一種飛參記錄數據解析軟件的設計與實現

喬晉龍，李冠林

（1.中國特種飛行器研究所 湖北 荊門448035；2.高速水動力航空科技重點實驗室 湖北 荊門448035）

一種飛參記錄數據解析軟件的設計與實現

喬晉龍1,2，李冠林1

（1.中國特種飛行器研究所 湖北 荊門448035；2.高速水動力航空科技重點實驗室 湖北 荊門448035）

為了便于對飛參記錄儀查看，本文提出了一種數據解析軟件的設計方案，并完成該軟件架構的設計。解析軟件采用了模塊化的思想，以數據索引結構為基礎，實現了記錄儀數據的解析和查看。實際使用表明，該軟件操作簡單，數據解析正確，滿足用戶需求。

飛參記錄儀；軟件架構；模塊化；數據索引結構

飛參記錄儀，又稱“黑匣子”，浮空器的各種飛行狀態及環境信息是分析浮空器系統性能的原始依賴，同時也是系統發生事故和飛行事故時查找原因的依據［1］。飛參記錄數據是某浮空器飛參記錄儀的儲存信息，反映了浮空器各系統的工作情況和各種飛行狀態的信息。一旦浮空器發生飛行故障，飛參記錄數據為查找設備故障及失事原因提供重要依據［2-3］。飛參記錄數據解析軟件根據約定的傳輸協議，將特定形式的記錄數據解析為便于查看的記錄數據，其解析的效率直接影響到故障的排查［4-5］。

1　需求分析

浮空器往往是在某一時間段發生故障，需要解析軟件能夠快速地解析浮空器故障時間段內的飛參記錄數據。一般的飛參解析軟件都是將飛參記錄儀中的數據全部解析到文件中，解析過程中需要多次進行I/O操作，其效率是非常低的，本文提到的解析軟件針對某種型號浮空器故障在時間段間斷性的特點，以時間段建立索引，快速地解析某一時間段內的飛參數據。

2　總體設計

飛參記錄儀解析系統結構圖如圖1所示。測控計算機作為浮空器執行任務的控制單元，它會周期性地向飛參記錄儀發送飛參數據，飛參記錄儀會將接收到數據存儲起來。當需要查看飛參數據時，會將飛參記錄儀與計算機通過數據下載線連接，啟動數據提取軟件，將飛參記錄儀中的數據下載到計算機，此時飛參數據文件不便于查看，啟動解析軟件將下載后飛參數據文件轉換為容易查看的數據文件。

圖1　系統結構圖

3　解析軟件設計

數據解析軟件解析過程由掃描數據模塊、建立索引模塊和數據導出模塊組成，數據解析軟件架構圖如圖2所示。

圖2　數據解析軟件總體結構圖

掃描數據模塊負責將飛參記錄數據讀入到內存中，為解析軟件建立索引提供了前提條件；建立索引模塊通過解析內存中的記錄數據，根據記錄數據的時間段將記錄數據劃分為若干部分，建立相應的索引結構；導出數據模塊負責將選定的時間段數據解析為便于查看的數據，并導入到Excel報表中。

3.1掃描數據模塊

掃描數據模塊以文件流的形式通過讀I/O操作將飛參記錄數據讀入內存中，其中讀I/O的接口函數為ReadFile（）。

3.2建立索引模塊

每幀飛參記錄數據都具有自身的時間屬性，包括年、月、日、小時、分鐘、秒和毫秒，飛參記錄儀每個時間段內都會接收到大量的數據幀，而浮空器故障發生在某一時間段內，該時間段的數據時間屬性是相同的，本文根據故障發生時間較短的特點，將時間屬性相同的數據幀加入到一個集合中，建立相應的索引結構，可以減少解析軟件導出無效數據的時間，提高軟件整體的解析效率，索引結構圖如圖3所示。

