某仿真系統(tǒng)在遙測數(shù)據(jù)實時處理中的應用

摘 要：本文利用某型仿真系統(tǒng)現(xiàn)有的反射內(nèi)存網(wǎng)資源，設計了一套適用于高碼率遙測數(shù)據(jù)實時處理的系統(tǒng)。解決了飛行器技術準備過程中，遙測數(shù)據(jù)處理不及時、覆蓋度不夠的問題，并提供了輔助判讀和數(shù)據(jù)比對等功能，實現(xiàn)了遙測數(shù)據(jù)處理的信息化和自動化。

關鍵詞：遙測;數(shù)據(jù)處理;實時;反射內(nèi)存網(wǎng)

中圖分類號：TP79 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）09-0083-02

0引言

遙測數(shù)據(jù)是判定飛行器飛行質(zhì)量的依據(jù)，在試驗鑒定中發(fā)揮重要作用。飛行試驗前的技術準備過程中，對遙測參數(shù)準確及時的進行判讀分析，是飛行試驗順利完成的重要保障[1]。傳統(tǒng)的靜態(tài)測試采用事后處理打印成紙質(zhì)結(jié)果，再由各專業(yè)人員進行判讀分析的方式進行，存在處理速度慢、精確度不足、提供試驗數(shù)據(jù)信息不充分等問題，不能滿足信息化試驗及實戰(zhàn)化考核的需求。本文利用現(xiàn)有的某型仿真系統(tǒng)硬件，研究采用信息化手段，將測試時的所有遙測參數(shù)進行實時處理，實時提供參數(shù)的物理量和曲線以及告警提示，處理結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫供事后調(diào)閱查看曲線或逐幀數(shù)據(jù)，并提供輔助判讀結(jié)果以及歷史數(shù)據(jù)比對等功能。

1 應用思路

需要進行實時處理的遙測數(shù)據(jù)碼速率較高，而且需要兩個遙測流同時工作，還要進行多個數(shù)字量幀的實時同步和挑路，最后還要兼容與實時數(shù)據(jù)幀結(jié)構不同的存儲器數(shù)據(jù)。

為了節(jié)約成本、提高現(xiàn)有硬件設備的利用率，考慮利用現(xiàn)有的某型分布式仿真系統(tǒng)硬件作為平臺，開發(fā)相應軟件來完成數(shù)據(jù)處理工作[2]。該仿真系統(tǒng)中有用于加強實時運行環(huán)境的反射內(nèi)存網(wǎng)，反射內(nèi)存網(wǎng)上每塊卡的板載內(nèi)存在邏輯上是公用的，當某一節(jié)點向本節(jié)點的反射內(nèi)存卡中某個地址寫入數(shù)據(jù)后，其它卡的板載內(nèi)存相同物理地址在400ns左右時間內(nèi)就會得到同樣的變化，整個過程中沒有發(fā)送和接收環(huán)節(jié)，但是完成的交互功能與發(fā)送和接收是一樣的，只是反應的過程比以太網(wǎng)更迅速，因此常用于實時性要求較高的系統(tǒng)中[3]。這個特點非常適合高容量、多任務的數(shù)據(jù)實時處理過程，可以將遙測地面站接收到的雙流遙測數(shù)據(jù)全幀，按順序?qū)崟r放在反射內(nèi)存卡的指定偏移位置，部署在反射內(nèi)存網(wǎng)不同節(jié)點上的各個處理模塊可以同時對全幀數(shù)據(jù)進行處理，快速完成各自的功能[4]。

2 應用方案

2.1 軟件組成與功能

為了便于軟件系統(tǒng)的建設和維護，將軟件分為三個相互獨立的分系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)處理分系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析分系統(tǒng)和數(shù)據(jù)管理分系統(tǒng)。三個分系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)處理、分析、管理三大功能，系統(tǒng)間有明確的接口關系，可獨立運行，也可同時運行，三個分系統(tǒng)相互配合完成系統(tǒng)的各項詳細功能。

