一种航空AFDX网络数据检测系统的制作方法

本发明涉及航空网络数据总线检测技术，特别是为实现afdx网络数据的在线加/卸载以及监控、解析、回放功能设计的一种航空afdx网络数据检测系统。

背景技术：

1、afdx总线协议最早由航空电子技术委员会审议并通过的基于ieee802.3标准和商用cots技术，首先被应用于a380和a400m，是当今航电系统总线类产品中的新型总线，是适用于航电系统信息传输的确定性飞机数据网络总线系统。相比与航空arinc429和mil-std-1553现有总线信号基础上,afdx网络具有传输速度快、可靠性强、抗干扰能力强等优点，直到2002年公布正式的标准，afdx网络成功的将商用以太网引入到了航空领域，越来越对的综合航电系统采用了技术先进、数据吞吐量大的afdx网络系统，因此，研究afdx网络检测技术是十分重要的。

2、目前，飞机上的航电系统，有很多的航电产品信号控制和状态回读是通过接收或发射afdx网络总线来进行判断和控制的。开发使用afdx网络的新机型或者是新改装的航电产品又或者对现有机型和航电产品进行试验室试验和故障诊断时，往往因为没有相应的检测手段而影响生产交付。因此设计能够适用于航电产品afdx网络数据检测系统是很有必要的。

3、现有技术中，市场上以及传统试验室试验中afdx网络数据检测系统大多存在以下问题，1)绝大部分afdx网络数据检测系统无法实现数据在线加/卸载功能，尤其是针对多台设备且数据量较大时，经常出现加载数据出错的情况，导致通常以传统拆箱开盖方式对设备进行升级维护，极大降低试验效率。2)无法实现对afdx网络作为航电系统主干网络的实时监控、解析和回放显示，不具备支持多种检索条件在大数据中查询参数信息、快速故障数据的检测能力。

4、基于上述难题，现急需一种在正常产品测试、生产交付及飞机排故过程中，多功能、高性能、集成度高的afdx网络数据检测系统，既能进行设备数据在线加/卸载，又能实现网络数据采集、解析、回放和检索功能，完成对设备功能检查需求。

技术实现思路

1、一种航空afdx网络数据检测系统，主要包含硬件和软件两部分组成，其中硬件主要由便携式加固计算机、afdx接口卡、sata盘读卡器组成，afdx接口卡是一个智能的pci模块，提供afdx网络总线的监控、解析、加载、回放功能的硬件支持；sata盘读卡器是用usb进行连接，可以访问多种格式的存储卡；软件包含两个部分，分别由基于arinc615a协议的在线加/卸载软件和afdx网络在线监控解析回放软件组成。所述的基于arinc615a协议的在线加/卸载软件由管理端和客户端两部分组成，管理端运行在afdx网络数据检测系统，客户端运行在目标机端，用户通过在管理软件界面实现多个目标端软件在线加/卸载功能；所述的afdx网络在线监控解析回放软件按照功能可划分为afdx帧处理模块、icd解析模块、故障扫描模块、数据回放模块，afdx帧处理模块对afdx数据帧结构的解析，icd解析模块是地面处理软件的核心，主要实现afdx总线数据的解析和显示，故障扫描模块是为满足排故人员快速浏览故障信息的需求，设计了基于xml的故障信息描述文件，数据回放模块是利用数据库形式对afdx网络数据进行读取回放。

2、arinc615a协议的在线加/卸载系统按功能将软件划分为5层，应用层、arinc615a协议层、tftp层、afdx驱动层和mac层，所述的应用层包含加载端应用和目标端应用两部分，加载端应用运行在加载设备中，目标端应用运行于目标设备中，这两个应用由上层用户发起，用户通过调用arinc615a协议层来实现；所述的arinc615a协议层包含加载端协议和目标端协议两部分，该层实现协议规定的find操作、信息操作、上传操作和下载操作，加载端协议通过向目标端发送请求，主动发起操作指令，目标端协议被动地等待请求，并根据不同的请求包执行响应操作；所述的tftp层实现文件数据的发送和接收功能，通过读写请求和ack应答的机制，保证文件传输过程的正确性，基于udp协议，使用afdx驱动层接口；afdx驱动层实现基于arinc615a协议的sap端口通信功能，包含ip、udp和sap协议，ip层提供无连接的数据包传输机制，实现数据的ip封装和分片功能，udp协议建立在ip协议之上，提供无连接的数据包传输，实现具有相同ip地址的不同进程的数据通信，sap端口机制实现了基于arinc664 p7协议的服务访问功能，能够通过sap端口实现afdx标准数据帧的接收和发送；所述的mac层实现arinc664 p7协议规定的虚链路管理，即vl管理和冗余管理的功能，该功能由硬件实现。

