CN114996343B - 一种低速风洞试验数据处理方法、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及风洞试验数据处理领域，公开了一种低速风洞试验数据处理方法、设备及存储介质，该方法包括：构建通用测试系统，将通用测试系统的结构划分为设备层、数据层和软件层；设备层包括各个风洞的采集设备；软件层包括各个风洞的各种试验数据处理软件；搭建数据管理应用系统架构；利用数据管理应用系统架构获取采集设备的原始信号，对原始信号进行数据格式的统一并发送至数据层；利用数据管理应用系统架构将数据层的原始信号数据上传至软件层进行相应处理。这样根据用户需求分析情况，对各种试验系统高度抽象化，统一原始信号数据格式，具有良好的兼容扩展性，且便于气动分析人员脱机分析数据，方便数据管理和复查，提高人工效率。

Description

一种低速风洞试验数据处理方法、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及风洞试验数据处理领域，特别是涉及一种低速风洞试验数据处理方法、设备及存储介质。

背景技术

风洞试验利用运动的相对性原理，在地面上人工产生运动的气流作用于气流中静止的模型，模拟飞机在相对静止的大气中飞行的条件并获得其气动特性。低速风洞又称常规风洞，是指试验段的风速小于140m/s的风洞。

目前，各个风洞各个团队自成体系，重复建设测控系统及设备，所建系统相互独立，在系统建立时，功能交叉，造成设备和人员极大浪费。各个风洞根据测力试验流程规范并结合自身特点分别形成了各自的数据处理软件及数据处理系统，在数据输出格式上并不统一，同时由于编程语言与编程思想上的差别，数据处理流程上也有不同，使现场参数设置、现场数据查看及后期数据输出形式等都有较大的不同，并且在运行管理上也存在较大差异。

由于不同客户对试验结果形式要求的多样性，经常需要调整结果数据的输出格式，以满足不同客户的需求，现有的办法是在试验现场对数据处理软件进行改动，导致软件源码处于一个开放的状态，版本未得到有效控制。在试验结束编写报告过程中，气动分析人员如需复算数据，必须到风洞现场请测控人员协助处理，复算时一般需中断正在进行的试验，增加了人工成本，降低了试验效率。

因此，如何解决原有风洞数据处理中存在不统一、不标准、不规范等问题，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种低速风洞试验数据处理方法、设备及存储介质，可以统一原始信号数据格式，具有良好的兼容扩展性，且脱机复算，方便数据管理和复查。其具体方案如下：

一种低速风洞试验数据处理方法，包括：

构建通用测试系统，将所述通用测试系统的结构划分为设备层、数据层和软件层；所述设备层包括各个风洞的采集设备；所述软件层包括各个风洞的各种试验数据处理软件；

搭建数据管理应用系统架构；

利用所述数据管理应用系统架构获取所述采集设备的原始信号，对所述原始信号进行数据格式的统一并发送至所述数据层；

利用所述数据管理应用系统架构将所述数据层的原始信号数据上传至所述软件层进行相应处理。

优选地，在本发明实施例提供的上述低速风洞试验数据处理方法中，所述采集设备的原始信号是以通道为最小组织单位。

优选地，在本发明实施例提供的上述低速风洞试验数据处理方法中，所述通道为实际电信号采集通道或经过多参数综合计算后的虚拟通道；所述实际电信号采集通道包括天平采集通道、扫描阀通道、脉动压力采集通道、加速度及应变采集通道；所述虚拟通道包括陀螺仪解算输出的攻角、侧滑角或滚转角通道、多镜头非接触运动捕获系统解算输出的攻角、侧滑角或滚转角通道及模型空间坐标。

优选地，在本发明实施例提供的上述低速风洞试验数据处理方法中，所述软件层具体包括测力数据处理软件、测压数据处理软件、动导数数据处理软件、声学数据处理软件、脉动压力数据处理软件、颤振试验数据处理软件和直升机数据处理软件。

