基于分布式網絡的1553B數據處理軟件設計與實現

劉威　李楊

摘 要： 為了解決當前1553B數據處理單機軟件制約海量數據情況下多課題并行處理效率的現狀，在此采用基于Web的分布式中間件技術，將1553B數據處理軟件開發成基于分布式網絡的標準數據處理中間件。為保持參數名的惟一性，以ICD文件中的消息規范名為數據庫中的參數名稱，并且編寫了該軟件與飛行試驗數據網絡處理系統（FTDPS）的標準數據接口文件，根據分布式中間件的調用流程設計了相應的算法，最終實現100% 1553B數據的網絡化并行處理，極大地提高了總線數據處理效率。

關鍵詞： 1553B數據； 接口文件； 分布式網絡； 數據處理軟件

中圖分類號： TN911?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）06?0075?03

0 引 言

目前，中航工業試飛中心開發的基于C/S，B/S架構體系的飛行試驗數據網絡處理系統（FTDPS）已經解決了海量試飛數據的分布式存儲及計算問題[1]，并在重點型號任務的試飛過程中發揮著重要作用。該系統可以處理PCM數據和FCS數據[2]，1553B數據仍然采用單機版處理。隨著飛行試驗中參試飛機飛行時間、測試參數的不斷增加，總線數據量劇增，同時試飛工程師的參數處理需求更加多樣，采用現行1553B數據處理方法給每位試飛工程師拷貝數據、處理數據、發送結果等過程耗時達到數小時，已經嚴重影響數據處理效率和型號試飛進度。針對這一問題，本文開發了基于分布式網絡的1553B數據處理軟件，使得課題人員在FTDPS的平臺上可以根據任務所需個性化定制處理參數、處理時間段及飛行架次等課目。工程實踐表明，本軟件極大地提高飛行試驗數據的處理效率，滿足了多用戶并行處理需求，保證了型號試飛任務進度。

1 ORACLE數據庫設計

單機版的1553B數據處理系統由ICD信息數據庫[3]和處理軟件2部分組成。將1553B數據處理系統以分布式中間件的形式嵌入到FTDPS系統中，首要的工作就是在FTDPS的數據庫中設計并增加新的ICD信息的ORACLE數據庫，完成1553B數據處理系統數據庫的網絡化升級，文獻[4]已經將ORACLE數據庫設計完成，數據庫總體設計如圖1所示，為本文實現與FTDPS的輸入輸出接口工作，開發1553B數據處理中間件做好了準備工作。

2 1553B數據處理中間件設計

2.1 軟件接口設計

開發FTDPS的數據處理中間件，本軟件首先應保證總線參數名稱的一致性，其次要滿足系統標準的輸入輸出接口要求[5]。

2.1.1 參數名一致性

參數名稱必須能夠寫入FTDPS數據庫的TESTINSIDEPARAINFO表中，測試系統名稱為Mini700，測試數據屬性為1553B。參數名稱是數據庫表的主鍵，要求具有惟一性的特點；為了方便用戶在瀏覽器端選擇要處理的參數，參數命名也要符合總線參數特點，易于用戶識別。因此在ICD文件中，選擇總線信號名的規范名稱作為數據庫中的參數名，例如A/M1IR/00?00?00，可以滿足參數名稱惟一性和易于專業人員識別的需求，如圖2所示。

2.1.2 軟件接口統一

作為FTDPS的中間件，標準接口有2個要求：

（1） 軟件必須為可執行文件.exe，帶有一個命令行參數，命令行參數為一個接口文件的名稱；

（2） 命令行參數所指的接口文件必須是文本文件格式。所以軟件接口統一的工作實質是把原處理程序改寫為CONSOLE APPLICATION控制臺應用程序，完成讀取圖3所示的接口文件，然后按照FTDPS的輸出格式輸出。本文以Delphi7.0為軟件開發工具[6]，控制臺程序關鍵代碼如下：

