飞行试验数据记录仪设计
飞行数据记录器系统设计与实现
飞行数据记录器系统设计与实现一、引言飞机是现代社会中不可或缺的交通工具之一，它的安全性一直是各个国家民航局重点关注的领域之一。
飞机上配置的飞行数据记录器（Flight Data Recorder，FDR）和声音记录器（Cockpit Voice Recorder，CVR）是保障飞机航行安全的必要设备。
本文将从理论和实践两个方面，详细探讨飞行数据记录器系统的设计和实现。
二、飞行数据记录器系统概述1. 飞行数据记录器系统的作用飞行数据记录器系统是飞机上配备的设备，可以对飞行过程中所有的数据进行记录和存储，包括机体姿态、速度、高度、航向、温度等多个信息，以供航空事故后续调查使用。
通过对飞行过程中的数据进行分析，可以找出事故的原因，有助于提高飞行安全性并减少事故的发生。
2. 飞行数据记录器系统的组成部分飞行数据记录器系统由三个主要部分组成，分别是飞行数据记录器、数据总线和数据接口。
（1）飞行数据记录器：飞行数据记录器是最核心的部分，通常称为黑匣子。
它负责在飞行过程中对所有数据进行采集、压缩和存储。
主要包括电源管理、数据采集、数据处理、存储控制等模块。
（2）数据总线：数据总线负责把所有相关的传感器和数据处理设备进行连接，组成一个完整的数据采集和存储系统。
数据总线通常使用双绞线、同轴电缆和光纤等方式进行连接。
（3）数据接口：数据接口是将存储在飞行数据记录器中的数据传输到地面地理数据处理系统的重要通道。
数据接口部分通常使用无线电、卫星和有线网络方式进行数据传输。
三、设备要求及设计原则1. 设备要求在设计过程中，要根据飞行数据记录器的核心功能，即记录飞行过程中所有数据，然后将记录的数据在发生飞行事故时提供给调查人员。
首先，飞行数据记录器需要有足够的存储空间来保存所有数据。
其次，采集和存储数据的速度也要足够快，以确保数据不会遗漏或丢失。
网络传输和数据分析也应该尽可能方便和高效。
2. 设计原则飞行数据记录器设计的原则通常包括以下几个方面：（1）可靠性：可靠性是保障飞行数据记录器工作的核心。
SD卡在飞行试验数据记录中的应用
收稿日期:2009-03-18作者简介:庞涛(1981 ),男,安徽阜阳人,硕士研究生,主要从事硬件电路设计及底层代码编写;史忠科(1956 ),男,陕西岐山人,教授,博士生导师,主要从事系统辨识、鲁棒控制、飞行控制等方向研究。
SD 卡在飞行试验数据记录中的应用庞 涛,史忠科(西北工业大学自动化学院,陕西西安 710072)摘要:针对无人机飞行试验的需要,设计了一种基于T M S320F2812和SD 卡(secure d i g italm e m ory card)的飞行试验数据记录装置。
从软硬件角度详细阐述了系统工作的原理,给出关键电路的实现方法及系统软件设计流程。
实际测试表明该设备具有接口灵活、便于升级、存储容量大、可靠性高、体积小、重量轻、成本低、数据管理方便等特点,为无人机定型提供了重要的技术支持。
关键词:无人机;SD 卡(secure d i g italm e m ory card);数据记录;FAT16文件系统中图分类号:TP274 文献标识码:A 文章编号:1000-8829(2009)10-0011-03Application of S D Card in Flyi ng Trial Data RecorderPANG Tao ,S H I Zhong ke(Schoo l of A uto m ation ,No rth w estern Po lytechn i ca lU n i versity ,X i an 710072,Ch i na)Abst ract :D irected aga i n stm eeti n g the require m ent o f fly i n g tri a l for un m anned aerial veh icles(UAVs),a designpro ject of fl y ing tria l data recorder based on DSP TMS320F2812and SD car d is presented .The spec ific i m p le m entati o ns a nd their key techno log ies are expounded fro m the vie w of soft w are and har dw are respecti v ely .The practica l tests have sho wn that the dev ice has the advantages i n lar ge m e m ory space ,s m all occup ied space ,high re liab ility ,conven ient data m anage m en,t etc .and g i v es t h e strong support for the UAV s fl y i n g tria.l K ey w ords :UAV;SD car d ;da ta reco r der ;FAT16file syste m 飞行试验对无人机性能进行直接考核,通过飞行试验可以测试无人机的性能,发现那些影响飞行安全的设计缺陷,并根据试飞数据进行改进。
【精品推荐】低成本无人机机载记录仪设计与应用
