樊玉琦[1]2003年在《现场总线飞行数据采集系统》文中研究指明现场总线的迅猛发展为飞行数据采集系统的发展提供了良好的机遇，同时也对我国当前水平较低的飞行数据测试技术提出了挑战，将现场总线技术应用于飞行数据采集系统已成为当务之急。在飞行数据采集系统中，飞行数据采集器是飞行试验测试的核心部分，采用现场总线技术，可以在一条总线上挂接多个数据采集器，这就显着提高了采集能力，增强了使用的灵活性。这是飞行数据测试系统的发展趋势。本课题正是针对采用现场总线技术的飞行数据采集系统展开研究的。 LONWORKS网络控制技术是近年来迅速发展起来的现场总线控制技术，在工业、楼宇、运输、能源等自动化领域得到应用。它集计算机、网络、控制于一体，集成了ISO／OSI的全部七层协议，同时具有通信和控制功能，提供了34种常见的I／O控制对象，工作温度范围宽(-40℃～85℃)，组网灵活，开放性好；同时，国外的某些飞机上已安装了基于LONWORKS技术开发的产品，所有这些都说明它能够应用到飞行数据采集系统中。 本文提出了采用LONWORKS技术的飞行数据采集系统的实施方案，并对该方案的实现进行了详细的论述。文中讨论了智能节点和上位机的设计，并论述了通道的标定方法和系统的网络通信。
赵广良[2]2006年在《基于Lonworks技术的飞行数据采集处理系统研究》文中研究表明现场总线的迅猛发展为飞行数据采集处理系统发展提供了良好的机遇,同时也对我国当前水平较低的飞行数据测试技术提出了挑战,将现场总线技术应用于飞行数据采集系统已成为当务之急。在飞行数据采集系统中,采用现场总线技术,可以在一条总线上挂接多个数据采集器,因此显着提高了采集处理能力,增强了使用的灵活性,这是飞行数据测试系统的发展趋势。本课题正是针对采用现场总线技术的飞行数据采集处理系统展开研究的。 Lonworks网络控制技术是近年来迅速发展起来的现场总线控制技术,在工业、楼宇、运输、能源等自动化领域得到广泛应用。它集计算机、网络及控制于一体,集成了ISO/OSI的全部七层协议,同时具有通信和控制功能,它提供了34种常见的I/O控制对象,组网灵活,开放性好,同时,国外的某些飞机上已安装了基于Lonworks技术开发的产品。所有这些都说明它能够很好地应用到飞行数据采集处理系统中。 传统的数据采集系统采用一般的单片机,在绝大多数场合来说己经满足要求,但因单片机数学运算能力差,对于比较复杂的飞行数据采集处理领域来说,信号处理就显得力不从心。相比较于一般的单片机而言,专门用于复杂数学算法处理和复杂控制领域的DSP芯片具有较快的系统速度和较强的数学运算能力。因此,本文给出了一种结合DSP和单片机优点的数据采集处理系统的实现方案。系统采用多处理器相结合,以拓扑结构进行组网,利用DSP实现上位机数据管理功能,基于Lonworks现场总线组网通信,以单片机为核心实现多通道现场数据同步采集,来实现多通道现场参数的采集、传输和处理。文章中详细介绍了数据采集处理系统的各个部分的实现,并给出了部分数据处理的流程图和软件算法。本系统采用模块化设计,安装维护方便,且进一步减小了现有飞行参数测控系统的体积和造价。
方俊利[3]2004年在《基于DSP的综合数据采集和处理系统研究》文中进行了进一步梳理数据采集和处理属于信息科学的一个重要分支，它是以传感器技术、信号检测和处理、电子学、计算机科学等高技术为基础而形成的一门综合应用技术学科。本项目实现了一套基于DSP的综合数据采集和处理系统，主要应用于飞机飞行参数采集和处理，还可以应用于一些工业控制场合和智能楼宇控制等。系统采用多处理器相结合，以拓扑结构进行组网，利用DSP实现上位机数据管理功能，基于LONWORKS现场总线组网进行通信，以单片机为核心实现多通道现场数据同步采集，来实现多通道现场参数的采集、传输和处理。本文不但进行了硬件和软件方面的设计，还对系统误差进行了分析和处理。本系统采用模块化设计，安装维护方便，且进一步减小了现有飞行参数测控系统的体积和造价。多次的现场试验表明，本系统基本满足设计要求。
