以太网在中型运输机试飞测试中的应用

周强　刘建辉　杜小阳　龚川森

摘 要：以太网创始者为Xerox公司，并且经过DEC，Intel与Xerox公司共同开发一种局域网基本规范，为目前局域网最普遍结合通信协议参考标准。以太网采取CD/CSMA技术，并且以每秒十米速度在多类电缆上面运行，同IEEE802.3标准极为相似，包含有标准型，快速型与10G的以太网。当前我国，作为中型飞机研发试飞一种关键技术以太网技术与其相关应用仍然停留在研究探索初步使用时期，该篇文章结合我国中型飞机飞行试验特征与要求，联系目前测试技术发展与试飞测试趋势，同以往成功试飞经验积极借鉴，提出将以太网有机融合于中型运输飞机测试飞行有效途径，希望可以为相关领域发展做出一些贡献。

关键词：以太网；中型运输机；试飞测试；应用

前言

试飞测试为对武器装备、发动机、机载设备与航空器鉴定与定型一项繁杂工程。伴随我国航空事业突飞猛进发展还有新技术普及应用，试飞测试对象也漸渐向多元靠拢。西方国家航空事业明显在国际占据领先位置，零六年超大型远程宽体客机即万众瞩目的空客A380征得试航允许，同年F35第五代的战机进行第一次试飞，一零年俄罗斯T60第一次尝试飞行。除此以外发动机行业研发推行的力度也在逐渐加大，机载设备等发展也都如火如荼，文章也可说是与时俱进对新兴技术以太网应用于中型运输飞机飞行测试中作用进行研究，希望可以为相关航空工作者提供一些参考建议。

1 相关概述

以太网为现如今得到最为广泛应用局域网相关技术，某种特殊程度对其它局域网参照标准予以代替，比如像ARCNET，FDDI与令牌环等，IEEE802.3的规定包含介质访问，电信号与物理层连线相关协议内容，经历百兆以太网经过上世纪突飞猛进发展，千兆与10G的以太网基于领导企业与国际组织倡导正在以惊人速度普及拓展开来[1]。以太网最初为施乐帕罗姆阿尔托科研中心尖端研究技术之一，人们普遍认为以太网为一九七三年被发明出来的，是罗伯特里奥梅特卡夫为其PARC老板递交一份以太网功能相关备忘录而诞生，但是其却指出是过几年以后才有的以太网。三年后，卡夫与其助手大卫发表《以太网：局域计算机网络的分布式包交换技术》，接下来一年卡夫与其合伙人获取存在冲突检测多点数据型通讯系统专利称号，被称作是冲突检测载波侦听型多路访问，就此标志着以太网生成。值得一提的是，实际网络数据流特征和人们普及局域网前估计是不一样的，而正是源于以太网构造简单导致局域网得到前所未有拓展空间，卡夫就读于麻省理工期间对以太网相关技术理论基础予以夯实[2]。可以讲以太网并非单纯网络，而为一类技术规范形式。其标准定义局域网内结合电缆信号与类型处理办法。以太网互联网设备间用十至一百兆速率对信息进行传送，而且以太网具备可靠性能高，传输速率快与成本低等诸多优势。

