一種機(jī)載afdx網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)控方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及大型飛機(jī)綜合化模塊化航空電子系統(tǒng)機(jī)載AFDX網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)控方法。本發(fā)明的方法包括以下步驟：1)用戶根據(jù)飛行任務(wù)確定需要監(jiān)控的數(shù)據(jù)內(nèi)容；2)根據(jù)需要監(jiān)控的數(shù)據(jù)內(nèi)容，配置狀態(tài)監(jiān)控表；3)接收所需監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，利用二級篩選和三級緩存的機(jī)制對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；4)用戶從大容量模塊中下載存儲的文件，根據(jù)文件中的數(shù)據(jù)對飛機(jī)總線網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)行監(jiān)控。根據(jù)本發(fā)明的方法滿足ADFX網(wǎng)絡(luò)中各種不同的監(jiān)控需求，并且實(shí)現(xiàn)對AFDX網(wǎng)絡(luò)中海量數(shù)據(jù)幀的準(zhǔn)確捕獲并提供給用戶進(jìn)行分析以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。
【專利說明】—種機(jī)載AFDX網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)控方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及大型飛機(jī)綜合化模塊化航空電子系統(tǒng)機(jī)載AFDX網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)控方法。

【背景技術(shù)】
[0002]航空電子全雙工交換式以太網(wǎng)(Av1nics Full Duplex SwitchedEthernet, AFDX)，是一種全雙工、高數(shù)據(jù)率、雙冗余的網(wǎng)絡(luò)，具有更高的可靠性和帶寬以及更低的延遲，并且克服了布線復(fù)雜、重量過大、維護(hù)及改型困難等缺點(diǎn)。AFDX作為新型航空網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)，已經(jīng)在空客A380/400M、波音B787等飛機(jī)上得到成功應(yīng)用，成為目前國際主流航空電子網(wǎng)絡(luò)互連的基礎(chǔ)。
[0003]數(shù)據(jù)監(jiān)控功能捕獲和存儲飛機(jī)飛行過程中的各種原始參數(shù)(通過機(jī)載綜合核心處理計(jì)算機(jī)來捕獲和存儲飛機(jī)總線網(wǎng)絡(luò)中的各種數(shù)據(jù))，通過數(shù)據(jù)鏈實(shí)時送回地面站或飛行結(jié)束后下載到地面站進(jìn)行分析處理，從而發(fā)現(xiàn)安全隱患、進(jìn)行趨勢預(yù)測提高、飛行操作的安全性以及指導(dǎo)飛機(jī)的設(shè)計(jì)與維護(hù)等，已成為國際民航公認(rèn)的提高安全管理水平，保障飛行安全的一項(xiàng)科學(xué)、有效的技術(shù)手段。
[0004]國內(nèi)機(jī)載航空電子系統(tǒng)AFDX網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用時間較短，對于AFDX網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)監(jiān)控還處于起步階段，尚未形成比較完善的解決方案和產(chǎn)品。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決【背景技術(shù)】中的問題，本發(fā)明提出了一種可滿足各種不同的監(jiān)控需求，并且實(shí)現(xiàn)對AFDX網(wǎng)絡(luò)中海量數(shù)據(jù)幀的準(zhǔn)確捕獲所需監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)供用戶進(jìn)行監(jiān)控的機(jī)載AFDX網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)控方法。
[0006]本發(fā)明的具體技術(shù)方案:
[0007]一種機(jī)載AFDX網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)控方法，其特征在，包括以下步驟:
[0008]I)用戶根據(jù)飛行任務(wù)確定需要監(jiān)控的數(shù)據(jù)內(nèi)容；
[0009]2)根據(jù)需要監(jiān)控的數(shù)據(jù)內(nèi)容，配置狀態(tài)監(jiān)控表，所述狀態(tài)監(jiān)控表包含虛擬鏈路號和用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議源端口號；
[0010]3)接收所需監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；
[0011]3.1)MEM模塊的捕獲端口捕獲飛機(jī)總線網(wǎng)絡(luò)的所有數(shù)據(jù)幀；
[0012]3.2)數(shù)據(jù)幀的一級篩選；
[0013]判斷數(shù)據(jù)幀是否為進(jìn)入AFDX交換機(jī)的數(shù)據(jù)，若是進(jìn)入AFDX交換機(jī)的數(shù)據(jù)，則保留，并將其放入第一緩存區(qū)中；若不是進(jìn)入AFDX交換機(jī)的數(shù)據(jù)，則刪除；
[0014]3.3)數(shù)據(jù)幀的二級篩選；
[0015]從放入第一級緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)幀中解析出數(shù)據(jù)的虛擬鏈路號和用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議源端口號源端口號，判斷是否與狀態(tài)監(jiān)控表中記錄的需要監(jiān)控的數(shù)據(jù)虛擬鏈路號和用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議源端口號源端口號匹配，如果匹配成功，則保留，并放入第二緩沖區(qū)；若匹配失敗，則丟棄；
[0016]3.4)數(shù)據(jù)幀的存儲；
[0017]3.4.1)在大容量存儲模塊中創(chuàng)建文件，所述文件包括文件頭數(shù)據(jù)和文件內(nèi)容；所述文件頭數(shù)據(jù)包括文件創(chuàng)建時間，捕獲通道號，飛行架次信息；
[0018]3.4.2)向步驟3.4.1)中的文件，寫入文件內(nèi)容；
[0019]從第二級緩存區(qū)中讀取數(shù)據(jù)幀，加入幀頭和幀序號后放入第三級緩存區(qū)中；待第三級緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)累計(jì)到大于等于64KB后調(diào)用寫接口將第三級緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)寫入到文件中，每次寫操作寫入64KB數(shù)據(jù)；
[0020]3.4.3)創(chuàng)建新文件
[0021]執(zhí)行步驟3.4.2)直至步驟3.4.1)文件內(nèi)容達(dá)到IGB時；創(chuàng)建新的文件，繼續(xù)執(zhí)行步驟3.4.2);當(dāng)執(zhí)行步驟3.4.3)新文件創(chuàng)建后，原文件繼續(xù)寫入文件內(nèi)容，當(dāng)原文件數(shù)據(jù)達(dá)到1.001GB時，原文件停止寫入文件內(nèi)容；新文件繼續(xù)寫入文件內(nèi)容；
[0022]3.4.4)重復(fù)執(zhí)行步驟3.4.1)至步驟3.4.3)，直至第二緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)幀全部寫完;
[0023]4)用戶從大容量存儲模塊中下載存儲的文件，根據(jù)文件中的數(shù)據(jù)對飛機(jī)總線網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)行監(jiān)控。
[0024]該方法在飛機(jī)總線網(wǎng)絡(luò)上設(shè)置有互為備份的兩路AFDX交換機(jī)以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)捕獲通道，并針對兩路數(shù)據(jù)捕獲通道建立相互獨(dú)立的三級緩沖區(qū)；步驟3.1)首先判斷并選定其中一路數(shù)據(jù)捕獲通道，進(jìn)行數(shù)據(jù)幀的接收。
[0025]上述步驟3)中大容量存儲模塊中的存儲文件記滿后，需進(jìn)行文件刪除；文件刪除按兩種原則之一執(zhí)行:
[0026]原則一:按用戶發(fā)送刪除指令，對指定的文件進(jìn)行刪除；
[0027]原則二:綜合核心處理計(jì)算機(jī)根據(jù)設(shè)定的容量閾值對文件進(jìn)行自動刪除。
[0028]本發(fā)明的有益效果是:
[0029]1、本發(fā)明的方法使用兩級篩選的機(jī)制實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控參數(shù)的可定制化，以滿足各種不同的監(jiān)控需求，具有很高的靈活性，并且減小了待分析的數(shù)據(jù)量。
