试飞测试（共3篇）
试飞测试 篇1
随着航空总线及电子技术的发展, 飞行试验对象测试数据源的多样性、测试手段的变革及测试系统的网络化发展使得试飞机载测试系统 (Flight Test Instruments, FTI) 的体系结构日趋复杂。FTI元数据作为描述和保存FTI系统信息的“数据”, 对其通用模型的设计及应用的研究将成为一个研究热点。
1 元数据简介
简单的说, 元数据是描述其他数据的数据。元数据主要分为两类, “结构”类元数据保存数据结构方面的信息, “描述”类元数据描述实际的数据。通常情况下, FTI用户最关注的是描述类元数据, 因为其是飞行试验测试设备中实际定义和配置信息的确切描述。而对于开发人员来说结构元数据通常用于处理文件包含的描述性信息。
1.1 元数据描述方式
元数据描述一般采取三种方式。第一种是采用硬编码的方式将结构规则定义在代码中, 以处理元数据;第二种方法是采用固定的语法描述元数据格式;第三种方法是使用一个基于XML的元数据格式。
第一种方法最不合理, 因为处理元数据的规则对于非软件工程师的人员来说是非常难以理解的。通常情况下, 维护这种类型的软件与其他方法相比, 构造元数据处理代码而使用一次性组件还会产生额外的开销。此外, 如果此方式在设计时没有考虑到可扩展性和灵活性应用, 则这种方式很难对软件进行扩展和更新维护。
第二种方法使用符号如巴科斯范形式 (Backus-Naur Form, BCF) 正式语法中定义的元数据结构。简单来说, 语法是一种机制, 用于描述允许“字符串”和“字符串”实例文档可以包含的顺序。通常情况下, 软件开发人员会使用库文件如YACC或ANTEL生成“解析器”以处理实例文档并从中抽取信息。此方法要求元数据标准的作者严格定义结构, 这种方式能使得软件高效处理实例文档。然而, 对于非专业的人来说其语法规则非常复杂。此外, 如果存在不同的供应商, 获取并处理不同厂家的语法描述非常麻烦。
第三种方法是使用XML模式 (schema) 定义一个元数据标准。XML或可扩展标记语言, 是标记文档的一种机制, 包括开放和关闭式元素和属性。它被描述为“通用的”的数据交换格式, 并已被用来定义数以百计的文件格式。一个XML文件结构和内容可以在一个XML模式中进行定义。采用XML模式定义一个元数据标准的好处主要表现在:有许多开源的工具库, 用于处理和验证XML文件与其相关的模式。同时, 对于众多普通用户来说, XML是非常好理解的。
1.2 元数据文件格式
早期的元数据专有文件格式通常是基于ASCII码的, 这种格式的元数据其数据结构和包含的数据类型差别很大。这些最基本的是逗号分隔变量 (Comma Separated Variable, CSV) 格式。这种格式的元数据通常由行组成, 每行中的数据使用逗号, 空格和制表符分隔。这种格式的优点在于容易解析, 但是在实际使用中它只针对特定的供应商, 并且不是自描述, 因此普通人员来说不是可读的。
另一种常见的格式是INI文件格式。这种格式基本上使用“[”和“]”标记的“章节”标签。这些章节依次包含“属性”集合。这些属性基本上使用“=”标记“name-value”对。这种格式的优点在于自描述性以及可读性, 但是其结构不是丰富的, 因此在实际使用中无法描述复杂的数据结构 ( 例如, IRIG-106 第4 章数据帧定义) 。
对于更加复杂的应用, 例如当整个FTI网络配置需要加以说明时, 供应商通常自定义开发自己的元数据文件格式, 他们通常会使用正式的语法描述数据, 但是其语法规则对其他用户来说往往是不透明的, 或者其包含只有开发和维护这些专有格式的软件开发人员才能理解的一些语法规则。
这种方法最大的缺点在于, 当与供应商合作时, 用户不得不重新学习一种新的“语言”。每当用户从一个新的供应商购买硬件, 他们必须理解不同供应商之间的“语言”并集成多个供应商的FTI设备, 这种人力物力开销复杂且庞大。
2 FTI元数据标准分析
2.1 TMATS
FTI早期的元数据标准TMATS, 是一种基于ASCII码的格式, 包括12 个章节, 每个章节定义采集系统配置过程中的不同方面。这些章节一般包括:PCM帧格式, PCM测试属性, 记录及转发属性、总线数据属性。
