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1、李筱雅，宗思瑶（中国飞行试验研究院，陕西 西安）摘 要：为了提高试飞效率 、缩短试飞周期，根据型号试飞需求，为多目标综合安全 监控系统设计试飞讲评软件，结合试飞实时数据处理任务要求，进一步提高试飞的效率 和 质 量，为 型 号 任 务 有 效 开 展 服 务。 该 软 件 基 于 地 理 信 息、系 统 仿 真、可 视化技术及智能人机交互技术，基于多精度三维数字地图、试飞数据库及试飞任务信息库，建立 一个以试飞讲评为主体的数 字化环境，设计满足新装备飞行试飞任务事后分析讲评需求的软件。关键词：试飞讲评；可视化技术；任务信息；数据处理中图分类号：文献标识码：文章编号：（），（，）：， ， ， ，
2、 ：；可清楚地看到他们是如何进行任务的。 由于需要长时间的讨论，一次讲评下来一般需要三、四个小时，往往比引 言在新型飞机试飞过程由于新机结构复杂，采用多项先进技术和高新材料，试飞的风险和难度随之提高，为 了能更好地保证试飞安全、提高试飞效率以及完成对飞 行员的培训，研制开发了一套完整的试飞记录回放讲评 系统，该系统可将任务的任一角度以三维立体展示，在 多目标试飞 过 程 中，试 飞 员 据 此 能 清 楚 地 判 别 战 机 位 置、友机与目标。 在其他科目试飞中，试飞讲评与飞行 员培训系统能够综合分析关键时间段的相关数据、图像 信息，并与历史相关数据进行对比分析。国外在讲评方面有非常成功完整
3、的系统，美国有名 的“红旗”演习，它建立了一套完整的空战训练记录回放 讲评系统，空战训练系统可将任务的任一角度以三维立 体展示，飞行员据此能清楚地判别战机位置、友机、目标 与威胁源。空战训练系统是“红旗”演习的关键，因为它 能直接评估任务效果。 飞行员的记忆经常与空战训练 系统记录的并不相符，在看过任务实况回放后，飞行员进行任务本身更久。 讲评的目的是让飞行员能把经验教训立即反馈到下次任务中，甚至成为日后“红旗”演习中的教学范例。本软件是对试飞前的任务规划信息和试飞过程中形成的数据、图像等信息的进一步挖掘和综合分析，采用图形处理技术、可视化软件设计技术、图像处理技术、多类型数据同步回放、数据挖
4、掘技术等来实现试飞任务讲评功能。软件设计原理根据软件工程规范的要求，系统规划软件的开发、运行，使系统具有可靠性、可维护性、可理解性、可扩展性、可移植性。 采用标准化、通用化和系列化设计，人机界面简捷，功能划分合理清晰，系统具有较高的适应性和操作维护方便性。该系统软件基于地理信息、系统仿真、可视化技术优化升级。 该软 件 是 基 于 网络结构设计的，每一个客户端都随时可以充当服务器，该系统结构有利于 进行试飞讲评和问题讨论。 采用操作灵活、免安装的 桌面数据库。借助先进的计算机技术，基于海量数据的统计规律 构建实用的专项起降飞行技术分析基础数据库。 运用 飞行过程回放、飞行状态查询比对、历次讲评
5、信息总结 等手段，为 试 飞 员 飞 行 事 后 讲 评 和 操 纵 建 议 提 供 依 据。分步实施、逐步逼近。 应用新型飞机飞行相关理 论和研究成果，在新型飞机试飞期间，通过对试飞任务 单信息和数据的采集，建立新型飞机飞行技术分析基础 数据库，客观反映试飞结果、总结试飞经验，保障试飞安 全、提高试飞效率、提高飞行员培训效果。最后形成处理结果数据文件；对机载记 录 的 数 据与地面站的基准数据进行事后差分处理，形成结果数据 文件；对遥测 视 频 和 机载视频进行实时处理 和 事 后 卸 载、时间段挑选等。 其中 数据预处理模块的输 入有机载记录数据和遥测监控系统记录的数据两种数 据格式，输出