邱开金[4]2007年在《基于LonWorks的机载智能分布控制网络数据采集系统研究》文中提出现场总线技术具有可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、通信速率快、造价和维护成本低等特点。该技术的出现解决了传统现场控制系统自身存在的无法克服的缺陷，使得构建高性能、高可靠的分布式工业控制监测系统成为现实。目前，它正以前所未有的速度在工业控制领域得到推广和应用。现场总线技术的迅速发展为飞行数据采集系统的发展提供了良好的机遇，同时也对我国当前水平较低的飞行数据测试技术提出了挑战。LonWorks技术作为几种有影响的现场总线技术之一，是一种开放的、可互操作的控制网络技术。它具有高可靠性、安全性、互操作性、易于实现和组网灵活等特点。这些特点使得LonWorks技术应用非常广泛。国外已经对LonWorks技术在航空领域中的应用展开了广泛的研究，然而LonWorks技术在国内尚处于起步阶段。本文参照LonWorks技术相关协议，结合机载测控技术的要求，设计并实现了一套智能分布控制网络数据采集系统，主要应用于飞机飞行参数的采集和处理，还可以应用于一些工业控制场合和智能楼宇控制等。该系统采用模块化设计，主从式结构，由一个网络管理节点和四个数据采集节点组成。网络管理节点负责网络运行控制、对四个数据采集节点进行配置、负责采集数据存储、PCM信号生成以及系统时控信号发送等。网络管理节点采用PC／104嵌入式计算机作为主控制器，并采用Microsoft Windows98操作系统，以支持LonWorks网络平台。四个数据采集节点分别采集飞行试验中的直流电压、热电阻、应变、频率计数等四类信号。节点之间采用LON总线通讯。LON总线的通信媒体为双绞线，通信速度为1.25Mbps。在四个数据采集节点中，以神经元芯片FT3150和微控制器C8051F064为核心，它们之间采用NeuroWire方式实现了全双工通信。在数字量节点中，频率，计数、周期的测量由CPLD来完成，达到了很高的测量精度。此外，系统还设计了标准的RS232接口，以利于系统功能的扩展。实验结果表明，系统满足了机载数据采集的速度要求和节点间的同步性要求，基本满足设计要求。
樊玉琦, 陆阳, 胡敏, 钟艺, 朱金奇[5]2003年在《LonWorks飞行数据采集系统的网络通信》文中研究指明LonWorks现场总线一般用于对传送速度和数据量要求不高的场合。文章提出了尽量增加数据报文长度和采用令牌管理节点的方法,有效地提高了LonWorks的网络吞吐量。在基于LonWorks的飞行数据采集系统中,采用了该方法来采集、处理飞行器在飞行过程中的高速、大批量的数据,取得了良好的效果。
汤丽[6]2004年在《飞行数据管理记录系统关键技术研究》文中研究指明飞机数据管理记录系统是新一代航空电子系统实现综合化、数字化和智能化的核心与关键，对实现航空电子系统功能的综合化、提高飞机飞行安全、提高飞机的作战能力和减轻飞行员的任务负荷具有重要作用。 本文结合空装“十五”预研项目—“飞机数据管理记录技术”子专题，对新一代战斗机的飞机数据管理记录技术展开深入研究，重点探讨了飞机数据管理记录系统的总体框架设计及其关键技术的实现。 论文总结和分析了国内外航空电子技术和飞行参数记录技术的发展历史、现状及趋势，探讨了新一代飞机飞行管理记录系统的功能需求。按照飞机设计功能区分明确、系统综合化高、数据传输高速、控制功能分布、智能化逐步提高等技术发展方向，设计了飞行数据管理记录系统的总体结构及其关键技术。 对于飞机数据管理记录系统的总体结构，本文根据将来的具体应用需求，完成了系统的分布式分层结构设计，研究了系统中机载子系统的组成与功能、地勤和地面子系统的组成与功能。 针对飞机数据管理记录系统传输数据量大，需要保证数据传输速度的需求，本文根据机载子系统高速数据传输总线技术的特点研究了FDDI和LPTB的优缺点，最终采用FDDI网络协议设计了数据传输总线的拓扑结构并且分析具体的实用价值。 