TMATS标准的主要优势是它是公认的标准, 其主要为FTI工程师设计, 因此其在IRIG-106 第4 章PCM标准和记录标准方面具有强大的描述性。TMATS标准的弱点也在于其主要关注PCM。而不能很好的处理基于以太网协议的数据模型。此外, 它仅处理两个总线协议即:MIL-STD-1553 和ARINC-429。另外, TMATS标准还缺乏一种描述和验证供应商专用仪器数据的通用方法。此外, 虽然有几个现成的工具可以读取并验证TMATS文件, 但与基于XML的标准相比, 可用的工具和库相对较少。同时, TMATS没有正式的语法定义, 因此, 无论给定的实例文件是否正确, 有时会导致工具和API接口不一致。
针对自定义ASCII码格式中存在的问题, TMATS委员会开发了基于XML版本的标准。TMATS使用者不再需要依赖供应商提供或其它专用软件来处理和验证TMATS XML文件。但是, 这种方法又无法验证文件中供应商专有信息。
2.2 Xid ML
Xid ML是基于XML的元数据标准, 于2004 年首次提出。自Xid ML 2.0 发布以来, Xid ML已经过多次迭代更新, 目前最新的版本是Xid ML 3.0。Xid ML模式设计之初, 就具有供应商无关性、及基于FTI域通用的数据模型, 同时其在设计时就兼具灵活性和可扩展性。此标准在2.41 和3.0 版本之间, 在设备配置描述方面进行了根本性的改变。它从一种设备类型 (40 多种类型) 对应一个模式的方法改进为单个高度通用的设备模式。
目前, Xid ML包括两部分:Xid ML模式本身和可选的Xdef ML模式。一个Xid ML实例文件包含用于实际配置数据采集网络的数据, 其主要围绕5 个关键概念:仪器设备、参数、数据包、链路、算法。一个Xdef ML实例文件包含用于验证Xid ML文件中用户专有数据的数据。Xid ML文件中每种类型的设备提供一个Xdef ML文件。
Xid ML的优点在于其简单 ( 例如, “Instrument”属性可以描述任何供应商的任何设备) , 使用Xdef ML可以定义约束任何供应商设备, Xid ML可用来配置不同厂商的数以百计的设备。Xid ML的主要缺点是, 其一般由特定的FTI供应商定义。
2.3 MDL
测试定义语言 (Measurement Definition Language, MDL) 是FTI组织最新制定的元数据标准, 现已纳入i NET协议。MDL是一个基于XML标准, 由6 个构造关联模式组成。其基本方法是以测试为中心, 通过避免在MDL文件中完全使用特定于供应商的信息, 解决不同供应商设备描述问题。此外, 其能充分描述基于网络的数据采集系统。
在MDL的原则中, 用户可以指定测试指标需求, 例如测试精度、不确定性等, 并将这些信息传递给供应商软件进行处理。然后供应商软件返回新的Xdef ML文件表明供应商硬件实际上包括了哪些内容。
MDL模式具有全面且丰富的组织结构, 用于描述网络属性信息和不同协议的网络, 以及网络间的流量模型。MDL使用差异服务 (Differentiated Services, Diff Serv) 提供专有的服务质量 (Quality of Service, Qos) 。
MDL最强大的功能是其对复杂测试信息的全面描述能力。MDL通过“Analog Attributes”章节详细描述数字滤波的测试特性。
由于MDL主要关注的是网络, 所以其缺点包括如PCM、CAIS等标准不支持其建立的技术。这些技术可能需要基于网络的系统与其进行交互, 需创建硬件的代理服务器, 将数据转换成网络数据, 然后在MDL中建立硬件代理服务的模型。MDL最大的缺点可能在于其模式的复杂性。尤其是在模式的“Network Nodes”属性中, 其包含了20 余个“Manageble APPS”, 每个“Manageble APPS”指定一个特定的功能。MDL使用XML模式“ID”来唯一标识一个关键实体, 这有时会使实体关系对用户不透明。此外, 虽然MDL模式从最初的版本进行了很大的改善, 但是其对供应商硬件配置和验证仍然缺乏支持。
2.4 i HAL
i HAL (Instrumentation Hardware Abstraction Language) 是FTI组织最近尝试开发的一种开源的标准。在最初的格式中, i HAL主要关注供应商硬件的配置方面, 同时在模式验证层提供了供应商特定信息的验证机制。i HAL实例文档分为两个部分, i HAL“使用”部分包含用于配置供应商硬件, 而“池”部分用于定义采集设备的供应商特定约束信息。软件可以使用“池”部分中包含的约束来验证i HAL实例文件中的用户数据。
