某仿真系統在遙測數據實時處理中的應用

摘 要：本文利用某型仿真系統現有的反射內存網資源，設計了一套適用于高碼率遙測數據實時處理的系統。解決了飛行器技術準備過程中，遙測數據處理不及時、覆蓋度不夠的問題，并提供了輔助判讀和數據比對等功能，實現了遙測數據處理的信息化和自動化。

關鍵詞：遙測;數據處理;實時;反射內存網

中圖分類號：TP79 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）09-0083-02

0引言

遙測數據是判定飛行器飛行質量的依據，在試驗鑒定中發揮重要作用。飛行試驗前的技術準備過程中，對遙測參數準確及時的進行判讀分析，是飛行試驗順利完成的重要保障[1]。傳統的靜態測試采用事后處理打印成紙質結果，再由各專業人員進行判讀分析的方式進行，存在處理速度慢、精確度不足、提供試驗數據信息不充分等問題，不能滿足信息化試驗及實戰化考核的需求。本文利用現有的某型仿真系統硬件，研究采用信息化手段，將測試時的所有遙測參數進行實時處理，實時提供參數的物理量和曲線以及告警提示，處理結果存入數據庫供事后調閱查看曲線或逐幀數據，并提供輔助判讀結果以及歷史數據比對等功能。

1 應用思路

需要進行實時處理的遙測數據碼速率較高，而且需要兩個遙測流同時工作，還要進行多個數字量幀的實時同步和挑路，最后還要兼容與實時數據幀結構不同的存儲器數據。

為了節約成本、提高現有硬件設備的利用率，考慮利用現有的某型分布式仿真系統硬件作為平臺，開發相應軟件來完成數據處理工作[2]。該仿真系統中有用于加強實時運行環境的反射內存網，反射內存網上每塊卡的板載內存在邏輯上是公用的，當某一節點向本節點的反射內存卡中某個地址寫入數據后，其它卡的板載內存相同物理地址在400ns左右時間內就會得到同樣的變化，整個過程中沒有發送和接收環節，但是完成的交互功能與發送和接收是一樣的，只是反應的過程比以太網更迅速，因此常用于實時性要求較高的系統中[3]。這個特點非常適合高容量、多任務的數據實時處理過程，可以將遙測地面站接收到的雙流遙測數據全幀，按順序實時放在反射內存卡的指定偏移位置，部署在反射內存網不同節點上的各個處理模塊可以同時對全幀數據進行處理，快速完成各自的功能[4]。

2 應用方案

2.1 軟件組成與功能

為了便于軟件系統的建設和維護，將軟件分為三個相互獨立的分系統，即數據處理分系統、數據分析分系統和數據管理分系統。三個分系統完成數據處理、分析、管理三大功能，系統間有明確的接口關系，可獨立運行，也可同時運行，三個分系統相互配合完成系統的各項詳細功能。

數據處理分系統主要完成數據的實時處理與顯示工作，主要功能是遙測參數處理、數據轉換與回放、多種格式數據的轉換、數據處理結果和二進制原碼存入數據庫，以及數據處理結果的實時發布。分系統中包括各個遙測數據源的數據轉換與回放軟件、數據處理與發布軟件、數字量處理軟件等。

數據分析分系統主要完成參數處理結果查詢、繪制參數時間歷程曲線、輔助判讀、自動判讀、判讀結論提交等功能。分系統中包括數據判讀與分析軟件、實時數據查看瀏覽器插件等。

數據管理分系統主要完成遙測參數信息的裝訂查詢、時標修正、數據查詢備份刪除、歸檔數據輸入輸出、用戶權限管理等工作。分系統中包括Oracle數據庫、數據管理軟件、參數裝訂軟件等。

2.2工作原理及流程

數據轉換與回放軟件通常部署在遙測地面檢測系統網中，是數據處理系統中唯一的數據來源，也是連接遙測系統網和數據處理網的橋梁。其中用于實時遙測數據流的軟件版本，在飛行器測試過程中實時讀取遙測系統網的遙測全幀數據，放置于反射內存卡中供各處理軟件使用。用于存儲器數據流的軟件版本，通過回放提取的存儲器數據，完成與實時版相同的工作。其中各版本的軟件主體可以相同，但配置文件是獨有的，要適應各自不同的幀結構。

