以太網在中型運輸機試飛測試中的應用

周強　劉建輝　杜小陽　龔川森

摘 要：以太網創始者為Xerox公司，并且經過DEC，Intel與Xerox公司共同開發一種局域網基本規范，為目前局域網最普遍結合通信協議參考標準。以太網采取CD/CSMA技術，并且以每秒十米速度在多類電纜上面運行，同IEEE802.3標準極為相似，包含有標準型，快速型與10G的以太網。當前我國，作為中型飛機研發試飛一種關鍵技術以太網技術與其相關應用仍然停留在研究探索初步使用時期，該篇文章結合我國中型飛機飛行試驗特征與要求，聯系目前測試技術發展與試飛測試趨勢，同以往成功試飛經驗積極借鑒，提出將以太網有機融合于中型運輸飛機測試飛行有效途徑，希望可以為相關領域發展做出一些貢獻。

關鍵詞：以太網；中型運輸機；試飛測試；應用

前言

試飛測試為對武器裝備、發動機、機載設備與航空器鑒定與定型一項繁雜工程。伴隨我國航空事業突飛猛進發展還有新技術普及應用，試飛測試對象也漸漸向多元靠攏。西方國家航空事業明顯在國際占據領先位置，零六年超大型遠程寬體客機即萬眾矚目的空客A380征得試航允許，同年F35第五代的戰機進行第一次試飛，一零年俄羅斯T60第一次嘗試飛行。除此以外發動機行業研發推行的力度也在逐漸加大，機載設備等發展也都如火如荼，文章也可說是與時俱進對新興技術以太網應用于中型運輸飛機飛行測試中作用進行研究，希望可以為相關航空工作者提供一些參考建議。

1 相關概述

以太網為現如今得到最為廣泛應用局域網相關技術，某種特殊程度對其它局域網參照標準予以代替，比如像ARCNET，FDDI與令牌環等，IEEE802.3的規定包含介質訪問，電信號與物理層連線相關協議內容，經歷百兆以太網經過上世紀突飛猛進發展，千兆與10G的以太網基于領導企業與國際組織倡導正在以驚人速度普及拓展開來[1]。以太網最初為施樂帕羅姆阿爾托科研中心尖端研究技術之一，人們普遍認為以太網為一九七三年被發明出來的，是羅伯特里奧梅特卡夫為其PARC老板遞交一份以太網功能相關備忘錄而誕生，但是其卻指出是過幾年以后才有的以太網。三年后，卡夫與其助手大衛發表《以太網：局域計算機網絡的分布式包交換技術》，接下來一年卡夫與其合伙人獲取存在沖突檢測多點數據型通訊系統專利稱號，被稱作是沖突檢測載波偵聽型多路訪問，就此標志著以太網生成。值得一提的是，實際網絡數據流特征和人們普及局域網前估計是不一樣的，而正是源于以太網構造簡單導致局域網得到前所未有拓展空間，卡夫就讀于麻省理工期間對以太網相關技術理論基礎予以夯實[2]。可以講以太網并非單純網絡，而為一類技術規范形式。其標準定義局域網內結合電纜信號與類型處理辦法。以太網互聯網設備間用十至一百兆速率對信息進行傳送，而且以太網具備可靠性能高，傳輸速率快與成本低等諸多優勢。

