飞行训练模拟器数据采集系统设计研究 本文关键词：模拟器，飞行，采集系统，训练，数据
飞行训练模拟器数据采集系统设计研究 本文简介：摘要：详细介绍了数据采集系统的硬件概述、软件概述、系统体系结构、接口设计和几个主要功能模块的具体设计过程，将系统可变部分写入配置文件中，不可变部分通过代码提供通用接口，实现了软件的通用性和可扩展性。关键词：飞行模拟器；数据采集；配置文件；接口随着飞机的性能指标、任务要求、系统集成等要求的提高，与之配
飞行训练模拟器数据采集系统设计研究 本文内容：
摘要：详细介绍了数据采集系统的硬件概述、软件概述、系统体系结构、接口设计和几个主要功能模块的具体设计过程，将系统可变部分写入配置文件中，不可变部分通过代码提供通用接口，实现了软件的通用性和可扩展性。
关键词：飞行模拟器；数据采集；配置文件；接口
随着飞机的性能指标、任务要求、系统集成等要求的提高，与之配套的高仿真模拟器变得越来越复杂，需要实时采集与处理的数据越来越多，种类越来越繁杂[1-2]。飞行训练模拟器数据采集系统是飞行训练模拟器座舱模拟分系统的重要组成部分，是整个飞行训练模拟器中的一项关键技术。数据采集系统主要实现对模拟器座舱电气设备的数据采集，将采集的数据通过以太网发送至飞机仿真软件、座舱测试软件，同时获取飞机仿真软件、座舱测试软件的网络数据，将控制盒显示数据发送至模拟器座舱总线上的控制盒。数据采集系统由硬件和软件两个部分组成，硬件提供数据采集系统运行的平台，软件驱动数据采集系统功能实现[3]。
1系统概述
1.1硬件概述
数据采集系统的硬件包括主控制器、DI模块、AI模块、CAN总线模块。数据采集硬件各部件的功能如下：1）主控制器：主控制器是数据采集硬件的核心部件，主要实现DI模块数据和AI模块数据的接收、CAN总线数据的收发，以及以太网数据收发功能，完成数据的实时采集、计算和通讯任务；2）DI模块：主要实现对模拟器座舱内油门杆、操纵杆开关数字信号的采集功能；3）AI模块：主要实现对模拟器座舱内油门杆、操纵杆传感器模拟信号的采集功能；4）CAN总线模块：主要实现对模拟器座舱内控制盒总线数据的采集和发送功能。
1.2软件概述
数据采集软件的运行现场是系统综合联试/测试环境、实装使用环境。数据采集软件主要实现系统初始化、数据采集功能、数据处理功能、网络通讯功能、文件解析功能和用户界面功能，具体如下：1）系统初始化：硬件初始化及通讯网络的初始化；2）数据采集功能：根据模拟器座舱信号的信息，采集模拟器座舱内的DI数据、AI数据，收发CAN总线数据；3）数据处理功能：实现对AI数据的标定、AI数据到物理量的转换、标定数据的本地保存功能；4）网络通讯功能：实现与飞机仿真软件、座舱测试软件的网络数据交互；5）文件解析功能：解析模拟器座舱内信号的信息文件，文件内容包括每个信号的信号名称、信号所在设备或通道、信号值范围、信号所在字节号、信号所在位号、位置、初值等信息；6）用户界面功能：创建对AI数据的实时监控画面，并创建AI数据的标定操作界面及标定数据的保存操作界面。
2系统设计
2.1系统体系结构
采用面向对象以及结构化的设计方法，将数据采集软件划分为系统初始化部件、数据采集部件、数据处理部件、网络通讯部件、文件解析部件和用户界面部件，而这些软件部件又由若干软件单元和子单元组成，如图1所示。2.2接口设计主要介绍外部接口的设计，外部接口主要包括与模拟器座舱内的电气设备、座舱测试软件和飞机仿真软件之间的接口，如图2所示。
2.3软件主要模块设计
1）数据采集模块数据采集模块包括DI数据采集、AI数据采集和控制盒收发信号。下面主要介绍AI数据采集的具体设计过程：①对每一个AI信号，根据AI信号信息向量的元素中AI信号名称、设备编号、通道号、采集范围，调用AIO_GetValue函数对AI信号进行采集；②将获取的AI信号值，通过计算公式，得到该信号的电压/电流值，计算公式如下：x表示采集结果的信号值x1表示采集范围的最小值x2表示采集范围的最大值③计算所得的电压/电流值将精度定位1/1000，多余小数位进行截断处理；④将最终的电压/电流值赋给该信号对应的向量元素的信号值变量。2）网络通讯模块网络通讯模块包括接收飞机仿真软件数据、接收座舱测试软件数据和发送数据至座舱测试软件三个子模块。下面主要介绍发送数据至座舱测试软件子模块的具体设计过程：①定义发送至座舱测试软件的数据变量tDa-ta2Test_NetData并初始化；②更新待发数据tData2Test_NetData中的AI标定数据；③更新待发数据tData2Test_NetData中的实时电压/电流值；④更新待发数据tData2Test_NetData中的控制盒工作状态；⑤判断是否进入测试模式，若是，则调用UDP点对点发送数据函数发送数据至座舱测试软件。3）文件解析模块文件解析模块包括DI信号信息文件解析、AI信号信息文件解析和总线接收/发送信号信息文件解析三个子模块，下面主要介绍DI信号信息文件解析模块的具体设计过程：①读取DI信号信息文件，获取文件中的信息内容，包含DI信号名称、设备编号、通道号、初值等信息；②将从DI信号信息文件中读取的DI信号映射至DI信号值变量地址。
2.4软件运行流程
软件的运行流程如图3所示。开始用户界面初始化打开软件日志文件系统初始化文件解析（CI、AI、CAN）关闭界面数据采集（DI、AI、CAN）数据处理网络通讯N结束Y图3软件运行流程。
3结论
该数据采集系统已应用于某型飞行训练模拟器的设计开发中，并取得了较好的效果。该设计方法完全实现了软件工程中高内聚、低耦合的设计思路，提高了软件的复用性、可读性。同时，将可变部分写入配置文件中，简化了开发工作，缩短了开发周期，为后期维护提供了便利。
参考文献
[1]肖景新.大型运输机飞行仿真软件设计[D].长春：吉林大学，2008.5.
[2]杜鹏.面向多应用的通用数据采集技术方案[J].电力系统自动化，2005.3.
[3]PressmanRS.软件工程：实践者的研究方法[M].机械工业出版社，2008.
作者：应艳茹 杨宛璐 韩立 王建普 单位：航空工业洪都
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