使用 NI DAQ 建立 F-35航空系統整合設備 (VSIF) 資料擷取系統

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"透過先進的軟體架構和NI 硬體,G System公司能夠提供洛克希德馬丁航空公司高度可設定、可擴充的系統,以符合 F-35 VSIF 目前和未來的需求。"

- Michael Fortenberry, G Systems, Inc.

The Challenge:
開發整合系統以擷取各類資料,包括類比、數位、影像,以及從反射記憶體移轉而來的其他的資料,這些資料都會被洛克希德馬丁航空公司用在航空系統整合設備 (VSIF),以監測航空器子系統整合測試。

The Solution:
使用 G System公司開發的客製化軟體、NI 硬體和第三方工具,建立超過原始系統需求的系統。

Author(s):
Michael Fortenberry - G Systems, Inc.

 

利用NI DAQ 介面卡建立該系統

洛克希德馬丁航空公司委托 G System公司建立航空系統整合設備 (VSIF),以監測航空器子系統測試。該 VSIF系統分散在多個服務器,使負載平衡並達到系統要求的效能。該分散式軟體架構含有 6 個主要的客製化應用程式,以供未來系統擴充之用。

我們使用 5 個配有數個 NI 資料擷取 (DAQ) 介面卡的 PXI 機箱,執行類比和數位資料擷取,以實現具有 640 個類比通道和 480 個數位通道的系統。為了控制此系統全部的硬體成本,能在保持時間同步的同時,調節各類 DAQ 介面卡的能力,就顯得格外重要。該系統透過 VSIF 資料擷取或 VSIF 實驗室內其他來源所提供的 IRIG 時間訊號,維持時間同步。並且使用此時間來源提供最初的脈衝與 10 MHz 時脈,透過 PXI-6653 同步介面卡 將其傳送至每個 PXI 機箱。

透過由 GPIB 控制的 DC 來源,擷取類比和數位資料的應用程式也可執行下列作業:

  • PXI 介面卡驗證和內部校準
  • 訊號路徑校準

訊號路徑校準的自動化可讓系統驗證在 20 分鐘內自動執行。在過去,類似的系統執行這類的作業必須耗時數小時,並且需要可觀的操作員互動。該系統將所有的資料傳送給工程單位 (EU) 的使用者,並將 A/D 的校準值、訊號條件模組、傳感器和適用的零空值。衍生的通道 (即從資訊計算得來包含在其他通道中的通道,如瓦特=伏特*安培) 也會被計算。此外,還有特定的介面,可將使用者定義的外部 DLL 連結至系統 (不必重新編譯此軟體),以建立更複雜的衍生通道。

系統設定和資料顯示

該系統將 VSIF 資料擷取系統的設定資料儲存在關聯式資料庫。我們開發了系統管理者使用的客製化圖形使用者介面,以供設定所有的系統。其中的某些功能包括:

 1.使用者管理:

  • 管理系統使用者權限的八個層級

2.硬體目錄

  • 管理使用中的硬體,例如PXI 介面卡與傳感器。
  • 更新所有設備的校準資訊與資料

3.系統設定

  • 管理目前連線的硬體
  • 辨認使用者定義衍生通道

4.資料管理

  • 查詢或輸出資料至磁帶或其他媒體
  • 清除資料庫中未使用的資料

5.報告

  • 建立多個系統或通道設定標準報告(包括校準的過去資料)
  • 提供新增使用者定義報告的功能

藉由提供欄位排序與篩選、通道群組定義、多筆紀錄編輯與複製/貼上這類功能,我們設計了幫助系統管理者處理大量系統通道數目的應用軟體。透過使用者權限,任何使用者可以使用此應用軟體,檢視系統設定,但僅限有權限的管理者才能變更設定值。此外,多個管理者權限層級可提供使用者精確地權限範圍。

因為在整合測試期間,許多不同的群組使用 VSIF 資料擷取系統測試多種航空飛行器子系統,所以靜態使用者介面並非良好的解決方案。G System建立了動態使用者設定資料軟體顯示應用軟體,因此任何使用者可建立客制化資料檢視,並有多種指標可供選擇。

該應用程式支援進階瀏覽功能讓使用者能即時立即檢視資料,或者將之前的測試紀錄資料調出檢閱。使用者可以設定提示詞以快速找出所需要的資料。該系統將個別使用者設定的全部資訊儲存在資料庫,而且該資料可以和測試資料一起匯出,以供單獨檢視或播放。如此一來,使用者對數個測試作業的資料就能有概括性的了解(包括所有校準與傳感器資訊),並將其和主要的 VSIF 資料擷取資料庫分開獨立使用,這對離線分析或群組簡報而言很有用。

該測試控制、監測、播放應用程式提供使用者數種作業模式。此系統連續擷取資料並將其以低解析度的方式發佈給 6 個客戶端工作站。一旦接收到該資料,客戶端工作站會在 30 分鐘內將資料放在緩衝區。從該緩衝區,使用者可以即時回溯已發佈或紀錄的資料,若有需要的話,亦可即時地回覆。

當操作員選擇紀錄資料,高解析度的資料會被紀錄在檔案,並在稍後移轉到中央資料庫。這些測試作業可從該資料庫下載至工作站,以用播放模式做詳細地檢視。同樣地,使用者可以即時播放該資料或使用數種瀏覽選項,瀏覽已紀錄的資料時間軸。

VSIF 系統控制並保護所有已紀錄資料。當使用者開始記錄測試作業,該系統資料會自動將資料從擷取伺服器移至中央資料儲存區 (RAID)。資料顯示與資料分析輸出應用程式都可以將RAID或歸檔資料集的資料叫出。

VSIF 資料擷取系統中,客製化應用程式 DIAdem 資料介面 (DDI) 提供先進的分析能力。DDI 將所有資料庫介面與用於資料顯示應用程式的工程單位轉換功能發揮到最大,透過 OLE 介面將資料直接饋送至 DIAdem。該應用程式的建構讓操作員能夠簡單地選擇測試作業與通道,以將其輸出至 DIAdem 並支援數個測試作業的資料合併。

實用且有效的解決方案

透過先進的軟體架構和NI 硬體,G System公司能夠提供洛克希德馬丁航空公司高度可設定、可擴充的系統,以符合 F-35 VSIF 目前和未來的需求。NI PXI可擴充的本質,也可將最初的系統需求通道數擴增百分之60。

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