[0030]2、本發(fā)明使用三級緩沖區(qū)的方式配合兩級篩選機(jī)制實(shí)現(xiàn)對AFDX網(wǎng)絡(luò)中大流量數(shù)據(jù)幀的穩(wěn)定存儲和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確獲取。
[0031]3、本發(fā)明監(jiān)控文件按照相應(yīng)規(guī)則存儲和命名，提供用戶操作接口，方便地面下載和下載后查找分析。
[0032]4、本發(fā)明的方法可實(shí)現(xiàn)對兩路AFDX網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，互為備份。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]附圖1綜合核心處理計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)簡圖；
[0034]附圖2數(shù)據(jù)處理流程框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0035]本發(fā)明提出機(jī)載AFDX網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)控方法的基礎(chǔ)是作為飛機(jī)機(jī)載中央維護(hù)系統(tǒng)的一部分，駐留在機(jī)載綜合核心處理計(jì)算機(jī)的之中，并通過專用數(shù)據(jù)捕獲通道與AFDX交換機(jī)捕獲端口連接，從而實(shí)時監(jiān)控飛機(jī)總線網(wǎng)絡(luò)中交互的各種數(shù)據(jù)。
[0036]結(jié)合圖1可知綜合核心處理計(jì)算機(jī)主要包括以下幾個模塊組成:AFDX交換機(jī)模塊(作為AFDX網(wǎng)絡(luò)中的中心節(jié)點(diǎn)，連接網(wǎng)絡(luò)中的各個終端系統(tǒng))、電源模塊(為綜合核心處理計(jì)算機(jī)中的各個模塊供電)、通用處理模塊(運(yùn)行各種應(yīng)用程序，完成航電系統(tǒng)綜合核心處理的功能)、圖形圖像模塊(運(yùn)行與圖形圖像相關(guān)的應(yīng)用程序)以及大容量存儲模塊(包含一塊通用處理模塊和一塊大容量電子盤模塊)等；
[0037]該方法實(shí)時采集總線網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)幀，并對數(shù)據(jù)幀進(jìn)行解析和篩選，然后按照相應(yīng)的規(guī)則對數(shù)據(jù)幀進(jìn)行存儲和管理，同時，向用戶提供監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的下載和刪除服務(wù)。
[0038]下面結(jié)合圖2對本發(fā)明方法具體技術(shù)方案進(jìn)行描述:
[0039]該方法包括以下步驟:
[0040]步驟I)用戶根據(jù)飛行任務(wù)確定需要監(jiān)控的數(shù)據(jù)內(nèi)容；
[0041]步驟2)根據(jù)需要監(jiān)控的數(shù)據(jù)內(nèi)容，配置狀態(tài)監(jiān)控表，狀態(tài)監(jiān)控表包含VL號和源UDP號，后續(xù)數(shù)據(jù)需要依據(jù)狀態(tài)監(jiān)控表進(jìn)行篩選；
[0042]步驟3)接收所需監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；
[0043]步驟3.1)大容量存儲模塊的捕獲端口捕獲飛機(jī)總線網(wǎng)絡(luò)的所有數(shù)據(jù)幀；
[0044]步驟3.2)數(shù)據(jù)幀的一級篩選；
[0045]判斷數(shù)據(jù)幀是否為進(jìn)入AFDX交換機(jī)的數(shù)據(jù)，若是進(jìn)入AFDX交換機(jī)的數(shù)據(jù)，則保留，并將其放入第一緩存區(qū)中；若不是進(jìn)入AFDX交換機(jī)的數(shù)據(jù)，則刪除；
[0046]步驟3.3)數(shù)據(jù)幀的二級篩選；
[0047]從放入第一級緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)幀中解析出數(shù)據(jù)的虛擬鏈路號(VL號)和用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議源端口號(源UDP號)，判斷是否與狀態(tài)監(jiān)控表中記錄的需要監(jiān)控的數(shù)據(jù)虛擬鏈路號(VL號)和用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議源端口號(源UDP號)匹配，如果匹配成功，則保留，并放入第二緩沖區(qū)；若匹配失敗，則丟棄；
[0048]步驟3.4)數(shù)據(jù)幀的存儲；