i HAL模式后来经过迭代改进, 支持测试系统和测试单元, 如IRIG-106 第4 章PCM, 以及基于网络的测试系统, 并集成了MDL, TMATS XML, Xid ML模式中定义的内容。
i HAL项目另一个关键点是i HAL API。这是唯一一个具有相关API接口的标准。其API具有以下功能:用户可以使用API验证i HAL文件;用户可以通过API将i HAL文件加载到硬件中;API可以返回一个i HAL文件描述所有硬件以及这些硬件是如何配置的;API可以返回一个i HAL文件描述供应商硬件功能信息 ( 例如:使用i HAL文件中“池”部分) 。因此, 此API涵盖了上文所述的所有基本操作原理内容。
综上所示, i HAL标准最大的优点是将用于描述供应商硬件约束的数据和配置数据分离开来。其API追随“RESTful”范式采用分离的方法是一个很好的选择, 主要原因包括:其内在的可伸缩性及互联网上很多的API可供使用。这种方法也允许供应商选择硬件本身允许的API或者其他软件代理。
iHAL最大的缺点是其不成熟性, 特别是相对于TMATS、TMATS XML及Xid ML来说。与MDL相比, 其纳入其他模式会使用户很难理解和处理元数据信息。此外, 不同的元数据模式采用不同的结构, 而不同模式间关系是不成熟的, 需进一步开发。
3 成熟元数据标准的属性
通过分析以上元数据标准可以总结出, 一个FTI域成熟的元数据标准最少应具有以下属性:供应商无关性:具备描述不同供应商设备的能力;容易处理:最好能使用现成的开源处理工具;FTI域建模:数据模型应能对FTI域进行有效建模。这是为了确保标准简单易懂, 并能全方位的满足未来需求;成熟并被广泛采用:对一个新标准来说这是很难实现的, 一个经过不断改进及应用很长时间的元数据标准, 能满足很多不确定的用户需求, 肯定要比任何设想的新标准更加成熟合理。灵活性:不是所有的FTI应用都是相同的。任何成熟的标准应能满足这种多样性。可扩展性:FTI应用领域的需求不是一成不变的, 随着新技术和新协议的出现及测试数据量的增加而需要不断改进。因此, 成熟的元数据标准应能进行扩展以适应技术的发展。自描述性:理想情况下, 元数据标准应易于理解并且无二义性。操作原理:任何元数据标准应能支持FTI工程的“操作原理” (Concepts of Operation, ConOps) 。ConOps通常涉及元数据验证、设备发现、设备配置及设备描述的需求等。根据以上属性对比每种元数据标准的特性, 见表1。
4 结语
文章开始介绍了什么是元数据以及在这些标准中使用的常见格式。然后从TMATS入手讨论了FTI元数据各种标准及其优缺点, 提出一些成熟的元数据应具有的特性。FTI应用领域需要一种通用的元数据标准。目前, Xid ML已经在部分试验中进行应用并不断更新;同时, 最新的MDL具有很大的潜力及发展势头, MDL必须在原有基础上在配置和验证功能上及FTI域建模方面进行不断改进才能成为完全成熟通用的元数据标准。
摘要：随着试飞机载测试系统的信息资源共享及互操作需求的日益增长, 其元数据标准研究内容也不断深入。首先, 在介绍元数据的概念以及其描述方式的基础上;讨论了FTI应用领域元数据各种标准及其优缺点;接着分析了一个完全成熟的FTI元数据标准应该包括哪些特性, 并根据这些特性对比了现有FTI应用领域元数据标准。
关键词：元数据,元数据验证,试飞测试系统,操作原理
参考文献
[1]"Introduction to XidML 3.0 an Open XML Standard for Flight Test Instrumentation Description", Alan Cooke and Christian Herbepin, ITC 2010
[2]Michael S.Moore, Jeremy C.Price, Andrew R.Cormier, etc.A Metadata Language for Describing Telemetry Systems[J].Malatesta.ETC 2009
