?

　　飛行試驗數(shù)據(jù)處理是飛行試驗工程中非常重要的一個環(huán)節(jié)，是對各類試飛數(shù)據(jù)信息進(jìn)行細(xì)致、充分和全面的分析與處理，數(shù)據(jù)處理結(jié)果是飛行試驗鑒定結(jié)論的核心依據(jù)。隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在飛行試驗測試領(lǐng)域的深入應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)化測試技術(shù)逐漸成為飛行試驗測試技術(shù)發(fā)展的另一個核心。同時隨著現(xiàn)代飛機(jī)設(shè)計技術(shù)的發(fā)展，飛機(jī)系統(tǒng)越來越復(fù)雜，飛行試驗科目、測試參數(shù)、測試數(shù)據(jù)種類以及測試數(shù)據(jù)總量越來越多。對飛行試驗數(shù)據(jù)處理從質(zhì)量、速度以及數(shù)據(jù)安全性、可靠性等方面提出了更高的要求。機(jī)載網(wǎng)絡(luò)化測試系統(tǒng)架構(gòu)技術(shù)應(yīng)用于最新的飛機(jī)測試系統(tǒng)上，該系統(tǒng)采集記錄的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)記錄了飛機(jī)一個飛行試驗起落的各類測試數(shù)據(jù)信息，新一代飛機(jī)測試參數(shù)總量激增，數(shù)據(jù)總量達(dá)到上百個GB。為縮短單架次飛行試驗周期，如何高效快捷地對這些非結(jié)構(gòu)化的海量網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包進(jìn)行同步分析處理，方便科研人員的應(yīng)用，就成為必須解決的實際問題。

　　1 網(wǎng)絡(luò)化機(jī)載測試系統(tǒng)飛行試驗數(shù)據(jù)的特點

　　在網(wǎng)絡(luò)化機(jī)載測試系統(tǒng)Kam4000中，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包從采集器通過二級交換機(jī)到記錄器。第一級交換機(jī)可以有多個，二級交換機(jī)作為系統(tǒng)的時鐘接入點、遙測數(shù)據(jù)和記錄器的接入點、系統(tǒng)配置文件的加載點，結(jié)構(gòu)如圖1所示。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包被記錄器完整的記錄下來，在此需要分析的是記錄器記錄的完整的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。該網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)是有一個個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包組成，每個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的格式根據(jù)采集器的不同可以是不同的。

?

　　1.1 與Kam500采集系統(tǒng)的差別

　　現(xiàn)在大量應(yīng)用于飛行試驗的Kam500機(jī)載測試系統(tǒng)，采集記錄的飛行試驗數(shù)據(jù)格式為標(biāo)準(zhǔn)的PCM數(shù)據(jù)。PCM數(shù)據(jù)由重復(fù)出現(xiàn)的長幀組成，每個長幀的長度是固定的，每個長幀包含若干個短幀。網(wǎng)絡(luò)化機(jī)載測試系統(tǒng)Kam4000中，采集記錄的飛行試驗數(shù)據(jù)為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包格式。每個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的大小都可以不同，并且每個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包中的參數(shù)個數(shù)也可以不同。

　　1.2 海量網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的格式

　　網(wǎng)絡(luò)化測試系統(tǒng)采用ARCA公司的最新采集器，采集記錄的數(shù)據(jù)格式根據(jù)采集器的不同可以是IENA，或XNET/INET網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包格式。采用BCU105(IENA Ethernet Controller)支持的是IENA包結(jié)構(gòu)。而采用BCU140(XNET Ethernet Controller)支持XNET/INET的同時，也支持IEN-A。在網(wǎng)絡(luò)化測試系統(tǒng)中IENA和XNET/INET網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包以EthernetⅡ協(xié)議廣播。根據(jù)記錄器的不同，記錄的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)可以是PCAP格式或者IRIG106-10格式記錄。

　　PCAP基本格式：

　　文件頭 數(shù)據(jù)包頭 數(shù)據(jù)包 數(shù)據(jù)包頭 數(shù)據(jù)包 …

　　IRIG106-10基本格式：

　　文件頭 特殊字頭 數(shù)據(jù)包 特殊字頭 數(shù)據(jù)包 …

　　根據(jù)飛行試驗的測試特性，參照以往的模擬量在飛行實驗中記錄數(shù)據(jù)的大小，如果參數(shù)量為5 000個，一定的飛行時間內(nèi)記錄的飛行試驗數(shù)據(jù)為12 GB左右。隨著飛機(jī)系統(tǒng)的復(fù)雜性的增加，應(yīng)用于飛行實驗的網(wǎng)絡(luò)化測試系統(tǒng)需測試的飛行試驗參數(shù)也越來越多，單架次的飛行試驗記錄的模擬量數(shù)據(jù)將是現(xiàn)在的4倍、5倍甚至更多。

　　1.3 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包個數(shù)多

　　為提高發(fā)包效率，使發(fā)包延遲時間盡可能小，將數(shù)據(jù)包在采集后快速的發(fā)送出去，ARCA公司的采集器規(guī)定每個數(shù)據(jù)包的大小在設(shè)計上不允許超過1 500 B。同時，現(xiàn)在的測試參數(shù)都是高采樣率，在這樣的測試系統(tǒng)條件下，一個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包可記錄的參數(shù)量非常有限，必然會產(chǎn)生惟一標(biāo)示的單個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的個數(shù)激增。

　　1.4 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包非結(jié)構(gòu)化

　　網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包具有典型的非結(jié)構(gòu)化。在采集器端，按照測試系統(tǒng)的配置采集參數(shù)，并形成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包。對于交換機(jī)而言，單個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的到來和發(fā)送沒有完整的規(guī)則。在記錄器上記錄的原始網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)包的排列順序上是無序的，數(shù)據(jù)包的周期是不確定的。不能準(zhǔn)確預(yù)測到下一個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包到來的順序和時間。

　　2 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理方法

　　針對以上網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的特點：最新的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包格式和記錄格式，海量的原始數(shù)據(jù)，數(shù)目龐大的測試參數(shù)，典型的非結(jié)構(gòu)化，以及上千萬、上億的單個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包。根據(jù)飛行試驗的特點，必須在盡可能短的時間內(nèi)給出飛行試驗的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，以便試飛工程師安排接下來的飛行試驗。

　　2.1 內(nèi)存映射文件

　　內(nèi)存映射文件，是由一個文件到一塊內(nèi)存的映射。WIN32提供了允許應(yīng)用程序把文件映射到一個進(jìn)程的函數(shù)(CreateFileMapping)。使用內(nèi)存映射文件處理存儲于磁盤上的文件時，將不必再對文件執(zhí)行I/O操作，使得內(nèi)存映射文件在處理大數(shù)據(jù)量的文件時能起到相當(dāng)重要的作用。在處理飛行試驗海量網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)時，需不斷地提取數(shù)據(jù)的，進(jìn)行判斷、跳過等文件操作。如果按照以往的文件指針模式去提取網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)處理效率上有可能不能滿足飛行試驗海量網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理的需求。針對快速讀取海量原始網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，內(nèi)存映射文件模式提供了解決方法。