使用NI DAQ搭建F-35飞机系统综合设施(VSIF)数据采集系统

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"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.

The Challenge:
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。

The Solution:
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。

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

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。

 

如需更多的信息,请联系:

Dave Baker

G Systems

电话: 972-234-6000

邮箱: dave.baker@gsystems.com

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