1553B總線數(shù)據(jù)采集、記錄與處理技術(shù)

1553B總線在現(xiàn)代飛機(jī)航空電子系統(tǒng)及其他領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，機(jī)載航空電子系統(tǒng)方面的試飛任務(wù)越來越多，因此1553B總線數(shù)據(jù)的采集、記錄、處理技術(shù)成為試飛測試中的關(guān)鍵技術(shù)之一。由于1553B總線數(shù)據(jù)速率高、數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、數(shù)據(jù)類型多、處理要求多樣，使得總線數(shù)據(jù)處理成為現(xiàn)代飛機(jī)試飛數(shù)據(jù)處理的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。

1、1553B總線簡介
1553B總線是飛機(jī)內(nèi)部的時分、指令/應(yīng)答多路傳輸總線。在航空電子系統(tǒng)中, 通過1553B 總線可連接多達(dá)32個子系統(tǒng)（或稱終端RT），完成各子系統(tǒng)的通信和數(shù)據(jù)交換，以實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)的集中控制和顯示。為了提高可靠性，一般都采用雙余度總線結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)代飛機(jī)典型的航空電子系統(tǒng)及1553B總線應(yīng)用框圖如圖1所示。

圖1航空電子系統(tǒng)及1553B總線應(yīng)用框圖

1.1 1553B總線字格式
1553B總線字分為: 命令字、數(shù)據(jù)字、狀態(tài)字。
命令字是由同步頭、遠(yuǎn)程終端地址字段、發(fā)送/接收位、子地址/方式字段、數(shù)據(jù)字個數(shù)/方式代碼字段及奇偶位組成。
數(shù)據(jù)字是由同步頭、數(shù)據(jù)段和奇偶位組成。
狀態(tài)字是由同步頭、遠(yuǎn)程終端地址、消息差錯位、測試位、服務(wù)請求位、3位備用位、廣播命令接收位、忙位、子系統(tǒng)標(biāo)志位、動態(tài)總線控制接收位、終端標(biāo)志位及奇偶位組成。

1553B總線字格式: 每個字的字長為16個二進(jìn)制位的有效值長度加同步頭和奇偶位共20個二進(jìn)制位的長度, PCM化后, 去掉同步頭和奇偶位, 16位有效位的格式符合標(biāo)準(zhǔn)GJB289-87。

1.2 通信方式
總線系統(tǒng)中傳輸?shù)南⒏袷接?0 種, 這里僅介紹應(yīng)用層的3種信息傳輸方式。

1.2.1 總線控制器向遠(yuǎn)程終端的傳輸
總線控制器向遠(yuǎn)程終端發(fā)出一個接收指令及數(shù)據(jù)字, 遠(yuǎn)程終端回送一個狀態(tài)字, 指令字和數(shù)據(jù)字沒有間隔的連續(xù)發(fā)送。

1.2.2 遠(yuǎn)程終端向總線控制器的傳輸
總線控制器向遠(yuǎn)程終端發(fā)出一個發(fā)送指令, 遠(yuǎn)程終端回送一個狀態(tài)字后, 繼之以規(guī)定數(shù)目的數(shù)據(jù)字、狀態(tài)字和數(shù)據(jù)字沒有間隔地連續(xù)發(fā)送。

1.2.3 遠(yuǎn)程終端向遠(yuǎn)程終端的傳輸
總線控制器向遠(yuǎn)程終端a發(fā)出一個接收指令, 緊接著向遠(yuǎn)程終端b發(fā)出一個發(fā)送指令, 遠(yuǎn)程終端b發(fā)出一個狀態(tài)字, 繼之以規(guī)定數(shù)目的數(shù)據(jù)字、狀態(tài)字和數(shù)據(jù)字沒有間隔地連續(xù)發(fā)送。遠(yuǎn)程終端a接收到數(shù)據(jù)字后, 回送一個狀態(tài)字。

2 1553B總線數(shù)據(jù)的機(jī)載采集與記錄

2.1 1553B總線數(shù)據(jù)的采集與記錄方式

1553B總線數(shù)據(jù)采集有兩種方式：選擇采集和100%采集方式。

1553B總線數(shù)據(jù)選擇采集是指由試飛工程師按總線字的定義（總線號、遠(yuǎn)程終端RT號、子地址SA、邏輯塊），從總線上挑選需要的命令字、狀態(tài)字、數(shù)據(jù)字。對挑選的總線字，格式化為4個連續(xù)的PCM字，其中總線字格式化為2個PCM字，另兩個為時間標(biāo)識字，描述該總線字在總線上的精確時間。這些PCM字經(jīng)1553B專用采集器采集后形成一條選擇的1553B數(shù)據(jù)流，通過RS422串行口到通用采集器，與其他測試數(shù)據(jù)合并形成一條主PCM數(shù)據(jù)流，供遙測發(fā)射到地面進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控及機(jī)載記錄。

