记录的要素；
图2为本发明实施例中机载航管应答功能在飞行全程中A模式、C模式、S模式的应答次数及静默开关状态；
图3为本发明实施例中机载航管应答功能在飞行全程中收到的询问次数；
图4为本发明实施例中机载航管应答功能在飞行全程中收到的绝对气压高度数据和应答出去的绝对气压高度数据值。
具体实施方式
本说明书中所有实施例公开的所有特征，或隐含公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合和/或扩展、替换。
下面根据附图1～图4，对本发明解决的技术问题、技术构思、工作原理、工作过程和有益效果作进一步详细、充分地说明。
本发明在解决背景中问题的过程中，发现了如下新的技术问题：由于外场飞行中出现过地面二次雷达询问机收到的应答高度值一直卡在3000米高度保留了30多分钟，在飞机降落到地面时仍不恢复，由于当时只记录了接收到的惯导来的绝对气压高度值，对数据进行回放，发现惯导来的绝对气压高度值全程正常，在故障发生时刻并没有卡在3000米高度30分钟，此时应是航管应答功能算法出错。因此，在本发明的技术构思方案中，增加记录应答出去的绝对气压高度值。
在具体应用过程中，首先是一种大容量的存储卡，机载通信导航识别设备加电运行之后，系统及各功能传感器按照一定周期往系统内的存储卡送需要记录的数据。每次开关机记录独立的二进制文件。可以提供PC端数据卸载软件，显示每个文件生成的时间段，可以对记录的二进制文件进行选择性卸载和擦除操作，卸载和擦除过程中软件界面显示过程百分比进度条。每条ICD数据块的记录格式应包含以下要素：包序号、长度、时标及二进制内容。
二进制文件格式要求为：
命名要求：采用开机时间进行命名；
按照记录消息的先后顺序和结构体要求进行数据格式的组织。
数据覆盖要求：数据实现循环覆盖，先覆盖记录时间最早的数据。
其次是详细记录在飞行过程中与航管应答功能相关的各控制参数状态：航管应答功能每秒钟采集当前状态后将数据送往存储卡，记录的内容包括：SPI开关状态(开、关)、C模式开关状态(开、关)、ATC应答模式(一般、应急1、应急2、应急3)、ATC应答码、A模式正确应答次数(上天线)、C模式正确应答次数(上天线)、A模式正确应答次数(下天线)、C模式正确应答次数(下天线)、上天线收到的询问次数(不响应外部闭锁时)、上天线收到的询问次数(响应外部闭锁时)、下天线收到的询问次数(不响应外部闭锁时)、下天线收到的询问次数(响应外部闭锁时)、绝对气压高度有效无效标识(有效、无效)、接收到的绝对气压高度值、应答出去的绝对气压高度值、接收到的中频幅度值。
基于本发明的上述技术构思，还可以开发配套数据分析工具。在实际应用过程中，某型号战斗机的飞行试飞中，实现了准确高效地处理上万条外场飞行数据，并以图形化的形式直观展现结果，一方面可以在机载航管应答功能发生故障时，协助地面保障人员快速高效的定位故障所在，同时记录的功能项要素更加丰富，最大限度地还原飞行全过程，真实、直观的展现航管应答功能的工作情况，具有较大的使用价值。
参阅图1。航管应答功能详细记录在飞行过程中各控制参数状态及各天线询问次数、应答次数等，每秒钟采集当前状态后将数据送往存储卡。记录的内容包括：SPI开关状态(开、关)、C模式开关状态(开、关)、ATC应答模式(一般、应急1、应急2、应急3)、ATC应答码、A模式正确应答次数(上天线)、C模式正确应答次数(上天线)、A模式正确应答次数(下天线)、C模式正确应答次数(下天线)、上天线收到的询问次数(不响应外部闭锁时)、上天线收到的询问次数(响应外部闭锁时)、下天线收到的询问次数(不响应外部闭锁时)、下天线收到的询问次数(响应外部闭锁时)、绝对气压高度有效无效标识(有效、无效)、接收到的绝对气压高度值、应答出去的绝对气压高度值、接收到的中频幅度值。
航管应答功能采用分集接收处理，在机背机腹各安装一副天线接收和发射航管询问及应答信号。在数据记录中分别统计上下天线接收到的A/C模式询问次数、应答次数、被外部闭锁时收到的询问次数。
