유연한 F-35 VSIF(Vehicle Systems Integration Facility) 데이터 수집 시스템 개발

유연한 DAQ 시스템

그림 2는 채널 수가 많은 VSIF 데이터 수집 시스템의 일반적인 아키텍처를 보여줍니다. 시스템은 로드 균형을 이루며 필요한 성능을 얻기 위해 여러 서버에 분산되어 있습니다. 향후 시스템을 확장할 수 있도록 6개의 주요 사용자 정의 어플리케이션이 포함된 분산 소프트웨어 아키텍처를 구축했습니다.

데이터 수집 상세 정보

아날로그 데이터와 디지털 데이터는 총 640개의 아날로그 채널과 480개의 디지털 채널의 다양한 NI 데이터 수집 모듈로 채워진 5개의 PXI 섀시를 사용하여 수집됩니다. 시간 동기화를 유지하면서 다양한 유형의 데이터 수집 보드를 조합하는 기능은 시스템의 전반적인 하드웨어 비용을 제어하는 데 중요합니다. 시간 동기화는 VSIF 데이터 수집 시스템 또는 VSIF 랩 내의 다른 소스에서 제공할 수 있는 IRIG 시간 신호를 사용하여 채널 수가 많은 분산 시스템에서 유지됩니다.

아날로그 데이터 및 디지털 데이터를 수집하는 어플리케이션은 GPIB에서 제어하는 외부 DC 소스를 사용하여 PXI 보드를 검증하고 내부 및 신호 경로를 교정합니다. 신호 경로 교정을 자동화하면 단 20분 만에 자동으로 시스템이 검증됩니다. 이전 시스템으로는 이러한 검증에 몇 시간이 소요되었었으며 운영자와 긴밀히 대화해야 했습니다.

공학 단위(EU)로 사용자에게 전달되는 모든 데이터는 아날로그-디지털 변환기, 신호 컨디셔닝 모듈, 트랜스듀서 및 해당되는 경우 제로 널 값에 대한 교정 값을 처리합니다. Watts=Volts*Amps와 같은 다른 채널에 포함된 정보로 계산되는 채널인 파생 채널도 계산할 수 있습니다. 또한 시스템의 내장 인터페이스-링크 사용자 정의 외부 DLL은 소프트웨어를 다시 컴파일하여 더 복잡한 파생 채널을 만들 필요가 없습니다.

중앙 집중식 DAQ 시스템 설정

VSIF 데이터 수집 시스템의 설정 정보는 관계형 데이터베이스에 저장됩니다. 시스템 관리자가 다음을 포함하여 데이터 수집 시스템의 모든 측면을 설정하는 데 사용하는 사용자 정의 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 개발했습니다.

1. 사용자 관리
   • 시스템의 8단계 사용자 권한 관리
2. 하드웨어 재고
   • PXI 보드 및 트랜스듀서와 같은 사용 가능한 하드웨어 관리
   • 모든 장비의 교정 정보 및 교정 날짜 업데이트
3. 시스템 설정
   • 현재 하드웨어 연결 관리
   • 사용자 정의 파생 채널 프로그래밍
4. 데이터 관리
   • 데이터 및 데이터베이스를 테이프 또는 다른 미디어로 보관 또는 내보내기
   • 데이터베이스에서 사용하지 않는 데이터 정리
5. 리포트
   • 시스템 또는 채널 설정에 대한 몇 가지 표준 보고서 작성(교정 기록 데이터 포함)
   • 새로운 사용자 정의 보고서 추가 기능 제공

이 어플리케이션은 열 정렬 및 필터링, 채널 그룹 정의, 멀티레코드 편집 및 복사/붙여넣기 기능 등을 제공하여 시스템 관리자가 시스템의 많은 채널 수를 쉽게 처리할 수 있도록 설계되었습니다. 모든 사용자는 사용자 권한을 이용하여 시스템 설정을 볼 수 있지만 인증된 관리자만 값을 변경할 수 있습니다. 개별 사용자의 권한을 정확하게 정의할 수 있도록 몇 가지 관리자 권한 수준이 제공됩니다.

고도로 설정 가능한 데이터 디스플레이

많은 다른 사용자 그룹이 통합 테스트 중에 다양한 항공기 하위 시스템을 테스트하기 때문에 단일 정적 사용자 디스플레이는 VSIF 데이터 수집 시스템에 맞는 솔루션이 아니었습니다. 대신 사용자가 설정 가능한 동적 데이터 디스플레이 어플리케이션을 만들어 모든 사용자가 여러 인디케이터 옵션을 사용하여 사용자 정의 데이터 보기를 만들 수 있도록 했습니다.

