以太網(wǎng)在中型運(yùn)輸機(jī)試飛測試中的應(yīng)用

周強(qiáng)　劉建輝　杜小陽　龔川森

摘 要：以太網(wǎng)創(chuàng)始者為Xerox公司，并且經(jīng)過DEC，Intel與Xerox公司共同開發(fā)一種局域網(wǎng)基本規(guī)范，為目前局域網(wǎng)最普遍結(jié)合通信協(xié)議參考標(biāo)準(zhǔn)。以太網(wǎng)采取CD/CSMA技術(shù)，并且以每秒十米速度在多類電纜上面運(yùn)行，同IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)極為相似，包含有標(biāo)準(zhǔn)型，快速型與10G的以太網(wǎng)。當(dāng)前我國，作為中型飛機(jī)研發(fā)試飛一種關(guān)鍵技術(shù)以太網(wǎng)技術(shù)與其相關(guān)應(yīng)用仍然停留在研究探索初步使用時期，該篇文章結(jié)合我國中型飛機(jī)飛行試驗(yàn)特征與要求，聯(lián)系目前測試技術(shù)發(fā)展與試飛測試趨勢，同以往成功試飛經(jīng)驗(yàn)積極借鑒，提出將以太網(wǎng)有機(jī)融合于中型運(yùn)輸飛機(jī)測試飛行有效途徑，希望可以為相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展做出一些貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：以太網(wǎng)；中型運(yùn)輸機(jī)；試飛測試；應(yīng)用

前言

試飛測試為對武器裝備、發(fā)動機(jī)、機(jī)載設(shè)備與航空器鑒定與定型一項繁雜工程。伴隨我國航空事業(yè)突飛猛進(jìn)發(fā)展還有新技術(shù)普及應(yīng)用，試飛測試對象也漸漸向多元靠攏。西方國家航空事業(yè)明顯在國際占據(jù)領(lǐng)先位置，零六年超大型遠(yuǎn)程寬體客機(jī)即萬眾矚目的空客A380征得試航允許，同年F35第五代的戰(zhàn)機(jī)進(jìn)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(fā)動機(jī)行業(yè)研發(fā)推行的力度也在逐漸加大，機(jī)載設(shè)備等發(fā)展也都如火如荼，文章也可說是與時俱進(jìn)對新興技術(shù)以太網(wǎng)應(yīng)用于中型運(yùn)輸飛機(jī)飛行測試中作用進(jìn)行研究，希望可以為相關(guān)航空工作者提供一些參考建議。

1 相關(guān)概述

以太網(wǎng)為現(xiàn)如今得到最為廣泛應(yīng)用局域網(wǎng)相關(guān)技術(shù)，某種特殊程度對其它局域網(wǎng)參照標(biāo)準(zhǔn)予以代替，比如像ARCNET，F(xiàn)DDI與令牌環(huán)等，IEEE802.3的規(guī)定包含介質(zhì)訪問，電信號與物理層連線相關(guān)協(xié)議內(nèi)容，經(jīng)歷百兆以太網(wǎng)經(jīng)過上世紀(jì)突飛猛進(jìn)發(fā)展，千兆與10G的以太網(wǎng)基于領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)與國際組織倡導(dǎo)正在以驚人速度普及拓展開來[1]。以太網(wǎng)最初為施樂帕羅姆阿爾托科研中心尖端研究技術(shù)之一，人們普遍認(rèn)為以太網(wǎng)為一九七三年被發(fā)明出來的，是羅伯特里奧梅特卡夫?yàn)槠銹ARC老板遞交一份以太網(wǎng)功能相關(guān)備忘錄而誕生，但是其卻指出是過幾年以后才有的以太網(wǎng)。三年后，卡夫與其助手大衛(wèi)發(fā)表《以太網(wǎng)：局域計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分布式包交換技術(shù)》，接下來一年卡夫與其合伙人獲取存在沖突檢測多點(diǎn)數(shù)據(jù)型通訊系統(tǒng)專利稱號，被稱作是沖突檢測載波偵聽型多路訪問，就此標(biāo)志著以太網(wǎng)生成。值得一提的是，實(shí)際網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流特征和人們普及局域網(wǎng)前估計是不一樣的，而正是源于以太網(wǎng)構(gòu)造簡單導(dǎo)致局域網(wǎng)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(wǎng)相關(guān)技術(shù)理論基礎(chǔ)予以夯實(shí)[2]。可以講以太網(wǎng)并非單純網(wǎng)絡(luò)，而為一類技術(shù)規(guī)范形式。其標(biāo)準(zhǔn)定義局域網(wǎng)內(nèi)結(jié)合電纜信號與類型處理辦法。以太網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備間用十至一百兆速率對信息進(jìn)行傳送，而且以太網(wǎng)具備可靠性能高，傳輸速率快與成本低等諸多優(yōu)勢。