针对飞机数据复杂多样、需要保证数据存储和传输有效性的需求，本文提出以文件的方式进行数据的存储，并详细设计了满足新一代飞机数据管理记录系统要求的非缺省文件的结构和缺省文件的结构。 空地数据通讯的实时性和安全性是研究飞机数据管理记录系统地面子系统的关键技术之一。本文研究了空地数据链通信的接口方式、通信服务器的网络结构、和上行报文的具体应用叁个方面。 在地面子系统的数据分析方法中，本文着重分析了数据挖掘技术和知识库系统在地面子系统的应用，并设计了数据挖掘自动分类引擎和知识决策的总体框图。 在地面子系统的数据管理方法研究中，本文提出了地面数据库的分类及其管理方法，确定了数据库的结构，并简要描述了数据库和程序模块之间的关系。
季健[7]2012年在《总线监控技术的研究与应用》文中提出总线监控技术的研究对于、航空电子综合系统、总线传输技术、总线故障诊断、飞行器安全性保障、多飞行器协同工作等多方面的研究具有重要的意义。要实现及时处理随时变化的飞行数据和目标数据信息，实现各航电设备最大化利用自身功能并做到资源共享，使得综合航电系统能够可靠并高效的工作，需要使用稳定高速的机载数据总线技术。然而，现有的总线监控系统只能针对单种固定的机载总线进行监控，并没有考虑总线监控领域诸如多总线的时钟同步、监控软件的开放性和分布性、总线通信数据与GIS的结合等更多的技术要求。本文针对总线监控技术展开了深入研究，首先针对总线监控系统要求各总线设备高度时间同步的问题，在分析了国内外已有同步算法的基础上设计了基于TSC和NTP的高精度软时钟服务模块，提出了时钟同步算法CSA-RTMS，并进行了误差分析，且通过实验测试了算法的同步精度；其次，研究了传统的总线数据采集模型，分析了存在的问题，针对异种总线监控的问题提出了基于主从式控制的多线程并行采集模型，通过对模型的分析以及不同性能指标的对比论证了该模型的优点，并实现了该模型；再次，分析了接口控制文档的重要性，针对多总线ICD软件难以开发和维护的问题，设计了基于XML的用户易操作接口控制文档，并完成了从文件到XML文档的自动转换，实现了基于该文档的通用总线数据解析机制，这是本项目的难点；针对总线监控系统对二维态势显示的需求，分析比较了当前流行的地理信息系统，选择了MapX作为态势显示的支撑技术，设计并实现了二维态势显示功能模块；最后，基于以上研究工作，采用系统工程的方法和组件化技术设计并实现了基于仿真平台的多总线实时监控系统软件，对二维态势显示、实时曲线绘制、以及数据缓冲机制进行了优化。本文实现的基于仿真平台的多总线实时监控系统完全可以满足项目功能和性能需求。论文的新颖之处是针对多总线实时监控软件提出的高精度时钟同步算法CSA-RTMS，该算法在仿真系统内提高了时钟同步精度；结合单总线监控技术，探索多总线监控过程中的数据采集模型、数据解析处理机制以及软件设计的方法，提高了多总线监控的实时性；将组件化地理信息系统引入多总线监控系统，以图形化动态显示多总线实时内容，并就相关性能问题进行了优化，增强了监控系统的实用性。
黄强[8]2012年在《高压补燃液氧煤油发动机故障检测与诊断技术研究》文中研究指明论文以我国高压补燃液氧煤油发动机为研究对象，针对其健康监控所涉及的故障仿真、传感器配置优化、传感器故障检测与数据恢复、实时故障检测与诊断、系统集成设计与实现验证，以及发动机飞行前、飞行中和飞行后健康监测等关键技术开展了全面深入的分析、设计、实现等研究工作。研究结果不仅为研制工程实用的一次性使用发动机健康监控系统奠定了坚实的理论和技术应用基础，而且对提高我国未来可重复使用液体火箭发动机的可靠性、安全性具有重要的参考价值。针对发动机工作条件的极致性、故障发生发展的快速性、影响后果的严重性、故障模式的可复制性差，从而导致发动机故障模式特征、诊断知识和样本数据难以获取等问题，基于结构层次化分解的思想，建立了模块化的发动机故障仿真模型，开发实现了发动机可视化故障仿真软件系统，对发动机氧化剂泵汽蚀、燃烧室喉部烧蚀等主要故障进行了故障仿真及效应分析。