一种多源多节点采集传感数据无线传输的低误码率方法技术

本发明专利技术公开了一种多源多节点采集传感数据无线传输的低误码率方法，包括以下步骤：1）在飞机关键处设置不同类型的传感器；2）按采样频率采集传感数据；3）将采集的传感数据进行封包处理，以数据包的形式通过无线网络发送到多源数据高带宽循环队列，在多源数据高带宽循环队列中形成数据池；4）实时动态分析在队列中的数据序列所占比重，将数据先到且占比大的节点迅速读取，放在临时缓冲区，返回成功将数据放入就绪队列；5）针对每个就绪队列单独创建线程处理，每个线程对应内部的循环缓存队列。本发明专利技术针对同时多点安装在飞机不同部位的采集节点，实时采集多点多源传感器数据，极大地满足了飞行测试参数类型多，数据量大的需求。数据量大的需求。数据量大的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种多源多节点采集传感数据无线传输的低误码率方法


[0001]本专利技术涉及航空信息传输
，具体是指一种多源多节点采集传感数据无线传输的低误码率方法。

技术介绍

[0002]在飞机结构健康监测领域，普遍存在需要监测的结构参数类型多、监测位置广，因此想要实现飞机结构的实时监测，必须在结构上布置传感器及相应的采集传输模块。传统测量方法为实现传感采集模块的供电及数据传输，常采用将传感器粘贴于结构表面或嵌入结构内部，但无论是哪种方式，均在结构上布置大量电缆、对飞机飞行均会带来一定的影响，因此传统方法仅适用于地面模拟测试，而当飞机飞行时该方法带来的隐患也较大。因此对于飞机结构飞行参数的实时感知，必须发展新技术，得益于无线技术的发展，无线数据传输技术日益成熟，可以考虑将布置的传感采集模块获取的数据通过无线传输的方式汇总至机舱内的上位机系统中。飞机起飞和降落阶段处于对流层，巡航阶段则处于平流层，从地面至平流层，其气压、温度等环境条件均十分恶劣，且飞机本身为一复杂的电磁环境，因此若采用无线方式传输传感采集的数据，数据误码的现象将是一个极大的问题。为解决这一问题，本专利提出了一种多多源多节点传感数据无线传输的低误码率方法，旨在通过该方法解决飞机结构飞行参数数据无线传输时出现的误码问题。
[0003]误码率是衡量数据在规定时间内数据传输精确性的指标，其指标在无线通信系统性能、数据传输质量评价中起到重要考虑因素，因此评价飞机结构飞行参数数据无线传输效果的重要参考之一即为误码率，理论上误码率越低表明无线传输效果、质量越好。r/>[0004]在专利CN 111680319 A中提出了一种分布式设备信息采集系统和方法，其具体涉及到分布式采集提高信息质量可靠性的技术采用物理连接USB3.0来进行数据传输。该数据传输丢包率虽然具备优势，但其采用物理(有线)连接的多节点数据传输使用场景较为局限，如飞机结构飞行参数多节点的无线传输场景中则明显不适用，而采用无线传输较为适合。
[0005]随着无线技术的不断更新，降低无线传输误码率的方法如专利CN 109831768 B：其采用LoRa多节点大数据传输处理方法，其通过接收端将唤醒码统一发送至多节点的数据发送端，数据发送端将接收到的大数据做并行分组发送。对于不准确的数据，发送端将重新发送唤醒码至数据发送端，至此多节点数据传输结束。但该多节点传输不具备时效性即数据的发送在传输不准确数据时会丢失一部分原始数据，且通过发送端发送唤醒码来同步发送数据的方法同步采集精度较低。
[0006]对此而言，以上这些方法是在地面常规环境简单或对同步采集精度要求不高等应用场景中较为适合。但在飞机飞行环境常为低温、低压的恶劣环境，飞行结构的监测飞行数据传输节点多，各柔性节点要求同步采样精度高等场景下，以上专利方法均不适用。飞行测试是飞机服役前的必经环节，飞机在测试阶段需要获取大量的机载结构间的振动、应力及机身表面环境参数，用来监测飞机健康状态和分析飞行性能，在这个监测过程中对于多节
点数据准确性和完整性尤其重要。因此在此场景下要将多个柔性采集节点的传感器数据通过无线方式准确无误的传输至机舱内，降低误码率将是其中的难点之一。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种在优化数据打包结构及相关传输策略基础上提出的，飞机飞行的高空恶劣环境下，将多柔性采集节点传感数据无线传输至机舱内的多源多节点采集传感数据无线传输的低误码率方法。
[0008]本专利技术通过下述技术方案实现：一种多源多节点采集传感数据无线传输的低误码率方法，包括以下步骤：
[0009]为了更好地实现本专利技术的方法，进一步地，所述步骤(1)中，飞机关键处包括飞机的机身与飞机的机翼。
[0010]为了更好地实现本专利技术的方法，进一步地，所述步骤(1)中，所述传感器包括应变传感器、加速度传感器、温度传感器和气动压力传感器，在机身或机翼结构上多点或分布式贴装，分别采集飞机关键处的表面应变、机身振动加速度、环境温度和气动压力。