數據處理與發布軟件部署在數據處理系統內網中反射在內存卡的終端上，它在反射內存網中實時讀取所需數據進行處理，每個遙測數據流對應一個軟件版本，由于處理方式有較大不同，各軟件的主體和配置文件均有較大不同。為了提高數字量重新同步并處理的效率，可以按照需求給某個或某幾個數字量幀部署專用的處理軟件，本系統按照每個遙測數據流部署一個普通參數處理軟件和一個數字量專用處理軟件。各數據處理與發布軟件和數字量專用處理軟件將處理結果放置于內存數據庫中，一方面供實時顯示判讀使用，另一方面當數據記錄達到一定的數量時，把內存數據庫中的表結果記錄使用批量導出技術，存入Oracle結果數據庫，以提高系統對關系型數據庫的存儲速度。

每臺部署數據處理軟件的終端都配置有WEB服務器和內存數據庫，在實時數據查看瀏覽器插件訪問WEB服務器時，WEB服務器通過訪問內存數據庫來提供相應的數據。

原仿真系統的終端，除部署數據處理軟件以外，剩余15臺統一配置為數據判讀終端，供不同專業人員進行實時和事后判讀分析使用，每個判讀終端部署一套數據判讀與分析軟件和一個實時數據查看瀏覽器插件。其中數據判讀與分析軟件用于事后判讀分析，數據源為Oracle結果數據庫，軟件按用戶權限提供指定參數處理結果的物理量、時間歷程曲線、十六進制原碼、超限標記、初步自動判讀結果、歷次數據比對等功能;實時數據查看瀏覽器插件依托于瀏覽器，根據用戶權限實時查看指定參數的十六進制原碼、結果物理量、時間歷程曲線等。

數據管理分系統的軟件功能比較單一且清晰，就不在此描述了。由于系統軟件眾多、部署分散，數據處理相關軟件均為開機啟動，隨時處于待命狀態，通過各數據轉換與回放軟件以反射內存的事件方式控制啟動或停止相應遙測數據流的處理工作。

系統軟件結構及信息流向如圖1所示。

2.3 關鍵技術的應用

系統設計與建設過程中應用了眾多關鍵技術。其中，數據處理結果快速存儲技術，解決了高頻率的小量數據實時存入關系型數據庫的存儲速度問題;內存數據庫技術，避免了實時處理中維護內存指針所導致的風險;基于同步碼+幀計數+時碼+T0+子幀計數的多站數據快速融合方法，彌補了飛行試驗多站遙測數據快速融合過程中全幀數據完整性驗證不足的問題[5];基于累加生成序列相關系數的變化緩變參數自動判讀方法，解決了靜態測試中數值穩定的參數、時序/開關/階躍類參數和測試中預定變化的參數等類參數的自動判讀問題[6]。

3 結論

仿真系統的硬件與遙測數據實時處理系統軟件的結合，提供了一種新的數據處理模式，在節約成本、提高資源利用率的同時，也提高了飛行器技術準備工作的效率與數據判讀的準確性，并加強了試驗數據與信息的安全管理，為縮短試驗周期提供了強有力的技術支撐，有效地保障了試驗進度和試驗工作質量。

參考文獻

[1] 盧長海，張夢堃.某型遙測地面站實時處理系統設計與實現[J].信息技術與網絡安全，2019，38（10）：45-49.

[2] 杜鵬.分布式飛行器數字仿真試驗平臺框架設計與實現[D].大連：大連理工大學，2018.

[3] 楊慧芳，蔣新華，聶明星.反射內存網技術在分布式數控系統中的應用研究[J].計算機技術與發展，2015，25（3）：234-237.

[4] 田赤軍，沈勝兵，李艷雷，等.基于光纖反射內存網實現遠程協同仿真方法[J].系統仿真學報，2015，27（8）：1766-1773.

[5] 杜鵬.多站遙測數據快速融合軟件設計與實現[J].計算機測量與控制，2015，23（6）：2218-2219+2240.

[6] 金球星.基于相關系數的火箭測試變化緩變參數自動判讀方法[J].飛行器測控學報，2014，33（1）：40-43.