2.2 系統調用軟件流程

1553B數據處理軟件以分布式中間件的形式嵌入到FTDPS系統中，按照已約定好的內部接口和整個數據處理系統之間協調通信，有效快速地進行數據處理，并準確地將結果信息返回給數據處理系統。客戶端計算機需要安裝分布式計算Active控件，主要完成的功能為向系統發出計算請求、與1553B數據處理中間件之間進行信息通信、監控計算過程的狀態、接收系統返回的數據。FTDPS系統調用1553B數據處理中間件流程如下：

（1） 客戶端計算機（B端）首先向調度服務器發出數據處理申請，同時生成B端接口文件，調度服務器指定某臺分布式計算服務器進行計算；

（2） 計算服務器調用1553B數據處理中間件，訪問存儲在磁盤陣列上的原始總線數據文件進行解析計算，同時將狀態信息輸出到控制臺，客戶端ActiveX控件通過接口協議捕獲并以界面的形式顯示給用戶。并輸出標準格式的文件；

（3） 計算結束后，結果文件通過Socket方式回傳到用戶客戶端的Active X控件安裝目錄下。

圖4展示了1553B數據處理中間件在FTDPS中的調用流程。圖5是客戶端ActiveX控件顯示的軟件運行狀態示意圖。其中*.eng文件為LST工程量文件；*.cod為文本文件，用戶可以直接打開2種文件類型進行分析。*.inf文件是FTDPS的接口文件，*.sta文件為本次計算過程的狀態文件。

2.3 軟件設計

根據FTDPS系統調用1553B數據處理中間件的流程，設計軟件的算法如下：

（1） 獲取接口文件名稱后，解析接口文件協議，獲取軟件要處理的參數、時間段信息，以及結果文件存放位置等信息；

（2） 訪問ORACLE數據庫中的ICD數據庫，把所有參數相關的信息讀取到結構體數組中；

（3） 讀取總線數據文件的時間信息；

（4） 讀取處理時間段內總線數據文件中的消息塊信息，與數據庫中讀取的關鍵字逐一進行判斷，若相等則表示找到數據中此參數的信息。然后根據MIL?STD?1553B（GJB289A）數據總線標準[7]中的總線消息收發標準進行計算、解析；同時將數據的時間等計算狀態信息輸出至控制臺；

（5） 根據接口文件協議，將結果文件傳送到服務器指定的存放位置。

算法流程圖如圖6所示。

3 結 論

飛行試驗數據網絡處理系統（FTDPS）在型號試飛中發揮著重要作用，1553B數據處理中間件又是該系統中極為關鍵的子軟件。1553B數據處理軟件采用基于Web的分布式中間件技術，將數據處理軟件做成標準化的分布式中間件，通過標準的接口協議成功地嵌入到FTDPS系統中。本文開發的軟件作為FTDPS的1553B數據處理軟件，已經用于某型號4架飛機的飛行試驗總線數據處理，運行情況良好，數據處理效率滿足了海量試飛數據處理的需求，保障了試飛數據及時高效的處理。

參考文獻

[1] 王建軍，黨懷義.基于Web的分布式試飛數據處理系統結構設計[J].計算機測量與控制，2010，18（6）：1452?1454.

[2] 張阿莉，許應康，郭永林.飛行控制總線數據網絡化處理軟件設計[J].現代電子技術，2013，36（10）：37?39，44.

[3] 夏慶梅，徐亞軍，熊華剛.航空電子接口控制文件的數據庫管理[J].航空計算技術，2001，31（3）：39?40.

[4] 劉威，周嫦娥.1553B網絡數據處理系統數據庫優化設計[C]//航空試驗測試技術交流會議論文集.北京：《測控技術》雜志社，2011：97?99.

[5] 黨懷義.ARJ21飛機試飛數據處理系統軟件詳細設計說明[M].西安：飛行試驗研究院，2006.

[6] 周果宏，羅述謙，羅起.Delphi 程序設計題解、編程技巧與疑難解答[M].2版.北京：清華大學出版社，2007.

[7] 國防科學技術工業委員會.數字式時分制指令/響應型多路傳輸數據總線[M].北京：國防科學技術工業委員會，1998.