专 业 推 荐↓精 品 文 档图1 I N S 惯性组件与记录仪设备低成本无人机机载记录仪设计与应用张 波,席庆彪,贾 伟(西北工业大学无人机研究所,陕西西安710065)摘 要:针对市场上现有记录仪采集串行口通道数少,采集速率低,且价格昂贵等问题,提出了基于PC104单板机为架构的I N S/GPS 组合导航设备数据采集系统设计方案,给出了设计原理、系统组成以及实现方法。
飞行试验结果表明该记录仪具有存存储容量大、高采样率,多串口通道,体积小和成本低等特点,满足了对I N S/GPS 组合导航设备进行性能评估的需要。
关键词:无人机;数据记录;PC104;I N S 惯性组件中图分类号:TP27412 文献标识码:A 文章编号:16712654X (2009)0320114203引言无人机数据采集系统是对航空电子设备进行飞行性能试验与技术评估的基础,它能够提供表征设备性能的原始资料[1]。
数据采集系统包括数据记录仪与回放分析设备,它能够在无人机各种飞行试验中记录各种串行数据、模拟信号、图像等信息并存储在磁盘上,通过事后回放来动态重现数据。
为全面考察和验证I N S/GPS 组合导航设备的动态性能,需通过无人机实际装载试飞来验证。
由于组合导航设备输出的速率高且数据量大,而无线电数据链下行遥测信道带宽有限,采用传统地面控制站内的记录仪已无法完整地记录所需关键数据。
而采用机载记录仪是一种有效可行的办法,可记录机上所需各类相关信息,不受无线电带宽限制,便于全面地进行事后分析。
以往机载记录仪多为外购产品,不仅功能有限,而且价格昂贵,且装载空间有限。
因此根据项目需要,自主研制了低成本小型机载记录仪。
1 设计与实现I N S 惯性组件作为一种完全自主、不与外界发生光电联系的导航系统,具有数据更新率快、抗干扰性强、高机动和完整的导航信息等优点,但其主要缺点是误差随时间积累增长和每次使用前需进行初始对准。
GPS 以其全球性、全天候、低成本、高精度且误差不随时间积累而增长等优点成为目前应用最广泛的一种导航系统。
滑翔航弹弹载数据记录仪的设计
5.2 调试中发现的问题···········································································58 5.3 地面试验情况·················································································59 5.4 本章小结 ······················································································60 第六章 总结与展望 ··············································································61 6.1 工作总结 ······················································································61 6.2 工作展望 ······················································································61 致 谢 ······························································································63 参考文献 ···························································································64 个人简历和攻硕期间的研究成果 ·····························································66
基于PC_104_XPE平台的飞行参数记录仪设计
文章编号:1000-7202(2008)04-0057-04 中图分类号:TP274.2 文献标识码:A 基于PC/1042XPE平台的飞行参数记录仪设计王 银 于海勋 张华伟(西北工业大学电子信息学院,西安710072) 摘 要 为适应试飞测试技术的发展趋势,介绍了一种基于PC/104-XPE平台的飞行参数记录仪,该装置用于实时采集、记录试飞测试过程中导弹和地面通过光纤传输的各种数字信息、控制信息和视频信息。
关键词 +嵌入式系统 平台 飞行记录器 图像Desi gn of Recorder for Fli ght Parameter Basedon Pl atform of PC/1042XPEWANG Yin Y U Hai2xun Z HANG Hua2wei(Depart m ent of Electr onics and I nf or mati on,North western Polytechnical University,Xi’an710072) Abstract W ith the devel opment of testing technol ogy of the flight test,a flight para meter recorder based on the p latf or m of PC/1042XPE is intr oduced.The device is used t o cap ture and record l ots of pa2 ra meters of digital infor mati on,contr ol inf or mati on and video inf or mati on in real2ti m e.These para meters are trans m itted bet w een m issile and gr ound thr ough op tical fiber during the flight test, Key words Embedded syste m Platf or m Flight recorder I m age1 引 言现代科研是建立在科学试验的基础之上的,飞行试验同样也影响着航空技术和武器装备的发展[1]。