优选地，在本发明实施例提供的上述低速风洞试验数据处理方法中，所述通用测试系统所适用的试验类型包括非图像测试试验；所述非图像类测试试验分为定常试验和非定常试验；

所述定常试验的采集模式为基于UDP的虚拟设备实时采集模式，触发模式为软件指令触发；

所述非定常试验的采集模式为基于外触发/时钟触发的多设备同步采集模式。

优选地，在本发明实施例提供的上述低速风洞试验数据处理方法中，所述数据管理应用系统架构包括试验运行管理系统、数据采集系统和数据处理系统；

利用所述数据管理应用系统架构获取所述采集设备的原始信号，对所述原始信号进行数据格式的统一并发送至所述数据层，包括：

在所述试验运行管理系统的调度下，所述数据采集系统在接收上位机指令或用户输入试验信息后，采集相应的所述采集设备的原始信号，并采用文件拷贝的方式将所述原始信号拷贝至所述数据处理系统；

所述数据处理系统对所述原始信号进行数据格式的统一，并采用文件拷贝的方式将统一格式的原始信号数据拷贝至所述数据层。

优选地，在本发明实施例提供的上述低速风洞试验数据处理方法中，所述数据管理应用系统架构还包括分析显示系统；

利用所述数据管理应用系统架构将所述数据层的原始信号数据上传至所述软件层进行相应处理，包括：

在所述试验运行管理系统的调度下，所述数据处理系统将所述数据层的原始信号数据上传至所述软件层，利用相应的试验数据处理软件根据计算配置参数进行实时计算处理，产生本地结果文件的同时发送结果文件到所述分析显示系统。

优选地，在本发明实施例提供的上述低速风洞试验数据处理方法中，所述数据管理应用系统架构还包括中转服务器；

在发送结果文件到所述分析显示系统之后，还包括：

所述中转服务器自动将所述结果文件及其所依赖的原始数据文件、计算配置文件保存在相应文件夹中，并定期自动检索指定文件夹，根据文件类别将对应文件上传到数据库。

本发明实施例还提供了一种低速风洞试验数据处理设备，包括处理器和存储器，其中，所述处理器执行所述存储器中存储的计算机程序时实现如本发明实施例提供的上述低速风洞试验数据处理方法。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明实施例提供的上述低速风洞试验数据处理方法。

从上述技术方案可以看出，本发明所提供的一种低速风洞试验数据处理方法，包括：构建通用测试系统，将通用测试系统的结构划分为设备层、数据层和软件层；设备层包括各个风洞的采集设备；软件层包括各个风洞的各种试验数据处理软件；搭建数据管理应用系统架构；利用数据管理应用系统架构获取采集设备的原始信号，对原始信号进行数据格式的统一并发送至数据层；利用数据管理应用系统架构将数据层的原始信号数据上传至软件层进行相应处理。

本发明提供的上述低速风洞试验数据处理方法，根据用户需求分析情况，对各种试验系统高度抽象化，打破以往按试验类型构建测控处系统的弊端，通过构建的通用测试系统和搭建的数据管理应用系统架构，可以统一原始信号数据格式，满足不同气动分析人员、不同型号单位、不同试验和不同风洞的多种需求，具有良好的兼容扩展性，且便于气动分析人员脱机分析数据，方便数据管理和复查，提高人工效率。

此外，本发明还针对低速风洞试验数据处理方法提供了相应的设备及计算机可读存储介质，进一步使得上述方法更具有实用性，该设备及计算机可读存储介质具有相应的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的低速风洞试验数据处理方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的通用测试系统层次结构示意图；

