一种菊花链结构的数据采集系统及自适应传输方法技术方案

本发明专利技术公开了一种菊花链结构的数据采集系统，包括按菊花链连接的模拟量信号采集器、飞控参数信号采集器、航空电子总线采集器、GPS采集器，所述飞控参数信号采集器与机上飞控输出接口连接，所述航空电子总线采集器与机上航电接口连接，所述GPS采集器与机上GPS天线连接。本发明专利技术可以满足飞行试验中传感器参数、航空电子参数、GPS参数和飞行控制参数的采集、记录。本发明专利技术还公开了一种菊花链结构的自适应传输方法，本发明专利技术采用菊花链架构，在此架构中无主控单元，各个测试单元根据传输需求，自适应协商带宽传输数据；本发明专利技术可以自适应为同步参数和异步参数传输分配带宽，提高了系统可靠性和带宽利用率，提高了系统的灵活性。

A Daisy Chain Data Acquisition System and Adaptive Transmission Method

【技术实现步骤摘要】
一种菊花链结构的数据采集系统及自适应传输方法
本专利技术属于数据传输的
，具体涉及一种菊花链结构的数据采集系统及自适应传输方法。
技术介绍
在飞机试飞中，需要实时采集试验飞机试飞测试参数，被采集参数经采集器汇总后分为两路，一路通过遥测链路供试验地面站实时监控以保障试飞安全；另一路由机上记录器进行记录以供事后分析。根据被采集信号同步方式分类，试飞测试参数可以分为同步参数和异步参数两种类型。同步参数为周期性规律信号（如传感器输出的模拟量信号），采集系统按照采样周期规定的采样率进行采集，数据输出带宽稳定；异步参数（如航空电子参数、飞控参数）为异步非周期的事件性信号，输出带宽需求在采样周期内不固定。现有方案中，测试系统需要一个主控单元以控制参数采样和参数传输，因此主控单元地位相当重要，假如主控单元故障，则整个测试系统故障。为了满足潜在的需求，系统必须考虑最极端情况——所有异步参数输出同时达到峰值，在配置时需根据该峰值分配带宽，造成潜在的带宽浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种菊花链结构的数据采集系统，可以满足飞行试验中传感器参数、航空电子参数、GPS参数和飞行控制参数的采集、记录。本专利技术的另一个目的在于提供一种菊花链结构的自适应传输方法，本专利技术采用菊花链架构，在此架构中无主控单元，各个测试单元根据传输需求，自适应协商带宽传输数据；本专利技术可以自适应为同步参数和异步参数传输分配带宽，提高了系统可靠性和带宽利用率，提高了系统的灵活性。本专利技术主要通过以下技术方案实现：一种菊花链结构的数据采集系统，包括按菊花链连接的模拟量信号采集器、飞控参数信号采集器、航空电子总线采集器、GPS采集器，所述模拟量信号采集器采集机上传感器输出信号，所述飞控参数信号采集器与机上飞控输出接口连接，所述航空电子总线采集器与机上航电接口连接，所述GPS采集器与机上GPS天线连接。为了更好的实现本专利技术，进一步的，所述数据采集系统的网络通信模块包括网络PHY驱动、网络MAC逻辑、网络应用层逻辑、网络数据接收缓冲管理、网络数据发送缓冲区管理、IEEE1588主角色逻辑、IEEE1588从角色逻辑。为了更好的实现本专利技术，进一步的，包括数据采集模块，所述数据采集模块包括系统框和多功能框，所述系统框用于完成设备组网、输出传输控制、数据记录、用户接口；所述系统框包括同步参数/异步参数采集模块；所述多功能框为8通道模拟量采集和激励输出。为了更好的实现本专利技术，进一步的，所述系统框包括系统框控制模块、setup管理模块、文件管理模块、系统框通讯模块、实时传输模块、网口通讯模块、实时传输模块、记录模块、传感器激励模块、同步参数/异步参数采集模块；所述多功能框包括子框通讯模块、子框控制模块、setup管理模块、实时传输模块、传感器激励模块、同步参数/异步参数采集模块；所述系统框控制模块用于控制setup管理模块以完成用户预定指令的分发、控制文件管理模块完成文件系统的初始化以等待进入实时记录状态；若系统框通讯模块完成时间授时工作，则开始数据采集，所述实时传输模块开始实时数据传输，实时数据在记录的同时，由网口通讯模块向外发送，同时接收其他节点发送的实时数据，经过实时传输模块进入文件记录模块记录。为了更好的实现本专利技术，进一步的，所述setup管理模块用于存储用户预定的寄存器内容、实时数据传输指令、实时数据发送格式以及时序的内容；实时传输模块用于在实时状态下将AD数据、功能框采集AD数据、网口通讯模块接收数据按包格式在指定时刻将指定数据传输到网口通讯模块的发送缓冲区，以及文件记录模块的数据存储缓冲区。本专利技术主要通过以下技术方案实现：一种菊花链结构的自适应传输方法，基于菊花链结构中两个或两个以上的同步参数采集器和异步参数采集器生成基于UDP数据包；主要包括以下步骤：步骤S00：设置菊花链上节点的参数采样频率，并指定链上的一个或者多个节点作为记录节点；步骤S01：针对周期参数，根据采样率占用固定带宽，周期地想记录节点发送数据；步骤S02：针对异步参数，所有异步参数采集节点编制UDP包，向其他节点发送数据传输带宽需求信息；步骤S03：菊花链上所有节点接收到其他节点发出的需求后，对包含自身在内的所有节点的传输带宽需求进行排序；步骤S04：在下一采样周期内，传输带宽需求最多的前四个节点经占用带宽进行传输；其中，排序第一的节点将占用系统总带宽的1/2进行传输；排序第二的节点将占用系统总带宽的1/4进行传输；排序第三、第四的节点平分系统总带宽的1/4进行传输；步骤S05：步骤S04中节点完成传输后优先级下降，且未进行传输的节点重复步骤S02至步骤S04，即可完成系统内所有节点数据的传输。现有方案为测试系统均含有一主控单元，主控单元根据用户需求为同步参数和异步参数采集统一分配带宽进行周期传输。当异步参数数据带宽需求较高时，主控模块须为异步参数传输预留较大带宽。而一个试飞架次内，异步数据可能传输时间窗口较窄，从而造成较大的系统带宽浪费。同时现有技术需要一个中心主控模块，采集设备的采集方案和采集数据下载均需由该主控模块进行，假如主控模块故障则试飞测试系统故障，则整个测试系统故障。本专利技术中自适应数据传输方法是指基于菊花链结构中两个或者两个以上的同步参数采集器和异步参数采集器，生成基于UDP数据包。然后所有节点基于带宽协商，在没有主控节点干预下，自适应地生成节点间进行数据传输顺序。本专利技术的有益效果：（1）本专利技术可以满足飞行试验中传感器参数、航空电子参数、GPS参数和飞行控制参数的采集、记录。（2）本专利技术的测试系统不需要传输主控模块来进行带宽分配和传输时序控制。降低了试飞测试系统成本，增加了测试系统的构造的灵活性，提高了试飞效率。（3）本专利技术采用菊花链架构，在此架构中无主控单元，各个测试单元根据传输需求，自适应协商带宽传输数据；本专利技术可以自适应为同步参数和异步参数传输分配带宽，提高了系统可靠性和带宽利用率，提高了系统的灵活性。附图说明图1为数据采集系统的原理框图；图2为数据采集模块的原理框图；图3为本专利技术的数据传输流程图。具体实施方式实施例1：一种菊花链结构的数据采集系统，如图1所示，包括按菊花链连接的模拟量信号采集器、飞控参数信号采集器、航空电子总线采集器、GPS采集器，所述模拟量信号采集器采集机上传感器输出信号，所述飞控参数信号采集器与机上飞控输出接口连接，所述航空电子总线采集器与机上航电接口连接，所述GPS采集器与机上GPS天线连接。本专利技术设计单个采集器，每个单元具备单独的采集电路。每个采集器对被采集数据进行UDP打包并发送。所有采集器按照菊花链进行连接，每个采集器在菊花链被视为一个节点。本专利技术采用去中心化的测试数据传输结构，可以满足飞行试验中传感器参数、航空电子参数、GPS参数和飞行控制参数的采集、记录。本专利技术的测试系统不需要传输主控模块来进行带宽分配和传输时序控制。降低了试飞测试系统成本，增加了测试系统的构造的灵活性，提高了试飞效率。实施例2：本实施例是在实施例1的基础上进行优化，本专利技术的设备间采用菊花链方式连接，每台设备有两个千兆以太网网口。网口承担数据传输和数据接收功能。网络通信模块包括：a.网络PHY驱动；b.网络MAC逻辑；c.网络应用层逻辑；d.网络数据接收缓本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种菊花链结构的数据采集系统，其特征在于，包括按菊花链连接的模拟量信号采集器、飞控参数信号采集器、航空电子总线采集器、GPS采集器，所述模拟量信号采集器采集机上传感器输出信号，所述飞控参数信号采集器与机上飞控输出接口连接，所述航空电子总线采集器与机上航电接口连接，所述GPS采集器与机上GPS天线连接。

