一种便携式航电总线测试系统及内部数据传输方法

专利名称：一种便携式航电总线测试系统及内部数据传输方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202111245866.5

专利申请（专利权）人：中航通飞华南飞机工业有限公司
权利人地址：广东省珠海市金海中路999号201B栋

专利发明（设计）人：赵红军,蔡志勇,侯韬,刘斌,刘金宝,石磊,郑娉,胡玫瑰,张宏志,刘燕龙

专利摘要：本发明涉及飞机研制技术领域，公开了一种便携式航电总线测试系统及内部数据传输方法，其中系统包括便携式仿真测试终端、无线路由子系统和移动终端子系统；至少无线路由子系统是由至少两个无线路由器(21)相互无线连接形成飞机地面测试无线网络的硬件系统，无线路由子系统和一个移动终端子系统数据传输连接；至少一个便携式仿真测试终端与无线路由子系统数据传输连接，从而与移动终端子系统数据传输连接；便携式仿真测试终端采集飞机航电总线数据并发送，移动终端子系统分布式总线数据接收和反馈，并进行图形化显示及控制。本发明通用性强，使用方便快捷，提高测试覆盖率，使得总装调试和机上地面试验更加充分，从而提高了测试结果的置信度。

主权利要求：
1.一种便携式航电总线测试系统，其特征在于，包括便携式仿真测试终端(101)、无线路由子系统(102)和移动终端子系统(103)；至少无线路由子系统(102)是由至少两个无线路由器(21)相互无线连接形成飞机地面测试无线网络的硬件系统，无线路由子系统(102)和一个移动终端子系统(103)数据传输连接；至少一个便携式仿真测试终端(101)与无线路由子系统(102)数据传输连接，从而与移动终端子系统(103)数据传输连接；便携式仿真测试终端(101)采集飞机航电总线数据并发送，移动终端子系统(103)分布式总线数据接收和反馈，并进行图形化显示及控制；
便携式仿真测试终端(101)包括显示控制模块(11)、数据处理模块(12)、ICD数据库模块(13)、429总线收发模块(14)、AFDX总线收发模块(15)和无线以太网收发模块(16)；其中，显示控制模块(11)可通信地与数据处理模块(12)连接并完成采集航电总线数据、显示仿真数据、控制仿真模型和切换显示模式功能，数据处理模块(12)可通信地分别与显示控制模块(11)、ICD数据库模块(13)、429总线收发模块(14)、AFDX总线收发模块(15)、无线以太网收发模块(16)连接，完成读取接口定义、解析航电参数数据、组包仿真总线数据、组包无线网数据和接收无线网数据功能，429总线收发模块(14)完成429总线数据的采集和发送，AFDX总线收发模块(15)完成AFDX总线数据的采集和发送，无线以太网收发模块(16)完成航电总线数据的分发和接收无线终端子系统(103)的通信状态反馈。
2.根据权利要求1所述的一种便携式航电总线测试系统，其特征在于，无线路由子系统(102)的所有无线路由器(21)通过组网连接，用无线以太网信号的连续覆盖，将飞机各站位分布式无线通信点全部覆盖。
3.一种便携式航电总线测试系统的内部数据传输方法，其特征在于，使用如权利要求1或2任意所述的一种便携式航电总线测试系统，便携式仿真测试终端和移动终端子系统的航电总线数据传输和控制数据传输采用具有校验和反馈的机制保证通信的实时性和可靠性。
4.根据权利要求3所述的一种便携式航电总线测试系统的内部数据传输方法，其特征在于，具体包括以下方法：
周期性航电数据和事件性数据采用基于UDP协议传输，数据段起始位置含4字节开始标志，接着传输4字节的时间戳数据，再传输4字节数据帧序列，接着是1个字节的数据类型，表示周期性数据或事件性数据，再传输1个字节，表示周期长短，接着传输不大于1000个字节的数据，再传输4个字节的校验和，最后传输UDP协议数据包的帧检测序列。
5.根据权利要求4所述的一种便携式航电总线测试系统的内部数据传输方法，其特征在于，其中数据校验和的方法是：从时间戳数据开始按32位字计算累加，对32位字求余：其中SUM为校验和，MOD表示求余，VAL(i)为第i个32为字的值，n表示从时间戳到有效数据结束字的32位字的数量。