圖3　索引結構圖

本文將飛參數據幀以天為單位建立一級索引，以小時為單位建立二級索引，以分鐘為單位建立三級索引。一級索引結構中包括屬性時間屬性值（月和日）、內存數據流地址、二級索引（小時）地址和數據記錄條數。二級索性包括內存數據流的起始位置、數據幀數目和三級索引。三級索引包括數據流的起始位置和數據個數。在用戶導出數據記錄之前首先根據建立的索引結構查詢一級索性列表，找到相應的時間屬性day相同的值，然后根據一級索引的hour屬性查找相應的二級索引，然后根據二級索引的屬性min便可查到對應的三級索引，找到自己所需的數據記錄集［6］，建立索引結構數據流圖如圖4所示。

圖4　建立索引結構數據流程圖

在建立索引的過程中，首先需要遍歷內存的飛參數據，查找完整的數據幀，讀取數據幀時間屬性，遍歷一級索引結構，如果數據幀時間屬性值（月和日）與一級索引結構匹配失敗，建立一個新的一級索引結構并插入到一級索引鏈表中；反正，修改一級索引的數據相關屬性，查看匹配成功一級索引的二級索引時間屬性（小時），如果數據幀的時間屬性（小時）與該二級索引匹配失敗，建立一個新的二級索引結構并插入該二級索引鏈表中；反正，修改二級索引的相關數據屬性，查看匹配匹配成功二級索引的三級索引，如果數據幀的時間屬性（分鐘）與該三級索引匹配失敗，建立一個新的三級索引結構并插入該三級索引結構中，反之修改該三級索引的相關數據屬性。

3.3導出數據模塊

導出數據模塊包括數據解析部分和數據導出部分。在數據解析部分中，解析軟件按照相應的協議將飛參記錄數據轉化為便于識別的二進制數據。飛參數據一幀數據解析過程主要包括文件尾部判斷、數據幀頭判斷和數據幀尾判斷。如果讀取數據為文件尾部標示符，表示飛參文件解析完畢；根據數據幀頭與幀尾的判斷，來截取完整的一幀飛參數據進行數據解析并存儲。

在數據導出部分中，解析軟件將二進制數據導出到Excel報表中，在Excel報表中，根據需求可以靈活的將數據以多種形式表現出來。

4　解析軟件測試分析

一般的解析軟件解析數據花費的時間與需要解析的數據大小無關，只與飛參記錄儀的大小有關，而本文解析軟件解析時間與所需解析數據大小幾乎成線性關系，如圖5所示。

5　解析軟件功能界面

圖6所示為解析軟件界面，該軟件可以截取原始數據和解析飛參數據，并保存為Excel文件。

圖5　數據解析對比圖

圖6　軟件界面

6　結論

飛參解析軟件根據浮空器故障具有時間段的特點，建立時間段索引式數據鏈表，縮短飛參數據的解析時間，提高了數據的解析效率。

［1］王文杰.便攜式飛行參數記錄儀測試系統的設計［D］.南京：南京航空航天大學,2009.

［2］甘曉華.飛艇技術概論［M］.北京：國防工業出版社，2005.

［3］賈圣羽，楊瀟文.飛參記錄儀數據解析算法分析［J］.特種飛行器研究，2013,25（4）:2628.

［4］劉磊等.某型無人機機載雙路視頻與飛參記錄儀設計［J］.航空計算技術，2013,43（4）:132-134

［5］吳建剛.飛參記錄數據計算機處理的相關問題研究［J］.計算機仿真，2007,24（2）:18-21.

［6］王宏生,宋繼紅.數據結構［M］.北京：國防工業出版社.2013.

The design and implementation of a software analyzing flight data recorder

QIAO Jin-long1，2,LI Guan-lin1
（1.China Special Vehicle Research Institute，Jingmen 448035,China；2.Key Aviation Scientific and Technological Laboratory of High-Speed Hydrodynamic，Jingmen 448035，China）

To facilitate the view of flight data recorder,this paper proposes a kind of design scheme of software analyzing data and completes the design of software structure.Analytic software adopts the modular thought,based on data index structure to implement analysis and view of flight recorder data,The practical application shows that the software has the features of simple operation and accurate data analysis,which meets users'need.

flight data recorder；software structure；modular；data index structure

TN919

A

1674－6236（2016）13-0021-02

2015-07-18稿件編號：201507136

喬晉龍（1987—），女，山西朔州人，碩士，助理工程師。研究方向：軟件開發與測試。