F-35 VSIF (Vehicle Systems Integration Facility) 데이터 수집 시스템 구축

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

NI 데이터 수집 보드를 사용한 시스템 구축

NI 골드 얼라이언스 파트너인 G Systems, Inc.는 Lockheed Martin Aeronautics와 항공기 서브시스템 통합 테스트 모니터링을 위한 VSIF(F-35 Vehicle Systems Integration Facility) 개발 계약을 체결했습니다. VSIF 시스템은 부하 분산을 효과적으로 행하고 필요한 시스템 성능을 달성하기 위해 여러 서버에 분산되었습니다. 이 분산 소프트웨어 아키텍처에는 6개의 주요 맞춤형 어플리케이션이 포함되어 있어 향후 시스템 확장을 지원합니다.

아날로그 채널 총 640개와 디지털 채널 480개로 구성된 시스템을 만들기 위해 여러 유형의 NI 데이터 수집(DAQ) 보드가 장착된 5개의 PXI 섀시를 사용하여 아날로그/디지털 데이터 수집을 수행했습니다. 시간 동기화를 유지하면서 서로 다른 유형의 데이터 수집 보드를 “조합 사용”할 수 있다는 점은 시스템의 전체 하드웨어 비용을 관리하는 데 중요한 부분입니다. 이 시스템은 VSIF 데이터 수집 또는 VSIF 랩 내 다른 소스에 의해 제공되는 IRIG 시간 신호를 사용하여 시간 동기화를 유지했습니다. 이 시스템은 이 시간 소스를 사용해 시간 펄스와 10 MHz 클럭 속도를 제공했으며, 이는 PXI-6653 동기화 보드를 통해 각 PXI 섀시로 라우팅되었습니다.

아날로그 및 디지털 데이터를 수집한 어플리케이션 또한 GPIB가 제어하는 외부 DC 소스를 사용해 다음 작업을 수행했습니다.

• PXI 보드 검사 및 내부 교정
• 신호 경로 교정

이러한 신호 경로 교정 자동화를 통해 시스템 검사를 20분 이내에 자동으로 수행할 수 있었습니다. 과거 유사 시스템의 경우 이러한 종류의 작업을 처리하는 데 몇 시간씩 걸렸고 운영자와의 조율 상당히 필요했습니다. 이 시스템은 공학 단위(EU) 내 사용자에게 모든 데이터를 전송하고 필요 시 A/D, 신호 컨디셔닝 모듈, 트랜스듀서, 무효화(zero nulling) 값에 대한 교정값을 고려합니다. 파생 채널(예: Watts=Volts*Amps처럼 다른 채널에 포함된 정보에서 계산된 채널) 또한 계산될 수 있습니다. 이 밖에도 사용자 정의 외부 DLL을 시스템 내부로 링크하도록 정의된 인터페이스가 있어 더욱 복잡한 파생 채널을 생성할 수 있었습니다.

시스템 설정 및 데이터 디스플레이

이 시스템은 VSIF 데이터 수집을 위한 설정 정보를 관계형 데이터베이스에 저장합니다. 시스템 관리자가 시스템 전반을 설정하는 데 사용하는 맞춤형 그래픽 사용자 인터페이스를 개발했습니다. 이 프로그램의 대표적인 기능은 다음과 같습니다.

1. 사용자 관리:

• 시스템에 대한 8가지 레벨의 사용자 권한을 관리합니다.

2. 하드웨어 인벤토리

• PXI 보드, 트랜스듀서 같이 사용 가능한 하드웨어를 관리합니다.
• 모든 장비에 대한 교정 정보와 데이터를 업데이트합니다.

3. 시스템 설정

• 현재 하드웨어 연결을 관리합니다.
• 사용자 정의된 파생 채널을 식별합니다.

4. 데이터 관리

• 데이터와 데이터베이스를 테이프 또는 기타 미디어에 보관하거나 내보냅니다.
• 데이터베이스 내 미사용 데이터를 정리합니다.

5. 보고서

• 시스템 또는 채널 설정의 몇 가지 표준 보고서(교정 히스토리 데이터 포함)를 생성합니다.
• 새로운 사용자 정의 보고서를 추가하는 기능을 제공합니다.

열 정렬, 필터링, 채널 그룹 정의, 멀티레코드 편집, 복사/붙여넣기 기능 등을 제공하여 시스템 관리자가 시스템의 높은 채널 카운트를 처리하는 데 도움을 주는 어플리케이션을 설계했습니다. 사용자 권한이 있는 사용자라면 누구나 이 어플리케이션을 통해 시스템 설정을 볼 수 있지만, 값 변경은 권한 관리자만 수행할 수 있습니다. 또한 여러 레벨의 권한을 제공하여 원하는 수준의 권한을 사용자에게 부여할 수 있도록 했습니다.