6.根据权利要求5所述的一种便携式航电总线测试系统的内部数据传输方法，其特征在于，接收端接收到数据后存储进入缓冲区，计算校验和并验证，读取数据类型，若为周期性数据，再读取时间戳数据与上一帧时间戳数据比较是否符合周期要求，同时通过比较帧序列的连续性判断是否丢帧，若不丢帧且校验正常，接收端向发送端反馈以帧序列为数据的数据包，若存在丢帧或校验失败，接收端向发送端反馈以‑1为数据的数据包。
7.根据权利要求6所述的一种便携式航电总线测试系统的内部数据传输方法，其特征在于，接收端读取数据类型为事件性数据，接收端计算校验和并验证，并向发送端反馈以事件性类型及帧序列的数据包。
8.根据权利要求7所述的一种便携式航电总线测试系统的内部数据传输方法，其特征在于，传输事件性数据时，若发送端未收到接收端反馈，发送端以25毫秒为间隔重发3次，若再未收到反馈，发送端通过人机界面报告通信异常。 说明书 : 一种便携式航电总线测试系统及内部数据传输方法技术领域[0001] 本发明涉及飞机研制领域，尤其涉及一种便携式航电总线测试系统及内部数据传输方法。背景技术[0002] 随着飞机航电系统的飞速发展，飞机的功能性能得到大幅提升，安全性经济性舒适性也得到很大提高，但航电系统本身的复杂度越来越大，尤其体现在航电系统总线网络方面。[0003] 在飞机总装和地面调试阶段，需要在机上对飞机系统进行尽可能充分的测试，目前的地面测试设备比较分散，不能成系统的交互信息，总线监控也难于和激励传感器的站位分享航电总线数据，主要靠分布式投入更多的人力进行对讲机沟通，这样会造成投入的人员和相应的保障设施比较多，亦无法实现精准的数据交换和状态确认，同时效率也比较低。为了解决此问题，行业内曾提出了基于无线以太网的数据通信方案以整合地面测试设备，但因网络覆盖率不足而未能实现，同时普通以太网通信的可靠性和实时性也不能得到保证。发明内容[0004] 为了解决上述问题，本发明提出了一种便携式航电总线测试系统及内部数据传输方法，能够解决飞机总装和地面调试阶段航电总线监控测试的分布式应用、精准交换数据和确认状态问题，能够降低人力时间成本，提高工作效率。同时，该系统解决了航电总线测试系统内部基于无线网络通信的实时性和可靠性问题。[0005] 本发明的技术方案是：[0006] 一种便携式航电总线测试系统，包括便携式仿真测试终端、无线路由子系统和移动终端子系统；至少无线路由子系统是由至少两个无线路由器(21)相互无线连接形成飞机地面测试无线网络的硬件系统，无线路由子系统和一个移动终端子系统数据传输连接；至少一个便携式仿真测试终端与无线路由子系统数据传输连接，从而与移动终端子系统数据传输连接；便携式仿真测试终端采集飞机航电总线数据并发送，移动终端子系统分布式总线数据接收和反馈，并进行图形化显示及控制。[0007] 进一步的，便携式仿真测试终端包括显示控制模块、数据处理模块、ICD数据库模块、429总线收发模块、AFDX总线收发模块和无线以太网收发模块；其中，显示控制模块可通信地与数据处理模块连接并完成采集航电总线数据、显示仿真数据、控制仿真模型和切换显示模式功能，数据处理模块可通信地分别与显示控制模块、ICD数据库模块、429总线收发模块、AFDX总线收发模块、无线以太网收发模块连接，完成读取接口定义、解析航电参数数据、组包仿真总线数据、组包无线网数据和接收无线网数据功能，429总线收发模块完成429总线数据的采集和发送，AFDX总线收发模块完成AFDX总线数据的采集和发送，无线以太网收发模块完成航电总线数据的分发和接收无线终端子系统的通信状态反馈。[0008] 进一步的，无线路由子系统的所有无线路由器通过组网连接，用无线以太网信号的连续覆盖，将飞机各站位分布式无线通信点全部覆盖。[0009] 一种便携式航电总线测试系统的内部数据传输方法，便携式仿真测试终端和移动终端子系统的航电总线数据传输和控制数据传输采用具有校验和反馈的机制保证通信的实时性和可靠性。