[3]"IHAL and Web Service Interfaces to Vendor Configuration Engines", John Hamilton, Timothy Darr, and Ronald Fernandes, Knowledge Based Systems, Inc.Joe Sulewski, L3 Communications-Telemetry East;and Charles Jones, Edwards AFB, ITC 2010
试飞测试 篇2
终于，它又飞了起来，飞得那样高兴，那样愉快。
小鸟不懈地向前飞，飞呀飞呀，终于飞到了期盼已久的海边，看到了浩瀚无边的大海，茫茫一片的蓝色波浪向四周延伸，延伸……汹涌澎湃的潮水翻滚着，你推我挤，争先恐后地奔向海滩，晶莹的浪花飞溅起来，刚一展笑颜，又欢笑着投入大海的怀抱。太阳一纵一纵地跳出地平线，最后跃出海面，光芒万丈。沐浴着清晨的第一道曙光，小鸟感慨万千：挫折DD这是人生不可避免的现实，它使多少激烈的追求夭折，使多少人的`梦幻破灭。在人生的旅程中，并不都是蓝天白云，风和日丽，也会有严冬酷暑，暴风骤雨。一旦挫折来临，要用坦然的态度去迎接，同时还要正确地去看待它，把挫折变成激发自己前进的动力，越挫越勇，越挫越强。
海风吹拂，海浪低吟，小鸟又张开了双翅，太多的流恋会成为它的羁绊。它又要开始向新目标奋飞，去迎接一个又一个的的挑战，勇敢地前进，让自己不断奋进。
试飞测试 篇3
作为试飞测试的重要输出物之一, 试飞测试参数对于试飞工作的开展有着极为重要的意义。在飞行及地面试验过程中, 试飞测试参数 (以下简称测试参数) 是保障飞行试验安全及判断相关科目是否顺利完成的重要依据。在每次试飞或地面试验后, 通过对试飞测试参数的比较和分析, 工程技术部门、试飞工程师及试飞员可以完成对该架次飞行的评估;在试飞取证中, 测试参数是向局方表明符合性的最直接依据。
作为试飞测试的主体责任单位, 试飞机构需要根据工程部门及飞机各系统供应商提供的测试参数需求, 设计测试方法并保障测试参数的获取。同时, 试飞机构也是试飞测试参数的唯一管理方, 对于试飞测试参数的可靠性、准确性负有直接责任。
2 设计目的
本文基于国际民航通行的ATA100规范, 以ATA章节号为索引, 提出一种测试参数命名的方法。该命名方法有如下几个特点:
(1) 参数名直观、清晰地反映参数的重要属性, 包括参数来源、类别及获取方式;
(2) 保证参数编号与命名符合测试系统参数配置的要求;
(3) 参数名简短, 采用1位英语字母与7位数字编号组合的方式, 仅占用2个字节, 可很好地兼容各类机载测试系统, 减少系统配置开销。
3 ATA100规范与ATA章节号
ATA100规范是由美国国家航空运输协会 (Air Transpor Association of America) 所提出, 这个规范是建立针对飞机、发动机、附件制造业对于其产品呈现出数据的标准。目前, 大部分民航机构均使用ATA章节号对飞机本体各部分设备进行定义与管理。
ATA100主要分为以下四个部分[1]:
(1) 飞机总体 (5-18章) ;
(2) 飞机系统 (21-50章) ;
(3) 飞机结构 (51-57章) ;
(4) 飞机发动机 (61-92章) 。
ATA章节号规范涵盖了试飞测试的诸多方面, 每个ATA章节号均有独立的子章节, 其规范详细、分类明确。且全部采用数字分类, 方便进行编号与排序。
4 测试参数的几项主要属性
民用飞机试飞的测试参数, 主要包含了以下几项属性。
4.1 测试参数的来源
测试参数通常包含三个主要来源[2]:
(1) 工程设计部门根据飞机研发及型号取证的需求, 提出的相关测试参数;
(2) 飞机各系统供应商根据所提供的产品研制及随机性能检测及取证需求, 提出的相关测试参数;
(3) 试飞机构或其他相关单位在飞行试验或地面试验的过程中, 出于安全考虑所增加的安全监控类测试参数。
4.2 测试参数的类型
民用飞机测试参数主要分为以下几类:
(1) 模拟量参数。检测飞机各部分工作状态的相关物理参数, 主要通过加装各类传感器, 将各类工程量转换为相应电信号, 并通过信号处理、模数转换及数据采集获取, 也可通过间接测量或目视测量的方式获取。常见的模拟量参数有压力、温度、振动等。