[0049]3.4.1)在大容量存儲模塊中創(chuàng)建文件，所述文件包括文件頭數(shù)據(jù)和文件內(nèi)容；所述文件頭數(shù)據(jù)包括文件創(chuàng)建時間，捕獲通道號，飛行架次信息，創(chuàng)建文件時將上述信息寫入文件頭數(shù)據(jù)；
[0050]3.4.2)向步驟3.4.1)中的文件，寫入文件內(nèi)容；
[0051]從第二級緩存區(qū)中讀取數(shù)據(jù)幀，加入幀頭和幀序號后放入第三級緩存區(qū)中；待第三級緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)累計(jì)到大于等于64KB后調(diào)用寫接口將第三級緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)寫入到文件中；
[0052]3.4.3)創(chuàng)建新文件
[0053]執(zhí)行步驟3.4.2)直至步驟3.4.1)文件內(nèi)容達(dá)到IGB時；創(chuàng)建新的文件，繼續(xù)執(zhí)行步驟 3.4.2)；
[0054]3.4.4)重復(fù)執(zhí)行步驟3.4.1)至步驟3.4.3)，直至第二緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)幀全部寫完;
[0055]步驟4)用戶從大容量存儲模塊中下載存儲的文件，根據(jù)文件中的數(shù)據(jù)對飛機(jī)總線網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)行監(jiān)控。
[0056]特別之處是:當(dāng)步驟3)中的存儲文件記滿后，需進(jìn)行文件刪除；文件刪除按兩種原則之一執(zhí)行:
[0057]原則一:按用戶發(fā)送刪除指令，對指定的文件進(jìn)行刪除；具體是:在地面狀態(tài)下，用戶使用PMART完成數(shù)據(jù)下載后向大容量存儲模塊發(fā)送刪除指令，模塊上運(yùn)行的【用戶指令接收處理任務(wù)】收到后根據(jù)指令進(jìn)行有選擇的刪除文件操作。
[0058]原則二:綜合核心處理計(jì)算機(jī)根據(jù)設(shè)定的容量閾值對文件進(jìn)行自動刪除；具體是:在飛機(jī)飛行過程中，文件記錄容量達(dá)到一定閾值后，軟件自動按照先記錄，先刪除的原則進(jìn)行文件刪除。為實(shí)現(xiàn)這一功能，在文件系統(tǒng)中存放一個記錄已有文件名的文件，每次進(jìn)行新文件創(chuàng)建后，將創(chuàng)建的文件名記錄到該文件的末尾，每次進(jìn)行刪除文件操作時，從該文件開頭處讀取文件名進(jìn)行刪除，并且刪除后將該文件名的存在標(biāo)志位置“0”，系統(tǒng)每次初始化過程中，讀取該文件，將存在標(biāo)志為“O”的文件名從文件中剔除。這樣使用維護(hù)存在的文件名列表的方式實(shí)現(xiàn)文件有序刪除的功能，避免了刪除時遍歷文件系統(tǒng)內(nèi)所有文件，讀取文件創(chuàng)建時間信息再進(jìn)行選擇這種耗時并且依賴于系統(tǒng)時間的方式。
[0059]這里需要說明的是，本發(fā)明的方法在飛機(jī)總線網(wǎng)絡(luò)上設(shè)置有互為備份的兩路AFDX交換機(jī)以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)捕獲通道，并針對兩路數(shù)據(jù)捕獲通道建立相互獨(dú)立的三級緩沖區(qū)；步驟3.1)首先判斷并選定其中一路數(shù)據(jù)捕獲通道，進(jìn)行數(shù)據(jù)幀的接收。
[0060]另外，地面用戶接口接收和處理的功能也需要進(jìn)行說明，用戶指令接收和處理的功能以任務(wù)的形式每500ms周期運(yùn)行，每周期開始時查看是否有用戶指令傳送過來，該指令的來源有兩處，通過地面的PMART設(shè)備傳來或者通過機(jī)上的中央維護(hù)系統(tǒng)傳來。如果有，則根據(jù)指令執(zhí)行相應(yīng)的操作，包括文件下載、文件刪除等文件類操作，執(zhí)行MBIT、獲取PUBIT結(jié)果等控制類操作以及狀態(tài)監(jiān)控表格更新等其他操作。
【權(quán)利要求】