[0010] 进一步的，具体包括以下方法：[0011] 周期性航电数据和事件性数据采用基于UDP协议传输，数据段起始位置含4字节开始标志，接着传输4字节的时间戳数据，再传输4字节数据帧序列，接着是1个字节的数据类型，表示周期性数据或事件性数据，再传输1个字节，表示周期长短，接着传输不大于1000个字节的数据，再传输4个字节的校验和，最后传输UDP协议数据包的帧检测序列。[0012] 进一步的，其中数据校验和的方法是：从时间戳数据开始按32位字计算累加，对32位字求余：[0013][0014] 其中SUM为校验和，MOD表示求余，VAL(i)为第i个32为字的值，n表示从时间戳到有效数据结束字的32位字的数量。[0015] 进一步的，接收端接收到数据后存储进入缓冲区，计算校验和并验证，读取数据类型，若为周期性数据，再读取时间戳数据与上一帧时间戳数据比较是否符合周期要求，同时通过比较帧序列的连续性判断是否丢帧，若不丢帧且校验正常，接收端向发送端反馈以帧序列为数据的数据包，若存在丢帧或校验失败，接收端向发送端反馈以‑1为数据的数据包。[0016] 进一步的，接收端读取数据类型为事件性数据，接收端计算校验和并验证，并向发送端反馈以事件性类型及帧序列的数据包。[0017] 进一步的，传输事件性数据时，若发送端未收到接收端反馈，发送端以25毫秒为间隔重发3次，若再未收到反馈，发送端通过人机界面报告通信异常。[0018] 本发明的有益效果是：[0019] 1、通过便携式仿真测试终端，可以灵活部署在具有总线采集接口的飞机部段，移动终端子系统可以灵活部署于飞机各传感器的部位，可以是平板电脑和/或手机和/或笔记本电脑，通用性强，使用方便快捷，且部署的移动终端数量可以根据需要决定，具有很强的扩展性；[0020] 2、通过无线路由子系统的1台和/或多台无线路由器组网中继技术，解决了无线局域网信号覆盖率不足的问题，扫除了飞机各部段的通信盲区；[0021] 3、通过在以太网技术基础上采用具有校验和反馈机制的通信方式，保证了航电总线数据在无线网络中实时可靠地传输，以满足航电总线数据通信质量的需求；[0022] 4、通过便携式仿真测试终端和移动终端子系统之间的信息共享和状态确认，实现航电系统网络的精准监控和状态确认，能够量化测试结果，提高测试覆盖率，使得总装调试和机上地面试验更加充分，从而提高了测试结果的置信度。附图说明[0023] 图1是本发明系统架构图；[0024] 图2是本发明所述的便携式仿真测试终端的组成结构框图；[0025] 图3是本发明所述的无线路由子系统的组成框图；[0026] 图4是本发明所述的移动终端子系统的组成框图。[0027] 其中，101‑便携式仿真测试终端，102‑无线路由子系统，103‑移动终端子系统；11‑显示控制模块，12‑数据处理模块，13‑ICD(接口控制文件)数据库模块，14‑429总线收发模块，15‑AFDX(航空电子全双工交换式以太网)总线收发模块，16‑无线以太网收发模块；21‑无线路由器；31‑移动终端。具体实施方式[0028] 下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0029] 本发明提供一种基于无线以太网的便携式航电总线测试系统。如附图1中所示，该便携式航电总线测试系统包括：便携式仿真测试终端101、无线路由子系统102和移动终端子系统103，便携式仿真测试终端101通过无线以太网可通信地与无线路由子系统102连接，完成其采集的航电总线数据的发送和状态信息接收，无线路由子系统102分别通过无线以太网可通信地与便携式仿真测试终端101和移动终端子系统103连接，实现总线数据、控制指令和状态数据的分发，移动终端子系统103实现分布式总线数据接收和状态反馈，并实现图形化显示及控制。[0030] 如附图2，便携式仿真测试终端101具有显示控制模块11、数据处理模块12、ICD数据库模块13、429总线收发模块14、AFDX总线收发模块15和无线以太网收发模块16。