1553B總線數(shù)據(jù)的100%采集是指同時采集多條多余度（一般為兩條雙余度）1553B總線上的全部信息。采集到的每個20位總線字（包括命令字、狀態(tài)字、數(shù)據(jù)字），去掉3位同步頭和1位奇偶校驗(yàn)位后的16位有效位，被轉(zhuǎn)換為兩個連續(xù)的PCM字。在總線消息間隔處加入填充字，在總線消息的命令字后插入時間標(biāo)識字（包括時、分、秒、毫秒、微秒），標(biāo)明該消息到達(dá)的準(zhǔn)確時間，同時在狀態(tài)字之前插入消息響應(yīng)時間。然后把這些PCM字按IRIG-106遙測標(biāo)準(zhǔn)格式，經(jīng)過專用采集器采集后形成一條PCM化的100%采集的1553B總線數(shù)據(jù)流，供機(jī)載記錄器記錄。

隨著記錄技術(shù)的發(fā)展，還有一種直接采集、記錄方式也在廣泛應(yīng)用，該方式一般通過具有1553B總線數(shù)據(jù)100%采集功能的記錄器完成。1553B總線數(shù)據(jù)不再需要1553B專用采集器，也不需要轉(zhuǎn)換為PCM格式，而是由記錄器直接采集，按1553B消息塊格式記錄到磁帶機(jī)上。1553B總線數(shù)據(jù)的采集和記錄如圖2所示。

圖２ 1553B總線數(shù)據(jù)的機(jī)載采集、記錄框圖

2.2 1553B總線采集器與記錄器
1553B總線數(shù)據(jù)采集器用于采集飛機(jī)上1553B數(shù)據(jù)總線中信息，完成以下功能：
①獲取多條符合1553B標(biāo)準(zhǔn)的總線數(shù)據(jù)；
②將每條總線的信息100%采集后分別形成一條PCM數(shù)據(jù)流輸出；
③通過用戶定義選擇多條總線上的部分總線信息（包括邏輯塊中的數(shù)據(jù)字），形成一條混合的選擇數(shù)據(jù)流輸出；
④在輸出數(shù)據(jù)流中對總線信息進(jìn)行時間標(biāo)識。
1553B總線采集器在總線系統(tǒng)中，只起監(jiān)視作用，不參與總線通信。在有的總線系統(tǒng)中，也將其視為一個終端設(shè)備而分配一個RT（終端）號，受總線控器的管理，以便向其傳輸專為飛行試驗(yàn)設(shè)置的消息塊。
1553B總線記錄器采用通用的PCM數(shù)據(jù)記錄器。對于1553B總線數(shù)據(jù)的直接采集、記錄方式，采用具有 1553B采集功能的多輸入數(shù)據(jù)源的采集、記錄一體化記錄器。

3 1553B總線數(shù)據(jù)的處理方式

1553B總線數(shù)據(jù)處理一般分為實(shí)時處理（實(shí)時監(jiān)控）和事后處理方式。

3.1 1553B總線數(shù)據(jù)的實(shí)時處理(實(shí)時監(jiān)控)方式

飛行試驗(yàn)實(shí)時監(jiān)控是確保試飛安全、提高試飛效率的重要手段。1553B總線數(shù)據(jù)是試飛實(shí)時監(jiān)控的重要參數(shù)。飛行試驗(yàn)中來自飛機(jī)機(jī)載遙測PCM流中選擇的1553B總線參數(shù)，是驅(qū)動實(shí)時監(jiān)控顯示畫面的主要數(shù)據(jù)源，是實(shí)現(xiàn)可視化顯現(xiàn)的基礎(chǔ)。實(shí)時監(jiān)控畫面主要有模擬飛機(jī)多功能顯示器畫面，如飛機(jī)狀態(tài)、航空電子狀態(tài)、飛控狀態(tài)、發(fā)動機(jī)狀態(tài)，模擬的平顯畫面，另外還有飛機(jī)的三維姿態(tài)、航跡等各種圖形、曲線、數(shù)字、表格形式的顯示畫面，為試飛指揮員、試飛工程師及時發(fā)現(xiàn)飛機(jī)故障、確保飛機(jī)試飛安全，提供了重要手段。