航空發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)多系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合設(shè)計(jì)

文維陽(yáng)，陳震宇

（中國(guó)航發(fā)沈陽(yáng)發(fā)動(dòng)機(jī)研究所，沈陽(yáng) 110015）

0 引言

航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)是涉及多學(xué)科和多工程領(lǐng)域的1 項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)，其試驗(yàn)貫穿整個(gè)研制過程和技術(shù)發(fā)展的各環(huán)節(jié)。在發(fā)動(dòng)機(jī)地面試驗(yàn)時(shí)，涉及到試車臺(tái)上多系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作[1]。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)不斷增加和研制的深入，試驗(yàn)的復(fù)雜性也隨之增加，參與試驗(yàn)的系統(tǒng)越來越多，信息化程度越來越高。這些系統(tǒng)都成為試驗(yàn)的主要數(shù)據(jù)源，導(dǎo)致了試驗(yàn)數(shù)據(jù)量劇增。數(shù)據(jù)源的多樣化導(dǎo)致了試驗(yàn)數(shù)據(jù)類型的多樣化，數(shù)據(jù)類型除了傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)外，還產(chǎn)生了文檔、圖片、視頻、音頻等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。為了能夠全面、準(zhǔn)確地監(jiān)視發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)、控制試驗(yàn)進(jìn)度、分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，需要對(duì)各系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)試車臺(tái)上的試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)流程、試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理[2]。

數(shù)據(jù)融合的概念始于20 世紀(jì)70 年代，進(jìn)入90 年代后，隨著傳感器技術(shù)的迅速發(fā)展以及軍事領(lǐng)域的強(qiáng)烈需求，數(shù)據(jù)融合引起了廣泛重視。近些年世界范圍內(nèi)對(duì)其普遍關(guān)注，并在一些重大研究項(xiàng)目上取得了突破性進(jìn)展，該技術(shù)不斷應(yīng)用到各行各業(yè)中，包括復(fù)雜工業(yè)過程控制、機(jī)器人、自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別、交通管制、慣性導(dǎo)航、海洋監(jiān)視和管理、農(nóng)業(yè)、遙感、醫(yī)療診斷、圖像處理、模式識(shí)別等領(lǐng)域。目前世界各國(guó)紛紛開展此項(xiàng)技術(shù)的研究與應(yīng)用。Zervas 等[3]開展了多方面的數(shù)據(jù)融合理論與應(yīng)用研究；Li 等[4]從融合理論、融合架構(gòu)、多傳感數(shù)據(jù)融合等方面進(jìn)行研究，并應(yīng)用于軍事領(lǐng)域。中國(guó)的數(shù)據(jù)融合技術(shù)雖然起步較晚，但在各種基金的資助下，一批高校和研究所開始廣泛開展相關(guān)研究，取得了一大批理論研究成果。如劉同明等[5]在多傳感器數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)融合結(jié)構(gòu)與算法等方面進(jìn)行了研究；羅俊海等[6]在信息融合理論、應(yīng)用、傳感器管理等方面進(jìn)行了研究。以上研究?jī)H限于結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的融合，對(duì)于文檔、圖片、視頻、音頻等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的融合存在數(shù)據(jù)融合度低、缺乏統(tǒng)一管理、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)與非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)綜合利用率低等不足。

本文以數(shù)據(jù)融合理念為核心，采用數(shù)據(jù)管理技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通訊技術(shù)進(jìn)行了多信息源的融合，為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的地面試驗(yàn)提供了技術(shù)保障。

1 通訊協(xié)議設(shè)計(jì)

與發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)相關(guān)的系統(tǒng)一般包括臺(tái)架測(cè)試系統(tǒng)、臺(tái)架電氣系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、試驗(yàn)流程管理系統(tǒng)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)、音視頻系統(tǒng)等。各系統(tǒng)的融合管理是以測(cè)試系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器為核心，通過多種通訊協(xié)議來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。根據(jù)不同的硬件設(shè)備屬性及軟件開發(fā)平臺(tái)，應(yīng)用到的通訊協(xié)議主要有：TCP/IP、UDP、OPC、ONVIF、RTP/RTSP、TDS等。多系統(tǒng)融合數(shù)據(jù)流傳輸方式如圖1所示。