仿真计算结果与发动机实际试车数据吻合较好，可以为故障检测与诊断方法提供重要的发动机故障样本数据。针对液体火箭发动机故障检测与诊断在缺乏先验知识、缺少充分样本数据条件下的不确定性信息决策问题，基于有机结合随机性和模糊性的云理论，深入开展了检测参数选择与传感器优化配置、传感器故障检测和数据恢复、发动机工作过程实时故障检测、故障诊断的不确定性推理方法研究。在保证对发动机故障模式分类能力不变的情况下，研究发展了发动机故障检测参数选取方法，同时将故障检测与诊断性能指标作为约束条件，建立了发动机基于云理论的传感器配置优化数学模型，并结合粒子群算法研究了发动机传感器配置优化问题。发展了基于云－神经网络的发动机传感器故障检测与数据恢复方法，结合某型液氧煤油发动机试车数据进行了实例分析与验证。结果表明，该方法可行有效，可以为发动机的故障检测与诊断提高可靠的信号数据源。针对液体火箭发动机实时故障检测在准确性、及时性和实时性的要求，并结合云理论和神经网络强大的数据处理能力，提出了液体火箭发动机故障检测的一种云－神经网络原理结构，发展了云－神经网络的前向传播计算和反向传播学习算法，实现了液体火箭发动机工作全过程基于云－神经网络的实时故障检测方法。针对某型液氧煤油发动机起动过程、额定工况到高工况过程、高工况到高工况高混合比过程、高工况高混合比到高工况过程等瞬变过程，以及额定工况、高工况和高工况高混合比等稳态过程的实际试车数据，对该方法进行了验证。验证结果表明，该方法可以对发动机工作状况进行及时的判断，没有误报警和漏报警，且相比RS、IATA、ACA、RBF等故障检测算法能更早地检测出故障。综合云理论和Petri网在描述分析发动机动态行为与状态变迁过程方面的能力和特点，建立了液体火箭发动机故障诊断的云－Petri网模型，发展了基于规则的云－Petri网建模方法，实现了液体火箭发动机基于云－Petri网的故障诊断方法，并利用某型液氧煤油发动机试车数据对诊断方法进行了实例分析和验证。结果表明，该方法可以对发动机氧涡轮泵前管路堵塞、氧涡轮泵汽蚀等典型故障进行隔离与诊断。针对当前液体火箭发动机健康监控系统设计开发过程中普遍存在的系统结构和功能模块紧耦合、重用性和互操作性差、难于快速响应系统后期的需求变化和维护等诸多缺陷，在深入分析液体火箭发动机健康监控系统功能与需求的基础上，将发动机健康监控所面临的共性问题进行提炼、抽象，分析设计了基于数据-模型-控制-视图的分层、开放和可复用的发动机健康监控系统框架。同时，针对我国某型液氧煤油火箭发动机，结合相关研究成果，设计实现了其工作过程的实时故障检测系统，并开展了该系统基于发动机试车数据和地面功能试车的考核与验证。结果表明，所设计的系统完全满足工程实用的需要，具备实时在线运行能力，不仅能实现参数的准确采集，而且算法没有出现误报警和漏报警。针对发动机重复使用过程中对健康监控技术提出的更高要求，开展了发动机飞行前综合性能测试、飞行过程实时状态记录和飞行后结构检测等健康监测技术的原理性分析与初步概要设计。分析设计了发动机飞行前地面综合性能自动测试系统和发动机智能机内测试系统原理结构；结合光纤光栅等先进测量传感技术，分析设计了由辅助功能、系统控制、数据采集与存储、回收分析等功能模块组成的发动机飞行参数记录仪原理结构；分析设计了发动机飞行后关键构件基于内窥图像获取和结构损伤检测与识别的内窥检测系统原理结构。结果对研制和开发我国未来可重复使用液体火箭发动机飞行前、飞行中和飞行后等阶段的健康监测技术与工程实用系统，具有重要的参考价值。