2 中型運(yùn)輸機(jī)的試飛測試特征以及要求

中型運(yùn)輸機(jī)在國內(nèi)試飛測試還占據(jù)少數(shù)，同小型運(yùn)輸飛機(jī)比起來，其試飛測試方面存在很多區(qū)別，參數(shù)數(shù)量與種類也比較多，造成相應(yīng)測試系統(tǒng)同樣相對復(fù)雜[3]。中型運(yùn)輸機(jī)的試飛測試特征與需要面對要求可被歸納成下述內(nèi)容：飛機(jī)性能較為先進(jìn)，系統(tǒng)相對復(fù)雜，測量參數(shù)與試驗(yàn)項目大幅上漲，飛機(jī)要求記錄與測試參數(shù)需要達(dá)到差不多一萬個左右；模擬信號的寬帶越發(fā)增大，達(dá)至20KHz左右，比如像語音，噪聲與高頻振動等；配置電子系統(tǒng)也呈現(xiàn)多樣化，涵蓋有多類數(shù)字總線，像高速數(shù)據(jù)HSDB，Ethernet，RS232與ARINC429等；飛機(jī)測量設(shè)備接線，安裝與布置空間分布較為廣泛，機(jī)艙的空間比較大，局部安裝測試區(qū)域相對狹窄，例如像發(fā)動機(jī)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(tǒng)與測試領(lǐng)域數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納總結(jié)，例如開關(guān)量，各種電子總線的數(shù)據(jù)，寬帶的模擬信號與標(biāo)準(zhǔn)型模擬信號等；飛行測試相關(guān)工作人員能夠?qū)崟r連續(xù)在線作業(yè)，對飛機(jī)性能與參數(shù)進(jìn)行評估與分析；國內(nèi)諸多飛機(jī)在試飛測試儀器設(shè)備方面主要采取IRIG106標(biāo)準(zhǔn)PCM設(shè)備，它含有遙測，回放，數(shù)據(jù)記錄與收集等功能，像KAM500數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)，需要盡可能采取已有測試資源與設(shè)備；中型運(yùn)輸機(jī)研發(fā)時間相對較久，所以測試系統(tǒng)可靠性應(yīng)較高，此外對于潛在延展性也有較高要求。

