飞行数据记录器译码技术研究_李映颖

飞行数据记录器译码技术研究TheTranslatingCodeTechniqueResearchofFlightParameterRecordingInstrument

李映颖 殷合香 张德全 冯 彪 朱立贵 杜友杰(哈尔滨理工大学,黑龙江哈尔滨150080)(海军航空工程学院青岛分院,山东青岛266041)

摘 要:为获得/人)飞机)环境0的各自特性及其相关性信息,机载飞行参数记录系统可记录几十至几百个参数,这些参数在辅助地勤维护、飞行训练评估、分析事故原因和事故责任划分中发挥着十分重要的作用。本文概述了飞行参数记录器的记录方式,研究了记录器译码算法及软件设计思想,实现了将某型飞机记录器记录的数据从二进制数到实际工程值之间的转化。关键词:记录器;译码;工程值

1 引言飞行数据记录器FDR,俗称/黑匣子0。其功能是连续记录飞机在飞行中的飞行数据和飞机的状态参数。飞行数据记录器总是能保留飞行前一段时间的记录参数,以便获得/人)飞机)环境0的各自特性及其相关性信息,如何实现将记录器上的原始数据恢复到工程物理量,这对辅助地勤维护、飞行训练评估,控制飞行质量,安排维修项目和维修深度,改进飞机制造工艺和设计,分析事故原因和事故责任划分,保证飞行安全都具有十分重要的意义。2 飞行数据记录器的工作方式211 飞行记录方式某型记录器按从1磁道到12磁道的循环顺序连续不断地采集外设信号并将接收到的各种参数分别从模拟量、离散量、数字量转换为数字信号,然后将数字量信号转化为磁化信息并记录在磁带上。在磁带上有12个磁道,其中1个磁道记录数据帧同步脉冲,1个磁道记录地址同步脉冲,1个磁道记录开关量信息,剩下的9个磁道分别记录模拟量、离散量信息。不同的飞行参数根据事先制定的参数采集表被安排在不同的记录地址中。如图1所示。图1 磁带信息记录方式212 非飞行记录方式非飞行记录方式,飞行器不记录参数,只作为地面实验用,共有7种状态,其功能和逻辑控制信号如表1所示。磁道选择逻辑信号如表2所示。表1 功能和逻辑控制信号逻辑控制信号功能X111连续记录飞行数据。X101正向运行,重放该磁道上的数据。X110反向运行,重放该磁道上的数据。X100快进,遇到EOT处停止。X011倒带,遇到EOT处停止。X010写音,记215kHz标准信号。0000增磁道,由外部逻辑控制信号选择磁道号。1000保持方式,磁带不运行。

表2 磁道选择逻辑信选择信号磁道号选择信号磁道号00000011060001101117001021000800113100190100410101001015101111

3 飞行数据的译码译码是记录的逆向过程,是将磁带上的磁化信息恢复成数字信息,再对数字信息进行处理还原为飞机的实际工程物理量。在译码时,记录器必须处于非飞行记录状态,根据不同需求,由计算机按表1发出逻辑控制信号,选择飞行数据记录器的工作方式,再按表2发出磁带选择信号,磁头便将磁化信息读出,这时的数据为机器的原始代码(即二进制代码),某型飞机记录的二进制代码如图2所示。

图2 磁带记录信息的二进制代码在图2中如何分离识别每一个记录参数?如何把每一个参数恢复到工程值?对不同的参数需要建立各自不

李映颖等:飞行数据记录器译码技术研究 7 同的数学算法,他是译码数据处理过程中最为关键的一个环节,将直接影响着译码数据的准确性、科学性和可靠性,是记录器成败的基础。记录器记录的格式为帧结构,采样频率为1。他的主要特征量:1帧(512字节)分为4个副帧(128字节),对于变化比较慢的参数(发动机火警告警)每帧记录一次,只需一个地址;对于变化比较快的参数(发动机转子转速)每一副帧记录一次,需要两个地址。现以某型飞机发动机高压转子转速为例(地址68、69)介绍译码的算法设计思想:i=float((float(sourcedata[offset]))*256)+float(sourcedata[offset+1])(1)若i[16186或i\16986则N=0若i<16289则N={(16289-i)*50/(16288-16186)+90}*A若i<16489则N={(16489-i)*40/(16488-16253)+70}*B若i<16686则N={(16686-i)*30/(16685-16303)+60}*C若i<16889则N={(16889-i)*20/(16688-16456)+40}*D若i<16986则N={(16986-i)*10/(16985-16678)+20}*E(2)其中N是发动机高压转子速数,i是采集数据地址,A、B、C、D、E是常数。(1)式是将图2中的二进制代码数字信息强制转换为十进制数,(2)式是将二进制代码的数字信息强制转换的十进制数转换为实际工程值的数学算法。4 译码软件设计不同类型的参数不仅需要不同的算法,而且还需要编写不同的软件进行处理。上例中设计软件的主程序如图3:按主程序流程图就可以由计算机将记录的原始数据自动转化为工程值,这些工程值可以用仪表显示、曲线描绘、列表打印等形式表示出来。图4是用高压转子转速表表示的工程物理量,图5是用曲线描绘的方法表示的发动机高压转子转速的工程物理量。横坐标是数据采集的个数,纵坐标是转速(单位%)。表3是用列表打印形式表示的部分飞行参数的工程物理量,除第一列序号外,每一列表示一种参数,用户可根据自己的需要选择显示哪些信息。