图3为本发明实施例提供的风洞试验信号测试类型示意图；

图4为本发明实施例提供的定常试验数据采集架构示意图；

图5为本发明实施例提供的非定常试验数据采集架构示意图；

图6为本发明实施例提供的试验数据和试验信息的传递示意图；

图7为本发明实施例提供的数据入库路径图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。

本发明提供一种低速风洞试验数据处理方法，如图1所示，包括以下步骤：

S101、构建通用测试系统，将通用测试系统的结构划分为设备层、数据层和软件层；设备层包括各个风洞的采集设备；软件层包括各个风洞的各种试验数据处理软件；

S102、搭建数据管理应用系统架构；

S103、利用数据管理应用系统架构获取采集设备的原始信号，对原始信号进行数据格式的统一并发送至数据层；

S104、利用数据管理应用系统架构将数据层的原始信号数据上传至软件层进行相应处理。

在本发明实施例提供的上述低速风洞试验数据处理方法中，根据用户需求分析情况，对各种试验系统高度抽象化，打破以往按试验类型构建测控处系统的弊端，通过构建的通用测试系统结合数据管理应用系统架构协同工作需求，可以统一原始信号数据格式，满足不同气动分析人员、不同型号单位、不同试验和不同风洞的多种需求，具有良好的兼容扩展性，且便于气动分析人员脱机分析数据，方便数据管理和复查，提高人工效率。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述低速风洞试验数据处理方法中，如图2所示，设备层包含了低速所各个风洞绝大部分采集设备，其采集系统可以是单一或多个不同总线设备，共同特征是采集设备的原始信号可以以通道为最小组织单位（不包含图像类采集信号，如PIV试验数据、结冰/防除冰试验的图像数据）。

需要说明的是，为了实现通用的数据处理，首要前提是对数据层进行规范化，统一原始信号数据格式。在这里，无论哪个风洞，无论什么采集设备，只要能以通道形式对原始信号进行描述的都可以采用统一的格式。在具体实施时，通道可以是实际电信号采集通道，比如天平采集通道、扫描阀通道、脉动压力采集通道、加速度及应变采集通道等，也可以是独立系统经过多参数综合计算后的虚拟通道，比如陀螺仪解算输出的攻角/侧滑角/滚转角通道、多镜头非接触运动捕获系统解算输出的攻角/侧滑角/滚转角通道及模型空间坐标等。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述低速风洞试验数据处理方法中，如图2所示，软件层具体可以包括测力数据处理软件、测压数据处理软件、动导数数据处理软件、声学数据处理软件、脉动压力数据处理软件、颤振试验数据处理软件和直升机数据处理软件。优选地，各种数据处理软件允许被处理信号交叉，比如其中测力数据处理可以包含常规测力、多天平、铰链力矩等试验，也可以包含TPS、螺旋桨带动力、空气马达带动力、测力测压混合、进排气测力等过去认为的特种试验。本发明的通用测试软件主要指定常测力数据处理软件，但其架构及设计思想可以用于其他特定数据处理软件。

为了同时满足多种试验的测试需求，本发明从测试角度重新对试验类型进行了划分。如图3所示，从测试角度划分，低速风洞试验分为两大类，图像类和非图像类。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述低速风洞试验数据处理方法中，通用测试系统所适用的试验类型主要针对非图像类试验（原始信号格式统一）。如图3所示，非图像类试验又可分为动态测试试验和静态测试试验，这两类试验采集对象包含力、力矩、压力、加速度、角度、位移和应变等；在本发明中，也可以根据采集流程和数据处理方法将非图像类测试试验归为非定常试验和定常试验。针对非定常试验和定常试验，可以分别开发统一的标准化数据采集和数据处理软件，用不同的采集计算模块满足不同的试验需求。

对于定常试验，如图4所示，其采集模式可以为基于UDP发布的虚拟设备采集模式，触发模式为软件指令触发。数据实时采集，实时发布。对采集设备无要求，可满足常规测力测压的步进及连续扫描试验要求，系统扩展灵活。各种采集设备可以按各自的采集频率采集信号并分别用不同的网络端口发布数据，统一的采集软件负责同步管理和记录多系统数据，形成统一的原始信号数据文件。

对于非定常试验，如图5所示，其采集模式可以为基于外触发/时钟触发的多设备同步采集模式，同步采集，分布保存，事后融合。对采集硬件要求较高，可满足动态试验要求。允许有多个不同采集任务同时进行。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述低速风洞试验数据处理方法中，如图6和图7所示，数据管理应用系统架构可以包括试验运行管理系统、数据采集系统和数据处理系统。