这些功能模块部署在一台便携式加固计算机中，采用该计算机作为平台，驻留显示控制模块11、数据处理模块12和ICD数据库模块13的应用程序，同时安装429总线收发模块14、AFDX总线收发模块15和无线以太网收发模块16的硬件。其中，显示控制模块11可通信地与数据处理模块12连接完成采集航电总线数据、显示仿真数据、控制仿真模型、切换显示模式等功能，数据处理模块12可通信地分别与显示控制模块11、ICD数据库模块13、429总线收发模块14、AFDX总线收发模块15、无线以太网收发模块16连接，完成读取接口定义、解析航电参数数据、组包仿真总线数据、组包无线网数据、接收无线网数据等功能，429总线收发模块14完成429总线数据的采集和发送，AFDX总线收发模块15完成AFDX总线数据的采集和发送，无线以太网收发模块16完成航电总线数据的分发和接收无线终端子系统103的通信状态反馈。[0031] 如附图3，无线路由子系统102包括：1台或多台无线路由器21，本实施例采用具有智能中继组网的能力的华为WS5281智能无线路由器构建无线路由子系统102，但不局限于此。通过配置程序，可实现分布式部署多台无线路由器，采用双频段可选通信，其中2.4GHz带宽为400Mbps，5GHz带宽为867Mbps，各路由器之间实现中继组网功能，可以实现整个总装厂房无死角无线局域网信号覆盖。无线路由子系统102提供航电系统总线数据共享、状态数据传输、反馈数据传输的基础介质，为便携式仿真测试终端101和移动终端子系统103的信息交互提供保障。[0032] 如附图4，移动终端子系统103具有1台或多台移动终端31，移动终端可以是平板电脑、笔记本电脑和手机等平台，均具有无线以太网收发模块，可以接收航电总线数据，并反馈接收状态信息，同时实现航电参数的图形化显示，包括但不限于：大气数据系统参数、惯性基准系统参数、无线电通信导航系统参数、卫星导航系统参数、核心处理系统参数、机电系统参数等数据。[0033] 便携式仿真测试终端101和移动终端子系统103通过无线路由子系统102构建的无线以太网进行航电总线数据传输和控制数据传输。[0034] 所述航电总线数据传输和控制数据传输采用有校验和反馈的方法保证通信的实时性和可靠性。[0035] 所述的方法包括处理周期性数据方法和处理事件性数据方法，其特征在于：[0036] 周期性航电数据和事件性数据采用基于UDP协议传输，且其特征在于数据段起始位置含4字节开始标志，接着传输4字节的时间戳数据，再传输4字节数据帧序列，接着是1个字节的数据类型，表示周期性数据或事件性数据，再传输1个字节，表示周期长短，接着传输不大于1000个字节的数据，再传输4个字节的校验和，最后传输UDP协议数据包的帧检测序列，其中数据校验和的方法是：从时间戳数据开始按32位字计算累加，对32位字求余，公式如下：[0037][0038] 其中SUM为校验和，MOD表示求余，VAL(i)为第i个32为字的值，n表示从时间戳到有效数据结束字的32位字的数量。[0039] 接收端接收到数据后存储进入缓冲区，计算校验和并验证，读取数据类型，若为周期性数据，再读取时间戳数据与上一帧时间戳数据比较是否符合周期要求，同时通过比较帧序列的连续性判断是否丢帧，若不丢帧且校验正常，接收端向发送端反馈以帧序列为数据的数据包，若存在丢帧或校验失败，接收端向发送端反馈以‑1为数据的数据包；[0040] 若接收端读取数据类型为事件性数据，接收端计算校验和并验证，并向发送端反馈以事件性类型及帧序列的数据包；[0041] 传输事件性数据时，若发送端未收到接收端反馈，发送端以25毫秒为间隔重发3次，若再未收到反馈，发送端通过人机界面报告通信异常。[0042] 以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

专利地区：广东

专利申请日期：2021-10-25

专利公开日期：2024-06-18

专利公告号：CN114006850B