2 中型運輸機的試飛測試特征以及要求

中型運輸機在國內試飛測試還占據少數，同小型運輸飛機比起來，其試飛測試方面存在很多區別，參數數量與種類也比較多，造成相應測試系統同樣相對復雜[3]。中型運輸機的試飛測試特征與需要面對要求可被歸納成下述內容：飛機性能較為先進，系統相對復雜，測量參數與試驗項目大幅上漲，飛機要求記錄與測試參數需要達到差不多一萬個左右；模擬信號的寬帶越發增大，達至20KHz左右，比如像語音，噪聲與高頻振動等；配置電子系統也呈現多樣化，涵蓋有多類數字總線，像高速數據HSDB，Ethernet，RS232與ARINC429等；飛機測量設備接線，安裝與布置空間分布較為廣泛，機艙的空間比較大，局部安裝測試區域相對狹窄，例如像發動機艙；所有試飛架次的飛行時間比較久，可超五小時；需要對多種測試系統與測試領域數據進行歸納總結，例如開關量，各種電子總線的數據，寬帶的模擬信號與標準型模擬信號等；飛行測試相關工作人員能夠實時連續在線作業，對飛機性能與參數進行評估與分析；國內諸多飛機在試飛測試儀器設備方面主要采取IRIG106標準PCM設備，它含有遙測，回放，數據記錄與收集等功能，像KAM500數據收集系統，需要盡可能采取已有測試資源與設備；中型運輸機研發時間相對較久，所以測試系統可靠性應較高，此外對于潛在延展性也有較高要求。

3 以太網中型運輸機測試飛行應用

3.1 監控系統協議設計

系統大致傳輸兩類數據，即工程量與原始數據，且都存在數據量大與傳輸速率高等特征，固定的傳輸方向，基于此網段可劃分為二，單一網段對一類數據進行傳輸。兩類數據實時階段進行傳輸，為了提升傳輸速率，采取IP/UDP協議下傳輸；兩類數據均需發送至很多目標地點，所以可結合組播形式，采取靜態多址相關技術。數據收取方預定涵蓋自身需要數據組播地址即可，數據可為部分也可為全部。除兩種大型數據以外，其它信息也有需要進行傳輸的，主要包含狀態信息，診斷信息以及加載配置信息等。通過監控測試站與專用電腦對PCM的前端，生成器與服務器予以加載配置。加載配置信息只可于準備階段進行傳輸，前后信息存在較大關聯，傳輸的次數少，應當采取點對點型加載方式，所以可采取TCP型協議。監控測試站不固定，數量龐大，所以為了盡可能減少工作量并確保服務器和配置保持一致，工作站啟動的時候會自主由服務器對所需配置信息進行獲取。相同的，系統運行初始階段才可對診斷信息進行傳輸，也應當采取TCP型協議。實時階段對狀態信息進行傳輸，數據量相對較小，同樣采取TCP的協議方式[4]。工作站同PCM的前端，生成器等類屬不同網段，所以它們彼此間TCP的傳輸要依賴路由。交換機支撐三層組播功能與路由功能，參照傳出協議與網段對路由進行不同設置。

3.2 網絡測試和應用

系統研發完成以后，實驗室內對網絡通信予以測試。這里列舉一測試用例與結果以作參考：五路的原始數據，其總速率大約在每秒10Mb左右，監控的參數數量在一千五百個左右，更新速率為每秒三十二點，沒有發現原始數據包丟失。在系統研發成功以后，已經成功完成中型運輸機調整試飛與試航審定試飛合格者予以實時監控，旨在使飛機獲取良好使用效果，型號各項試飛要求都可順利達標，為以后正式投入運行打下堅實基礎。

4 結束語

綜上所述，采取任何網絡發送協議與總線，都是旨在為日益增加測試需求提供便利條件；機載測試過程中網絡技術應用能夠讓測試系統的架構變得更加靈活機動；目前測試系統歷史性成就便為系統內交換式拓撲結構誕生；使用以太網技術對于提升系統安全可靠性，技術的成熟度以及效益與成本都是至關重要的，可以說以太網相關技術是現如今中型運輸飛機飛行測試一種最為經濟先進測試輔助方法。

參考文獻

[1]田方正，王錦.機載網絡化測試系統框架設計技術研究[J].測控技術，2013，4：9-11.

[2]宋政斌，王偉，權永剛.無線網在飛行試驗遙測傳輸中的研究與應用[J].計算機測量與控制，2012，1：153-154+157.

[3]戴衛兵，王文麗.網絡技術在ARJ21試飛測試中的應用[J].測控技術，2010，12：42-43+47.

[4]宋政斌，郭曉玲，于艷.網絡監聽技術在飛行試驗機載測試中的應用與研究[J].計算機測量與控制，2009，10：1917-1919+1922.