6、有二进制、文本和第三方绘图格式的数据 文件，既可以全程处理，也可以按时间段进行处理，采样 率可以根据任务需要进行设置，可以对数据进行去跳 点、平滑和消除趋势项等多项处理。 最后将各类数据 的预处理结果都导入讲评系统的数据库中。 该软件结 构如图 所示。软件设计该软件设计了两种工作模式，即实时监控模式和事后讲评模式，可以充分利用系统资源。 系统软件总体结 构示意图如图 所示，试飞讲评软件总体数据流向示意 图如图 所示。图多类型多数据流处理软件结构图讲评信息管理软件设计数据管理软 件 设 计 思 想 是，对 讲 评所需的所有信 息、数据进行管理、入库，该软件所形成的结果信息作为 数据同步回放软件的
7、输入。 该软件主要由任务规划信 息管理模块、数据管理模块和数据库共三个模块组成。任务规划信息管理模块设计任务规划信息管理模块的设计思路是将试飞任务单的内容进行整理、分解、归类之后所形成的信息输入图软件总体结构示意图到讲评信息库中。 在讲评过程中可以将任务规划信息、指标与实际试飞过程中任务的执行数据进行对比分析，达到提高试飞任务设计、执行能力，找到提高试飞效率的最佳方案。任务管理模块主要具有任务单相关信息的录入、编辑、修改和入 库 功 能，具 有 严 格 的 用 户 权 限 管 理 功 能。任务设定、执行情况的对比结果，即试飞讲评结论可以输入也可以自动生成。数据管理模块设计数据管理模块主要对进入
8、数据库的数据进行管理，包括数据入库、查询、动作段定义、数据标注等。 并形成系统日志。 系统日志可以记录最近一段时间内用户对 数据库 所 进 行 的 一 切 操 作，有利于数据库的维护和 图软件总体数据流向示意图多类型多数据流数据处理软件设计图可视化综合分析、显示软件结构示意图图数据库结构示意图其中三维动画显示软件包括飞机姿态（起落架、襟缝翼等局部可动件的驱动）、燃油动画显示、颤振激励在 飞机模型上通过色彩变化、数值和曲线的方式显示；曲其中，用户管理库表由用户名、用户密码、用户权限和备注 字 段 共 个 字 段 组 成；试 飞 员 信 息 库 中 的 字 段 有：试飞员编号、姓名、年龄、级别、飞
9、机驾龄等；试飞数 据信息库是整个讲评软件中的核心数据库，它主要由飞 机名、飞机号、飞行日期、飞行架次、试飞员姓名、任务单 编号、讲评结果、备注共 个字段组成；任务规划信息库 主要存放的是任务单的内容，包括任务单编号、天气、风 力、温度、试飞动作设计、执行步骤、剖面图等相关信息 字段；技术资 料 库 主 要 由 资 料 编 号、发 布 日 期、资 料 名 称、接收日期、飞机名、飞机号等字段构成。 各个库表之 间通过关键字段建立联接，可以实现联合查询功能。线分析软件主要是对讲评所需的关键数据进行点对点、时间历程曲线绘制，可以在曲线上进行鼠标取点、放大、缩小、截取鼠标选定范围的时间段数据等功能；数据
10、对比分析软件，是将本架次的某段数据与讲评信息库中的 历史数据进行对比分析，评判试飞任务执行效果，并进 行原因分析，进一步提高任务的规划、执行效率，归纳出 更好的试飞方法，并将分析结果入库保存。在讲评过程中可以随时调入综合监控软件、平显监控软件以及图 中所示的各个专业的监控软件包中的数据同步回放软件设计该软件的设计思路是多个数据流的数据进行时间 对齐处理， 和 差分数据流进行合并时，因 为 采样率不同而且数据流中有相同数据元素，所以必须采 用线性插值处理算法进行数据流合并，合并结果与音视 频进行同步时，不进行差分处理，采用时间对齐的处理 方法，因为两条数据流只是在时间上具有相关性，内容 上没有相
11、同数据元素。 同步误差控制在 内。将完成同步之后的数据按照事先定义好的格式进行组包，按 照 协议通过网络 发 送 到讲 评 显示 终 端，进行 分 析、显 示 和 讲 评。 软 件 数 据 流 向 图 如 图 所示。任何一个实时监控中用到的监控画面软件。 资料调入显示软件是为了在讲评过程中使用实际飞行动作效果与技术理论进行对比而设计的，目前只要是 格式的任何资料都可以在讲评软件界面随时打开。结 语该软件支持触摸、鼠标等多种操作方式，通过三维动画显示、电子地理信息航迹显示、曲线、数据对比、历史数据统计等多种方式，达到通过试飞数据对试飞过程进行立体重现，全方位的分析试飞过程中的每一个关键动作技术细