3、afdx帧处理模块是实现对afdx数据帧结构的解析，afdx帧结构由mac头、ip头、udp头、afdx载荷、sn、fcs、错误类别、输入/输出、端口、时间戳和fcs组成。

4、icd解析模块是地面处理软件的核心，实现afdx总线数据的解析和显示。该模块主要分为预处理模块和解析模块两部分。

5、预处理模块针对分布式采集器低速信号转换后的高速信号，其原始完成数据可分布在多个afdx帧中，在未接收到一个完整数据包时，无法进行解码，预处理模块通过对端口、块号分别建立缓冲队列，循环处理缓冲队列数据，组合成能够进行解码的完整原始数据。

6、解析模块由icd数据块定义数据块号，afdx网络数据帧中只有ip地址、虚链路号、udp端口等信息，通过建立映射表，识别出具体的数据块号，根据数据块号和icd定义，如数据类型、数据长度、起始位、结束位、符号位、状态位、最小值、最大值、分辨率等信息，自动依照逻辑含义进行解析处理，并支持以树结构、表格的方式将解析结果直观地显示出来。

7、故障扫描模块是为满足排故人员快速浏览故障信息的需求，设计的基于xml的故障信息描述文件，其文件字段结构包括：故障名称、故障阈值、实时监测值、故障判据、故障发生时间、故障持续时间、故障结束时间、故障发生次数、故障数据块号和afdx帧号，在线实时监控或回放快取数据时，故障扫描模块对原始的afdx网络数据进行逐一扫描判断分析，并生成图形化显示的故障列表清单。

8、数据回放模块采用sqlite3数据库进行数据回放，数据回放文件分为db数据文件和快取数据文件两种，db数据文件主要是在线监控时保存的记录数据文件，可直接通过sqlite3数据库程序接口直接读取回放，快取数据文件先进行读取并转换为db数据文件，再以sqlite3数据库形式进行回放，数据回放的显示形式包括树结构、表格和曲线，支持包括起止时间、数据块号、参数名称、通信端口、ip地址、虚链路号、udp端口、包长度的多种组合检索条件下的过滤显示。

9、本发明的有益效果在于：

10、1)本发明构建了一种基于afdx网络协议与arinc615a协议下的数据加/卸载系统，可一次针对多台设备、一台设备内多种模块软件批量同时升级，提出以询问/应答的方式，采用备份机制、ack应答、crc校验等多种安全保护机制，并支持多种检索条件在大数据量中查询参数信息，实现对大容量数据检测，极大提高试验效率及外场技术更改验证。

11、2)本发明设计了一种基于afdx帧处理、icd解析、故障扫描侦别、数据回放五大功能模块于一体的在线监控解析回放系统，系统通过配置vl/端口监控策略可对所有网络数据进行监控，监测航电系统之间的afdx总线数据，根据afdx协议和具体的icd文件，对网络数据进行解析，实现了基于端口/vl的网络监控及数据解码，通过采用sqlite3数据库程序接口对保存的记录数据文件直接进行读取回放显示，数据回放时能够通过系统时间、数据规范号、数据源/目的等方法进行数据检索,提高了飞机系统网络数据的研判能力。

12、3)本发明提出了一种基于xml的网络配置方法，采用静态路由的方式，赋予消息每个帧中层对层的对等通信的标识方式，设计基于xml的故障信息描述文件，包含故障名称、故障阈值、实时监测值、故障判据、故障发生时间、故障持续时间、故障结束时间、故障发生次数、故障数据块号和afdx帧号，实现对原始的afdx网络数据进行逐一扫描判断分析，并生成图形化显示的故障列表清单。具备飞行数据故障信息扫描与快速故障数据定位能力。

13、4)本发明根据afdx网络采用snmpvz协议，定义了报文操作，通过两种通信方式，一种是管理进程向代理进程发出请求，询问一个具体的参数值。另一种方式是代理进程主动向管理进程报告有某些重要的事件发生。实现afdx网络数据管理，保障数据在传输中安全性和可靠性。