2 中型运输机的试飞测试特征以及要求

中型运输机在国内试飞测试还占据少数，同小型运输飞机比起来，其试飞测试方面存在很多区别，参数数量与种类也比较多，造成相应测试系统同样相对复杂[3]。中型运输机的试飞测试特征与需要面对要求可被归纳成下述内容：飞机性能较为先进，系统相对复杂，测量参数与试验项目大幅上涨，飞机要求记录与测试参数需要达到差不多一万个左右；模拟信号的宽带越发增大，达至20KHz左右，比如像语音，噪声与高频振动等；配置电子系统也呈现多样化，涵盖有多类数字总线，像高速数据HSDB，Ethernet，RS232与ARINC429等；飞机测量设备接线，安装与布置空间分布较为广泛，机舱的空间比较大，局部安装测试区域相对狭窄，例如像发动机舱；所有试飞架次的飞行时间比较久，可超五小时；需要对多种测试系统与测试领域数据进行归纳总结，例如开关量，各种电子总线的数据，宽带的模拟信号与标准型模拟信号等；飞行测试相关工作人员能够实时连续在线作业，对飞机性能与参数进行评估与分析；国内诸多飞机在试飞测试仪器设备方面主要采取IRIG106标准PCM设备，它含有遥测，回放，数据记录与收集等功能，像KAM500数据收集系统，需要尽可能采取已有测试资源与设备；中型运输机研发时间相对较久，所以测试系统可靠性应较高，此外对于潜在延展性也有较高要求。

3 以太网中型运输机测试飞行应用

3.1 监控系统协议设计

系统大致传输两类数据，即工程量与原始数据，且都存在数据量大与传输速率高等特征，固定的传输方向，基于此网段可划分为二，单一网段对一类数据进行传输。两类数据实时阶段进行传输，为了提升传输速率，采取IP/UDP协议下传输；两类数据均需发送至很多目标地点，所以可结合组播形式，采取静态多址相关技术。数据收取方预定涵盖自身需要数据组播地址即可，数据可为部分也可为全部。除两种大型数据以外，其它信息也有需要进行传输的，主要包含状态信息，诊断信息以及加载配置信息等。通过监控测试站与专用电脑对PCM的前端，生成器与服务器予以加载配置。加载配置信息只可于准备阶段进行传输，前后信息存在较大关联，传输的次数少，应当采取点对点型加载方式，所以可采取TCP型协议。监控测试站不固定，数量庞大，所以为了尽可能减少工作量并确保服务器和配置保持一致，工作站启动的时候会自主由服务器对所需配置信息进行获取。相同的，系统运行初始阶段才可对诊断信息进行传输，也应当采取TCP型协议。实时阶段对状态信息进行传输，数据量相对较小，同样采取TCP的协议方式[4]。工作站同PCM的前端，生成器等类属不同网段，所以它们彼此间TCP的传输要依赖路由。交换机支撑三层组播功能与路由功能，参照传出协议与网段对路由进行不同设置。

3.2 网络测试和应用

系统研发完成以后，实验室内对网络通信予以测试。这里列举一测试用例与结果以作参考：五路的原始数据，其总速率大约在每秒10Mb左右，监控的参数数量在一千五百个左右，更新速率为每秒三十二点，没有发现原始数据包丢失。在系统研发成功以后，已经成功完成中型运输机调整试飞与试航审定试飞合格者予以实时监控，旨在使飞机获取良好使用效果，型号各项试飞要求都可顺利达标，为以后正式投入运行打下坚实基础。

4 结束语

综上所述，采取任何网络发送协议与总线，都是旨在为日益增加测试需求提供便利条件；机载测试过程中网络技术应用能够让测试系统的架构变得更加灵活机动；目前测试系统历史性成就便为系统内交换式拓扑结构诞生；使用以太网技术对于提升系统安全可靠性，技术的成熟度以及效益与成本都是至关重要的，可以说以太网相关技术是现如今中型运输飞机飞行测试一种最为经济先进测试辅助方法。

参考文献

[1]田方正，王锦.机载网络化测试系统框架设计技术研究[J].测控技术，2013，4：9-11.

[2]宋政斌，王伟，权永刚.无线网在飞行试验遥测传输中的研究与应用[J].计算机测量与控制，2012，1：153-154+157.

[3]戴卫兵，王文丽.网络技术在ARJ21试飞测试中的应用[J].测控技术，2010，12：42-43+47.

[4]宋政斌，郭晓玲，于艳.网络监听技术在飞行试验机载测试中的应用与研究[J].计算机测量与控制，2009，10：1917-1919+1922.