飛參系統(tǒng)原理及飛行數(shù)據(jù)解析方法

朱希

摘 要：本文在介紹了飛參系統(tǒng)的基本原理與功能的基礎(chǔ)上，詳細(xì)闡述了了FA2100系列飛行數(shù)據(jù)的回放和分析，以及如何通過軟件建立數(shù)據(jù)庫，對數(shù)據(jù)庫的格式，飛行數(shù)據(jù)解析方法等，旨在為工程技術(shù)人員提供一種參考。

關(guān)鍵詞：飛參系統(tǒng);飛行數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)解析;ARINC717

飛行參數(shù)采集記錄系統(tǒng)屬飛機上一個功能獨立的用于采集記錄飛行狀態(tài)、飛行員操縱情況、飛機和發(fā)動機工作狀態(tài)等信息的自動記錄系統(tǒng)，由機載設(shè)備和地面保障設(shè)備組成。飛行數(shù)據(jù)記錄器（Flight Data Recorder簡稱FDR，即通常所說的“黑匣子”）為飛行參數(shù)采集記錄系統(tǒng)的核心部件。飛行參數(shù)記錄數(shù)據(jù)為飛機故障診斷、預(yù)測、輔助飛行訓(xùn)練、事故預(yù)防與調(diào)查分析提供支持。L-3公司的FA2100系列飛行參數(shù)記錄器，它的設(shè)計開發(fā)是遵循民機飛參的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

本文在介紹了飛參系統(tǒng)的基本原理與功能的基礎(chǔ)上，詳細(xì)闡述了了FA2100系列飛行數(shù)據(jù)的回放和分析，以及如何通過 ROSE軟件建立數(shù)據(jù)庫。

1 系統(tǒng)組成與工作原理

飛行參數(shù)記錄系統(tǒng)由機載設(shè)備和地面維護(hù)設(shè)備組成。機載飛行參數(shù)記錄器是飛行參數(shù)系統(tǒng)的機載部分，完成對數(shù)據(jù)的采集和記錄任務(wù)。地面部分是將記錄器中所記錄的數(shù)據(jù)下載到地面處理計算機，將數(shù)據(jù)還原分析。

系統(tǒng)基本工作流程為：采集器設(shè)備將飛機狀態(tài)信號及語音信號等飛行參數(shù)進(jìn)行采樣、量化，并按照一定的幀格式對信號進(jìn)行編碼，通過系統(tǒng)總線將所有的信號以數(shù)字量的形式存入飛行參數(shù)記錄器和快取記錄器中。記錄在記錄器內(nèi)的飛參信息，由數(shù)據(jù)（轉(zhuǎn)錄）卸載器讀取，通過數(shù)據(jù)回放譯碼設(shè)備輸入計算機，計算機把原始碼還原成物理量，以數(shù)據(jù)表格、曲線、圖形報表和三維仿真等方式顯示或打印輸出，以便對飛參信息進(jìn)一步分析。

下載的數(shù)據(jù)經(jīng)過地面數(shù)據(jù)處理設(shè)備（一般為專用計算機加數(shù)字接口設(shè)備）譯碼后，再由譯碼人員用分析軟件處理成人們需要的工程值。

地面檢測設(shè)備是用來維護(hù)機載設(shè)備的多功能電子設(shè)備，它可以和機載設(shè)備進(jìn)行通信，接收機上各個傳感器輸出的電氣信號。校驗采集和記錄功能，更新機上設(shè)備的控制程序等。

2 數(shù)據(jù)分析及譯碼的重要性

飛行數(shù)據(jù)記錄器的歷史數(shù)據(jù)，可通過地面專用設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)回放，它們提供的數(shù)據(jù)可以揭示事故某一個或若干個因素，但它們所提供的數(shù)據(jù)，需要從其他渠道獲得的證據(jù)聯(lián)系起來綜合分析。

飛行數(shù)據(jù)記錄器能使事故調(diào)查員直接得到或推斷出下列情況：飛機的航跡、飛機的姿態(tài)、作用在飛機上的基本力（如升力、阻力、推力等）、基構(gòu)的一般作用點和領(lǐng)航資料以及飛機系統(tǒng)的狀況。

艙音記錄器，能自動記錄飛機停止工作或失事墜毀前2.5小時內(nèi)的通話和音響，包括機組人員的通話和駕駛艙內(nèi)的聲音。在事故檢查中，它能幫助事故檢查人員將機組人員的活動與飛機工作艙聯(lián)系起來。有時也可通過錄音來鑒別和判斷機件的工作情況，給人們提供分析研究的依據(jù)，以便對事故做出正確的結(jié)論。

飛行數(shù)據(jù)記錄器譯碼，實際上是將數(shù)據(jù)記錄器內(nèi)以二進(jìn)制方式排列的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成有單位的、直觀的工程數(shù)據(jù)值的過程，要做好飛行數(shù)據(jù)的譯碼就必須了解各參數(shù)的準(zhǔn)確的定義，數(shù)據(jù)的來源、各參數(shù)的記錄精度、記錄的頻率，以及數(shù)據(jù)的對比分析。譯碼數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、可靠是非常重要的。

