飞行控制总线数据网络化处理软件设计

摘要：为了解决飞行控制总线数据处理效率低和多课题同一时间完成参数数据处理难的难题，在数据处理方法上提出新思路，以飞行试验数据处理系统为平台，采用分布式中间件技术，设计了飞行控制总线数据网络化处理软件，实现飞行控制总线数据的并发处理和数据分发。重点介绍了软件的体系结构、功能模块、算法设计，目前该网络化软件已经应用于多个型号的数据处理当中，处理效率满足飞行试验数据处理的需求。飞行控制总线网络化数据处理方法为随后的1553b总线数据网络化，FC总线数据网络化提供了技术参考。
关键词：飞行控制总线数据；网络化处理；软件设计；分布式中间件技术

0 引言
    FCS(Flight Control System)是现代电传飞机所具备的自动化飞行控制系统。它所依赖的用于传递飞行控制信息的通讯总线，称之为飞行控制总线。FCS总线数据指的是飞控系统工作的完整数据信息，称为百分之百的飞控数据信息，简称100％FCS数据信息。
    随着我国航空技术的飞速发展，在飞行试验中不仅总线数据的采集方式发生着改变，而且试飞参数个数急剧增加(从原来的几十到现在成千上万)，数据量从几个GB到上百GB成指数增加，及各课题参数处理要求多样，伴随着我院试飞工作的全面开展，后续型号任务的增多，处理人员的短缺等现状。
    目前，飞行控制总线数据处理模式采用单机处理，多课题第一时间同时需要数据时，单机处理不能满足处理需求；当课题需要变更参数时，必须经过“编写文档→领导签字→提交文档”方可进行处理。针对以上的现状和问题，设计了飞行控制总线数据网络化处理软件。在C ／S、B／S多层体系架构的飞行试验数据处理系统下，通过接收客户端选择的参数信息、时间段信息和数据信息，调用该网络化处理软件进行处理，在服务器端运行处理数据并回传结果数据给客户端，解决了单机版处理效率低和多课题参数处理难的问题。

1 软件运行结构图
    以飞行试验数据处理系统为平台，利用分布式网络计算技术，以100％FCS中间件的形式进行数据处理。可以浏览、查询和下载相关数据信息，根据自己的需要，定义所要处理的参数、时间段等信息，实现海量试飞数据的快速处理，并可以利用系统提供的各种数据分析工具，实现数据报告输出和数据分析计算，解决了面向多用户数据处理、数据共享难题。分布式网络计算实现机制。用户通过浏览器实现数据处理服务请求的准备，服务器接到服务请求后，启动数据库系统中的100％ FCS中间件接口软件，利用存储在阵列的试飞数据文件，完成用户的服务计算请求，然后将结果返回给数据处理系统。运行结构图如图1所示。

2 软件设计
2．1 软件设计结构框图
    该软件采用模块化设计思路，主要由接口解析模块，参数校线解析模块，原始数据块整理模块和数据解析模块4个模块进行数据的处理。其软件的结构框图如图2所示。

    通过客户端自主生成的接口信息文件，服务端通过解析接口信息，获取处理软件要处理的参数名称、个数，参数类型，时间段信息以及数据文件、校线文件、结果文件等的信息。
    (1)参数校线解析模块
    对100％FCS校线文件进行分析，获取不同的表号的参数信息，包括参数名称，参数类型，参数校线等信息进行分类存储，完成校线文件的解析，为参数数据的提取作好准备。
    (2)原始数据块整理模块
    根据100％FCS参数输出数据格式的特点，对原始数据进行整理，读取一帧数据，如果接收到的FCS数据块个数超过了定义的完整FCS数据块个数，那么就将这个数据块丢掉；如果接收到的FCS数据块个数等于定义的完整FCS数据块个数，那么就进行下面的数据解析模块处理；如果接收到的FCS数据块个数小于定义的完整FCS数据块个数时，需要考虑续接数据问题。
    (3)数据解析模块
    通过原始数据块整理模块取得完整的FCS数据块结合校线解析模块对每块数据进行添加校线，然后结合接口解析模块中的参数名进行数据解析，根据飞行试验数据处理系统接口输出文件格式要求，所有输出信息文件在服务器上存储在用户之前已经建立的任务单号文件夹内，计算结束后，返回给客户端和服务器上存储的任务单号相同的文件夹，用户通过点击系统界面下的输出报告输出相应的文本文件，码值文件。
2．2 软件设计总流程图
    100％FCS总线数据网络化软件设计针对新型飞控数据采集器的特点，结合飞行试验数据处理系统软件的调用接口协议，应用分布式中间件技术编写了基于Web下的100％FCS总线数据网络化接口软件，为所有需要100％ FCS总线数据处理的型号进行网络数据处理打下坚实的基础。如图3所示。

3 分布式中间技术
    分布式中间件是存储在计算服务器的应用程序，用户发出分布式计算请求后，由服务器软件启动分布式计算，完成用户的数据处理任务。
    分布式中间件与用户应用端的分布式计算监控ActiveX控件之间需要进行信息通信，监控计算过程的状态。
    针对非结构化的100％ FCS试飞数据，将100％FCS数据处理软件以分布式中间件形式嵌入到试飞数据处理系统中，借助该系统，利用分布式中间件技术，通过和数据处理系统之间协调通信，软件快速地进行数据处理，并准确的将结果信息返回给数据处理系统，见图4。

    (1)客户端ActiveX根据调度服务器列表中的IP及端口号循环尝试建立Socket通信，发出计算请求；
    (2)客户端ActiveX与调度服务器建立连接后，调度服务器经过负载均衡计算，返回给客户端ActiveX一个计算服务器的IP及端口号；
    (3)客户端ActiveX与计算服务器建立Socket连接；
    (4)客户端ActiveX发出执行计算命令；
    (5)计算服务器接收到计算命令后，启动确定的分布式中间件执行分布式计算任务，并将状态信息输出到控制台，计算服务器中的状态监控程序用管道技术将分布式中间件的输出作为自己的输入，并通过Socket方式返回给客户端ActiveX；
    (6)客户端ActiveX接收任务执行的状态信息，显示给用户；
    (7)当分布式中间件执行完毕，计算服务器中的状态监控程序将最后的结果文件通过Socket传给客户端ActiveX；
    (8)客户端ActiveX控件将文件保存至客户端，分布式计算结束。

4 使用情况
    通过上述的软件流程图，在此设计了飞控网络化数据处理软件，实现了非结构化的飞行控制总线数据网络化处理，有效解决了处理人员紧缺、数据处理效率低的问题。图5为某型号100％ FCS原始数据截取图。图6为调用100％FCS网络化数据处理软件处理图4数据的结果文件。

5 结语
    100％FCS总线数据处理软件在科研飞机试飞数据处理中有着举足轻重的作用。本次通过飞行试验数据处理系统平台实现了100％FCS总线数据网络化处理，大大地提高数据处理效率。目前该网络化软件已经应用于多个型号的数据处理当中，数据处理速度完全能够满足我院“数据处理不过夜”的要求，数据处理结果已经成为试飞工程师排除系统故障的重要依据，为型号试飞的顺利进行提供了可靠的数据。