12、节，让试飞员、试飞工程师等相关技术人员，自己的试飞动作执行和试飞动作设计的实际效果，对试飞效率的提高起到重要作用。 该讲评系统软件也视图驱动、管理软件设计该软件是试 飞 讲 评 软 件 的 后 台 应 用 软 件，综 合 分 析、显示软件和同步回放软件之间的接口软件。 软件功 能主要是对讲评分析、显示软件的管理，同步回放软件 与讲评分析、显示软件之间的信息交换，包括参数信息、 数据信息和网络状态信息等。 软件与相关软件之间的 数据流向图如图 所示。可以用于其它型号试飞讲评系统中，有非常好的可移植性和系统兼容性。参 考 文 献 高飞，聂青，李蕙芳，等 与 数 据 结 构北 京：北 京理工大学出版
13、社， 朗锐，罗发根 网络通信程序开发指南北 京：机械工业出版社， 李禹生，欧阳峥峥数据库应用技术北 京：清 华讲评信息可视化综合分析、显示软件设计该软件采用可视化技术、三维动画技术、多线程技参 考 文 献 ，符合设计初衷，具体实验结果如表 所示。 王俊杰，曹丽传感器与检 测 技 术北 京：清 华 大 学 出 版社， 王宏宝电子测量北京：科学出版社， 李 科 杰新编传感器技术手册 北 京：国 防 工 业 出 版 社， 东 南 大 学磁 敏 传 感 器 ： 杨兵初大学物理学北京：高等教育出版社， 肖 忠 祥数 据 采 集 原 理 西 安：西北工业大学出版 社， 佚名韦根传感器是利用韦根效应制成的一
14、种新型无源磁 敏器件：？ 燕庆明信号分析与处理北京：电子工业出版社，图部分中断程序流程图 何立民单片机高级教程：应 用 与 设 计北 京：北 京 航 空航天大学出版社， 刘润华现代电子系统设 计东 营：中国石油大学出版 社， 张宁，林春生，庞学亮基于低功耗器件的固态矢量地磁探 测器探测与控制学报，（）： 韩克华，任 西，秦 国 圣，等引信电子安全 起爆系统抗电磁 干扰加固方法探测与控制学报，（）：表实验结果读数表计 表 表 表 表 表计度器读数电子计量读数读数表计 表 表 表 表 表计度器读数电子计量读数作者简介：张长江方明义 冯静涛 刘静然 王升升 朱光磊男， 年出生，河南许昌人，高级工程师
15、。 主要从事电力电子、仪器仪表研究工作。男， 年出生，河南许昌人，助 理工程师。 从事电力电子、仪器仪表研究工作。 男， 年出生，河南许昌人，助 理工程师。 从事电力电子、仪器仪表研究工作。 男， 年出生，河南许昌人，工程师。 从事电力电子、仪器仪表研究工作。 男， 年出生，河南许昌人，助 理工程师。 从事电力电子、仪器仪表研究工作。 男， 年出生，河南许昌人，机械工程及自动化专业。 从事电力电子、仪器仪表研究工作。檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶檶 何渝计算机常用数值算法与程序（ 版）北京：人民邮电出版社，（上接第 页） 赵彦数据库原理与应用技术：北 京：清 华 大学出版社， 美 ， ， 编 程 指 南北 京：电 子 工 业出版社， 美 技 术 内 幕 （修 订 版） 版北京：清华大学出版社， 求是科技 数据库开发技术与工程实践北京：人民邮电出版社， 杨 乐 平，李 海 涛，杨 磊 程序设计与应用 版北京：电子工业出版社， 薛伟地理信息系统程序设计 北 京：国 防 工 业 出 版 社，作者简介：李筱雅女， 年出生，陕西西安人，硕士，高 级 工 程 师。 现 主 要 从 事 飞 行 试 验 遥 测 数 据 处 理 系 统 研 制 及 飞 行 数 据处理软件设计工作。