圖1 多系統(tǒng)融合數(shù)據(jù)流傳輸方式

傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，TCP/IP）及用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（User Datagram Protocol，UDP）用于試驗(yàn)數(shù)據(jù)的通訊，主要采用Winsock 和DataSocket 2 種通訊控件來實(shí)現(xiàn)一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)多的通訊。如臺(tái)架測(cè)試系統(tǒng)與流程管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊、臺(tái)架測(cè)試系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的數(shù)據(jù)通訊均采用此通訊協(xié)議。

對(duì)象鏈接和嵌入技術(shù)在過程控制方面的應(yīng)勒用（Object Linking and Embedding（OLE）for Process Control，OPC）用于基于WinCC 平臺(tái)電氣系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通訊。如臺(tái)架電氣系統(tǒng)與進(jìn)排氣控制系統(tǒng)、臺(tái)架電氣系統(tǒng)與臺(tái)架測(cè)試系統(tǒng)。

開放網(wǎng)絡(luò)視頻接口評(píng)判協(xié)議（Open Network Video Interface Forum，ONVIF）用于實(shí)現(xiàn)視頻/音頻系統(tǒng)各種參數(shù)的獲取與配置，而音視頻流多媒體傳輸采用的是實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議（Real-time Transport Protocol，RTP）和實(shí)時(shí)流傳輸協(xié)議（Real-Time Streaming Protocol，RTSP）實(shí)現(xiàn)。如臺(tái)架測(cè)試系統(tǒng)通過ONVIF 協(xié)議實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)視設(shè)備參數(shù)的配置及獲取，同時(shí)利用RTP/RTSP 協(xié)議得到試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的圖像和聲音。遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)也是利用RTP/RTSP 協(xié)議獲取試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的視頻音頻信息。

表格數(shù)據(jù)流（Tabular Data Stream，TDS）是SQL Server 專用應(yīng)用程序級(jí)協(xié)議，用來發(fā)送SQL 語(yǔ)句。TDS 使用1433 端口進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和客戶端之間的數(shù)據(jù)通訊[7]。本系統(tǒng)應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫(kù)為Microsoft SQL Server，通過該協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作，包括試驗(yàn)設(shè)備信息的讀取、試驗(yàn)流程信息的存儲(chǔ)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄與復(fù)放等。

2 多種數(shù)據(jù)通訊技術(shù)

2.1 Winsock技術(shù)

應(yīng)用TCP/IP 或UDP 通訊協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，一種方法是采用Windows Sockets 技術(shù)。Windows Sockets 是Windows 下得到廣泛應(yīng)用的、開放的、支持多種協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)編程接口，其可以很容易地訪問TCP/IP和UDP 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，不需要了解TCP/IP 和UDP 底層Winsock API 的具體細(xì)節(jié)。通過設(shè)置Winsock 控件的屬性和調(diào)用該控件的方法，很容易地連接到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)并進(jìn)行雙向的數(shù)據(jù)交換。

使用Winsock 控件進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊時(shí)，數(shù)據(jù)流向?yàn)? 個(gè)服務(wù)器端計(jì)算機(jī)將試驗(yàn)數(shù)據(jù)廣播發(fā)送到多個(gè)客戶端計(jì)算機(jī)上。根據(jù)客戶端計(jì)算機(jī)的數(shù)量，需要在服務(wù)器端計(jì)算機(jī)上為每一個(gè)客戶端分配1個(gè)Winsock控件及1個(gè)通訊端口。而2種通訊協(xié)議主要差異在于連接的方法。

TCP/IP 協(xié)議連接時(shí)，服務(wù)器中的每個(gè)Winsock 控件需要綁定1個(gè)固定端口并要處于Listen狀態(tài)?？蛻舳擞?jì)算機(jī)需要Connect 服務(wù)器計(jì)算機(jī)的IP 地址及對(duì)應(yīng)端口[8]，并且只有連接成功后才能通訊數(shù)據(jù)。因此該協(xié)議傳輸可靠，相對(duì)速度較慢。

