飛行器機載測試數據實時解碼記錄智能系統

中航工業直升機設計研究所 黃小俊

1.飛行器機載測試數據實時解碼記錄系統背景

隨著各種新型飛機的研發及各類大型飛機的不斷發展，機載設備也在逐步的朝智能化方向發展。在飛機的研發和使用階段，對其進行試飛測試時需要測試參數數量和參數種類越來越多，且傳輸量呈爆炸式增長。在這種新形勢下采用網絡化機載測試架構越來越成為試飛測試方案設計的主流，機載測試各子系統間通過以太網實現互聯、機載測試數據的海量傳輸以及多源數據融合處理，成為一個新的發展趨勢。

作為機載實時數據處理的中心環節，既要實時準確地從測試網絡獲取所需測試參數IENA數據包，又要求其能夠從所獲取網絡包中快速提取解算所需參數，用于實時監控畫面顯示或者提交給座艙顯示儀、水配重等系統。參試的機上試飛工程師可以及時觀察并分析系統解析處理好的監控參數，從而判定被測飛機狀態及試飛科目完成質量，并及時與試飛員溝通，以提高科目試飛過程安全性及效率。

2.飛行器機載測試數據實時解碼記錄系統目標與設計思路

2.1 飛行器機載測試數據實時解碼記錄系統目標

2.1.1 項目目標

（1）通過采用新的數據及信號處理技術，實現試飛數據的智能化解碼；

（2）實現試飛過程中通過機載設備，通過IENA解碼方法進行部分數據實時分析功能，實現試飛員與試飛工程師依據實時量化數據進行有效溝通，提供試飛過程的安全性與效率；

（3）實現試飛后，完成試飛數據解碼，飛行器落地后，試飛數據通過保密通道，進行自動采集傳輸，大量節省時間，提升試飛效率；

圖1 設計思路圖

圖2 試飛數據機載準實時軟解碼分析系統初步設計圖

（4）設計一款產品，將602所的試飛測試經驗通過智能算法的形式，結合軟件以及硬件設備進行整合，構建民機試飛測試產品商業化模式（預研）。

2.1.2 項目成果

2.1.2.1 開發試飛數據機載準實時軟解碼分析系統

根據目前測試儀器數據的實時流量，設計相關通訊接口，通過接口驅動方式，借用現有設備，實現機載測試儀器的數據實時IO通訊，采用IENA數據，通過底層UDP協議實現測試儀器與記錄儀器的實時數據通訊，采用內存數據庫及No SQL技術實現產品的實時解碼，實時屏幕展示數據，并且對試飛數據自動進行后臺轉碼記錄功能。

2.1.2.2 開發試飛數據智能化落地無線采集系統

通過4G或5G的APN運營商專網服務，在飛行器落地時，通過專業DTU設備，啟動試飛數據自動上傳功能，數據中心庫自動采集試飛數據，并進行歸類處理，形成清晰易用的歷史數據，為今后的大數據平臺與人工智能試飛分析系統提供數據基礎。

2.1.2.3 分階段實現民機試飛測試商業化產品

第一階段：

通過自主研發的軟件產品與現有硬件設備整合，推出一套相對獨立的飛行器機載測試數據實時解碼記錄儀，通過license形式進行產品管控。

第二階段：

通過算法的優化與提取，使用FPGA芯片方案，進行試飛數據算法固化，并且進行飛行器機載測試數據實時解碼記錄儀的PCB，嵌入式算法，上層軟件管理系統，外觀等設計與研發工作，實現一體化飛行器機載測試數據實時解碼記錄儀的目標。

第三階段：

經過前兩個階段的認證，確定飛行器機載測試數據實時解碼記錄儀的產品路線，進行ASIC芯片的IC研發工作，自主生產專業的試飛數據人工智能芯片，將602所的民機經驗結合人工智能技術真正的幫助我國民機以及載人設備的測試工作提升到一個新的層次。

2.2 飛行器機載測試數據實時解碼記錄系統設計思路

設計思路主要圍繞功能需求，使用穩定可控技術，在保證系統實現的情況下，盡可能優化性能參數并取得一定的突破（見圖1）。

3.系統初步設計

3.1 試飛數據機載準實時軟解碼分析系統初步設計

本系統采用IENA數據結構，通過網絡UDP協議進行FTI通訊，將實時采集到的試飛數據，通過實時解碼技術，進行監控參數展示，試飛工程師與試飛員通過量化數據的判斷進行專業溝通，提高試飛過程的安全性與效率。與此同時，對試飛數據進行解碼記錄工作，減少后期數據解碼的時間，提高效率（見圖2）。

3.2 試飛數據智能化落地無線采集系統初步設計

當飛行器降落的時候，通過專用網絡，將已解碼的試飛數據傳送至數據中心，為未來大數據分析與人工智能試飛數據分析系統提供充分的數據基礎（見圖3）。

圖3 試飛數據智能化落地無線采集系統初步設計圖

3.3 階段性民機試飛測試商業化產品初步設計

第一階段：

根據功能與性能需求配置支持硬件，梳理數據的采集與傳輸的數量級，從而確定相應的硬件指標，根據數據傳輸的帶寬，解碼及處理的實時性要求，存儲的量級進行網絡配置，實現部分硬件自主研發與生產，軟件層面根據總體要求實現飛行器機載測試數據實時解碼軟件系統層的完全自主研發。

第二階段：

實現一體化民機試飛測試商業化產品：飛行器機載測試數據實時解碼記錄儀。計算內核采用FPGA芯片，進行自主設計，自主研發，實現產品的生產與市場銷售。

第三階段：

根據前期的軟硬件經驗，進行基于ASIC芯片的IC設計與研發工作，降低產品成本，進一步在更多的領域推廣該產品，例如汽車、機械、船舶等。

4.結束語

隨著我國先進武器裝備設計與制造能力的迅速提高，基于智能化和信息化的需求的提升，未來新一代的武器裝備將是一個裝備有大量傳感器和電子設備的綜合平臺。各種測試數據的解析與記錄將面臨很大的挑戰，在數據的采集、處理、存儲和監控方面，都需要高可靠性、大帶寬和海量存儲作為技術支撐。同時這些技術在民用方向的拓展，不但為技術的可持續性發展提供了動力，也是技術層面實現軍民融合的正確發展路線。