3 以太網(wǎng)中型運(yùn)輸機(jī)測試飛行應(yīng)用

3.1 監(jiān)控系統(tǒng)協(xié)議設(shè)計

系統(tǒng)大致傳輸兩類數(shù)據(jù)，即工程量與原始數(shù)據(jù)，且都存在數(shù)據(jù)量大與傳輸速率高等特征，固定的傳輸方向，基于此網(wǎng)段可劃分為二，單一網(wǎng)段對一類數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。兩類數(shù)據(jù)實(shí)時階段進(jìn)行傳輸，為了提升傳輸速率，采取IP/UDP協(xié)議下傳輸；兩類數(shù)據(jù)均需發(fā)送至很多目標(biāo)地點(diǎn)，所以可結(jié)合組播形式，采取靜態(tài)多址相關(guān)技術(shù)。數(shù)據(jù)收取方預(yù)定涵蓋自身需要數(shù)據(jù)組播地址即可，數(shù)據(jù)可為部分也可為全部。除兩種大型數(shù)據(jù)以外，其它信息也有需要進(jìn)行傳輸?shù)模饕瑺顟B(tài)信息，診斷信息以及加載配置信息等。通過監(jiān)控測試站與專用電腦對PCM的前端，生成器與服務(wù)器予以加載配置。加載配置信息只可于準(zhǔn)備階段進(jìn)行傳輸，前后信息存在較大關(guān)聯(lián)，傳輸?shù)拇螖?shù)少，應(yīng)當(dāng)采取點(diǎn)對點(diǎn)型加載方式，所以可采取TCP型協(xié)議。監(jiān)控測試站不固定，數(shù)量龐大，所以為了盡可能減少工作量并確保服務(wù)器和配置保持一致，工作站啟動的時候會自主由服務(wù)器對所需配置信息進(jìn)行獲取。相同的，系統(tǒng)運(yùn)行初始階段才可對診斷信息進(jìn)行傳輸，也應(yīng)當(dāng)采取TCP型協(xié)議。實(shí)時階段對狀態(tài)信息進(jìn)行傳輸，數(shù)據(jù)量相對較小，同樣采取TCP的協(xié)議方式[4]。工作站同PCM的前端，生成器等類屬不同網(wǎng)段，所以它們彼此間TCP的傳輸要依賴路由。交換機(jī)支撐三層組播功能與路由功能，參照傳出協(xié)議與網(wǎng)段對路由進(jìn)行不同設(shè)置。

3.2 網(wǎng)絡(luò)測試和應(yīng)用

系統(tǒng)研發(fā)完成以后，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)對網(wǎng)絡(luò)通信予以測試。這里列舉一測試用例與結(jié)果以作參考：五路的原始數(shù)據(jù)，其總速率大約在每秒10Mb左右，監(jiān)控的參數(shù)數(shù)量在一千五百個左右，更新速率為每秒三十二點(diǎn)，沒有發(fā)現(xiàn)原始數(shù)據(jù)包丟失。在系統(tǒng)研發(fā)成功以后，已經(jīng)成功完成中型運(yùn)輸機(jī)調(diào)整試飛與試航審定試飛合格者予以實(shí)時監(jiān)控，旨在使飛機(jī)獲取良好使用效果，型號各項試飛要求都可順利達(dá)標(biāo)，為以后正式投入運(yùn)行打下堅實(shí)基礎(chǔ)。

4 結(jié)束語

綜上所述，采取任何網(wǎng)絡(luò)發(fā)送協(xié)議與總線，都是旨在為日益增加測試需求提供便利條件；機(jī)載測試過程中網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用能夠讓測試系統(tǒng)的架構(gòu)變得更加靈活機(jī)動；目前測試系統(tǒng)歷史性成就便為系統(tǒng)內(nèi)交換式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)誕生；使用以太網(wǎng)技術(shù)對于提升系統(tǒng)安全可靠性，技術(shù)的成熟度以及效益與成本都是至關(guān)重要的，可以說以太網(wǎng)相關(guān)技術(shù)是現(xiàn)如今中型運(yùn)輸飛機(jī)飛行測試一種最為經(jīng)濟(jì)先進(jìn)測試輔助方法。

參考文獻(xiàn)

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[2]宋政斌，王偉，權(quán)永剛.無線網(wǎng)在飛行試驗(yàn)遙測傳輸中的研究與應(yīng)用[J].計算機(jī)測量與控制，2012，1：153-154+157.

[3]戴衛(wèi)兵，王文麗.網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在ARJ21試飛測試中的應(yīng)用[J].測控技術(shù)，2010，12：42-43+47.

[4]宋政斌，郭曉玲，于艷.網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽技術(shù)在飛行試驗(yàn)機(jī)載測試中的應(yīng)用與研究[J].計算機(jī)測量與控制，2009，10：1917-1919+1922.