UDP協(xié)議通訊時(shí)，服務(wù)器與客戶端只需綁定相同的固定端口，無需知道連接成功即可通訊數(shù)據(jù)。該協(xié)議雖傳輸速度快，但傳輸不可靠。

由于需要傳輸復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)包，而Winsock控件只能夠發(fā)送字符串及字節(jié)數(shù)組形式的數(shù)據(jù)，所以需要先將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為字節(jié)數(shù)組。通過CopyMemory 函數(shù)便可實(shí)現(xiàn)該功能。服務(wù)器端程序通過CopyMemory 函數(shù)將需要廣播的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)換為byte數(shù)組，再通過SendData 命令將數(shù)據(jù)發(fā)出，客戶端程序通過GetData 命令接收到byte 數(shù)組，再通過CopyMemory 函數(shù)將字節(jié)數(shù)組轉(zhuǎn)換為完整的數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)任何數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)包網(wǎng)絡(luò)通訊。由于Winsock 控件可以實(shí)現(xiàn)全雙工數(shù)據(jù)通訊，因此服務(wù)器端也可以接收到客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)。

為防止斷網(wǎng)斷電等意外發(fā)生，在客戶端編寫了看門狗程序[9]，可以實(shí)現(xiàn)服務(wù)器與客戶端斷網(wǎng)斷電恢復(fù)后的自動(dòng)連接，進(jìn)一步保證了數(shù)據(jù)通訊的可靠性。

考點(diǎn)“古希臘和古羅馬”由三大知識(shí)點(diǎn)構(gòu)成：一是古希臘的民主制度，二是古希臘的人文精神，三是古羅馬的法律。在備課中，教師應(yīng)當(dāng)充分挖掘課外信息，可以通過學(xué)術(shù)期刊、網(wǎng)絡(luò)、書籍等多種方式搜集資料，補(bǔ)充相關(guān)知識(shí)。

2.2 DataSocket 技術(shù)

使用Winsock 控件作為通訊工具，必須事先知道客戶端計(jì)算機(jī)的數(shù)量，服務(wù)器端計(jì)算機(jī)再分配相應(yīng)數(shù)量的端口號(hào)，每個(gè)端口號(hào)只能對(duì)應(yīng)指定的1 個(gè)客戶端計(jì)算機(jī)。如果某個(gè)客戶端計(jì)算機(jī)長(zhǎng)期不使用，該端口也不會(huì)被其它客戶端計(jì)算機(jī)使用，造成了系統(tǒng)資源的浪費(fèi)，客戶端計(jì)算機(jī)的數(shù)量越多，這種浪費(fèi)就越嚴(yán)重。而編寫服務(wù)器端動(dòng)態(tài)加載卸載Winsock 控件及動(dòng)態(tài)分配通訊端口的程序又相當(dāng)復(fù)雜，因此在開發(fā)多客戶端項(xiàng)目的時(shí)候，可以使用DataSocket技術(shù)。

DataSocket 是NI 公司推出的1 項(xiàng)基于TCP/IP 標(biāo)準(zhǔn)的面向自動(dòng)化測(cè)量和控制的新技術(shù)[10]，可用于1 個(gè)計(jì)算機(jī)內(nèi)或者網(wǎng)絡(luò)中多個(gè)應(yīng)用程序之間的數(shù)據(jù)交換，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)共享和實(shí)時(shí)發(fā)布。Data-Socket 技術(shù)包括DataSocket Server Manager、DataSocket Server和DataSocket API 3大部分。

DataSocket Server Manager 的主要功能是設(shè)置DataSocket Server 可連接的客戶程序的最大數(shù)目，設(shè)置用戶讀寫數(shù)據(jù)項(xiàng)的權(quán)限等；DataSocket Server 負(fù)責(zé)用戶的網(wǎng)絡(luò)連接與數(shù)據(jù)交換等；DataSocket API 包含有Open、Read、Write和Close等函數(shù)。

在遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)中，便應(yīng)用到了DataSocket 技術(shù)。整個(gè)系統(tǒng)分為3 個(gè)層次，即臺(tái)架級(jí)服務(wù)器、所級(jí)服務(wù)器和遠(yuǎn)程客戶端。臺(tái)架級(jí)服務(wù)器與所級(jí)服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)通訊工具選用的是Winsock 控件。由于遠(yuǎn)程客戶端注冊(cè)用戶數(shù)量大，為了合理利用所級(jí)服務(wù)器系統(tǒng)資源及多用戶動(dòng)態(tài)管理，所級(jí)服務(wù)器與遠(yuǎn)程用戶的通訊選用的是DataSocket技術(shù)。

在所級(jí)服務(wù)器計(jì)算機(jī)上運(yùn)行DataSocket Server 應(yīng)用程序，該應(yīng)用程序自動(dòng)建立用戶的請(qǐng)求連接，分配給遠(yuǎn)程用戶空閑通訊端口，并通過Write 函數(shù)將試驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)送給所有連接上DataSocket Server 上的遠(yuǎn)程用戶，遠(yuǎn)程用戶在Update 響應(yīng)事件中調(diào)用Read 函數(shù)即可獲取數(shù)據(jù)[11]。

2.3 OPC技術(shù)

OPC 技術(shù)是Microsoft 公司的對(duì)象鏈接和嵌入OLE／COM技術(shù)在過程控制方面的應(yīng)用技術(shù)，為工業(yè)控制領(lǐng)域提供了標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)訪問機(jī)制[12]。OPC 技術(shù)采用客戶／服務(wù)器結(jié)構(gòu)，提供了COM 接口和OLE 自動(dòng)化接口2套接口方案。COM 接口效率高，通過該接口能夠發(fā)揮OPC服務(wù)器的最佳性能，采用C++語(yǔ)言的客戶一般采用此方案；OLE自動(dòng)化接口使解釋性語(yǔ)言和宏語(yǔ)言訪問OPC 服務(wù)器成為可能，采用VB、C#語(yǔ)言的客戶一般采用此方案[13]，以簡(jiǎn)化客戶應(yīng)用程序的編制。

2.4 音視頻流媒體數(shù)據(jù)通訊

發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)有視頻/音頻監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括視頻矩陣及硬盤錄像機(jī)，顯示和記錄現(xiàn)場(chǎng)不同位置的圖像及聲音信息。硬盤錄像機(jī)為該系統(tǒng)的核心，用于視頻音頻的收集及試驗(yàn)信息的共享。

試車臺(tái)使用的硬盤錄像機(jī)支持多種通訊協(xié)議，應(yīng)用到的協(xié)議有ONVIF、RTP/RTSP。ONVIF 為網(wǎng)絡(luò)視頻設(shè)備之間的信息交換定義通用協(xié)議，涉及設(shè)備發(fā)現(xiàn)、實(shí)時(shí)音視頻、攝像頭控制、錄像控制、視頻分析等方面。RTP/RTSP協(xié)議負(fù)責(zé)對(duì)流媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行封包并實(shí)現(xiàn)媒體流的實(shí)時(shí)傳輸及控制[14]。

從圖1 中可見，測(cè)試系統(tǒng)與遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)在試驗(yàn)過程中均需要實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場(chǎng)的音視頻信息。具體的實(shí)現(xiàn)方法為：各系統(tǒng)軟件直接調(diào)用SDK 開發(fā)包中的應(yīng)用函數(shù)，與硬盤錄像機(jī)數(shù)據(jù)通訊，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻/音頻系統(tǒng)中設(shè)備的操作及流媒體數(shù)據(jù)的獲取[15]。

在實(shí)際應(yīng)用中，通常將流媒體數(shù)據(jù)與其它系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合使用，試驗(yàn)前必須進(jìn)行各系統(tǒng)對(duì)時(shí)[16]，試驗(yàn)中，各系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步顯示在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)程序上，以達(dá)到監(jiān)控各試驗(yàn)參數(shù)及發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的同步效果。