3 某型機飛行參數(shù)譯碼數(shù)據(jù)庫的建立

某型短途支線飛機安裝的飛行參數(shù)系統(tǒng)為L-3公司的FA2100座艙音頻和數(shù)據(jù)記錄器。記錄器通過ARINC717數(shù)據(jù)總線接收從采集設(shè)備采集的數(shù)據(jù)。飛行參數(shù)ICD來配置地面數(shù)據(jù)處理站的數(shù)據(jù)庫，具體的配置需要ROSE軟件來實現(xiàn)。建立數(shù)據(jù)庫后需要通過實際通電檢查，通過實物及模擬狀態(tài)來檢查數(shù)據(jù)庫的準(zhǔn)確性以及進(jìn)一步完善，最后達(dá)到合格。下面主要介紹飛行參數(shù)數(shù)據(jù)庫建立的過程。

（1）選擇一個已經(jīng)存在的參數(shù)（Select a Parameter Name），更改相關(guān)的配置就可以更新一個參數(shù)，首先輸入?yún)?shù)名稱。

（2）更新參數(shù)信息（Parameter Information）：

1）如參數(shù)類型（Parameter Type）：單獨源型（recorded）、多源計算型（derived）;

2）測量單位（Units of Measure）;

3）輸入形式（Input Data Type）：有符號位（signed）、無符號位（unsigned）;

4）輸出形式（Output Data Type）。

（3） 設(shè)置顯示屬性（Plot Defaults）：

1）設(shè)置顏色（Plot Color）;

2）設(shè)置最小值（Plot Minimum）;

3）設(shè)置最大值（Plot Maximum）。

（4）參數(shù)定義：

1）定義數(shù)據(jù)位（Word Location）：填寫標(biāo)號（Word Number（s））、幀數(shù)（Subframe Number（s））、有效數(shù)據(jù)位選擇（Bit Selection）。

（5）算法選擇（Parameter Algorithms Menu）：

主要包括多項式（Polynomial）、條件式（Condition）、離散量（Discrete Table Lookup）、線性算法（Linear）、非線性算法（Discontinuous Linear）、BCD碼（Binary Code Decimal）、經(jīng)緯度型算法（Latitude/Longitude Minutes （Tenths/Seconds） Algorithms）、用戶自定義型（USER）等。

介紹幾種不同的算法法則：

多項式的用算法則：按照數(shù)據(jù)的譯碼原則，符合多項式的算法時，需要填寫合適的參數(shù)，R為需要的結(jié)果，A～M為參數(shù)系數(shù)。

R=A+（B*X）+（C*X2）+ （D*X3）+ （E*X4）+ （F*X5）+ （G*X6）+?（H*X7）+ （I*X8）+ （J*X9）+ （K*X10）+ （L*X11）+ （M*X12）

線性算法法則：按照數(shù)據(jù)的譯碼原則，符合線性的算法時，需要填寫合適的參數(shù)，R為需要的結(jié)果，A～M為參數(shù)系數(shù)。

R=A+BX

條件算法法則：當(dāng)條件為A時，結(jié)果為A1，當(dāng)條件為B時，條件為B1。

例如配置如下的幾個參數(shù)。

例如配置表1的參數(shù)，設(shè)置如下：

參數(shù)名稱：N1 Left Engine，標(biāo)號：178 all，來源：ADAU，起始位為1，結(jié)束位為10，系數(shù)為0.125，參數(shù)類型為float，單位為%，具體算法設(shè)置為線性，參數(shù)名稱輸入N1 Left Engine，標(biāo)號輸入178，幀數(shù)全選（1、2、3、4），有效數(shù)據(jù)位設(shè)置為XX1111111111，算法選擇為線性算法，當(dāng)數(shù)據(jù)為XX0101000100，數(shù)值為（0*20+0*21+1*22+0*23+0*24+0*25+1*26+0*27+1*28+0*29）*0.125=40.5%。

4 總結(jié)

通過介紹飛行參數(shù)記錄器的發(fā)展和飛行參數(shù)采集系統(tǒng)的基本原理，闡述了飛行數(shù)據(jù)的回放以及譯碼的重要性，最后介紹了某型機飛行參數(shù)數(shù)據(jù)庫的建立的方式方法。在今后的工作中要不斷加強飛參標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)的學(xué)習(xí)，緊跟技術(shù)的最前沿，在實踐中加強經(jīng)驗的積累，提高分析文件和解決問題的能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖建德.飛行數(shù)據(jù)/話音記錄器——黑匣子[M].國防工業(yè)出版社，1993.9.

[2]祁元福.世界航空安全與事故分析第三集[M].中國民航，1998-10-1.

[3]READ-OUT SUPPORT EQUIPMENT/RECORDER INTERFACE（ROSE/RI） SOFTWARE VERSION 3.0，OR HIGHER OPERATORS MANUAL，L3 Communications，2002.06.02.