| 标题 | 基于分布式网络的1553B数据处理软件设计与实现 |
| 范文 | 刘威 李杨 摘 要： 为了解决当前1553B数据处理单机软件制约海量数据情况下多课题并行处理效率的现状，在此采用基于Web的分布式中间件技术，将1553B数据处理软件开发成基于分布式网络的标准数据处理中间件。为保持参数名的惟一性，以ICD文件中的消息规范名为数据库中的参数名称，并且编写了该软件与飞行试验数据网络处理系统（FTDPS）的标准数据接口文件，根据分布式中间件的调用流程设计了相应的算法，最终实现100% 1553B数据的网络化并行处理，极大地提高了总线数据处理效率。 关键词： 1553B数据； 接口文件； 分布式网络； 数据处理软件 中图分类号： TN911?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）06?0075?03 0 引 言 目前，中航工业试飞中心开发的基于C/S，B/S架构体系的飞行试验数据网络处理系统（FTDPS）已经解决了海量试飞数据的分布式存储及计算问题[1]，并在重点型号任务的试飞过程中发挥着重要作用。该系统可以处理PCM数据和FCS数据[2]，1553B数据仍然采用单机版处理。随着飞行试验中参试飞机飞行时间、测试参数的不断增加，总线数据量剧增，同时试飞工程师的参数处理需求更加多样，采用现行1553B数据处理方法给每位试飞工程师拷贝数据、处理数据、发送结果等过程耗时达到数小时，已经严重影响数据处理效率和型号试飞进度。针对这一问题，本文开发了基于分布式网络的1553B数据处理软件，使得课题人员在FTDPS的平台上可以根据任务所需个性化定制处理参数、处理时间段及飞行架次等课目。工程实践表明，本软件极大地提高飞行试验数据的处理效率，满足了多用户并行处理需求，保证了型号试飞任务进度。 1 ORACLE数据库设计 单机版的1553B数据处理系统由ICD信息数据库[3]和处理软件2部分组成。将1553B数据处理系统以分布式中间件的形式嵌入到FTDPS系统中，首要的工作就是在FTDPS的数据库中设计并增加新的ICD信息的ORACLE数据库，完成1553B数据处理系统数据库的网络化升级，文献[4]已经将ORACLE数据库设计完成，数据库总体设计如图1所示，为本文实现与FTDPS的输入输出接口工作，开发1553B数据处理中间件做好了准备工作。 2 1553B数据处理中间件设计 2.1 软件接口设计 开发FTDPS的数据处理中间件，本软件首先应保证总线参数名称的一致性，其次要满足系统标准的输入输出接口要求[5]。 2.1.1 参数名一致性 参数名称必须能够写入FTDPS数据库的TESTINSIDEPARAINFO表中，测试系统名称为Mini700，测试数据属性为1553B。参数名称是数据库表的主键，要求具有惟一性的特点；为了方便用户在浏览器端选择要处理的参数，参数命名也要符合总线参数特点，易于用户识别。因此在ICD文件中，选择总线信号名的规范名称作为数据库中的参数名，例如A/M1IR/00?00?00，可以满足参数名称惟一性和易于专业人员识别的需求，如图2所示。 2.1.2 软件接口统一 作为FTDPS的中间件，标准接口有2个要求： （1） 软件必须为可执行文件.exe，带有一个命令行参数，命令行参数为一个接口文件的名称； （2） 命令行参数所指的接口文件必须是文本文件格式。所以软件接口统一的工作实质是把原处理程序改写为CONSOLE APPLICATION控制台应用程序，完成读取图3所示的接口文件，然后按照FTDPS的输出格式输出。本文以Delphi7.0为软件开发工具[6]，控制台程序关键代码如下： 2.2 系统调用软件流程 1553B数据处理软件以分布式中间件的形式嵌入到FTDPS系统中，按照已约定好的内部接口和整个数据处理系统之间协调通信，有效快速地进行数据处理，并准确地将结果信息返回给数据处理系统。客户端计算机需要安装分布式计算Active控件，主要完成的功能为向系统发出计算请求、与1553B数据处理中间件之间进行信息通信、监控计算过程的状态、接收系统返回的数据。FTDPS系统调用1553B数据处理中间件流程如下： （1） 客户端计算机（B端）首先向调度服务器发出数据处理申请，同时生成B端接口文件，调度服务器指定某台分布式计算服务器进行计算； （2） 计算服务器调用1553B数据处理中间件，访问存储在磁盘阵列上的原始总线数据文件进行解析计算，同时将状态信息输出到控制台，客户端ActiveX控件通过接口协议捕获并以界面的形式显示给用户。