[8] 趙彥.數據庫原理與應用技術：SQL Server[M].北京：清華大學出版社，2009.

摘 要： 為了解決當前1553B數據處理單機軟件制約海量數據情況下多課題并行處理效率的現狀，在此采用基于Web的分布式中間件技術，將1553B數據處理軟件開發成基于分布式網絡的標準數據處理中間件。為保持參數名的惟一性，以ICD文件中的消息規范名為數據庫中的參數名稱，并且編寫了該軟件與飛行試驗數據網絡處理系統（FTDPS）的標準數據接口文件，根據分布式中間件的調用流程設計了相應的算法，最終實現100% 1553B數據的網絡化并行處理，極大地提高了總線數據處理效率。

關鍵詞： 1553B數據； 接口文件； 分布式網絡； 數據處理軟件

中圖分類號： TN911?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）06?0075?03

0 引 言

目前，中航工業試飛中心開發的基于C/S，B/S架構體系的飛行試驗數據網絡處理系統（FTDPS）已經解決了海量試飛數據的分布式存儲及計算問題[1]，并在重點型號任務的試飛過程中發揮著重要作用。該系統可以處理PCM數據和FCS數據[2]，1553B數據仍然采用單機版處理。隨著飛行試驗中參試飛機飛行時間、測試參數的不斷增加，總線數據量劇增，同時試飛工程師的參數處理需求更加多樣，采用現行1553B數據處理方法給每位試飛工程師拷貝數據、處理數據、發送結果等過程耗時達到數小時，已經嚴重影響數據處理效率和型號試飛進度。針對這一問題，本文開發了基于分布式網絡的1553B數據處理軟件，使得課題人員在FTDPS的平臺上可以根據任務所需個性化定制處理參數、處理時間段及飛行架次等課目。工程實踐表明，本軟件極大地提高飛行試驗數據的處理效率，滿足了多用戶并行處理需求，保證了型號試飛任務進度。

1 ORACLE數據庫設計

單機版的1553B數據處理系統由ICD信息數據庫[3]和處理軟件2部分組成。將1553B數據處理系統以分布式中間件的形式嵌入到FTDPS系統中，首要的工作就是在FTDPS的數據庫中設計并增加新的ICD信息的ORACLE數據庫，完成1553B數據處理系統數據庫的網絡化升級，文獻[4]已經將ORACLE數據庫設計完成，數據庫總體設計如圖1所示，為本文實現與FTDPS的輸入輸出接口工作，開發1553B數據處理中間件做好了準備工作。

2 1553B數據處理中間件設計

2.1 軟件接口設計

開發FTDPS的數據處理中間件，本軟件首先應保證總線參數名稱的一致性，其次要滿足系統標準的輸入輸出接口要求[5]。

2.1.1 參數名一致性

參數名稱必須能夠寫入FTDPS數據庫的TESTINSIDEPARAINFO表中，測試系統名稱為Mini700，測試數據屬性為1553B。參數名稱是數據庫表的主鍵，要求具有惟一性的特點；為了方便用戶在瀏覽器端選擇要處理的參數，參數命名也要符合總線參數特點，易于用戶識別。因此在ICD文件中，選擇總線信號名的規范名稱作為數據庫中的參數名，例如A/M1IR/00?00?00，可以滿足參數名稱惟一性和易于專業人員識別的需求，如圖2所示。

2.1.2 軟件接口統一

作為FTDPS的中間件，標準接口有2個要求：

（1） 軟件必須為可執行文件.exe，帶有一個命令行參數，命令行參數為一個接口文件的名稱；

（2） 命令行參數所指的接口文件必須是文本文件格式。所以軟件接口統一的工作實質是把原處理程序改寫為CONSOLE APPLICATION控制臺應用程序，完成讀取圖3所示的接口文件，然后按照FTDPS的輸出格式輸出。本文以Delphi7.0為軟件開發工具[6]，控制臺程序關鍵代碼如下：