步骤S103利用数据管理应用系统架构获取采集设备的原始信号，对原始信号进行数据格式的统一并发送至数据层，具体可以包括：在试验运行管理系统的调度下，数据采集系统在接收上位机指令或用户输入试验信息后，采集相应的采集设备的原始信号，并采用文件拷贝的方式将原始信号拷贝至数据处理系统；数据处理系统对原始信号进行数据格式的统一，并采用文件拷贝的方式将统一格式的原始信号数据拷贝至数据层。

需要指出的是，如图6所示，除了命令和相应参数采用网络通讯的方式外，试验数据在各系统之间的传递采用文件拷贝的方式进行。因为如果采用网络通讯的方式，加重了试验运行管理子系统和网络服务器子系统的负担，在数据量大时，尤其是传输动态数据时，将严重阻塞网络。另外，采用网络通讯的方式要求进行数据传输的两个子系统都必须联入网络且正常工作，使得各个子系统对试验管理网络过分依赖，而独立性降低。本发明采用文件拷贝形式直接进行传输的方式，虽然增加了对磁盘的访问操作，但增强了数据安全性和系统独立性。

具体地，在有试验运行管理系统的情况下，数据采集系统和数据处理系统接收上位机指令，自动完成采集处理过程；在没有试验运行管理系统的情况下，可以在数据采集系统上输入试验编号及试验条件等信息，实现人工采集，而数据处理会自动完成。数据文件的拷贝均由各系统自动完成。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述低速风洞试验数据处理方法中，数据管理应用系统架构还可以包括分析显示系统。

步骤S104利用数据管理应用系统架构将数据层的原始信号数据上传至软件层进行相应处理，具体可以包括：在试验运行管理系统的调度下，数据处理系统将数据层的原始信号数据上传至软件层，利用相应的试验数据处理软件根据计算配置参数进行实时计算处理，产生本地结果文件的同时发送结果文件到分析显示系统。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述低速风洞试验数据处理方法中，数据管理应用系统架构还可以包括中转服务器。

在执行上述步骤发送结果文件到所述分析显示系统之后，还可以包括：中转服务器自动将结果文件及其所依赖的原始数据文件、计算配置文件保存在相应文件夹中，并定期自动检索指定文件夹，根据文件类别将对应文件上传到数据库。在实际应用中，中转服务器可定期统一维护。

需要说明的是，如图7所示，风洞的数据管理应用系统架构中各个系统可以在试验运行管理系统统一调度下实现自动运行，数据文件的传递主要在数据采集系统和数据处理及分析显示系统之间进行。数据采集系统采集的原始数据可以以TDMS格式本地存盘后发送至现场的数据处理系统，数据处理系统根据计算配置参数进行实时计算处理，产生本地结果数文件的同时发送结果文件到分析系统，而且自动把结果文件及其所依赖的原始数据文件及计算配置文件上传到中转服务器，由中转服务器负责向所数据库传输。而在脱机的数据处理系统上，可以通过中转服务器从所数据库下载原始数据文件和计算配置文件进行脱机复算，计算结果也可以上传。

相应地，本发明实施例还公开了一种低速风洞试验数据处理设备，包括处理器和存储器；其中，处理器执行存储器中存储的计算机程序时实现前述实施例公开的低速风洞试验数据处理方法。

关于上述方法更加具体的过程可以参考前述实施例中公开的相应内容，在此不再进行赘述。

进一步地，本发明还公开了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序；计算机程序被处理器执行时实现前述公开的低速风洞试验数据处理方法。

关于上述方法更加具体的过程可以参考前述实施例中公开的相应内容，在此不再进行赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的设备、存储介质而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