图3 主程序流程图图4 高压转子转速表图5 发动机高压转子转速曲线表3 部分飞行参数的工程物理量(译码结果)序号时间低压转子转速高压转子转速油门手柄位置发动机排气温度耗油量滑油压力燃油剩余告警发动机火警告警283701523103012133496164-0155218102847017523103012133496164-01552181028571241248817512122491176-015521961028671125241248817512122491176-01552196102877115241248817512122491176-01552196102887117524124012155483164-01552196102897225145012155483164-01553104102907212525145012155483164-0155310410291721525145012155483164-01553104102927217525145012155483164-01553104102937326166921512133473107-01553113102947312526166921512133473107-0155311310295731526166921512133473107-0155311310

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8 5计量与测试技术62008年第35卷第12期析仪各次显示值的平均值,mg/L;i)同一种浓度时的分析仪的6次显示值,i=6;j)不同浓度的量程校正液,j=1为l.1量程校正液,j=2为l.3量程校正液;n)测量次数,n=6;R)分析仪满量程值,mg/L。413 线性误差校准(1)校准步骤同411的(1)(2)条。(2)取分析仪导入不同浓度时的各次显示值,分析仪不同浓度时的各次显示值与标准溶液标称值的测量偏差按公式(3)计算。$Aij=Aij-Aoj(3)式中:$Aij)分析仪不同浓度时的各次显示值与量程校正液标称值的测量偏差,mg/L;Aij)不同浓度时的分析仪各次显示值,mg/L;Aoj)不同浓度时量程校正液的标称值,mg/L;i)同一种浓度时的分析仪的3次显示值,i=3;j)不同浓度的量程校正液,j=1为l.1量程校正液,j=2为l.3量程校正液。(3)取其不同浓度量程校正液的最大测量偏差$Ajmax,按公式(4)计算分析仪的线性误差DjL:DjL=$AjmaxR@100%(4)式中:DjL)不同浓度时的分析仪的线性误差,%;$Ajmax)分析仪不同浓度量程校正液的最大测量偏差,mg/L;R)分析仪满量程值,mg/L。414 零点漂移(1)将分析仪的初始值设置到量程的10%处,分析仪测量池导入零点校正液,记录此时分析仪的显示值为A1,分析仪连续工作1h后,记录分析仪的显示值为A2。(2)分析仪的零点漂移按公式(5)计算:Dz=A2-A1R@100%(5)式中:DZ)分析仪的零点漂移,%;R)分析仪满量程值,mg/L。415 量程漂移校准(1)将分析仪的初始值设置到量程的10%,分析仪测量池导入l.3量程校正液,记录此时分析仪的显示值A3,分析仪连续工作1h后,记录分析仪的显示值A4。(2)量程漂移按公式(6)计算:

Ds=A4-A3R@100%(6)式中:DS)分析仪的量程漂移,%;R)分析仪满量程值,mg/L。5 结束语紫外水质分析仪检测方法科学合理,各项指标评价结果基本符合仪器的设计性能及环化计量要求,对环境监测和法定计量机构开展紫外水质分析仪的性能评价和计量校准工作具有一定的指导意义。参考文献[1]国家质量监督检验检疫总局.紫外线气体分析器技术条件GB/T13971-1992[S].中国标准出版社,1992.[2]国家质量监督检验检疫总局.紫外(UV)吸收水质自动在线监测仪技术要求HJ/T191-2005[S].中国标准出版社,2005.[3]蒋雪萍等.浙江省质量技术监督局.紫外水质分析仪校准规范JJF1016(浙)-2008[S].浙江省质量技术监督局,2008.[4]廖业雄等.国家机械工业局.工业气体分析器试验方法JB/T8279-1999[S].机械工业出版社,1999.[5]国家机械工业局.仪器仪表运输、运输贮存基本环境条件及试验方法JB/T9329-1999[S].机械工业出版社,1999.[6]国家质量监督检验检疫总局.紫外线气体分析器技术条件GB/T13971-1992[S].中国标准出版社,1992.[7]国家机械工业局.紫外可见近红外分光光度计JB/T6778-93[S].机械工业出版社,1993.[9]国家质量监督检验检疫总局.紫外、可见、近红外分光光度计JJG178-2007[S].中国标准出版社,2007.

作者简介:蒋雪萍,女,高级工程师。工作单位:杭州市质量技术监督检测院。通讯地址:310004杭州市德胜路98号。收稿时间:2008-08-19

(上接第8页)4 结论飞行数据记录、译码技术在国外一些发达国家以趋于成熟,CIC公司开发的飞行数据动态再现系统,引入计算机图形学及虚拟与现实技术实现三维动态仿真,技术非常先进,功能非常强大,遗憾的是这些系统并不对我国开放。本文的译码算法及软件设计实现了某型飞机记录器所记录的二进制数到实际工程值之间的转化,算法简单,易于实现。参考文献[1]基于粗糙度的飞行的飞行数据模式特征提取.计算机工程[J].