2.5 數(shù)據(jù)庫(kù)通訊

發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)用到的數(shù)據(jù)庫(kù)為SQL Server。數(shù)據(jù)庫(kù)主要存儲(chǔ)試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)流程、試驗(yàn)數(shù)據(jù)等相關(guān)信息。這些試驗(yàn)信息的獲取通過TDS 通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)[17]。TDS 協(xié)議用來發(fā)送SQL 語(yǔ)句，主要涉及到海量試驗(yàn)數(shù)據(jù)的高速存儲(chǔ)及遠(yuǎn)程多用戶數(shù)據(jù)訪問等方面。

在實(shí)際應(yīng)用中，用于存儲(chǔ)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用唯一性、可辨識(shí)性、參數(shù)可查詢性原則。采用標(biāo)準(zhǔn)化的試驗(yàn)編號(hào)，即發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)-發(fā)動(dòng)機(jī)編號(hào)-裝配次-上臺(tái)次-點(diǎn)火次五級(jí)，后綴試車性質(zhì)描述關(guān)鍵字和時(shí)間，確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的唯一性和可辨識(shí)性。采用數(shù)據(jù)表＋配置表的結(jié)構(gòu)形式，保證數(shù)據(jù)表參數(shù)的可查詢性。目前試驗(yàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)可以實(shí)現(xiàn)全部參數(shù)的試驗(yàn)全過程高速實(shí)時(shí)記錄。

為保證整機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)查詢、分析和使用的便捷性，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的規(guī)范化，結(jié)構(gòu)化集中管理，以所區(qū)局域網(wǎng)為通訊媒介，在所本部設(shè)置試驗(yàn)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)的總服務(wù)器，對(duì)各試車臺(tái)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理[18]。試車臺(tái)配備數(shù)據(jù)庫(kù)子服務(wù)器，分管試車臺(tái)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，與所內(nèi)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的同步實(shí)時(shí)共享，互為備份，確保試驗(yàn)數(shù)據(jù)的安全性。為保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的高效使用，開發(fā)了1 套試驗(yàn)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分析處理工具。數(shù)據(jù)分析處理工具包含如下功能：用戶管理，一人一帳戶；數(shù)據(jù)展現(xiàn)和曲線監(jiān)視；多功能數(shù)據(jù)提??；關(guān)鍵量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等。

3 多系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合

目前發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)時(shí)涉及到的試驗(yàn)信息主要包括：發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試參數(shù)數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)音視頻數(shù)據(jù)、試驗(yàn)流程數(shù)據(jù)、設(shè)備參數(shù)配置數(shù)據(jù)、電氣控制數(shù)據(jù)、文本信息數(shù)據(jù)等。多系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合的設(shè)計(jì)原則是：以發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)為主線，按照試驗(yàn)流程，將試驗(yàn)信息先分類匯總，再根據(jù)各系統(tǒng)要求按需分發(fā)。

發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)數(shù)據(jù)的匯總分發(fā)由測(cè)試系統(tǒng)來完成。測(cè)試系統(tǒng)中配有單獨(dú)的數(shù)據(jù)匯總分發(fā)程序。該程序匯總臺(tái)架數(shù)采系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)等系統(tǒng)各自采集的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)數(shù)據(jù)，并將所有發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)利用Winsock 技術(shù)實(shí)時(shí)發(fā)布給其它系統(tǒng)。現(xiàn)場(chǎng)音視頻數(shù)據(jù)的匯總分發(fā)由硬盤錄像機(jī)來完成。硬盤錄像機(jī)將現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)攝像頭及音頻采集卡搜集的信息通過網(wǎng)絡(luò)流媒體技術(shù)發(fā)送給各系統(tǒng)。試驗(yàn)流程信息的匯總分發(fā)由試驗(yàn)流程管理程序完成。試驗(yàn)設(shè)備及試驗(yàn)參數(shù)信息的存儲(chǔ)及查詢分析由數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器來完成[19]。多類型數(shù)據(jù)融合方式如圖2 所示，在實(shí)際應(yīng)用中，如果用戶需要獲取某類信息，可利用相關(guān)的數(shù)據(jù)通訊技術(shù)從相關(guān)數(shù)據(jù)源選擇獲取。