數(shù)據(jù)處理分系統(tǒng)主要完成數(shù)據(jù)的實時處理與顯示工作，主要功能是遙測參數(shù)處理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與回放、多種格式數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理結(jié)果和二進制原碼存入數(shù)據(jù)庫，以及數(shù)據(jù)處理結(jié)果的實時發(fā)布。分系統(tǒng)中包括各個遙測數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與回放軟件、數(shù)據(jù)處理與發(fā)布軟件、數(shù)字量處理軟件等。

數(shù)據(jù)分析分系統(tǒng)主要完成參數(shù)處理結(jié)果查詢、繪制參數(shù)時間歷程曲線、輔助判讀、自動判讀、判讀結(jié)論提交等功能。分系統(tǒng)中包括數(shù)據(jù)判讀與分析軟件、實時數(shù)據(jù)查看瀏覽器插件等。

數(shù)據(jù)管理分系統(tǒng)主要完成遙測參數(shù)信息的裝訂查詢、時標修正、數(shù)據(jù)查詢備份刪除、歸檔數(shù)據(jù)輸入輸出、用戶權限管理等工作。分系統(tǒng)中包括Oracle數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)管理軟件、參數(shù)裝訂軟件等。

2.2工作原理及流程

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與回放軟件通常部署在遙測地面檢測系統(tǒng)網(wǎng)中，是數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中唯一的數(shù)據(jù)來源，也是連接遙測系統(tǒng)網(wǎng)和數(shù)據(jù)處理網(wǎng)的橋梁。其中用于實時遙測數(shù)據(jù)流的軟件版本，在飛行器測試過程中實時讀取遙測系統(tǒng)網(wǎng)的遙測全幀數(shù)據(jù)，放置于反射內(nèi)存卡中供各處理軟件使用。用于存儲器數(shù)據(jù)流的軟件版本，通過回放提取的存儲器數(shù)據(jù)，完成與實時版相同的工作。其中各版本的軟件主體可以相同，但配置文件是獨有的，要適應各自不同的幀結(jié)構。

數(shù)據(jù)處理與發(fā)布軟件部署在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)內(nèi)網(wǎng)中反射在內(nèi)存卡的終端上，它在反射內(nèi)存網(wǎng)中實時讀取所需數(shù)據(jù)進行處理，每個遙測數(shù)據(jù)流對應一個軟件版本，由于處理方式有較大不同，各軟件的主體和配置文件均有較大不同。為了提高數(shù)字量重新同步并處理的效率，可以按照需求給某個或某幾個數(shù)字量幀部署專用的處理軟件，本系統(tǒng)按照每個遙測數(shù)據(jù)流部署一個普通參數(shù)處理軟件和一個數(shù)字量專用處理軟件。各數(shù)據(jù)處理與發(fā)布軟件和數(shù)字量專用處理軟件將處理結(jié)果放置于內(nèi)存數(shù)據(jù)庫中，一方面供實時顯示判讀使用，另一方面當數(shù)據(jù)記錄達到一定的數(shù)量時，把內(nèi)存數(shù)據(jù)庫中的表結(jié)果記錄使用批量導出技術，存入Oracle結(jié)果數(shù)據(jù)庫，以提高系統(tǒng)對關系型數(shù)據(jù)庫的存儲速度。

每臺部署數(shù)據(jù)處理軟件的終端都配置有WEB服務器和內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，在實時數(shù)據(jù)查看瀏覽器插件訪問WEB服務器時，WEB服務器通過訪問內(nèi)存數(shù)據(jù)庫來提供相應的數(shù)據(jù)。

