使用​NI DAQ​搭建​F-35​飞机​系统​综合​设施​(VSIF)​数据​采集​系统

Michael Fortenberry, G Systems, Inc.

"通过​采用​先进​的​软件​架构​和​NI​硬件,​G Systems​公司​能够​为​洛克​希​德​•​马丁​航空公司​提供​高度​可​配置​且​可​扩展​的​系统​来​满足​F-35 VSIF​当前​和​未来​的​需求。"

- Michael Fortenberry, G Systems, Inc.

挑战:

开发​一个​集成​系统​来​采集​各种​类型​的​数据,​包括​模拟、​数字、​视频​以及​通过​反射​内存​从​其他​系统​传输​来​的​数据,​用于​洛克​希​德​•​马丁​航空公司​的​F-35​飞机​系统​综合​设施​(VSIF)​中,​以​监测​航空​飞行​器​子​系统​的​集成​测试。

解决​方案:

通过​G Systems​公司​开发​的​自​定义​软件、​NI​硬件​和​其他​第三​方​工具,​构​建​一个​超出​初始​系统​需求​的​系统。

使用​NI​数据​采集​板​卡​构​建​系统

洛克​希​德​•​马丁​航空公司​委托​G Systems​公司​开发​F-35​飞机​系统​综合​设施​(VSIF)​来​监测​航空​飞行​器​子​系统​的​集成​测试。​该​VSIF​系统​分布​在​多个​服务​器​上,​以​实现​负载​平衡​并​获得​所需​的​系统​性能。​这​一​分布​式​软件​架构​包括​六​个​主要​的​自​定义​应用​程序,​为​系统​的​未来​扩展​提供​支持。

 

 

我们​使用​5​个​内​插​多个​NI​数据​采集​板​卡​(DAQ)的PXI机​箱​来​执行​模拟​与​数字​采集​功能,​这​五​个​PXI​机​箱​组成​了​一个​具有​640​个​模拟​通道​和​480​个​数字​通道​的​采集​系统。​为了​控制​系统​的​总​硬件​成本,​在​保持​时间​同步​的​同时​组合​各类​DAQ​数据​采集​板​卡​的​能力​就​显得​格外​重要。​该​系统​通过​VSIF​数据​采集​或​VSIF​实验​室内​其他​信号​源​所​提供​的​IRIG​时间​信号​来​保持​时间​同步。​该​时间​信号​源​用​来​提供​开始​脉冲​与​10 MHz​时钟,​并​通过PXI-6653​同步​板卡路​由​至​每​个​PXI​机​箱。

 

借助​由​GPIB 控制​的​外部​直流​源,​采集​模拟​与​数字​数据​的​应用​程序​也​可​进行​以下​操作:

  • PXI 板​卡​验证​和​内部​校准
  • 信号​路径​校准

通过​信号​路径​校准​的​自动​化,​系统​验证​可在​20​分钟​内​自动​执行​完毕。​而​以前​类似​的​系统​执行​该​操作​需要​数​小时,​并且​需要​大量​的​操作​交互。​该​系统​将​所有​的​数据​以​相应​的​工程​单位​(EU)​传送​给​用户,​而且​会​考虑​A/​D、​信号​调节​模​块、​传感器​的​校准​值,​以及​合适​的​零​空​值​(zero nulling values)。​同时​衍生​通道​(即​通过​其他​通道​包含​的​信息​计算​得到​的​通道,​如​瓦特​=​伏特​*​安培)​也​会计​算在内。​另外,​还有​特定​的​接口​用于​将​用户​自​定义​的​DLL​连接​到​系统​中​(无​需​重新​编译​软件),​以​创建​更​复杂​的​衍生​通道。

 

系统​配置​和​数据​显示

该​系统​将​VSIF​数据​采集​系统​的​配置​信息​存储​在​相关​数据​库​中。​我们​还​开发​了​一个​自​定义​图形​化​用户​界面,​便于​系统​管理​员​配置​系统​的​各个​方面。​以下​是​该​界面​程序​的​部分​功能:

1. 用户​管理

  • 管理​系统​八个​级别​的​用户​权限

2.​硬件​清单

  • 管理​可用​的​硬件,​如​PXI​板​卡​和​传感器
  • 更新​所有​设备​的​校准​信息​和​日期

3.​系统​配置

  • 管理​当前​的​硬件​连接
  • 识别​用户​自​定义​的​衍生​通道

4. 数据​管理

  • 将​数据、​数据​库​归档​或​导出​到​磁带​及​其他​存储​媒介
  • 清理​数据​库​中​未​使用​的​数据

5. 报告

  • 创建​多个​标准​的​系统​或​通道​配置​(包括​历史​校准​数据)​报告
  • 添加​用户​自​定义​的​报告

 