【技术特征摘要】
1.一种菊花链结构的数据采集系统，其特征在于，包括按菊花链连接的模拟量信号采集器、飞控参数信号采集器、航空电子总线采集器、GPS采集器，所述模拟量信号采集器采集机上传感器输出信号，所述飞控参数信号采集器与机上飞控输出接口连接，所述航空电子总线采集器与机上航电接口连接，所述GPS采集器与机上GPS天线连接。2.根据权利要求1所述的一种菊花链结构的数据采集系统，其特征在于，所述数据采集系统的网络通信模块包括网络PHY驱动、网络MAC逻辑、网络应用层逻辑、网络数据接收缓冲管理、网络数据发送缓冲区管理、IEEE1588主角色逻辑、IEEE1588从角色逻辑。3.根据权利要求2所述的一种菊花链结构的数据采集系统，其特征在于，包括数据采集模块，所述数据采集模块包括系统框和多功能框，所述系统框用于完成设备组网、输出传输控制、数据记录、用户接口；所述系统框包括同步参数/异步参数采集模块；所述多功能框为8通道模拟量采集和激励输出。4.根据权利要求3所述的一种菊花链结构的数据采集系统，其特征在于，所述系统框包括系统框控制模块、setup管理模块、文件管理模块、系统框通讯模块、实时传输模块、网口通讯模块、实时传输模块、记录模块、传感器激励模块、同步参数/异步参数采集模块；所述多功能框包括子框通讯模块、子框控制模块、setup管理模块、实时传输模块、传感器激励模块、同步参数/异步参数采集模块；所述系统框控制模块用于控制setup管理模块以完成用户预定指令的分发、控制文件管理模块完成文件系统的初始化以等待进入实时记录状态；若系统框通讯模块完成时间授时工作，则开始数据采...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐杨明，杨地，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川,51