某飞行台机载数据记录系统设计
某飞行台机载数据记录系统设计文章根据某飞行台被试发动机试验要求，针对该阶段试验过程中所需测试参数多、类型复杂、信号采样频率差别大，数据流量大等特点，设计了数据记录系统。
文章介绍了该机载数据记录系统的结构、实现方法及功能特点，实现了试验过程中数据的长时间记录，满足某发动机飞行台试飞过程中测试及后期数据处理分析要求，具有较高的效率。
标签：飞行台；数据记录系统；总线Abstract：A data recording system is designed according to the test requirements of a flight engine and the characteristics of the test in this phase，such as many test parameters，complex types，large differences in signal sampling frequency and large data flow rate，and so on. This paper introduces the structure，implementation method and functional characteristics of the airborne data recording system，realizes the long time data recording during the test，and meets the requirements of the test and the later data processing and analysis during the flight test of an engine flight platform，thus having high efficiency.Keywords：flight platform；data recording system；bus1 概述被试发动机的飞行台试验是将被试发动机安装于成熟载机平台，从而在真实高空飞行条件下完成对被试发动机功能及性能的暴露、考核、评估的试验方法。
基于ARM微控制器的飞行数据记录仪设计
0引言实时记录飞行器的飞行数据对于监测飞行器飞行状态以及后续研究飞行器(如模型辨识等)都起着关键的作用。
对于小型飞行器来说,设计开发一种体积小、重量轻且操作方便的数据记录仪显得尤为重要。
随着微控制器技术的发展,其片上Flash空间也越来越大,一般都有几十到上百KB的容量,能够满足多数数据量小的应用,但对于某些应用(例如数据采集和文件存储等),片上Flash就不能提供足够的存储空间了。
可见大容量数据的存储是微控制器应用系统的瓶颈[1]。
因此需要外扩存储设备来解决存储空间不足的问题。
以Flash为存储体的SD卡因其具备体积小、功耗低、可擦写以及非易失性等特点而被广泛应用。
本文将介绍一种采用ARM处理器结合SD卡的直升机飞行数据记录仪设计方案。
1飞行数据记录仪总体设计本方案所选取的ARM处理器为意法半导体公司的Cortex-M3内核高性能微处理器STM32F103,其片内拥有丰富的资源。
数据记录仪的数据接收端由STM32F103扩展出常用的通信接口:USART、SPI、I2C、USB2.0,以适用于不同通信协议的设备;直升机的控制输入数据即4个舵机PWM控制信号由STM32F103输入捕获单元捕获并做信号解混控处理;数据存储端采用STM32F103内特有的SDIO接口与SD卡连接并结合FatFs文件系统,实现与SD的通信与数据文件存储;同时增加按键与指示灯来实现对设备的操作和设备状态指示功能。
飞行数据记录仪的总体设计图如图1所示。
2记录仪硬件设计记录仪所采用的核心处理器STM32F103是意法半导体公司生产的具有ARM Cortex-M3内核的32位高性能微处理器,最高主频72MHz,具有512KB容量片内Flash、64KB片内SRAM、12通道DMA控制器,以及多达11个定时器,并拥有I2C、USART、SPI、CAN、USB2.0和SDIO通信接口[2],足以满足数据记录仪的设计要求。
基于ARM微控制器的飞行数据记录仪设计刘琨,许哲,李飞飞(中国航天科技集团有限公司第四研究院第四十一研究所,陕西西安710025)摘要:为了实时记录无人直升机的飞行数据,为后续分析直升机飞行状态、建立数学模型提供方便,介绍了一种实用性强、通用性好、移植方便的数据记录仪软硬件设计方案。
航天飞行器数据记录仪测试台设计
航天飞行器数据记录仪测试台设计摘要目前，数据记录仪广泛应用于各种航天飞行器中，而地面测试台对测试数据记录仪的功能参数具有至关重要的作用。
本文所设计航天飞行器数据记录仪测试台通过模拟航天飞行器中各种参数和指令对数据记录仪进行单元测试，并实现了数据记录仪实时监测、回读数据分析等功能。
本文介绍了课题背景和意义，以及国内外ATS发展现状。
针对数据记录仪的工作过程，根据模块化、标准化、高可靠性原则设计了总体方案，通过硬件功能设计、安全可靠性设计和FPGA逻辑设计介绍了实现过程。