并输出标准格式的文件； （3） 计算结束后，结果文件通过Socket方式回传到用户客户端的Active X控件安装目录下。 图4展示了1553B数据处理中间件在FTDPS中的调用流程。图5是客户端ActiveX控件显示的软件运行状态示意图。其中*.eng文件为LST工程量文件；*.cod为文本文件，用户可以直接打开2种文件类型进行分析。*.inf文件是FTDPS的接口文件，*.sta文件为本次计算过程的状态文件。 2.3 软件设计 根据FTDPS系统调用1553B数据处理中间件的流程，设计软件的算法如下： （1） 获取接口文件名称后，解析接口文件协议，获取软件要处理的参数、时间段信息，以及结果文件存放位置等信息； （2） 访问ORACLE数据库中的ICD数据库，把所有参数相关的信息读取到结构体数组中； （3） 读取总线数据文件的时间信息； （4） 读取处理时间段内总线数据文件中的消息块信息，与数据库中读取的关键字逐一进行判断，若相等则表示找到数据中此参数的信息。然后根据MIL?STD?1553B（GJB289A）数据总线标准[7]中的总线消息收发标准进行计算、解析；同时将数据的时间等计算状态信息输出至控制台； （5） 根据接口文件协议，将结果文件传送到服务器指定的存放位置。 算法流程图如图6所示。 3 结 论 飞行试验数据网络处理系统（FTDPS）在型号试飞中发挥着重要作用，1553B数据处理中间件又是该系统中极为关键的子软件。1553B数据处理软件采用基于Web的分布式中间件技术，将数据处理软件做成标准化的分布式中间件，通过标准的接口协议成功地嵌入到FTDPS系统中。本文开发的软件作为FTDPS的1553B数据处理软件，已经用于某型号4架飞机的飞行试验总线数据处理，运行情况良好，数据处理效率满足了海量试飞数据处理的需求，保障了试飞数据及时高效的处理。 参考文献 [1] 王建军，党怀义.基于Web的分布式试飞数据处理系统结构设计[J].计算机测量与控制，2010，18（6）：1452?1454. [2] 张阿莉，许应康，郭永林.飞行控制总线数据网络化处理软件设计[J].现代电子技术，2013，36（10）：37?39，44. [3] 夏庆梅，徐亚军，熊华刚.航空电子接口控制文件的数据库管理[J].航空计算技术，2001，31（3）：39?40. [4] 刘威，周嫦娥.1553B网络数据处理系统数据库优化设计[C]//航空试验测试技术交流会议论文集.北京：《测控技术》杂志社，2011：97?99. [5] 党怀义.ARJ21飞机试飞数据处理系统软件详细设计说明[M].西安：飞行试验研究院，2006. [6] 周果宏，罗述谦，罗起.Delphi 程序设计题解、编程技巧与疑难解答[M].2版.北京：清华大学出版社，2007. [7] 国防科学技术工业委员会.数字式时分制指令/响应型多路传输数据总线[M].北京：国防科学技术工业委员会，1998. [8] 赵彦.数据库原理与应用技术：SQL Server[M].北京：清华大学出版社，2009. 摘 要： 为了解决当前1553B数据处理单机软件制约海量数据情况下多课题并行处理效率的现状，在此采用基于Web的分布式中间件技术，将1553B数据处理软件开发成基于分布式网络的标准数据处理中间件。为保持参数名的惟一性，以ICD文件中的消息规范名为数据库中的参数名称，并且编写了该软件与飞行试验数据网络处理系统（FTDPS）的标准数据接口文件，根据分布式中间件的调用流程设计了相应的算法，最终实现100% 1553B数据的网络化并行处理，极大地提高了总线数据处理效率。 关键词： 1553B数据； 接口文件； 分布式网络； 数据处理软件 中图分类号： TN911?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）06?0075?03 0 引 言 目前，中航工业试飞中心开发的基于C/S，B/S架构体系的飞行试验数据网络处理系统（FTDPS）已经解决了海量试飞数据的分布式存储及计算问题[1]，并在重点型号任务的试飞过程中发挥着重要作用。该系统可以处理PCM数据和FCS数据[2]，1553B数据仍然采用单机版处理。随着飞行试验中参试飞机飞行时间、测试参数的不断增加，总线数据量剧增，同时试飞工程师的参数处理需求更加多样，采用现行1553B数据处理方法给每位试飞工程师拷贝数据、处理数据、发送结果等过程耗时达到数小时，已经严重影响数据处理效率和型号试飞进度。