(2) 航空总线参数。飞机上各类航空总线中的相关参数, 主要通过信号抽引的方式获取, 民用飞机常用航空总线有ARINC429、ARINC664、RS232、CAN-BUS等。
(3) 离散量参数。离散量参数主要有两种, 一种是抽取飞机上各类开关、阀门的工作信号, 用于试飞监控;另一种是飞行试验或地面试验过程中的各类控制信号, 如事件开关、触发器等。
(4) 音、视频参数。用于监控飞机在飞行试验或地面试验中, 飞机各部分实时状态及机上各种活动的音、视频信号, 多采用安装摄像头、麦克风或抽取相关数据总线的方式获得。
(5) GPS参数。在试飞测试系统中, GPS参数是一类特殊的参数, 它不仅用于监控飞机当前位置、高度等空间状态。通常情况下, 还作为时钟源, 用于试飞测试系统 (包含机上及地面测试系统) 的时序管理。
4.3 测试参数的获取
根据测试参数的分类及试飞计划, 测试参数主要有两种获取方式:
(1) 在飞行试验或地面试验中, 通过各种测试方法直接获得, 如传感器加装、总线抽引、电信号测量等;
(2) 利用直接测量获得的测试参数或其他相关数据, 通过间接测量方法得到, 如公式计算、图形分析等。
5 测试参数的编号与命名规则
5.1 测试参数的编号定义
试飞测试参数的编号是一个由字母与数字组成的符号组合, 不同类型的参数 (如模拟量、总线或离散量等) 使用相同的参数编号方式。每一个测试参数均有一个唯一的编号与之对应, 是该参数在飞行试验全周期内的唯一标识, 所有与该参数有关的工作都必须使用这一参数编号作为参数的识别符号。
测试参数的编号由1位大写英文子母与7位阿拉伯数字组成, 通过参数编号, 可以直观地了解参数类型、所属系统、测试区域等信息。
5.2 测试参数编号规则
测试参数的编号如下图所示。
(1) 参数类型:单个大写英语字母, 定义了测试参数的类型及所用测试设备的类别, 具体定义如表1所示。
(2) ATA章节号:两位十进制数字。在测试参数的编号规则中, ATA章节号共分为五个部分:通用、结构、系统、发动机、飞行试验。前四部分 (ATA章节号5-92) 参照国际标准的ATA章节号, 这些参数主要来源于工程设计部门及飞机各系统供应商根据飞机研发及型号取证的需求, 提出的相关测试参数;飞行试验部分主要涉及因飞行安全或任务需要所新增的飞行试验专用参数, 该部分由试飞机构负责完成定义, 各试飞机构可根据试飞测试工作的实际需求, 使用空的ATA章节号定义飞行试验用ATA章节号。
(3) ATA子章号:一位十进制数字, 每个ATA章节下均有相关的子章节, 此处的ATA子章号即是对应这一子章节所在的编号。飞行试验所定义的ATA章节号及子章号由试飞机构负责完成。
(4) 参数所在测试区域:一位十进制数字, 描述了该测试参数所在的飞机区域。根据对飞机各区域的划分, 该部分编号规则如表3所示。
(5) 参数序列号:三位十进制数字, 表示参数的序列。
6 总结
本文依据ATA章节号, 提出一种试飞测试参数编号及命名的方法。通过这一方式, 试飞测试参数名简单易读, 能够直观地反映参数的几项重要信息。ATA章节号作为国际民航通行规范, 在民用航空领域使用多年。对于民用飞机试飞测试工作而言, 使用基于ATA章节号的试飞测试参数编号与命名方式, 不仅对测试参数的索引更加准确, 还可以在日常试飞测试工作中帮助测试工程师更好地理解与使用测试参数。其较为简短的参数编号, 也有助于试飞机构完成大容量参数的排序、索引等方面的工作。
摘要：本文基于国际民航通行的ATA100规范, 依据ATA章节号, 提出一种试飞测试参数命名的方法。该方法使用1位大写英语字母与7位数字编排组合的方式, 在参数编号中说明了该参数的类型、所属ATA章节号、ATA子章号、测试区域及序列号。通过这一方式, 使用简短的参数名直观、清晰地反映参数的重要属性, 为民用飞机试飞测试参数管理和使用提供有效的保障。
关键词：ATA,Air Transport Association of America,美国国家航空运输协会,GPS,Differential GPS,差分GPS,AFDX,Avionics Full-Duplex Switched Ethernet,航空电子全双工通信以太网
参考文献
[1]Air Transport Association of America, ATA Chapter&Sub Chapter.