2.2 系統調用軟件流程

1553B數據處理軟件以分布式中間件的形式嵌入到FTDPS系統中，按照已約定好的內部接口和整個數據處理系統之間協調通信，有效快速地進行數據處理，并準確地將結果信息返回給數據處理系統。客戶端計算機需要安裝分布式計算Active控件，主要完成的功能為向系統發出計算請求、與1553B數據處理中間件之間進行信息通信、監控計算過程的狀態、接收系統返回的數據。FTDPS系統調用1553B數據處理中間件流程如下：

（1） 客戶端計算機（B端）首先向調度服務器發出數據處理申請，同時生成B端接口文件，調度服務器指定某臺分布式計算服務器進行計算；

（2） 計算服務器調用1553B數據處理中間件，訪問存儲在磁盤陣列上的原始總線數據文件進行解析計算，同時將狀態信息輸出到控制臺，客戶端ActiveX控件通過接口協議捕獲并以界面的形式顯示給用戶。并輸出標準格式的文件；

（3） 計算結束后，結果文件通過Socket方式回傳到用戶客戶端的Active X控件安裝目錄下。

圖4展示了1553B數據處理中間件在FTDPS中的調用流程。圖5是客戶端ActiveX控件顯示的軟件運行狀態示意圖。其中*.eng文件為LST工程量文件；*.cod為文本文件，用戶可以直接打開2種文件類型進行分析。*.inf文件是FTDPS的接口文件，*.sta文件為本次計算過程的狀態文件。

2.3 軟件設計

根據FTDPS系統調用1553B數據處理中間件的流程，設計軟件的算法如下：

（1） 獲取接口文件名稱后，解析接口文件協議，獲取軟件要處理的參數、時間段信息，以及結果文件存放位置等信息；

（2） 訪問ORACLE數據庫中的ICD數據庫，把所有參數相關的信息讀取到結構體數組中；

（3） 讀取總線數據文件的時間信息；

（4） 讀取處理時間段內總線數據文件中的消息塊信息，與數據庫中讀取的關鍵字逐一進行判斷，若相等則表示找到數據中此參數的信息。然后根據MIL?STD?1553B（GJB289A）數據總線標準[7]中的總線消息收發標準進行計算、解析；同時將數據的時間等計算狀態信息輸出至控制臺；

（5） 根據接口文件協議，將結果文件傳送到服務器指定的存放位置。

算法流程圖如圖6所示。

3 結 論

飛行試驗數據網絡處理系統（FTDPS）在型號試飛中發揮著重要作用，1553B數據處理中間件又是該系統中極為關鍵的子軟件。1553B數據處理軟件采用基于Web的分布式中間件技術，將數據處理軟件做成標準化的分布式中間件，通過標準的接口協議成功地嵌入到FTDPS系統中。本文開發的軟件作為FTDPS的1553B數據處理軟件，已經用于某型號4架飛機的飛行試驗總線數據處理，運行情況良好，數據處理效率滿足了海量試飛數據處理的需求，保障了試飛數據及時高效的處理。

參考文獻

[1] 王建軍，黨懷義.基于Web的分布式試飛數據處理系統結構設計[J].計算機測量與控制，2010，18（6）：1452?1454.

[2] 張阿莉，許應康，郭永林.飛行控制總線數據網絡化處理軟件設計[J].現代電子技術，2013，36（10）：37?39，44.

[3] 夏慶梅，徐亞軍，熊華剛.航空電子接口控制文件的數據庫管理[J].航空計算技術，2001，31（3）：39?40.

[4] 劉威，周嫦娥.1553B網絡數據處理系統數據庫優化設計[C]//航空試驗測試技術交流會議論文集.北京：《測控技術》雜志社，2011：97?99.

[5] 黨懷義.ARJ21飛機試飛數據處理系統軟件詳細設計說明[M].西安：飛行試驗研究院，2006.

[6] 周果宏，羅述謙，羅起.Delphi 程序設計題解、編程技巧與疑難解答[M].2版.北京：清華大學出版社，2007.

[7] 國防科學技術工業委員會.數字式時分制指令/響應型多路傳輸數據總線[M].北京：國防科學技術工業委員會，1998.

[8] 趙彥.數據庫原理與應用技術：SQL Server[M].北京：清華大學出版社，2009.