我们​开发​这​一​应用​程序​是​为了​帮助​系统​管理​员​处理​系统​的​大量​通道,​该​应用​程序​具有​列​排序​和​筛选、​通道​组​定义、​多​记录​编辑​和​复制/​粘贴​等​功能。​任何​用户​均可​通过​用户​权限,​使用​此​应用​程序​查看​系统​配置,​但​只有​经过​授权​的​管理​员​才可以​更改​参数​值。​此外,​我们​设置​了​几个​级别​的​管理​员​权限,​以​精确​地​定义​用户​权限​的​优先​级。

 

 

由于​在​集成​测试​中,​VSIF​数据​采集​系统​往往​被​不同​的​团队​用于​测试​各种​航空​飞行​器​子​系统,​所以​单一​的​静态​用户​显示​显然​无法​满足​需求。​因而,​G Systems​公司​创建​了​一个​用户​可​配置​的​动态​数据​显示​应用​程序,​任何​用户​均可​使用​不同​的​显示​控​件​选项​来​创建​自​定义​数据​视图。

 

该​应用​程序​支持​先进​的​导航​功能,​用户​可​即时​浏览​实​时​数据​或​调​用​和​查看​以前​的​测试​数据。​用户​可​通过​设置​触发​和​警报​来​迅速​找到​感兴趣​的​数据​点。​该​系统​将​所有​个人​用户​配置​信息​存储​在​数据​库​中,​这些​信息​可​同​测试​数据​一起​导出,​以供​单独​查看​和​回​放。​这​使​用户​能够​快速​查看​多个​运行​测试​的​测试​数据​(包括​所有​校准​和​传感器​信息),​并​将​其​与​VSIF​数据​采集​数据​库​分开,​在​离​线​分析​或​团队​报告​时​很有​用。

 

该​测试​控制/​监视/​回​放​应用​程序​为​用户​提供​几​种​操作​模式。​系统​可​连续​采集​数据,​并​将​其​以​低​分辨​率​形式​发布​到​六​个​客户​端​工作站。​数据​被​接收​后,​仍​会​持续​缓​存在​客户​端的​30​分钟​滚动​缓​存​器​中。​通过​该​缓​存​器,​用户​可​适​时​查看​过去​发布​或​记录​的​数据,​需要​时​也可以​实​时​回​放。

 

当​操作​员​选择​记录​数据​时,​高​分辨​率​的​数据​会​被​记录​到​文件​中,​接着​再​传输​到​中央​存储​库。​操作​员​可​将​存储​库​中的​这些​运行​测试​下载​到​工作站,​然后​在​回​放​模式​下​详细​查看​数据。​同样​地,​用户​也可以​实​时​回​放​这些​数据​或者​使用​多个​导航​选项​浏览​记录​的​数据​时间​轴。

 

VSIF​系统​控制​和​保护​所有​记录​的​数据。​当​用户​开始​记录​测试​运行​时,​系统​数据​自动​从​采集​服务​器​转移​到​中央​数据​存储​单元​(RAID)​里。​用户​可​随意​地​在​RAID​中​查看​测试​数据,​但​不能​删除​里面​的​任何​测试​数据。​数据​显示​器​和​数据​导出​应用​程序​均可​直接​调​用​RAID​和​归档​数据​集​里​的​数据。​因此,​较​不​熟练​的​用户​只需​稍微​进行​VSIF​培训​就​能​轻松​地​查看​之前​记录​的​数据。

 

自​定义​应用​程序—DIAdem数据​接口​(DDI)​—​为​VSIF​数据​采集​系统​提供​了​先进​的​分析​能力。​DDI​可​利用​所有​数据​库​接口​和​针对​数据​显示​应用​开发​的​工程​单位​转换​功能,​通过​OLE​接口​直接​将​数据​传输​至​DIAdem。​该​应用​程序​旨​在​帮助​操作​员​轻松​地​选择​要​导出​至​DIAdem​的​运行​测试​和​通道,​以及​实现​多个​运行​测试​的​数据​合并。

 

实用​高效​的​解决​方案

结合​先进​的​软件​架构​和​NI​硬件,​G Systems 公司​为​洛克​希​德​•​马丁​航空公司​提供​了​高度​可​配置​且​可​扩展​的​系统​来​满足​F-35 VSIF​目前​及​未来​的​需求。​NI PXI​的​可​扩展​性​还​实现​了​比​初始​系统​需求​高出​60%​的​通道​数​扩展。

 

作者​信息:

Dave Baker

G Systems

电话: 972-234-6000

邮箱: dave.baker@gsystems.com

Figure 1. ​VSIF Data Acquisition System Configuration
Figure 2. ​VSIF Data Acquisition System Overview
Figure 3. ​VSIF Data Acquisition System PXI Synchronization
Figure 4. ​Engineers Using the Highly Configurable Data Acquisition System Software
Figure 5. ​VSIF Data Acquisition System Configuration Editor
Figure 6. ​VSIF Data Acquisition System Data Display GUI