飞行器机载测试数据实时解码记录智能系统

中航工业直升机设计研究所 黄小俊

1.飞行器机载测试数据实时解码记录系统背景

随着各种新型飞机的研发及各类大型飞机的不断发展，机载设备也在逐步的朝智能化方向发展。在飞机的研发和使用阶段，对其进行试飞测试时需要测试参数数量和参数种类越来越多，且传输量呈爆炸式增长。在这种新形势下采用网络化机载测试架构越来越成为试飞测试方案设计的主流，机载测试各子系统间通过以太网实现互联、机载测试数据的海量传输以及多源数据融合处理，成为一个新的发展趋势。

作为机载实时数据处理的中心环节，既要实时准确地从测试网络获取所需测试参数IENA数据包，又要求其能够从所获取网络包中快速提取解算所需参数，用于实时监控画面显示或者提交给座舱显示仪、水配重等系统。参试的机上试飞工程师可以及时观察并分析系统解析处理好的监控参数，从而判定被测飞机状态及试飞科目完成质量，并及时与试飞员沟通，以提高科目试飞过程安全性及效率。

2.飞行器机载测试数据实时解码记录系统目标与设计思路

2.1 飞行器机载测试数据实时解码记录系统目标

2.1.1 项目目标

（1）通过采用新的数据及信号处理技术，实现试飞数据的智能化解码；

（2）实现试飞过程中通过机载设备，通过IENA解码方法进行部分数据实时分析功能，实现试飞员与试飞工程师依据实时量化数据进行有效沟通，提供试飞过程的安全性与效率；

（3）实现试飞后，完成试飞数据解码，飞行器落地后，试飞数据通过保密通道，进行自动采集传输，大量节省时间，提升试飞效率；

图1 设计思路图

图2 试飞数据机载准实时软解码分析系统初步设计图

（4）设计一款产品，将602所的试飞测试经验通过智能算法的形式，结合软件以及硬件设备进行整合，构建民机试飞测试产品商业化模式（预研）。

2.1.2 项目成果

2.1.2.1 开发试飞数据机载准实时软解码分析系统

根据目前测试仪器数据的实时流量，设计相关通讯接口，通过接口驱动方式，借用现有设备，实现机载测试仪器的数据实时IO通讯，采用IENA数据，通过底层UDP协议实现测试仪器与记录仪器的实时数据通讯，采用内存数据库及No SQL技术实现产品的实时解码，实时屏幕展示数据，并且对试飞数据自动进行后台转码记录功能。

2.1.2.2 开发试飞数据智能化落地无线采集系统

通过4G或5G的APN运营商专网服务，在飞行器落地时，通过专业DTU设备，启动试飞数据自动上传功能，数据中心库自动采集试飞数据，并进行归类处理，形成清晰易用的历史数据，为今后的大数据平台与人工智能试飞分析系统提供数据基础。

2.1.2.3 分阶段实现民机试飞测试商业化产品

第一阶段：

通过自主研发的软件产品与现有硬件设备整合，推出一套相对独立的飞行器机载测试数据实时解码记录仪，通过license形式进行产品管控。

第二阶段：

通过算法的优化与提取，使用FPGA芯片方案，进行试飞数据算法固化，并且进行飞行器机载测试数据实时解码记录仪的PCB，嵌入式算法，上层软件管理系统，外观等设计与研发工作，实现一体化飞行器机载测试数据实时解码记录仪的目标。

第三阶段：

经过前两个阶段的认证，确定飞行器机载测试数据实时解码记录仪的产品路线，进行ASIC芯片的IC研发工作，自主生产专业的试飞数据人工智能芯片，将602所的民机经验结合人工智能技术真正的帮助我国民机以及载人设备的测试工作提升到一个新的层次。

2.2 飞行器机载测试数据实时解码记录系统设计思路

设计思路主要围绕功能需求，使用稳定可控技术，在保证系统实现的情况下，尽可能优化性能参数并取得一定的突破（见图1）。

3.系统初步设计

3.1 试飞数据机载准实时软解码分析系统初步设计

本系统采用IENA数据结构，通过网络UDP协议进行FTI通讯，将实时采集到的试飞数据，通过实时解码技术，进行监控参数展示，试飞工程师与试飞员通过量化数据的判断进行专业沟通，提高试飞过程的安全性与效率。与此同时，对试飞数据进行解码记录工作，减少后期数据解码的时间，提高效率（见图2）。

3.2 试飞数据智能化落地无线采集系统初步设计

当飞行器降落的时候，通过专用网络，将已解码的试飞数据传送至数据中心，为未来大数据分析与人工智能试飞数据分析系统提供充分的数据基础（见图3）。

图3 试飞数据智能化落地无线采集系统初步设计图

3.3 阶段性民机试飞测试商业化产品初步设计

第一阶段：

根据功能与性能需求配置支持硬件，梳理数据的采集与传输的数量级，从而确定相应的硬件指标，根据数据传输的带宽，解码及处理的实时性要求，存储的量级进行网络配置，实现部分硬件自主研发与生产，软件层面根据总体要求实现飞行器机载测试数据实时解码软件系统层的完全自主研发。

第二阶段：

实现一体化民机试飞测试商业化产品：飞行器机载测试数据实时解码记录仪。计算内核采用FPGA芯片，进行自主设计，自主研发，实现产品的生产与市场销售。

第三阶段：

根据前期的软硬件经验，进行基于ASIC芯片的IC设计与研发工作，降低产品成本，进一步在更多的领域推广该产品，例如汽车、机械、船舶等。

4.结束语

随着我国先进武器装备设计与制造能力的迅速提高，基于智能化和信息化的需求的提升，未来新一代的武器装备将是一个装备有大量传感器和电子设备的综合平台。各种测试数据的解析与记录将面临很大的挑战，在数据的采集、处理、存储和监控方面，都需要高可靠性、大带宽和海量存储作为技术支撑。同时这些技术在民用方向的拓展，不但为技术的可持续性发展提供了动力，也是技术层面实现军民融合的正确发展路线。