摘 要： 為了解決當前1553B數據處理單機軟件制約海量數據情況下多課題并行處理效率的現狀，在此采用基于Web的分布式中間件技術，將1553B數據處理軟件開發成基于分布式網絡的標準數據處理中間件。為保持參數名的惟一性，以ICD文件中的消息規范名為數據庫中的參數名稱，并且編寫了該軟件與飛行試驗數據網絡處理系統（FTDPS）的標準數據接口文件，根據分布式中間件的調用流程設計了相應的算法，最終實現100% 1553B數據的網絡化并行處理，極大地提高了總線數據處理效率。

關鍵詞： 1553B數據； 接口文件； 分布式網絡； 數據處理軟件

中圖分類號： TN911?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）06?0075?03

0 引 言

目前，中航工業試飛中心開發的基于C/S，B/S架構體系的飛行試驗數據網絡處理系統（FTDPS）已經解決了海量試飛數據的分布式存儲及計算問題[1]，并在重點型號任務的試飛過程中發揮著重要作用。該系統可以處理PCM數據和FCS數據[2]，1553B數據仍然采用單機版處理。隨著飛行試驗中參試飛機飛行時間、測試參數的不斷增加，總線數據量劇增，同時試飛工程師的參數處理需求更加多樣，采用現行1553B數據處理方法給每位試飛工程師拷貝數據、處理數據、發送結果等過程耗時達到數小時，已經嚴重影響數據處理效率和型號試飛進度。針對這一問題，本文開發了基于分布式網絡的1553B數據處理軟件，使得課題人員在FTDPS的平臺上可以根據任務所需個性化定制處理參數、處理時間段及飛行架次等課目。工程實踐表明，本軟件極大地提高飛行試驗數據的處理效率，滿足了多用戶并行處理需求，保證了型號試飛任務進度。

1 ORACLE數據庫設計

單機版的1553B數據處理系統由ICD信息數據庫[3]和處理軟件2部分組成。將1553B數據處理系統以分布式中間件的形式嵌入到FTDPS系統中，首要的工作就是在FTDPS的數據庫中設計并增加新的ICD信息的ORACLE數據庫，完成1553B數據處理系統數據庫的網絡化升級，文獻[4]已經將ORACLE數據庫設計完成，數據庫總體設計如圖1所示，為本文實現與FTDPS的輸入輸出接口工作，開發1553B數據處理中間件做好了準備工作。

2 1553B數據處理中間件設計

2.1 軟件接口設計

開發FTDPS的數據處理中間件，本軟件首先應保證總線參數名稱的一致性，其次要滿足系統標準的輸入輸出接口要求[5]。

2.1.1 參數名一致性

參數名稱必須能夠寫入FTDPS數據庫的TESTINSIDEPARAINFO表中，測試系統名稱為Mini700，測試數據屬性為1553B。參數名稱是數據庫表的主鍵，要求具有惟一性的特點；為了方便用戶在瀏覽器端選擇要處理的參數，參數命名也要符合總線參數特點，易于用戶識別。因此在ICD文件中，選擇總線信號名的規范名稱作為數據庫中的參數名，例如A/M1IR/00?00?00，可以滿足參數名稱惟一性和易于專業人員識別的需求，如圖2所示。

2.1.2 軟件接口統一

作為FTDPS的中間件，標準接口有2個要求：

（1） 軟件必須為可執行文件.exe，帶有一個命令行參數，命令行參數為一個接口文件的名稱；

（2） 命令行參數所指的接口文件必須是文本文件格式。所以軟件接口統一的工作實質是把原處理程序改寫為CONSOLE APPLICATION控制臺應用程序，完成讀取圖3所示的接口文件，然后按照FTDPS的輸出格式輸出。本文以Delphi7.0為軟件開發工具[6]，控制臺程序關鍵代碼如下：