이 어플리케이션은 고급 탐색 기능을 지원하기 때문에 사용자는 실시간으로 데이터를 즉시 검토하거나 이전에 실행했던 테스트에서 기록된 데이터를 불러와서 볼 수 있습니다. 또한 트리거와 알람을 설정하여 데이터에서 관심 있게 지켜볼 곳을 신속하게 찾을 수 있습니다.

시스템은 개별 사용자 설정에 대한 모든 정보를 데이터베이스에 저장하며, 이 정보는 독립형 검토 또는 재생을 위한 테스트 데이터와 함께 내보낼 수 있습니다. 이를 통해 사용자는 여러 테스트를 실행하면서 모든 교정 및 트랜스듀서 정보를 포함하여 테스트 데이터의 스냅샷을 작성하고 오프라인 분석 또는 프레젠테이션에 유용할지 모르는 주 VSIF 데이터 수집 시스템 데이터베이스와 독립적으로 사용할 수 있습니다.

그림 6에 표시된 테스트 제어/모니터/재생 어플리케이션은 사용자에게 몇 가지 작동 모드를 제공합니다. 시스템은 지속적으로 데이터를 수집하여 "낮은 해상도" 포맷으로 6개의 클라이언트 워크스테이션에 게시합니다. 게시된 데이터 세트가 수신되면 로컬 클라이언트에서 30분 롤링 버퍼로 연속 버퍼링됩니다. 사용자는 이 버퍼에서 게시되거나 기록된 데이터의 이력을 찾아보고 원하는 경우 실시간으로 재생할 수 있습니다.

운영자가 데이터 로깅을 선택하면 "높은 해상도" 데이터가 파일에 기록되고 나중에 중앙 저장소로 전송됩니다. 이렇게 실행한 테스트는 워크스테이션으로 다운로드하여 재생 모드의 데이터를 자세히 검토할 수 있습니다. 사용자는 실시간으로 데이터를 재생하거나 여러 탐색 옵션을 사용하여 기록된 데이터의 타임라인을 탐색할 수 있습니다.

데이터 관리

기록된 모든 데이터는 VSIF 데이터 수집 시스템에서 제어 및 보호됩니다. 데이터는 사용자가 실행 테스트를 로깅하기 시작하면 수집 서버에서 RAID(중앙 데이터 스토리지 디바이스)로 자동으로 이동합니다. 사용자는 테스트 데이터를 검토할 수 있지만 RAID에서 테스트 데이터를 삭제할 수는 없습니다. 데이터 디스플레이 및 데이터 분석 내보내기 어플리케이션은 모두 RAID 또는 보관된 데이터 세트에서 데이터를 직접 불러올 수 있습니다. 따라서 상대적으로 숙련되지 않은 사용자는 최소한의 VSIF 교육만으로 이전에 로깅된 데이터를 쉽게 검토할 수 있습니다.

데이터 분석

VSIF 데이터 수집 시스템은 데이터를 DIAdem 분석 패키지 또는 간단한 ASCII 텍스트 파일로 내보내는 사용자 정의 DIAdem 데이터 인터페이스 (DDI) 어플리케이션을 통해 고급 분석 기능을 제공합니다. DDI는 데이터 디스플레이 어플리케이션용으로 개발된 모든 데이터베이스 인터페이스와 EU 변환 기능을 활용하여 OLE 인터페이스를 통해 데이터를 DIAdem에 직접 공급합니다. 운영자는 이 어플리케이션을 통해 DIAdem으로 내보낼 실행 테스트 및 채널을 쉽게 선택할 수 있으며 여러 실행 테스트의 데이터 병합을 지원합니다.

마지막까지 구축된 시스템

고급 소프트웨어 구조와 재구성 가능하고 유연한 하드웨어 사용으로 G Systems이 F-35 VSIF의 지금 그리고 앞으로 필요로 하는 요건을 충족시키면서 설정 가능성과 확장성이 높으며 채널 수가 많은 시스템을 Lockheed Martin Aeronautics에 공급하는 것이 가능했습니다.

거의 15년 동안 데이터 수집 시스템을 24시간 연중무휴로 실행했지만 시스템은 여전히 안정적으로 작동하고 있습니다. 그러나 다른 하드웨어/소프트웨어 시스템과 마찬가지로 노후화를 방지하기 위해 업그레이드가 필요한 경우도 있습니다. 적절한 기술이 아닌 상용 기술을 사용하여 VSIF 데이터 수집 시스템을 설계한 이후, 업그레이드가 매우 순조로워졌습니다.