针对这一问题，本文开发了基于分布式网络的1553B数据处理软件，使得课题人员在FTDPS的平台上可以根据任务所需个性化定制处理参数、处理时间段及飞行架次等课目。工程实践表明，本软件极大地提高飞行试验数据的处理效率，满足了多用户并行处理需求，保证了型号试飞任务进度。 1 ORACLE数据库设计 单机版的1553B数据处理系统由ICD信息数据库[3]和处理软件2部分组成。将1553B数据处理系统以分布式中间件的形式嵌入到FTDPS系统中，首要的工作就是在FTDPS的数据库中设计并增加新的ICD信息的ORACLE数据库，完成1553B数据处理系统数据库的网络化升级，文献[4]已经将ORACLE数据库设计完成，数据库总体设计如图1所示，为本文实现与FTDPS的输入输出接口工作，开发1553B数据处理中间件做好了准备工作。 2 1553B数据处理中间件设计 2.1 软件接口设计 开发FTDPS的数据处理中间件，本软件首先应保证总线参数名称的一致性，其次要满足系统标准的输入输出接口要求[5]。 2.1.1 参数名一致性 参数名称必须能够写入FTDPS数据库的TESTINSIDEPARAINFO表中，测试系统名称为Mini700，测试数据属性为1553B。参数名称是数据库表的主键，要求具有惟一性的特点；为了方便用户在浏览器端选择要处理的参数，参数命名也要符合总线参数特点，易于用户识别。因此在ICD文件中，选择总线信号名的规范名称作为数据库中的参数名，例如A/M1IR/00?00?00，可以满足参数名称惟一性和易于专业人员识别的需求，如图2所示。 2.1.2 软件接口统一 作为FTDPS的中间件，标准接口有2个要求： （1） 软件必须为可执行文件.exe，带有一个命令行参数，命令行参数为一个接口文件的名称； （2） 命令行参数所指的接口文件必须是文本文件格式。所以软件接口统一的工作实质是把原处理程序改写为CONSOLE APPLICATION控制台应用程序，完成读取图3所示的接口文件，然后按照FTDPS的输出格式输出。本文以Delphi7.0为软件开发工具[6]，控制台程序关键代码如下： 2.2 系统调用软件流程 1553B数据处理软件以分布式中间件的形式嵌入到FTDPS系统中，按照已约定好的内部接口和整个数据处理系统之间协调通信，有效快速地进行数据处理，并准确地将结果信息返回给数据处理系统。客户端计算机需要安装分布式计算Active控件，主要完成的功能为向系统发出计算请求、与1553B数据处理中间件之间进行信息通信、监控计算过程的状态、接收系统返回的数据。FTDPS系统调用1553B数据处理中间件流程如下： （1） 客户端计算机（B端）首先向调度服务器发出数据处理申请，同时生成B端接口文件，调度服务器指定某台分布式计算服务器进行计算； （2） 计算服务器调用1553B数据处理中间件，访问存储在磁盘阵列上的原始总线数据文件进行解析计算，同时将状态信息输出到控制台，客户端ActiveX控件通过接口协议捕获并以界面的形式显示给用户。并输出标准格式的文件； （3） 计算结束后，结果文件通过Socket方式回传到用户客户端的Active X控件安装目录下。 图4展示了1553B数据处理中间件在FTDPS中的调用流程。图5是客户端ActiveX控件显示的软件运行状态示意图。其中*.eng文件为LST工程量文件；*.cod为文本文件，用户可以直接打开2种文件类型进行分析。*.inf文件是FTDPS的接口文件，*.sta文件为本次计算过程的状态文件。 2.3 软件设计 根据FTDPS系统调用1553B数据处理中间件的流程，设计软件的算法如下： （1） 获取接口文件名称后，解析接口文件协议，获取软件要处理的参数、时间段信息，以及结果文件存放位置等信息； （2） 访问ORACLE数据库中的ICD数据库，把所有参数相关的信息读取到结构体数组中； （3） 读取总线数据文件的时间信息； （4） 读取处理时间段内总线数据文件中的消息块信息，与数据库中读取的关键字逐一进行判断，若相等则表示找到数据中此参数的信息。然后根据MIL?STD?1553B（GJB289A）数据总线标准[7]中的总线消息收发标准进行计算、解析；同时将数据的时间等计算状态信息输出至控制台； （5） 根据接口文件协议，将结果文件传送到服务器指定的存放位置。 算法流程图如图6所示。 3 结 论 飞行试验数据网络处理系统（FTDPS）在型号试飞中发挥着重要作用，1553B数据处理中间件又是该系统中极为关键的子软件。1553B数据处理软件采用基于Web的分布式中间件技术，将数据处理软件做成标准化的分布式中间件，通过标准的接口协议成功地嵌入到FTDPS系统中。