2.2 系統調用軟件流程

1553B數據處理軟件以分布式中間件的形式嵌入到FTDPS系統中，按照已約定好的內部接口和整個數據處理系統之間協調通信，有效快速地進行數據處理，并準確地將結果信息返回給數據處理系統。客戶端計算機需要安裝分布式計算Active控件，主要完成的功能為向系統發出計算請求、與1553B數據處理中間件之間進行信息通信、監控計算過程的狀態、接收系統返回的數據。FTDPS系統調用1553B數據處理中間件流程如下：

（1） 客戶端計算機（B端）首先向調度服務器發出數據處理申請，同時生成B端接口文件，調度服務器指定某臺分布式計算服務器進行計算；

（2） 計算服務器調用1553B數據處理中間件，訪問存儲在磁盤陣列上的原始總線數據文件進行解析計算，同時將狀態信息輸出到控制臺，客戶端ActiveX控件通過接口協議捕獲并以界面的形式顯示給用戶。并輸出標準格式的文件；

（3） 計算結束后，結果文件通過Socket方式回傳到用戶客戶端的Active X控件安裝目錄下。

圖4展示了1553B數據處理中間件在FTDPS中的調用流程。圖5是客戶端ActiveX控件顯示的軟件運行狀態示意圖。其中*.eng文件為LST工程量文件；*.cod為文本文件，用戶可以直接打開2種文件類型進行分析。*.inf文件是FTDPS的接口文件，*.sta文件為本次計算過程的狀態文件。

2.3 軟件設計

根據FTDPS系統調用1553B數據處理中間件的流程，設計軟件的算法如下：

（1） 獲取接口文件名稱后，解析接口文件協議，獲取軟件要處理的參數、時間段信息，以及結果文件存放位置等信息；

（2） 訪問ORACLE數據庫中的ICD數據庫，把所有參數相關的信息讀取到結構體數組中；

（3） 讀取總線數據文件的時間信息；

（4） 讀取處理時間段內總線數據文件中的消息塊信息，與數據庫中讀取的關鍵字逐一進行判斷，若相等則表示找到數據中此參數的信息。然后根據MIL?STD?1553B（GJB289A）數據總線標準[7]中的總線消息收發標準進行計算、解析；同時將數據的時間等計算狀態信息輸出至控制臺；

（5） 根據接口文件協議，將結果文件傳送到服務器指定的存放位置。

算法流程圖如圖6所示。

3 結 論

飛行試驗數據網絡處理系統（FTDPS）在型號試飛中發揮著重要作用，1553B數據處理中間件又是該系統中極為關鍵的子軟件。1553B數據處理軟件采用基于Web的分布式中間件技術，將數據處理軟件做成標準化的分布式中間件，通過標準的接口協議成功地嵌入到FTDPS系統中。本文開發的軟件作為FTDPS的1553B數據處理軟件，已經用于某型號4架飛機的飛行試驗總線數據處理，運行情況良好，數據處理效率滿足了海量試飛數據處理的需求，保障了試飛數據及時高效的處理。

參考文獻

[1] 王建軍，黨懷義.基于Web的分布式試飛數據處理系統結構設計[J].計算機測量與控制，2010，18（6）：1452?1454.

[2] 張阿莉，許應康，郭永林.飛行控制總線數據網絡化處理軟件設計[J].現代電子技術，2013，36（10）：37?39，44.

[3] 夏慶梅，徐亞軍，熊華剛.航空電子接口控制文件的數據庫管理[J].航空計算技術，2001，31（3）：39?40.

[4] 劉威，周嫦娥.1553B網絡數據處理系統數據庫優化設計[C]//航空試驗測試技術交流會議論文集.北京：《測控技術》雜志社，2011：97?99.

[5] 黨懷義.ARJ21飛機試飛數據處理系統軟件詳細設計說明[M].西安：飛行試驗研究院，2006.

[6] 周果宏，羅述謙，羅起.Delphi 程序設計題解、編程技巧與疑難解答[M].2版.北京：清華大學出版社，2007.

[7] 國防科學技術工業委員會.數字式時分制指令/響應型多路傳輸數據總線[M].北京：國防科學技術工業委員會，1998.

[8] 趙彥.數據庫原理與應用技術：SQL Server[M].北京：清華大學出版社，2009.