Michael Fortenberry, G Systems, Inc.
Lockheed Martin Aeronautics avait besoin d’un système intégré pour acquérir différents types de données, notamment des données analogiques, numériques, vidéo et supplémentaires transférées d’autres systèmes via la mémoire réflective, afin de les utiliser dans ses installations d’essai d’intégration de systèmes de bord (VSIF) du F-35 (également connu sous le nom de « Iron Bird ») qui surveillent les tests d’intégration de sous-systèmes d’avions. Il fallait notamment des capacités d’affichage en temps réel et la possibilité de gérer facilement tous les composants du système, de la configuration des transducteurs à la gestion des données.
G Systems a développé un logiciel très flexible et utilisé du matériel NI standard et d’autres outils tiers pour créer un système à grand nombre de voies qui dépassait les exigences initiales de Lockheed Martin. L’évolutivité de la plate-forme PXI nous a permis d’augmenter le nombre de voies du système de 60 % par rapport aux configurations système initiales requises.
La figure 2 montre l’architecture générale du système d’acquisition de données à grand nombre de voies VSIF. Le système est distribué sur plusieurs serveurs pour permettre l’équilibrage de charge et atteindre les performances requises. Nous avons construit l’architecture logicielle distribuée, qui comprend six applications personnalisées majeures, pour permettre l’extension future du système.
L’acquisition de données analogiques et numériques est effectuée à l’aide de cinq châssis PXI dotés d’une variété de modules d’acquisition de données NI pour un total de 640 voies analogiques et 480 voies numériques. La possibilité de combiner différents types de cartes d’acquisition de données tout en maintenant la synchronisation temporelle est importante pour contrôler les coûts matériels globaux du système. La synchronisation temporelle est maintenue dans le système distribué à grand nombre de voies à l’aide d’un signal temporel IRIG qui peut être fourni par le système d’acquisition de données VSIF ou une autre source dans le laboratoire VSIF.
L’application qui acquiert les données analogiques et numériques effectue également la vérification de la carte PXI et l’étalonnage interne et du chemin du signal à l’aide d’une source CC externe contrôlée par GPIB. L’automatisation de l’étalonnage du chemin du signal permet d’effectuer automatiquement la vérification du système en 20 minutes seulement. Avec les systèmes précédents, ce type d’opération pouvait prendre plusieurs heures et nécessitait une interaction importante avec l’opérateur.
Toutes les données transmises à l’utilisateur en unités d’ingénierie (EU) tiennent compte des valeurs d’étalonnage du convertisseur analogique/numérique, du module de conditionnement de signal, du transducteur et des valeurs nulles, le cas échéant. Les voies dérivées, qui sont des voies calculées à partir des informations contenues dans d’autres voies, telles que Watts=Volts*Amps, peuvent également être calculées. De plus, les DLL externes définies par l’utilisateur et intégrées à l’interface de liaison du système ne nécessitent pas de recompiler le logiciel pour créer des voies dérivées plus complexes.
Les informations de configuration du système d’acquisition de données VSIF sont stockées dans une base de données relationnelle. Nous avons développé une interface utilisateur graphique (GUI) personnalisée que les administrateurs de systèmes utilisent pour configurer tous les aspects du système d’acquisition de données, y compris les éléments suivants :
L’application est conçue pour aider les administrateurs de systèmes à gérer facilement le grand nombre de voies en fournissant des fonctionnalités telles que le tri et le filtrage de colonnes, les définitions de groupes de voies, l’édition multi-enregistrements et la fonctionnalité copier/coller. Grâce aux autorisations utilisateur, tout utilisateur peut visualiser la configuration système, mais seuls les administrateurs autorisés peuvent modifier les valeurs. Plusieurs niveaux d’autorisation d’administrateur sont fournis pour permettre une définition précise des privilèges d’un utilisateur individuel.
