基于數字量分層定義解析的實時物理量顯示

胡含凱，焦柯，張景鵬

（西安機電信息技術研究所 陜西 西安　710065）

基于數字量分層定義解析的實時物理量顯示

胡含凱，焦柯，張景鵬

（西安機電信息技術研究所 陜西 西安710065）

針對以往彈箭遙測數據處理中數字量以串行數據包整體形式顯示，不能反映出彈箭武器各測試參數的實時工作狀態，提出了基于數字量分層定義解析的實時物理量顯示。該方法依據數字量的分層定義，利用嵌入式計算機系統對數字量進行實時分路、解包，選擇性的將數字量中的重要特征量還原成實際工程物理量并實時顯示。多次外場的彈箭遙測試驗驗證及不同測試設備數據信息的比對結果表明，該方法測試數據穩定、可靠，提高了彈箭武器試驗階段故障診斷的快速性和準確性。

彈箭遙測；遙測數據；數字量；顯示

隨著常規彈箭武器的制導化發展，采用的高新技術越來越多；武器系統的多元化控制元素不斷涌現［1-2］。彈箭武器系統中各控制單元和彈載計算機多以數字量的方式進行信息交換與傳輸，以往遙測地面設備數據實時顯示時，數字量以串行數據包整體形式顯示，只能說明彈箭武器系統各控制單元和彈載計算機通訊是否正常，不能實時反映出彈箭武器各測試參數的實時工作狀態［3-5］。為了能及時準確的為現場行政總指揮和彈箭系統總師們提供更直觀的決策依據：彈箭武器系統各控制參數的工作狀態如何，飛行試驗是否可以安全進行等，文中提出了基于數字量分層定義解析的實時物理量顯示。顯示。圖1為數字量的數據包整體形式顯示處理結構圖，圖2為數字量的串行數據包整體形式實時顯示結果。

以往試驗現場總指揮和武器系統總師們對武器系統各控制單元的工作狀態分析和決策，都是依靠數據存儲、事后處理解析來完成的（如圖3、圖4）；事后遙測數據分析不利于現場總指揮和武器系統總師們對武器系統工作狀態的快速定位和試驗安全、有序的進行。

1　彈箭遙測數據中的數字量

為了提升彈箭武器系統的精確制導，武器系統制導控制元素常常是綜合使用，例如GPS、北斗和慣導結合、激光和慣導結合、衛星和圖像相結合等［6］。彈箭武器系統各控制單元和彈載計算機多以串口數字包的方式進行信息交換與傳輸，采用傳統的數字量以串行數據包整體形式顯示方法對包含了彈箭系統大量控制信息的數字量，不能拆分成直觀的物理量

圖1　數字量的數據包整體形式顯示處理結構圖

彈箭遙測數據中的數字量多采用多個遙測幀來傳輸一包數據，如&GPS。假設遙測彈載編碼器格式為：碼率為819.2kbps、幀長為64字節（通道）、幀碼為EB 90，在遙測幀結構中對應的數字量通道用&GPS進行標識，所傳送的數據包為：（7E AA 7E）08 9A 00 B5 F9 C1 F8 94 CB 16 BE 09 F6 BB D8 9C B8 01 2B EB C7 20 CB 00 CC 2B 4F 57 5F EF 28 3E B1 06 4B BB 06 F1 34 3D 22 77 1C C0 10 98 88 3B 9F 4C F9 3A F4 09 C4 D7 D1 01 0E CD C7 20 9D 00 B0 B2 4F 57 25 F7 4D 3F F6 25 09 40 B0 00 23 01 3A 06 D1 E6 0B 00 03 01 02 BB B9 3A 2F 3B ED B9 FE 00 00 00 D1 FA E3 02 FA 16 4E 3E AB 3C 33 BD 00 00 01 00 00 00 00 00 14 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 0C（0D），（如圖5所示）。7EAA7E和0D為遙測編碼器對數據包采樣后增加數據幀頭和結束字（校驗和），方便區分武器系統所含的多個數字量。

圖2　數字量的串行數據包整體形式實時顯示結果圖

圖3　遙測數據處理過程

圖4　某一路數字量二次解包信息

圖5　數字量的形成

2　數字量分層定義解析的實時物理量顯示

為了能及時準確的為現場行政總指揮和彈箭系統總師們提供更直觀的分析與決策依據，提高彈箭武器試驗階段故障診斷的快速性和準確性，需要對彈箭遙測數據中以串口形式傳輸的數字量進行實時物理量顯示，即將數字量內部所包含的信息（如&GPS的經度、緯度、高度、星數等）直接還原成實際工程物理量顯示。首先要完成數字量的分層定義，數字量的分層定義結構圖如圖6所示。

圖6　數字量的分層定義結構圖

數字量分層定義的步驟如下：

1）數字量的通道門限定義

為了保證對彈箭系統工作狀態起決定性作用的數字量具有高可靠性，在應用層外層軟件中設立通道門限進行數字量幀格式和數字量名稱的定義，使數字量的實時接收通道與彈載設備參數通道一一對應，并與彈載設備的幀格式和數字量通訊協議保持一致。

2）數字量的格式定義

通過嵌入式計算機系統的軟件鏈接對其數字量的幀頭、數字量的字節總數、結束字進行可選性軟件定義；對數字量的幀頭、幀尾（結束字）、字節總數的實時判斷，得到所需數字量的有效數據，保證彈箭遙測數據中特征數字量的準確性和有效性。