综上，本发明实施例提供的一种低速风洞试验数据处理方法，包括：构建通用测试系统，将通用测试系统的结构划分为设备层、数据层和软件层；设备层包括各个风洞的采集设备；软件层包括各个风洞的各种试验数据处理软件；搭建数据管理应用系统架构；利用数据管理应用系统架构获取采集设备的原始信号，对原始信号进行数据格式的统一并发送至数据层；利用数据管理应用系统架构将数据层的原始信号数据上传至软件层进行相应处理。这样根据用户需求分析情况，对各种试验系统高度抽象化，打破以往按试验类型构建测控处系统的弊端，通过构建的通用测试系统和搭建的数据管理应用系统架构，统一原始信号数据格式，满足不同气动分析人员、不同型号单位、不同试验和不同风洞的多种需求，具有良好的兼容扩展性，且便于气动分析人员脱机分析数据，方便数据管理和复查，提高人工效率。此外，本发明还针对低速风洞试验数据处理方法提供了相应的设备及计算机可读存储介质，进一步使得上述方法更具有实用性，该设备及计算机可读存储介质具有相应的优点。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的低速风洞试验数据处理方法、设备及存储介质进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种低速风洞试验数据处理方法，其特征在于，包括：

构建通用测试系统，将所述通用测试系统的结构划分为设备层、数据层和软件层；所述设备层包括各个风洞的采集设备；所述软件层包括各个风洞的各种试验数据处理软件；所述通用测试系统所适用的试验类型包括非图像测试试验；所述非图像类测试试验分为定常试验和非定常试验；所述定常试验的采集模式为基于UDP的虚拟设备实时采集模式，触发模式为软件指令触发；所述非定常试验的采集模式为基于外触发/时钟触发的多设备同步采集模式；

搭建数据管理应用系统架构；所述数据管理应用系统架构包括试验运行管理系统、数据采集系统、数据处理系统和分析显示系统；

利用所述数据管理应用系统架构获取所述采集设备的原始信号，对所述原始信号进行数据格式的统一并发送至所述数据层，包括：在所述试验运行管理系统的调度下，所述数据采集系统在接收上位机指令或用户输入试验信息后，采集相应的所述采集设备的原始信号，并采用文件拷贝的方式将所述原始信号拷贝至所述数据处理系统；所述数据处理系统对所述原始信号进行数据格式的统一，并采用文件拷贝的方式将统一格式的原始信号数据拷贝至所述数据层；

利用所述数据管理应用系统架构将所述数据层的原始信号数据上传至所述软件层进行相应处理，包括：在所述试验运行管理系统的调度下，所述数据处理系统将所述数据层的原始信号数据上传至所述软件层，利用相应的试验数据处理软件根据计算配置参数进行实时计算处理，产生本地结果文件的同时发送结果文件到所述分析显示系统。

2.根据权利要求1所述的低速风洞试验数据处理方法，其特征在于，所述采集设备的原始信号是以通道为最小组织单位。

3.根据权利要求2所述的低速风洞试验数据处理方法，其特征在于，所述通道为实际电信号采集通道或经过多参数综合计算后的虚拟通道；所述实际电信号采集通道包括天平采集通道、扫描阀通道、脉动压力采集通道、加速度及应变采集通道；所述虚拟通道包括陀螺仪解算输出的攻角、侧滑角或滚转角通道、多镜头非接触运动捕获系统解算输出的攻角、侧滑角或滚转角通道及模型空间坐标。

4.根据权利要求1所述的低速风洞试验数据处理方法，其特征在于，所述软件层具体包括测力数据处理软件、测压数据处理软件、动导数数据处理软件、声学数据处理软件、脉动压力数据处理软件、颤振试验数据处理软件和直升机数据处理软件。

5.根据权利要求1所述的低速风洞试验数据处理方法，其特征在于，所述数据管理应用系统架构还包括中转服务器；

在发送结果文件到所述分析显示系统之后，还包括：

所述中转服务器自动将所述结果文件及其所依赖的原始数据文件、计算配置文件保存在相应文件夹中，并定期自动检索指定文件夹，根据文件类别将对应文件上传到数据库。

6.一种低速风洞试验数据处理设备，其特征在于，包括处理器和存储器，其中，所述处理器执行所述存储器中存储的计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述的低速风洞试验数据处理方法。

7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于存储计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的低速风洞试验数据处理方法。

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