Étant donné que de nombreux groupes d’utilisateurs testent différents sous-systèmes d’aéronefs pendant les tests d’intégration, un seul affichage statique pour l’utilisateur n’était pas une bonne solution pour le système d’acquisition de données VSIF. Au lieu de cela, nous avons créé une application dynamique d’affichage des données configurable par l’utilisateur qui permet à tout utilisateur de créer des vues personnalisées des données avec plusieurs options d’indicateurs.
Cette application prend en charge des fonctions de navigation avancées, ce qui permet aux utilisateurs d’examiner instantanément les données ou de rappeler et de visualiser les données enregistrées lors des tests précédents. Ils peuvent également définir des déclenchements et des alarmes pour trouver rapidement des points d’intérêt dans les données.
Le système stocke toutes les informations relatives à la configuration utilisateur individuelle dans la base de données, qui peut être exportée avec les données de test pour un examen ou une lecture autonome. L’utilisateur peut ainsi prendre un instantané des données de test, y compris toutes les informations relatives à l’étalonnage et aux transducteurs de plusieurs essais, et l’utiliser indépendamment de la base de données principale du système d’acquisition de données VSIF, ce qui peut être utile pour une analyse ou une présentation hors ligne.
L’application de contrôle/surveillance/lecture des tests présentée à la figure 6 offre plusieurs modes de fonctionnement à l’utilisateur. Le système acquiert en permanence des données et les publie dans un format « basse rés » sur six postes clients. Lorsque l’ensemble de données publié est reçu, il est bufférisé en continu sur le client local dans un buffer tournant de 30 minutes. À partir de ce buffer, l’utilisateur peut consulter les données publiées ou enregistrées et les relire en temps réel s’il le souhaite.
Lorsque l’opérateur choisit d’enregistrer les données, les données « haute rés » sont enregistrées dans un fichier puis transférées vers un dépôt central. Ces tests peuvent être téléchargés sur un poste de travail pour un examen détaillé des données en mode lecture. L’utilisateur peut lire les données en temps réel ou naviguer dans l’horodatage des données enregistrées en utilisant plusieurs options de navigation.
Toutes les données enregistrées sont contrôlées et protégées dans le système d’acquisition de données VSIF. Les données sont automatiquement transférées des serveurs d’acquisition vers une unité centrale de stockage de données (RAID) lorsqu’un utilisateur commence à enregistrer un test. Les utilisateurs peuvent examiner les données de test mais ne peuvent pas les supprimer du RAID. L’affichage des données et l’application d’exportation de l’analyse des données peuvent appeler directement les données du RAID ou d’un ensemble de données archivées. Cela permet aux utilisateurs relativement peu qualifiés de revoir facilement les données précédemment enregistrées avec un minimum de formation spécifique au VSIF.
Le système d’acquisition de données VSIF offre des capacités d’analyse avancées grâce à une application DIAdem Data Interface (DDI) personnalisée qui exporte les données vers le paquet d’analyse DIAdem ou de simples fichiers texte ASCII. La DDI tire parti de toutes les fonctionnalités d’interface de base de données et de conversion UE développées pour l’application d’affichage de données afin de transmettre directement les données dans DIAdem via une interface OLE. L’application permet à l’opérateur de sélectionner facilement le(s) test(s) et la/les voie(s) à exporter vers DIAdem et prend en charge la fusion des données de plusieurs tests.
Grâce à l’utilisation d’une architecture logicielle avancée et d’un matériel flexible et reconfigurable, G Systems a fourni à Lockheed Martin Aeronautics un système hautement configurable, extensible et à grand nombre de voies pour répondre aux exigences actuelles et futures des installations d’essai d’intégration de systèmes de bord du F-35.
Après près de 15 ans d’utilisation du système d’acquisition de données 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7, le système fonctionne toujours de manière fiable. Mais, comme pour tout système matériel/logiciel, il a parfois besoin de mises à niveau pour éviter l’obsolescence. Étant donné que nous avons conçu le système d’acquisition de données VSIF en utilisant une technologie standard plutôt qu’une technologie propriétaire, les mises à niveau se sont déroulées sans heurts pour Lockheed Martin.