[0011]为了更好地实现本专利技术的方法，进一步地，所述传感器由内置处理器，以及与内置处理器通过高可靠数字接口协议对接的传感单元，所述内置处理器内设置有定时器，内置处理器通过定时器按照设定采样频率间隔获取传感单元传输的传感数据。
[0012]为了更好地实现本专利技术的方法，进一步地，所述多源数据高带宽循环队列中的数据按照读写互斥，保证数据写入和读出顺序一致性，并且多源数据高带宽循环队列预设至少一条读出通道，当数据量过大单通道不能满足数据的输出时，开启预设读出通道。
[0013]为了更好地实现本专利技术的方法，进一步地，所述源数据高带宽循环队列预设的读出通道为两条。
[0014]为了更好地实现本专利技术的方法，进一步地，所述多源数据高带宽循环队列的核心处理机制是利用协程数据池来优化管理多源数据接收网络socket节点。
[0015]为了更好地实现本专利技术的方法，进一步地，所述多源数据高带宽循环队列利用协程数据池来优化管理多源数据接收网络socket节点是具体过程为：将数据处理接收地址由用户空间的分配地址和内核空间的分配的地址同时映射到相同的一物理内存地址，使得此物理内存对内核和对用户均可见且同时可以访问，减少用户态和内核态之间的数据交换，使得缓存队列获取多源多节点数据跟快速高效。
[0016]本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
[0017](1)本专利技术实现了多源多节点低误码率的传感数据无线采集传输机制，针对同时多点安装在飞机不同部位的采集节点，实时采集多点多源传感器数据，极大地满足了飞行测试参数类型多，数据量大的需求；
[0018](2)本专利技术中传感单元模块通过定时器捕获数据和多线程接收处理传感器数据，相对于直接在线程中采集和发送数据，采样精度更高，稳定性更好，不容易导致采集和发送线程出现异常后导致发送数据出错，从而降低数据误码率；
[0019](3)本专利技术通过网络接收数据循环缓冲存储处理，数据获取响应快，能从网络数据包中及时捕获，减少网络模块拥堵阻塞，大大降低多源多节点数据采集的误码率，更好的保证数据准确和完整性；
[0020](4)本专利技术通过多源高带宽数据无线传输管理与调用机制，处理能力更高，数据稳定性更强，误码率更低。
附图说明
[0021]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其他特征、目的和优点将会变得更为明显：
[0022]图1为基于本专利技术所述方法构建的传感数据采集系统示意；
[0023]图2为本专利技术中多源多节点传感采集大量数据低误码率接收发送处理原理示意；
[0024]图3为本专利技术中源高带宽数据无线传输低误码率管理与调用机制原理图；
[0025]图4为本专利技术中多线程循环队列socket数据接收示意。
具体实施方式
[0026]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多源多节点采集传感数据无线传输的低误码率方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）在飞机关键处设置不同类型的传感器；（2）使不同类型的传感器定时按设定采样频率采集飞机关键结构的传感数据；（3）将采集的传感数据进行封包处理，以数据包的形式通过无线网络发送到多源数据高带宽循环队列，在多源数据高带宽循环队列中形成数据池，实现对无线网络传输过程中高带宽数据动态储存；（4）多源数据高带宽循环队列里面存储着多个节点的多源数据，每种数据按照数据序列存在对应的Fds文件队列中，实时动态分析在队列中的数据序列占整个多源数据高带宽循环队列的比重，将数据先到且占比大的节点迅速利用多线程网络socket套接字迅速读取，放在临时缓冲区，如果数据读取返回成功，将数据放入就绪队列；（5）针对每个就绪队列单独创建线程处理，每个线程对应内部的循环缓存队列，保证多源多节点传感数据在时间轴上近似并行化处理。2.根据权利要求1所述的一种多源多节点采集传感数据无线传输的低误码率方法，其特征在于，所述步骤（1）中，飞机关键处包括飞机的机身与飞机的机翼。3.根据权利要求1或2所述的一种多源多节点采集传感数据无线传输的低误码率方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述传感器包括应变传感器、加速度传感器、温度传感器和气动压力传感器，在机身或机翼结构上多点或分布式贴装，分别采集飞机关键处的表面应变、机身振动加速度、环境温度和气动压力。4.根据权利要求1或2所述的一种多源多...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐杨明，唐永昊，宋阳，
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：