主要完成了以下工作：（1）以FPGA为逻辑控制单元，控制以太网协议芯片W5300实现了上位机和板卡之间的通信；（2）采用LVDS通信技术，实现了图像数据，地面指令的发送，并可实现数据记录仪的数据回读；（3）采用RS422通信技术，实现了PCM串行数据的发送和对数据记录仪的监控；（4）采用光耦接口，实现了“脱机”信号的发送；（5）在设计过程中，采用高精度低纹波电源设计、抗干扰设计和防护设计以保证系统设计的可靠性。
为验证测试台的可靠性，在后期实验阶段对测试台发送的PCM数据、图像数据、上位机指令、“脱机”信号等进行测试，并在实验室进行上电老练、温度循环测试等环境可靠性试验，对选用器件进行降额分析、元器件可靠性预计、故障相关模式分析。
实验数据证明本文所设计测试台性能稳定、可靠度高，可以实现对数据记录仪的测试工作，具有参考价值。
关键词：以太网，LVDS，可靠性测试，图像发送，FPGADesign of Test Bench for Spacecraft Data LoggerAbstractAt present,data loggers are widely used in a variety of spacecraft,and ground test board is a crucial role for the function parameters of the test data recorder.The paper involves that the test bench of spacecraft data logger test the data recorder for unit through simulating various parameters and instructions in the spacecraft,and realizes the data recorder real-time monitoring,read back data analysis and other functions.The paper introduces the background and significance of the task,and the development of ATS status at home and abroad.Aiming at the working process of data logger,Overall scheme is designed according to the principle of modularization,standardization,high reliability.The realization process is introduced through hardware function design,safety and reliability design and FPGA logic design.The main work is as follows:（1）FPGA as the logic control unit controls Ethernet protocol chip W5300to achieve the communication between the host computer and the board.（2）Using LVDS communication technology achieves a way of image data,ground command to send,and can achieve data logger data read back.（3）Using RS422communication technology achieves the PCM serial data transmission and real-time monitoring of data logger.（4）Using the optocoupler interface achieves the"offline"signal to send。
飞行数据记录器
飞行数据记录器一、飞行数据记录器系统概述1、飞行数据记录器用来提供前阶段飞行中记录的重要飞行参数。
它记录飞机在最后25小时的飞行状况，记录的信号来至飞机的其它系统和传感器。
2、数据记录器系统包括一个飞行数据记录器，加速度计，航班和日期编码器（3T0飞机上），飞行数据采集组件（33A和34N飞机上），记录器控制面板。
3、记录器记录范围：高度0至50000英尺；空速0至350海里；航向0至360度；垂直加速度-3至+6g。
二、系统部件飞行数据记录器系统由飞行数据记录器、控制面板、加速度计、水下定位信标、数据采集组件（33A和34N飞机）、航班日期编码器（3T0飞机）等组成。
（一）、飞行数据记录器1、安装飞行数据记录器装在后登机门过道天花板内。
飞机的飞行数据记录器分为磁带式和固态存储器式，在34N飞机上装的是固态存储器式的，在3T0和33A飞机上是磁带式的。
固态式记录器内部没有了复杂的磁带和走带机构，使机件更稳定可靠。
2、结构：飞行数据记录器装在一个1/2ATR机匣内，重29磅（含水下信标），外表橙黄色带黑色斜条（俗称黑匣子）。
其记忆芯片或磁带及传动机构装于一个特制的盒子内，此盒子可抗1100℃的高温，1000G的重力加速度（5毫秒内）和任一轴相2000磅的冲击力。
此外还能抗海水腐蚀，以尽可能保存记录的飞行数据。
3、磁带飞行数据记录器所使用的磁带是由一种叫KAPTON的材料做成的。