통합 테스트가 이루어지는 동안 수많은 그룹에서 VSIF 데이터 수집 시스템을 사용하여 다양한 항공기 서브시스템을 테스트했기 때문에 단일 정적 사용자 디스플레이는 적절한 솔루션이 아니었습니다. 그 대신 G Systems에서는 사용자 설정 가능한 동적 데이터 디스플레이 어플리케이션을 만들어 사용자가 사용 가능한 몇 가지 인디케이터 옵션이 있는 맞춤형 뷰를 생성할 수 있도록 했습니다.

이 어플리케이션은 사용자가 리얼타임으로 데이터를 즉시 검토하거나 과거 실행한 테스트에서 로깅된 데이터를 불러오고 볼 수 있는 고급 탐색 기능을 지원합니다. 사용자는 트리거와 알람을 설정하여 관심 데이터를 빠르게 찾을 수 있습니다. 이 시스템은 개인 사용자 설정을 위한 모든 정보를 데이터베이스에 저장하며, 이 정보는 테스트 데이터와 함께 내보내 독립적으로 검토하거나 재생할 수 있습니다. 그 결과 사용자는 수차례 테스트 실행에서 도출된 테스트 데이터의 스냅샷을 만들고(모든 교정 및 트랜스듀서 정보 포함) 주요 VSIF 데이터 수집 데이터베이스와는 상관없이 사용할 수 있어 오프라인 분석이나 그룹 프레젠테이션에 유용합니다.

테스트 제어/모니터링/재생 어플리케이션은 각 사용자에게 다양한 작동 모드를 제공합니다. 이 시스템은 데이터를 지속적으로 수집하여 6개의 클라이언트 워크스테이션에 저해상도 형식으로 게시합니다. 게시된 데이터가 수신되면 로컬 클라이언트에서 30분 롤링 버퍼로 지속적으로 버퍼링됩니다. 이 버퍼를 통해 사용자는 원할 경우 데이터가 게시 또는 로깅된 시간으로 돌아가 해당 시점의 데이터를 리얼타임으로 재생할 수 있습니다.

운영자가 데이터 로깅을 선택하면 고해상도 데이터가 파일에 로깅되며 추후 중앙 저장소로 전송됩니다. 이러한 테스트 실행은 저장소에서 워크스테이션으로 다운로드하여 재생 모드에서 데이터를 상세하게 검토할 수 있습니다. 앞에서도 언급한 바와 같이, 사용자는 데이터를 리얼타임으로 재생할 수도 있고, 여러 탐색 옵션을 사용하여 로깅된 데이터 타임라인을 탐색할 수도 있습니다.

VSIF 시스템은 로깅된 모든 데이터를 제어 및 보호합니다. 사용자가 테스트 실행을 로깅하기 시작하면 시스템 데이터가 자동으로 수집 서버에서 중앙 데이터 스토리지 유닛(RAID)으로 이전됩니다. 사용자는 테스트 데이터를 자유롭게 검토할 수 있지만 RAID에 저장된 테스트 데이터는 삭제할 수 없습니다. 데이터 디스플레이와 데이터 분석 내보내기 어플리케이션은 모두 RAID에 저장된 데이터나 아카이브 데이터를 직접 불러올 수 있습니다. 그 결과, 비교적 미숙한 사용자도 최소한의 VSIF 관련 교육으로도 이전에 로깅된 데이터를 손쉽게 검토할 수 있습니다.

맞춤형 어플리케이션 DIAdem 데이터 인터페이스(DDI)는 VSIF 데이터 수집 시스템의 고급 분석 기능을 제공합니다. DDI는 데이터 디스플레이 어플리케이션을 위해 개발된 데이터베이스 인터페이스와 공학 단위 변환 기능을 모두 활용하여 OLE 인터페이스를 통해 데이터를 DIAdem으로 직접 전달합니다. 이 어플리케이션은 운영자가 DIAdem으로 내보낼 테스트 실행 및 채널을 손쉽게 선택하고 여러 테스트 실행에서 도출된 데이터의 병합을 지원하도록 설계되었습니다.

실용적이고 효과적인 솔루션

G Systems는 고급 소프트웨어 아키텍처와 NI 하드웨어를 활용함으로써 Lockheed Martin Aeronautics에 F-35 VSIF의 현재 및 미래의 요구 사항을 모두 충족하는 고도로 설정 및 확장 가능한 시스템을 제공할 수 있었습니다. NI PXI 플랫폼의 탁월한 확장성 덕분에 채널 개수를 초기 시스템 요구 사항보다 60% 더 확장할 수 있었습니다.

자세한 정보는 하기 담당자에게 문의해 주시기 바랍니다.

Dave Baker

G Systems

전화: 972-234-6000

이메일: dave.baker@gsystems.com