3）數字量內部信息定義

對數字量所包含的內部信息（如&GPS的經度、緯度、高度、星數等）依據數字量協議定義其名稱、在該數字量字節總數中的起始字節位置、占用字節長度、單位、還原系數、輸出格式，使每個內部信息定義與數字量通信協議里所規定的字節分配位置、格式、類型等定義一一對應，確保數據的正確性與特征信息量具有可選擇性。

完成彈箭遙測數據中數字量分層的定義后，有選擇的將需要顯示的數字量特征信息加載于繪圖界面里并設定相應的進制數，遙測地面解調設備和嵌入式計算機系統對接收到的遙測數據，依據數字量的通道門限定義、數字量的格式定義和數字量內部信息定義完成數字量的實時分路、解包，將彈箭遙測數據中反映彈箭系統重要工作狀態的數字量，直接還原成實際工程物理量的實時顯示。從而將對武器系統工作狀態起決定性的特征信息量更準確、更快速、更直觀的顯示在試驗現場總指揮和武器系統總師們眼前。

3　驗　證

為了驗證數字量實時物理量顯示的正確性，在某型號火箭遙測彈靶場飛行試驗時，對火箭彈控制系統的數字量進行了實時顯示設置；先對通道門限進行數字量幀格式和數字量名稱的定義 （如&GPS_衛星、&GD_慣導、&ZK_主控計算機）；再對其數字量的幀頭（如7EAA7E、7EBB7E）、數字量的字節總數、結束字（校驗和0D、DD）進行可選性定義（如圖7所示），最后，選擇性地對數字量特征信息依據數字量的協議定義其名稱（例如：GPS的經度、緯度、高度等）、在該數字量總字節數中的起始字節位置、占用字節長度、單位、還原系數、輸出格式（如圖8所示），完成彈箭遙測數據數字量內部信息定義，并將內部特征信息加載于繪圖界面里的數字或曲線（如電壓信號）模式，即完成了彈箭遙測數據數字量的實時顯示的準備工作。

圖7　數字量的格式定義

圖8　數字量內部信息格式定義

通過彈載遙測信號下傳于地面接收設備，實時數據采集形成了數字量信息的實時物理量顯示。圖9為遙測飛行試驗時遙測數據中數字量的特征信息實時顯示界面。通過多次對彈箭遙測數據、雷達數據、光測數據的存儲處理與彈箭遙測數據數字量的實時物理量顯示數據的回放對比，數字量實時物理量顯示的數據與其它測試設備數據對應的信息數值一致。該方法測試數據穩定、可靠，實現了數字量形式傳輸的彈箭武器各測試參數的實時工作狀態顯示，為現場行政總指揮和彈箭系統總師們提供了直觀、準確的決策依據，提高了彈箭武器試驗階段故障診斷的快速性和準確性。

圖9　遙測數據數字量的實時物理量顯示實例

4　結　論

文中提出了基于數字量分層定義解析的實時物理量顯示。該方法依據數字量的通道門限定義、數字量的格式定義和數字量內部信息定義等分層定義，利用嵌入式計算機系統對數字量進行實時分路、解包，選擇性的將數字量中的重要特征量還原成實際工程物理量并實時顯示。多次外場的彈箭遙測試驗驗證及不同測試設備數據信息的比對結果表明，該方法測試數據穩定、可靠，提高了彈箭武器試驗階段故障診斷的快速性和準確性。

［1］艾冬生.常規兵器遙測中的數據處理［C］//第十四屆全國遙測遙控技術年會論文集，2005（6）:210-215.

［2］杜兵，姚軍.新型遙測數據處理系統［N］.中國工程物理研究院科技年報，1998.

［3］李邦復.遙測系統［M］.北京：宇航出版社，1991.

［4］李偉.美國彈道導彈型號使用的遙測系統及其演變［J］.導彈與航天運載技術，1980（10）.

［5］劉蘊才，房鴻瑞，張仿.遙測遙控系統［M］.北京：北京國防工業出版社，2000.

［6］艾冬生.常規兵器遙測中嵌入式數字量數據處理［C］//第十五屆全國遙測遙控技術年會論文集，2007（6）:166-172.

Real time physical datas display based on the hierarchical definition of digital datas

HU Han-kai，JIAO Ke，ZHANG Jing-peng
（Xi'an Institute of Electromechanical Information Technology，Xi’an 710065，China）

In the past，the digital datas in the analysis of Missile Telemetry datas that been whole form display by the serial datas packets.The real-time state of the test parameters of missile weapon is not reflected，so the real time physical datas display based on the hierarchical definition of digital datas is put forward.Digital datas has been real-time shunt and unpack by embedded computer system，and the important feature of the digital datas be return to actual engineering physical datas and real-time display.Through multiple out test validation and comparison results of data information by different test equipment，the test data show that the method is stable and reliable，and it improves the accuracy and rapidity of fault diagnosis of missile weapon test.

missile telemetry；telemetry data；digital data；display

TN0

A

1674-6236（2016）14-0056-03

2015-10-13稿件編號：201510073

胡含凱（1980—），男，陜西周至人，工程師。研究方向：遙測遙控技術。