涉及機(jī)載測(cè)試。

背景技術(shù)：

1、目前的機(jī)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通常采用分布式組網(wǎng)構(gòu)架，使用傳統(tǒng)以太網(wǎng)、can總線、arinc?664總線等協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。然而，這種傳統(tǒng)的組網(wǎng)構(gòu)架存在一些不足，例如同步性能差、數(shù)據(jù)傳輸延遲高、帶寬利用率低、可靠性不足等問題，因此需要新的技術(shù)來提高機(jī)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的性能和可靠性。

2、在這一背景下，時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)(timesensitive?networ，tsn)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。tsn技術(shù)是一種基于以太網(wǎng)的新型網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流進(jìn)行時(shí)間同步和調(diào)度，實(shí)現(xiàn)了高精度的數(shù)據(jù)傳輸和實(shí)時(shí)性要求。tsn技術(shù)具有分布式時(shí)鐘同步、低延遲、高帶寬利用率等特點(diǎn)，在工業(yè)控制、汽車領(lǐng)域等對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

3、采用tsn技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的機(jī)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)將帶來如下顯著的優(yōu)勢(shì)：首先，tsn技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高精度的數(shù)據(jù)同步，提高數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的同步性能；其次，tsn技術(shù)具有低延遲的特點(diǎn)，可以降低數(shù)據(jù)傳輸延遲，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性；此外，tsn技術(shù)還能夠提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性，通過對(duì)數(shù)據(jù)流的調(diào)度和管理，可確保數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸。

4、但是現(xiàn)有技術(shù)中，尚未提出一種基于tsn技術(shù)的機(jī)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用以克服傳統(tǒng)系統(tǒng)的同步性能差、傳輸延遲高等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的，現(xiàn)有技術(shù)中，尚未提出一種基于tsn技術(shù)的機(jī)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用以克服傳統(tǒng)系統(tǒng)的同步性能差、傳輸延遲高等問題的技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

2、時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)主控板卡，所述板卡包括：

3、主控核心板，用于完成所述主控板卡的控制和管理；

4、用于承載所述主控核心板的載板，并具有數(shù)據(jù)傳輸和接口轉(zhuǎn)換的功能；

5、用于完成所述主控板卡初始化配置、通信和時(shí)間同步的核心控制模塊；

6、用于為所述主控核心板提供輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換功能的接口模塊。

7、進(jìn)一步，提供一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，所述時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)主控板卡采用子母板結(jié)構(gòu)，主控核心板作為處理器，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制功能，載板實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換和接口適配功能。

8、進(jìn)一步，提供一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，所述主控核心板通過arm?cortex-a72架構(gòu)的處理器實(shí)現(xiàn)，支持tsn的以太網(wǎng)交換機(jī)和以太網(wǎng)控制器。

9、進(jìn)一步，提供一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，所述載板通過fpga芯片實(shí)現(xiàn)。

10、進(jìn)一步，提供一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，所述主控核心板和載板通過串行通信接口進(jìn)行連接，所述載板中設(shè)置有i/o?bank接口。

11、進(jìn)一步，提供一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，所述接口模塊用于將所述輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為fpga可處理的信號(hào)。

12、進(jìn)一步，提供一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，所述板卡還包括用于為所述板卡供電的電源模塊。

13、基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供了基于時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)的機(jī)載測(cè)試系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

14、所述的時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)主控板卡，用于實(shí)現(xiàn)所述系統(tǒng)的控制和協(xié)調(diào)；

15、用于采集不同類型的測(cè)試參數(shù)或信號(hào)的串口采集板卡、總線采集板卡和差動(dòng)電壓采集板卡；

16、用于實(shí)現(xiàn)所述系統(tǒng)中各個(gè)板卡間同步采集的觸發(fā)板卡。

17、進(jìn)一步，提供一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，所述系統(tǒng)還包括用于對(duì)所述系統(tǒng)功能擴(kuò)展的擴(kuò)展模塊。

18、基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供了基于tsn的機(jī)載測(cè)試方法，所述方法是基于所述的測(cè)試提供實(shí)現(xiàn)的，包括：采集待測(cè)系統(tǒng)中串口數(shù)據(jù)、總線數(shù)據(jù)和差動(dòng)電壓信號(hào)的步驟；對(duì)所述串口數(shù)據(jù)、總線數(shù)據(jù)和差動(dòng)電壓信號(hào)進(jìn)行解析、校驗(yàn)、濾波和時(shí)間戳添加的信號(hào)處理步驟。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益之處在于：

20、本發(fā)明提供的基于時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)的機(jī)載測(cè)試系統(tǒng)，通過引入tsn技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)高精度的數(shù)據(jù)同步，提高數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的同步性能。能夠?qū)崿F(xiàn)幾十納秒級(jí)的高精度時(shí)間同步。

21、本發(fā)明提供的基于時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)的機(jī)載測(cè)試系統(tǒng)，tsn技術(shù)具有低延遲的特點(diǎn)，可以降低數(shù)據(jù)傳輸延遲，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性?？梢詫?duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行優(yōu)先級(jí)分類和流量整形，實(shí)現(xiàn)低延遲的數(shù)據(jù)傳輸。