磁带宽1/4英寸，长388英尺，自润滑。
磁带格式为双向8磁道，奇数磁道使用正向走带，反向走带时使用偶数磁道，当一磁道用完自动换向走带。
4、走带机构由两个卷带轮分别供带和收带，此两带轮由一橡皮带摩擦传动，皮带由一个皮带轮带动，而皮带轮又由一个装在保护盒外的步进马达驱动。
马达驱动带进出保护盒的小孔周围是一个膨胀栓，在受到巨大的冲击或高温时，膨胀栓将小孔堵死，使磁带完全密封起来。
5、驱动马达驱动马达是一个双向步进马达，它装在保护盒外部，其步进速度是700步/秒。
直升机飞行数据记录及管理系统的设计2
直升机飞行数据记录及管理系统的设计·４３·地面站数据处理系统）是为系统进一步扩展功能的选配项目。
机载数据采集系统采集机上不同类别的信号，包括振动、应变、离散量及总线信号等。
系统可以按用户设定的采样速率和码速率在机上进行采集和编码，形成的ＰＣＭ码流进入磁带机记录。
飞行结束后，将磁带机中的硬盘拔出，插入地面回放设备中，用地面回放和管理软件进行回放，并形成一个数据包，对数据包进行分路和转换，形成一批相应的数据库文件。
这样就可以对这些数据进行管理和处理了。
２．２硬件集成根据总体设计要求，系统主要由机载信息采集器、机载磁带机（含地面回放设备）、（田Ｓ接收机等组成。
机载测试设备品种繁多，因此要根据不同的应用情况仔细考虑集成。
在集成时要注意以下几点：子设备尽量标准化和模块化；接口方案最简化（包括软硬件接口）；系统体积最小化以及设备厂家的发展方向是否和系统拓展方向一致等。
爱尔兰ＡＣＲＡ公司生产的ＫＡＭ．５００是一种适应性强、组配套灵活、体积小、标准化、可在恶劣环境使用的机载测试系统。
系统具有各种功能的信号调节器可供选择，能够调节、采集试飞时遇到的各种参数，包括模拟、数字、总线、各种来自非同步接口的参数等。
系统采用模块化设计，针对不同的数据源，分别设计专用的采集板卡。
各板卡独立工作，通过内部总线发布测量结果。
从而真正实现对各个通道的同步测量（同一个时刻，所有通道同时测量１。
ＫＡＭ．５００是模块式ＰＣＭ数据采集系统，符合ＩＲＩＧ．１０６标准。
因此，在该方案中选择了ＫＡＭ．５００作为机载信息采编单元。
德国雷卡公司生产的Ｄ２０ｆ记录仪，也是一种基于模块化设计的机载记录设备，该公司也是生产磁带记录仪的世界级老牌厂家，产品在可靠性和延续性上都有非常好的保证。
因此，在该方案中选择了Ｄ２０ｆ记录仪。
２．３软件设计２．３．１软件的总体要求本系统主要由ＫＳＭＶ２和回放数据处理和管理软件构成。
ＫＳＭＶ２是机载测试设备专用软件，主要用于采样速率、字长、转换单位、帧格式、码速率等的设置，在此不详细论述该软件。
高空飞艇通用数据记录仪设计
高空飞艇通用数据记录仪设计张强辉;黄宛宁;周江华【摘要】高空平流层飞艇飞行过程中的各项数据是非常珍贵的;对比分析了数据记录仪现状及平流层飞艇对数据记录的实际需求,提出了平流层飞艇数据记录仪的设计方案,详述了方案中的硬件组成、软件框架及控制流程;结合工程实际经验,设计了一系列针对该数据记录仪的测试试验,验证了设备对6.4 kPa,-20℃环境的适应性,测得可靠传输速率为13 kbps,总功耗小于1W,结果表明该设备满足高空平流层飞艇上对于数据记录的需求;结合高空飞艇的发展要求,从容量、速率、可靠性及数据接口多样性等方面对该方案提出了改进建议.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2014(022)004【总页数】3页(P1314-1316)【关键词】数据存储;嵌入式;航空;通用载荷【作者】张强辉;黄宛宁;周江华【作者单位】中国科学院光电研究院,北京100094;中国科学院光电研究院,北京100094;中国科学院光电研究院,北京100094【正文语种】中文【中图分类】V248.20 引言鉴于高空平流层飞艇飞行试验一次需要尽可能采集足够多的数据，传统遥测数据采集方法由于系统复杂、要求被测试设备和接收站必须是无障碍传递等缺点［1］，数据采集过程中难免出现暂时跟踪失锁而丢失重要的数据。
并且，受限于测控信道带宽，地面接收端存储的数据不如艇载设备完整，所以有必要在艇载设备上进行数据存储。
高空飞艇数据记录仪是一种用于记录飞艇航行中各项数据的艇载嵌入式设备，该设备不间断存储飞艇在飞行过程中的位置、姿态及操纵指令等相关的信息，用于后期的数据处理和分析，其功能类似于民航领域所说的“黑匣子”。
结合目前的工程实际情况，飞艇上数据日志、测量数据等大多使用串口来通讯，而常见的数据记录仪或者依赖于PC来完成数据记录［2］，或者是数据输入端仅局限于温度、电压等某几种模拟量信号［3－4］，或者是不能够适应航空飞行器的工作环境等，均不能满足高空飞艇在飞行过程中对数据记录的需求，因此针对平流层飞艇的应用模式，需要设计一款能够接收并记录串口数据、体积功耗较小、方便在PC机上直接管理数据文件的数据记录仪，来满足平流层飞艇对数据记录的需求，防止飞行数据在飞艇出现异常时丢失。
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飞行试验数据记录仪设计
作者：储海荣， 郝相宇， 张宏巍， 贾宏光， 郭立红
作者单位：储海荣,郝相宇,张宏巍(中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033 中国科学院研究生院,北京 100039)， 贾宏光,郭立红(中国科学院 长春光学精密机械与物理
研究所,吉林 长春 130033)
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