本文开发的软件作为FTDPS的1553B数据处理软件，已经用于某型号4架飞机的飞行试验总线数据处理，运行情况良好，数据处理效率满足了海量试飞数据处理的需求，保障了试飞数据及时高效的处理。 参考文献 [1] 王建军，党怀义.基于Web的分布式试飞数据处理系统结构设计[J].计算机测量与控制，2010，18（6）：1452?1454. [2] 张阿莉，许应康，郭永林.飞行控制总线数据网络化处理软件设计[J].现代电子技术，2013，36（10）：37?39，44. [3] 夏庆梅，徐亚军，熊华刚.航空电子接口控制文件的数据库管理[J].航空计算技术，2001，31（3）：39?40. [4] 刘威，周嫦娥.1553B网络数据处理系统数据库优化设计[C]//航空试验测试技术交流会议论文集.北京：《测控技术》杂志社，2011：97?99. [5] 党怀义.ARJ21飞机试飞数据处理系统软件详细设计说明[M].西安：飞行试验研究院，2006. [6] 周果宏，罗述谦，罗起.Delphi 程序设计题解、编程技巧与疑难解答[M].2版.北京：清华大学出版社，2007. [7] 国防科学技术工业委员会.数字式时分制指令/响应型多路传输数据总线[M].北京：国防科学技术工业委员会，1998. [8] 赵彦.数据库原理与应用技术：SQL Server[M].北京：清华大学出版社，2009. 摘 要： 为了解决当前1553B数据处理单机软件制约海量数据情况下多课题并行处理效率的现状，在此采用基于Web的分布式中间件技术，将1553B数据处理软件开发成基于分布式网络的标准数据处理中间件。为保持参数名的惟一性，以ICD文件中的消息规范名为数据库中的参数名称，并且编写了该软件与飞行试验数据网络处理系统（FTDPS）的标准数据接口文件，根据分布式中间件的调用流程设计了相应的算法，最终实现100% 1553B数据的网络化并行处理，极大地提高了总线数据处理效率。 关键词： 1553B数据； 接口文件； 分布式网络； 数据处理软件 中图分类号： TN911?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）06?0075?03 0 引 言 目前，中航工业试飞中心开发的基于C/S，B/S架构体系的飞行试验数据网络处理系统（FTDPS）已经解决了海量试飞数据的分布式存储及计算问题[1]，并在重点型号任务的试飞过程中发挥着重要作用。该系统可以处理PCM数据和FCS数据[2]，1553B数据仍然采用单机版处理。随着飞行试验中参试飞机飞行时间、测试参数的不断增加，总线数据量剧增，同时试飞工程师的参数处理需求更加多样，采用现行1553B数据处理方法给每位试飞工程师拷贝数据、处理数据、发送结果等过程耗时达到数小时，已经严重影响数据处理效率和型号试飞进度。针对这一问题，本文开发了基于分布式网络的1553B数据处理软件，使得课题人员在FTDPS的平台上可以根据任务所需个性化定制处理参数、处理时间段及飞行架次等课目。工程实践表明，本软件极大地提高飞行试验数据的处理效率，满足了多用户并行处理需求，保证了型号试飞任务进度。 1 ORACLE数据库设计 单机版的1553B数据处理系统由ICD信息数据库[3]和处理软件2部分组成。将1553B数据处理系统以分布式中间件的形式嵌入到FTDPS系统中，首要的工作就是在FTDPS的数据库中设计并增加新的ICD信息的ORACLE数据库，完成1553B数据处理系统数据库的网络化升级，文献[4]已经将ORACLE数据库设计完成，数据库总体设计如图1所示，为本文实现与FTDPS的输入输出接口工作，开发1553B数据处理中间件做好了准备工作。 2 1553B数据处理中间件设计 2.1 软件接口设计 开发FTDPS的数据处理中间件，本软件首先应保证总线参数名称的一致性，其次要满足系统标准的输入输出接口要求[5]。 2.1.1 参数名一致性 参数名称必须能够写入FTDPS数据库的TESTINSIDEPARAINFO表中，测试系统名称为Mini700，测试数据属性为1553B。参数名称是数据库表的主键，要求具有惟一性的特点；为了方便用户在浏览器端选择要处理的参数，参数命名也要符合总线参数特点，易于用户识别。因此在ICD文件中，选择总线信号名的规范名称作为数据库中的参数名，例如A/M1IR/00?00?00，可以满足参数名称惟一性和易于专业人员识别的需求，如图2所示。 