原仿真系統(tǒng)的終端，除部署數(shù)據(jù)處理軟件以外，剩余15臺統(tǒng)一配置為數(shù)據(jù)判讀終端，供不同專業(yè)人員進行實時和事后判讀分析使用，每個判讀終端部署一套數(shù)據(jù)判讀與分析軟件和一個實時數(shù)據(jù)查看瀏覽器插件。其中數(shù)據(jù)判讀與分析軟件用于事后判讀分析，數(shù)據(jù)源為Oracle結(jié)果數(shù)據(jù)庫，軟件按用戶權限提供指定參數(shù)處理結(jié)果的物理量、時間歷程曲線、十六進制原碼、超限標記、初步自動判讀結(jié)果、歷次數(shù)據(jù)比對等功能;實時數(shù)據(jù)查看瀏覽器插件依托于瀏覽器，根據(jù)用戶權限實時查看指定參數(shù)的十六進制原碼、結(jié)果物理量、時間歷程曲線等。

數(shù)據(jù)管理分系統(tǒng)的軟件功能比較單一且清晰，就不在此描述了。由于系統(tǒng)軟件眾多、部署分散，數(shù)據(jù)處理相關軟件均為開機啟動，隨時處于待命狀態(tài)，通過各數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與回放軟件以反射內(nèi)存的事件方式控制啟動或停止相應遙測數(shù)據(jù)流的處理工作。

系統(tǒng)軟件結(jié)構及信息流向如圖1所示。

2.3 關鍵技術的應用

系統(tǒng)設計與建設過程中應用了眾多關鍵技術。其中，數(shù)據(jù)處理結(jié)果快速存儲技術，解決了高頻率的小量數(shù)據(jù)實時存入關系型數(shù)據(jù)庫的存儲速度問題;內(nèi)存數(shù)據(jù)庫技術，避免了實時處理中維護內(nèi)存指針所導致的風險;基于同步碼+幀計數(shù)+時碼+T0+子幀計數(shù)的多站數(shù)據(jù)快速融合方法，彌補了飛行試驗多站遙測數(shù)據(jù)快速融合過程中全幀數(shù)據(jù)完整性驗證不足的問題[5];基于累加生成序列相關系數(shù)的變化緩變參數(shù)自動判讀方法，解決了靜態(tài)測試中數(shù)值穩(wěn)定的參數(shù)、時序/開關/階躍類參數(shù)和測試中預定變化的參數(shù)等類參數(shù)的自動判讀問題[6]。

3 結(jié)論

仿真系統(tǒng)的硬件與遙測數(shù)據(jù)實時處理系統(tǒng)軟件的結(jié)合，提供了一種新的數(shù)據(jù)處理模式，在節(jié)約成本、提高資源利用率的同時，也提高了飛行器技術準備工作的效率與數(shù)據(jù)判讀的準確性，并加強了試驗數(shù)據(jù)與信息的安全管理，為縮短試驗周期提供了強有力的技術支撐，有效地保障了試驗進度和試驗工作質(zhì)量。

參考文獻

[1] 盧長海，張夢堃.某型遙測地面站實時處理系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J].信息技術與網(wǎng)絡安全，2019，38（10）：45-49.

[2] 杜鵬.分布式飛行器數(shù)字仿真試驗平臺框架設計與實現(xiàn)[D].大連：大連理工大學，2018.

[3] 楊慧芳，蔣新華，聶明星.反射內(nèi)存網(wǎng)技術在分布式數(shù)控系統(tǒng)中的應用研究[J].計算機技術與發(fā)展，2015，25（3）：234-237.

[4] 田赤軍，沈勝兵，李艷雷，等.基于光纖反射內(nèi)存網(wǎng)實現(xiàn)遠程協(xié)同仿真方法[J].系統(tǒng)仿真學報，2015，27（8）：1766-1773.

[5] 杜鵬.多站遙測數(shù)據(jù)快速融合軟件設計與實現(xiàn)[J].計算機測量與控制，2015，23（6）：2218-2219+2240.

[6] 金球星.基于相關系數(shù)的火箭測試變化緩變參數(shù)自動判讀方法[J].飛行器測控學報，2014，33（1）：40-43.