1.一種機(jī)載AFDX網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)控方法，其特征在，包括以下步驟: 1)用戶根據(jù)飛行任務(wù)確定需要監(jiān)控的數(shù)據(jù)內(nèi)容； 2)根據(jù)需要監(jiān)控的數(shù)據(jù)內(nèi)容，配置狀態(tài)監(jiān)控表，所述狀態(tài)監(jiān)控表包含虛擬鏈路號和用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議源端口號； 3)接收所需監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理； 3.1)大容量存儲模塊的捕獲端口捕獲飛機(jī)總線網(wǎng)絡(luò)的所有數(shù)據(jù)幀； 3.2)數(shù)據(jù)巾貞的一級篩選； 判斷數(shù)據(jù)幀是否為進(jìn)入AFDX交換機(jī)的數(shù)據(jù)，若是進(jìn)入AFDX交換機(jī)的數(shù)據(jù)，則保留，并將其放入第一緩存區(qū)中；若不是進(jìn)入AFDX交換機(jī)的數(shù)據(jù)，則刪除； 3.3)數(shù)據(jù)幀的二級篩選； 從放入第一級緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)幀中解析出數(shù)據(jù)的虛擬鏈路號和用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議源端口號，判斷是否與狀態(tài)監(jiān)控表中記錄的需要監(jiān)控的數(shù)據(jù)虛擬鏈路號和用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議源端口號匹配，如果匹配成功，則保留，并放入第二緩沖區(qū)；若匹配失敗，則丟棄； 3.4)數(shù)據(jù)幀的存儲； 3.4.1)在大容量存儲模塊中創(chuàng)建文件，所述文件包括文件頭數(shù)據(jù)和文件內(nèi)容；所述文件頭數(shù)據(jù)包括文件創(chuàng)建時間，捕獲通道號，飛行架次信息； 3.4.2)向步驟3.4.1)中的文件，寫入文件內(nèi)容； 從第二級緩存區(qū)中讀取數(shù)據(jù)幀，加入幀頭和幀序號后放入第三級緩存區(qū)中；待第三級緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)累計(jì)到大于等于64KB后調(diào)用寫接口將第三級緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)寫入到文件中； 3.4.3)創(chuàng)建新文件 執(zhí)行步驟3.4.2)直至步驟3.4.1)文件內(nèi)容達(dá)到1GB時；創(chuàng)建新的文件，繼續(xù)執(zhí)行步驟3.4.2)； 3.4.4)重復(fù)執(zhí)行步驟3.4.1)至步驟3.4.3)，直至第二緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)幀全部寫完； 4)用戶從大容量存儲模塊中下載存儲的文件，根據(jù)文件中的數(shù)據(jù)對飛機(jī)總線網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)行監(jiān)控。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載AFDX網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)控方法，其特征在于:該方法在飛機(jī)總線網(wǎng)絡(luò)上設(shè)置有互為備份的兩路AFDX交換機(jī)以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)捕獲通道，并針對兩路數(shù)據(jù)捕獲通道建立相互獨(dú)立的三級緩沖區(qū)；步驟3.1)首先判斷并選定其中一路數(shù)據(jù)捕獲通道，進(jìn)行數(shù)據(jù)幀的接收。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載AFDX網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)控方法，其特征在于:步驟3)中大容量存儲模塊中的存儲文件記滿后，需進(jìn)行文件刪除；文件刪除按兩種原則之一執(zhí)行: 原則一:按用戶發(fā)送刪除指令，對指定的文件進(jìn)行刪除； 原則二:綜合核心處理計(jì)算機(jī)根據(jù)設(shè)定的容量閾值對文件進(jìn)行自動刪除。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)載AFDX網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)控方法，其特征在于:所述當(dāng)執(zhí)行步驟.3.4.3)新文件創(chuàng)建后，原文件繼續(xù)寫入文件內(nèi)容，當(dāng)原文件數(shù)據(jù)達(dá)到1.001GB時，原文件停止寫入文件內(nèi)容；新文件繼續(xù)寫入文件內(nèi)容。
【文檔編號】H04L12/26GK104348685SQ201410719301
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月29日
【發(fā)明者】郝玉鍇, 張曉紅, 牟明, 戴小氐, 李向東, 徐 明 申請人:中國航空工業(yè)集團(tuán)公司第六三一研究所