2.1.2 软件接口统一 作为FTDPS的中间件，标准接口有2个要求： （1） 软件必须为可执行文件.exe，带有一个命令行参数，命令行参数为一个接口文件的名称； （2） 命令行参数所指的接口文件必须是文本文件格式。所以软件接口统一的工作实质是把原处理程序改写为CONSOLE APPLICATION控制台应用程序，完成读取图3所示的接口文件，然后按照FTDPS的输出格式输出。本文以Delphi7.0为软件开发工具[6]，控制台程序关键代码如下： 2.2 系统调用软件流程 1553B数据处理软件以分布式中间件的形式嵌入到FTDPS系统中，按照已约定好的内部接口和整个数据处理系统之间协调通信，有效快速地进行数据处理，并准确地将结果信息返回给数据处理系统。客户端计算机需要安装分布式计算Active控件，主要完成的功能为向系统发出计算请求、与1553B数据处理中间件之间进行信息通信、监控计算过程的状态、接收系统返回的数据。FTDPS系统调用1553B数据处理中间件流程如下： （1） 客户端计算机（B端）首先向调度服务器发出数据处理申请，同时生成B端接口文件，调度服务器指定某台分布式计算服务器进行计算； （2） 计算服务器调用1553B数据处理中间件，访问存储在磁盘阵列上的原始总线数据文件进行解析计算，同时将状态信息输出到控制台，客户端ActiveX控件通过接口协议捕获并以界面的形式显示给用户。并输出标准格式的文件； （3） 计算结束后，结果文件通过Socket方式回传到用户客户端的Active X控件安装目录下。 图4展示了1553B数据处理中间件在FTDPS中的调用流程。图5是客户端ActiveX控件显示的软件运行状态示意图。其中*.eng文件为LST工程量文件；*.cod为文本文件，用户可以直接打开2种文件类型进行分析。*.inf文件是FTDPS的接口文件，*.sta文件为本次计算过程的状态文件。 2.3 软件设计 根据FTDPS系统调用1553B数据处理中间件的流程，设计软件的算法如下： （1） 获取接口文件名称后，解析接口文件协议，获取软件要处理的参数、时间段信息，以及结果文件存放位置等信息； （2） 访问ORACLE数据库中的ICD数据库，把所有参数相关的信息读取到结构体数组中； （3） 读取总线数据文件的时间信息； （4） 读取处理时间段内总线数据文件中的消息块信息，与数据库中读取的关键字逐一进行判断，若相等则表示找到数据中此参数的信息。然后根据MIL?STD?1553B（GJB289A）数据总线标准[7]中的总线消息收发标准进行计算、解析；同时将数据的时间等计算状态信息输出至控制台； （5） 根据接口文件协议，将结果文件传送到服务器指定的存放位置。 算法流程图如图6所示。 3 结 论 飞行试验数据网络处理系统（FTDPS）在型号试飞中发挥着重要作用，1553B数据处理中间件又是该系统中极为关键的子软件。1553B数据处理软件采用基于Web的分布式中间件技术，将数据处理软件做成标准化的分布式中间件，通过标准的接口协议成功地嵌入到FTDPS系统中。本文开发的软件作为FTDPS的1553B数据处理软件，已经用于某型号4架飞机的飞行试验总线数据处理，运行情况良好，数据处理效率满足了海量试飞数据处理的需求，保障了试飞数据及时高效的处理。 参考文献 [1] 王建军，党怀义.基于Web的分布式试飞数据处理系统结构设计[J].计算机测量与控制，2010，18（6）：1452?1454. [2] 张阿莉，许应康，郭永林.飞行控制总线数据网络化处理软件设计[J].现代电子技术，2013，36（10）：37?39，44. [3] 夏庆梅，徐亚军，熊华刚.航空电子接口控制文件的数据库管理[J].航空计算技术，2001，31（3）：39?40. [4] 刘威，周嫦娥.1553B网络数据处理系统数据库优化设计[C]//航空试验测试技术交流会议论文集.北京：《测控技术》杂志社，2011：97?99. [5] 党怀义.ARJ21飞机试飞数据处理系统软件详细设计说明[M].西安：飞行试验研究院，2006. [6] 周果宏，罗述谦，罗起.Delphi 程序设计题解、编程技巧与疑难解答[M].2版.北京：清华大学出版社，2007. [7] 国防科学技术工业委员会.数字式时分制指令/响应型多路传输数据总线[M].北京：国防科学技术工业委员会，1998. [8] 赵彦.数据库原理与应用技术：SQL Server[M].北京：清华大学出版社，2009. 技术文 |
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