参阅图2。航管功能于9:49分开始上线，上电默认应答开关关闭，并于10:11分关闭静默，打开应答开关。从图2中可以直接看出飞行员分别于11:10分左右及11:50分左右操作应答开关将其静默然后打开。与图4联合起来看，可以看到图4在11:10分左右及11:50分左右绝对气压高度值掉到0米，此时地面二次雷达站收到的本机绝对气压高度数据值会有跳零现象，故障发生时刻地面空管人员通过超短波话音方式告知飞行员航管应答功能异常，飞行员在空中操作静默开关。从图中可以看出，本发明实施例提供的分析方法可以把飞行过程中飞行员的操作全程无误的记录下来，形式直观的展现结果，并且会实时记录航管应答功能每秒钟进行有效应答的A模式、C模式、S模式次数，可以结合惯导数据，飞机姿态、方位角等分析天线装机方向图等对航管应答功能的影响。
参阅图3。由于飞机航电系统高度综合化以后，相同工作频段的传感器共用天线及信道，为了完成对L频段功能的兼容管理和高效控制调度，可利用基于任务和功能波形的资源切片和时隙调度，实现多功能运行。因此会发生应答机被占据的情形，可利用图3航管应答功能收到的询问次数和图2实际应答出去的次数对比，从而反推航管应答机被其他L波段功能占据的情况。
参阅图4。通导加电后，大气机以50ms周期往航管应答功能发送绝对气压高度数据值及其有效无效位。从图4可以看出，绝对气压高度数据值全程有效，从9:49分开始，飞机开始爬升，随后下降，并于10:20左右飞机高度保持在3000米左右。11:10分左右及11:50分左右绝对气压高度值掉到0米，应答出去的绝对气压高度值也为0米，此时地面二次雷达站收到的此本机绝对气压高度数据值会有跳零现象，由此可以直观看出此故障为大气机送出的绝对气压高度值异常导致。飞机于13:05分左右开始下降，通导于13:49分关电。
实施例1：一种机载航管应答机的试飞数据分析处理方法，包括步骤：
S1，在机载通信导航识别设备加电运行之后，系统及各功能传感器按照设定周期往系统内的存储卡送需要记录的数据；
S2，记录在飞行过程中航管应答功能相关的数据，包括：SPI开关状态、C模式开关状态、ATC应答模式、ATC应答码、上天线A模式正确应答次数、上天线C模式正确应答次数、下天线A模式正确应答次数、下天线C模式正确应答次数、不响应外部闭锁时的上天线收到的询问次数、响应外部闭锁时上天线收到的询问次数、不响应外部闭锁时的下天线收到的询问次数、响应外部闭锁时的下天线收到的询问次数、绝对气压高度有效无效标识、接收到的绝对气压高度值、应答出去的绝对气压高度值和接收到的中频幅度值；
S3，航管应答功能基于步骤S1、S2利用图形化界面进行数据可视化，并基于图形化界面进行试飞数据分析处理。
实施例2：在实施例1的基础上，每次开关机记录独立的二进制文件。
实施例3：在实施例1的基础上，在可视化过程中，在PC端设置数据卸载软件，该数据卸载软件能够显示每个二进制文件生成的时间段，对记录的二进制文件进行选择性卸载和擦除操作，卸载和擦除过程中软界面显示过程百分比进度条。
实施例4：在实施例1的基础上，在步骤S2中，每条接口控制文件数据块的记录格式包含以下要素：包序号、长度、时标及二进制内容。
实施例5：在实施例1的基础上，二进制文件格式采用开机时间进行命名，并按照记录消息的先后顺序和结构体要求进行数据格式的组织。
实施例6：在实施例1的基础上，在步骤S2中，数据实现循环覆盖，先覆盖记录时间最早的数据。
实施例7：在实施例1的基础上，在步骤S3中，基于图形化界面进行试飞数据分析处理包括子步骤：利用航管应答功能收到的询问次数和实际应答出去的次数对比，从而反推航管应答机被其他L波段功能占据的情况。
实施例8：在实施例1的基础上，在步骤S3中，基于图形化界面进行试飞数据分析处理包括子步骤：根据地面二次雷达站收到的本机绝对气压高度数据值的跳零现象，判断出对应故障为大气机送出的绝对气压高度值异常导致。
实施例9：一种机载航管应答机的试飞数据分析处理装置，包括处理器和存储器，存储器中存储有计算机程序，当计算机程序被处理器加载时执行如实施例1～8任一项的方法。
实施例10：一种机载航管应答机的试飞数据分析处理系统，包括如实施例9的装置。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