22、本發(fā)明提供的基于時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)的機(jī)載測(cè)試系統(tǒng)，tsn技術(shù)通過對(duì)數(shù)據(jù)流的調(diào)度和管理，可以提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性，確保數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸。可以對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行周期性的波形整形，保證整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的流量具有較低的時(shí)延和可預(yù)測(cè)性。

23、本發(fā)明提供的基于時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)的機(jī)載測(cè)試系統(tǒng)，采用了高性能的arm?cortex-a72架構(gòu)處理器和支持tsn的以太網(wǎng)交換機(jī)以及以太網(wǎng)控制器，這使得主控模塊具有強(qiáng)大的處理能力和網(wǎng)絡(luò)管理能力。這樣的設(shè)計(jì)保證了主控模塊在處理高速數(shù)據(jù)流和復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)管理任務(wù)時(shí)能夠保持高效穩(wěn)定的運(yùn)行。

24、本發(fā)明提供的基于時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)的機(jī)載測(cè)試系統(tǒng)，主控板卡的載板采用了fpga芯片作為核心，通過接口模塊將核心板引出的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換和適配，以滿足不同接口的需求。這種靈活的接口設(shè)計(jì)使得主控模塊能夠適應(yīng)多種外部設(shè)備和環(huán)境，并且便于定制化和擴(kuò)展。

25、本發(fā)明提供的基于時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)的機(jī)載測(cè)試系統(tǒng)，主控模塊采用了分層設(shè)計(jì)和模塊化結(jié)構(gòu)，將整個(gè)系統(tǒng)分為主控核心板和載板，并且在功能模塊上進(jìn)行了明確的分層設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)使得系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊相互獨(dú)立、清晰明確，易于維護(hù)和升級(jí)，同時(shí)也提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和靈活性。

26、本發(fā)明提供的基于時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)的機(jī)載測(cè)試系統(tǒng)，可以應(yīng)用于飛機(jī)、航天器等載具的性能測(cè)試和數(shù)據(jù)采集工作中。

技術(shù)特征：

1.時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)主控板卡，其特征在于，所述板卡包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)主控板卡，其特征在于，所述時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)主控板卡采用子母板結(jié)構(gòu)，主控核心板作為處理器，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制功能，載板實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換和接口適配功能。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)主控板卡，其特征在于，所述主控核心板通過arm?cortex-a72架構(gòu)的處理器實(shí)現(xiàn)，支持時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)的以太網(wǎng)交換機(jī)和以太網(wǎng)控制器。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)主控板卡，其特征在于，所述載板通過fpga芯片實(shí)現(xiàn)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)主控板卡，其特征在于，所述主控核心板和載板通過串行通信接口進(jìn)行連接，所述載板中設(shè)置有i/o?bank接口。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)主控板卡，其特征在于，所述接口模塊用于將所述輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為fpga可處理的信號(hào)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)主控板卡，其特征在于，所述板卡還包括用于為所述板卡供電的電源模塊。

8.基于時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)的機(jī)載測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)的機(jī)載測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括用于對(duì)所述系統(tǒng)功能擴(kuò)展的擴(kuò)展模塊。

10.基于時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)的機(jī)載測(cè)試方法，其特征在于，所述方法是基于權(quán)利要求8所述的測(cè)試提供實(shí)現(xiàn)的，包括：采集待測(cè)系統(tǒng)中串口數(shù)據(jù)、總線數(shù)據(jù)和差動(dòng)電壓信號(hào)的步驟；對(duì)所述串口數(shù)據(jù)、總線數(shù)據(jù)和差動(dòng)電壓信號(hào)進(jìn)行解析、校驗(yàn)、濾波和時(shí)間戳添加的信號(hào)處理步驟。

技術(shù)總結(jié)
基于時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)的機(jī)載測(cè)試系統(tǒng)，涉及機(jī)載測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的，現(xiàn)有技術(shù)中，尚未提出一種基于時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的機(jī)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用以克服傳統(tǒng)系統(tǒng)的同步性能差、傳輸延遲高等問題的技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)主控板卡，板卡包括：主控核心板，用于完成控制和管理；用于承載主控核心板的載板，并具有數(shù)據(jù)傳輸和接口轉(zhuǎn)換的功能；用于完成主控板卡初始化配置、通信和時(shí)間同步的核心控制模塊；用于提供輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換功能的接口模塊?；跁r(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)的機(jī)載測(cè)試系統(tǒng)，系統(tǒng)包括：的時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)主控板卡，用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制和協(xié)調(diào)；可以應(yīng)用于飛機(jī)、航天器等載具的性能測(cè)試和數(shù)據(jù)采集工作中。

技術(shù)研發(fā)人員：雷愛強(qiáng),李子揚(yáng),魏德寶,劉兆慶,劉旺,喬立巖,李瑞杰,陳少陽
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國商用飛機(jī)有限責(zé)任公司民用飛機(jī)試飛中心
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/17