易立[9]2014年在《机载红外视频采集记录系统的设计与实现》文中指出随着现代军事化信息技术的迅猛发展，视频采集技术已经广泛应用于军事战略的各个领域，传统的数字视频采集处理技术已经不能满足军事战争及训练各个方面对视频采集质量，视频实时性存储的更高需求，因此，本文以高速的PCIe总线构建一种实时的机载视频采集与记录系统，利用FPGA配合采集模块来实现采集与记录实时视频数据的功能，提出了较为先进的软硬件结合的视频采集处理设计方案。本文介绍了机载视频采集处理的发展历程，分析了国内外目前在该领域的发展现状以及差距对比。设计实现了基于PCIe总线和FPGA的视频采集与记录系统，着重论述了系统的整体框架的设计以及其软件子系统的设计实现过程。首先，分析整个视频采集记录系统的功能需求及性能需求，在需求分析的基础上，详细描述了系统的整个框架结构，并通过硬件需求分析，对硬件系统的各个模块给与了详细的设计方案和实现架构；其次，对软件系统的各个功能模块进行简要的分析说明，然后给出各个功能的结构设计和算法详细描述；最后，提出了符合实际的测试方案以及测试环境的搭建，经过对测试过程的论述，完成相应的测试。通过对系统的测试结果分析，确认了这种设计架构下的机载视频采集处理技术能够满足机载视频采集的质量，以及对实时性视频记录的要求。
李东茹[10]2012年在《无人机机载测量采集系统设计与实现》文中提出无人机是一种可重复使用且具有自主飞行控制能力的特殊飞行器。为保证无人机有效执行飞行任务，在无人机起飞（发射）前，必须对无人机进行充分的检测，以确保无人机机载设备及全系统工作正常。这是无人机检测系统的任务和功能。长期以来，在进行无人机系统设计时，主要考虑飞行器本身，相对忽略了无人机综合检测系统的研制。虽然无人机机上和设备部件都有配套的专用检测设备，但对于总装后的无人机缺乏合适的、全面的综合检测系统。本文首先对无人机机上设备的检测需求进行了分析，通过对国内外高可靠性现场总线技术和数据采集技术发展状况的比较和探讨，设计采集系统模拟输入通道，对采集到的数据进行相应的前期处理来满足A/D转换器的输入要求，运用了∑Δ型转换器完成数据转换，使用变采样速率方式满足采样要求。提出了以CAN总线作为飞行数据采集通信总线，采用高速浮点数字信号处理器DSP实现无人机上信号采集及处理，设计了总线与DSP之间的接口电路，实现了二者之间的正常通信。根据系统总体误差要求，分析了其产生误差的原因，依据误差分配原则进行了相应的误差分配。在上述系统硬件平台上采用C语言编写了负责模块管理的DSP固化程序，实现了CAN总线通讯功能和模块综合管理功能，采用C语言编写了负责数据采集及算法的DSP固化程序，实现了采集系统高速、可靠的通讯。最后，提出了检测无人机机载测量采集系统的主要性能指标的测试方法，并对系统各部分产生的误差进行了进行了详细分析；随后，运用试验验证方法，进一步验证了数据测量采集系统的总体误差能够达到误差的设计要求。试验结果表明，所设计的系统结构简单、可靠，功能完整，且性能完全满足无人机机载测量采集系统使用需求。
参考文献：
[1]. 现场总线飞行数据采集系统[D]. 樊玉琦. 合肥工业大学. 2003
[2]. 基于Lonworks技术的飞行数据采集处理系统研究[D]. 赵广良. 武汉理工大学. 2006
[3]. 基于DSP的综合数据采集和处理系统研究[D]. 方俊利. 西北工业大学. 2004
[4]. 基于LonWorks的机载智能分布控制网络数据采集系统研究[D]. 邱开金. 西南大学. 2007
[5]. LonWorks飞行数据采集系统的网络通信[J]. 樊玉琦, 陆阳, 胡敏, 钟艺, 朱金奇. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2003
[6]. 飞行数据管理记录系统关键技术研究[D]. 汤丽. 西北工业大学. 2004
[7]. 总线监控技术的研究与应用[D]. 季健. 南京航空航天大学. 2012
[8]. 高压补燃液氧煤油发动机故障检测与诊断技术研究[D]. 黄强. 国防科学技术大学. 2012
[9]. 机载红外视频采集记录系统的设计与实现[D]. 易立. 西安电子科技大学. 2014
[10]. 无人机机载测量采集系统设计与实现[D]. 李东茹. 哈尔滨工程大学. 2012
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