本发明实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现，所描述的单元也可以设置在处理器中。其中，这些单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。本发明的另一个方面，可以提供一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述各种可选实现方式中提供的方法。以及，本发明还提供一种计算机可读介质，该计算机可读介质可以是上述实施例中描述的电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该电子设备执行时，使得该电子设备实现上述实施例中所述的方法。
除以上实例以外，本领域技术人员根据上述公开内容获得启示或利用相关领域的知识或技术进行改动获得其他实施例，各个实施例的特征可以互换或替换，本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种机载航管应答机的试飞数据分析处理方法，其特征在于，包括步骤：
S1，在机载通信导航识别设备加电运行之后，系统及各功能传感器按照设定周期往系统内的存储卡送需要记录的数据；
S2，记录在飞行过程中航管应答功能相关的数据，包括：SPI开关状态、C模式开关状态、ATC应答模式、ATC应答码、上天线A模式正确应答次数、上天线C模式正确应答次数、下天线A模式正确应答次数、下天线C模式正确应答次数、不响应外部闭锁时的上天线收到的询问次数、响应外部闭锁时上天线收到的询问次数、不响应外部闭锁时的下天线收到的询问次数、响应外部闭锁时的下天线收到的询问次数、绝对气压高度有效无效标识、接收到的绝对气压高度值、应答出去的绝对气压高度值和接收到的中频幅度值；
S3，基于步骤S1、S2利用图形化界面进行数据可视化，并基于图形化界面进行航管应答功能试飞数据分析处理。
2.根据权利要求书1所述的机载航管应答机的试飞数据分析处理方法，其特征在于，每次开关机记录独立的二进制文件。
3.根据权利要求书1所述的机载航管应答机的试飞数据分析处理方法，其特征在于，在可视化过程中，在PC端设置数据卸载软件，该数据卸载软件能够显示每个二进制文件生成的时间段，对记录的二进制文件进行选择性卸载和擦除操作，卸载和擦除过程中软界面显示过程百分比进度条。
4.根据权利要求书1所述的机载航管应答机的试飞数据分析处理方法，其特征在于，在步骤S2中，每条接口控制文件数据块的记录格式包含以下要素：包序号、长度、时标及二进制内容。
5.根据权利要求书1所述的机载航管应答机的试飞数据分析处理方法，其特征在于，所述二进制文件格式采用开机时间进行命名，并按照记录消息的先后顺序和结构体要求进行数据格式的组织。
6.根据权利要求书1所述的机载航管应答机的试飞数据分析处理方法，其特征在于，在步骤S2中，数据实现循环覆盖，先覆盖记录时间最早的数据。
7.根据权利要求书1所述的机载航管应答机的试飞数据分析处理方法，其特征在于，在步骤S3中，所述基于图形化界面进行试飞数据分析处理包括子步骤：利用航管应答功能收到的询问次数和实际应答出去的次数对比，从而反推航管应答机被其他L波段功能占据的情况。
8.根据权利要求书1所述的机载航管应答机的试飞数据分析处理方法，其特征在于，在步骤S3中，所述基于图形化界面进行试飞数据分析处理包括子步骤：根据地面二次雷达站收到的本机绝对气压高度数据值的跳零现象，判断出对应故障为大气机送出的绝对气压高度值异常导致。
9.一种机载航管应答机的试飞数据分析处理装置，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，当所述计算机程序被所述处理器加载时执行如权利要求1～8任一项所述的方法。
10.一种机载航管应答机的试飞数据分析处理系统，其特征在于，包括如权利要求9所述的装置。
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