圖2 多類型數(shù)據(jù)融合方式

遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)客戶端程序主界面如圖3 所示。該程序通過多種數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的使用，可以實(shí)時(shí)同步監(jiān)視在試發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)數(shù)據(jù)、試驗(yàn)流程、現(xiàn)場(chǎng)音視頻等相關(guān)信息。由于各相關(guān)數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)通訊協(xié)議、格式、速率各不相同，故在主程序中，分別采用對(duì)應(yīng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)通訊功能。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)獲取采用Winsock 技術(shù)，對(duì)試驗(yàn)流程信息獲取采用DataSocket 技術(shù)，對(duì)音視頻信息獲取采用流媒體通訊技術(shù)，對(duì)試驗(yàn)信息的查詢分析采用TDS 數(shù)據(jù)庫(kù)通訊技術(shù)。最終實(shí)現(xiàn)參數(shù)數(shù)據(jù)以波形圖、文本、虛擬儀表等形式展示、流程信息以表格的形式逐條展示、音視頻信息以多窗口的形式展示及試驗(yàn)數(shù)據(jù)在線分析等功能。

圖3 遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)客戶端程序主界面

發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)數(shù)據(jù)的更新頻率為50次/s，音視頻信息的更新頻率為30幀/s，試驗(yàn)流程信息的更新頻率為10條/s，系統(tǒng)客戶端采用50次/s輪巡的方式對(duì)所有數(shù)據(jù)源通訊端口進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)某個(gè)數(shù)據(jù)源有數(shù)據(jù)更新時(shí)，對(duì)該端口實(shí)施數(shù)據(jù)接收及解析，并進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和發(fā)布。

系統(tǒng)自動(dòng)捕捉試車點(diǎn)火按鈕為數(shù)據(jù)記錄起始標(biāo)記，同時(shí)觸發(fā)各子系統(tǒng)計(jì)時(shí)器，電動(dòng)油門桿角度回零作為停止標(biāo)記。計(jì)時(shí)器、油門桿角度、轉(zhuǎn)速等作為各數(shù)據(jù)關(guān)鍵字段關(guān)聯(lián)。各類信息分類存儲(chǔ)，發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)信息及試驗(yàn)流程信息在數(shù)據(jù)庫(kù)中均以數(shù)據(jù)表的形式存儲(chǔ)，表格命名采用標(biāo)準(zhǔn)化的試驗(yàn)編號(hào)，后綴描述關(guān)鍵字和時(shí)間，確保每次點(diǎn)火試車試驗(yàn)數(shù)據(jù)與流程信息的關(guān)聯(lián)性，相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)表通過各自表中關(guān)鍵字段實(shí)現(xiàn)，復(fù)放時(shí)，數(shù)據(jù)信息與流程信息的同步顯示。音視頻信息存儲(chǔ)在硬盤錄像機(jī)中，與數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息關(guān)聯(lián)通過每條記錄上的時(shí)間標(biāo)簽來完成。

4 結(jié)束語(yǔ)

發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)多系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合設(shè)計(jì)是在多年的航空發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)試車的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)今最前沿的高新技術(shù)，以試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通訊為核心，實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)信息的統(tǒng)一管理。本設(shè)計(jì)具有收集試驗(yàn)信息全、輸出功能復(fù)雜、使用靈活等特點(diǎn)，不僅可以完成各類型試驗(yàn)，同時(shí)還解決了不同協(xié)議、不同格式、不同速率之間數(shù)據(jù)流的傳遞和管理等問題。目前該設(shè)計(jì)穩(wěn)定運(yùn)行多年，保障了多種型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)工作圓滿，達(dá)到了預(yù)期的效果。