开发灵活的F-35 VSIF数据采集系统

灵活的DAQ系统

图2显示了VSIF高通道数数据采集系统的常规架构。该系统分布在多个服务器上，以实现负载平衡和获得所需的性能。我们构建了分布式软件架构，其中包括6个主要的自定义应用程序，为系统的未来扩展提供支持。

数据采集详情

使用5个装有各种NI数据采集模块的PXI机箱进行模拟和数字数据采集，进而组成了总计有640条模拟通道和480条数字通道的采集系统。 为了控制系统的总硬件成本，在保持时间同步的同时，组合和匹配不同类型数据采集板卡的能力就显得格外重要。在高通道数分布式系统中，使用IRIG时间信号来保持时间同步，该信号可由VSIF数据采集系统或VSIF实验室内的其他信号源提供。

利用由GPIB控制的外部DC电源，采集模拟和数字数据的应用程序还可执行PXI板卡验证和内部校准以及信号路径校准。得益于信号路径校准自动化，仅需20分钟即可自动执行系统验证。若使用先前系统执行此类操作，可能花费数个小时，同时需要操作员与设备进行大量交互。

所有数据以工程单位(EU)提供给用户，且已考虑模数转换器、信号调理模块、换能器的校准值以及合适的零空值。同时衍生通道（即根据其他通道中包含的信息计算得到的通道，例如瓦特＝伏特×安培）也会计算在内。此外，内置的接口用于将用户定义的外部DLL连接到系统中，无需重新编译软件，就可创建更复杂的衍生通道。

集中式DAQ系统配置

VSIF数据采集系统的配置信息存储在相关数据库中。我们开发了一个自定义图形化用户界面(GUI)，便于系统管理员配置数据采集系统的各个方面，以下​是​该​界面​程序​的​部分​功能：

1. 用户管理
   • 管理系统八个级别的用户权限
2. 硬件清单
   • 管理可用硬件，如PXI板卡和换能器
   • 更新所有设备的校准信息和校准日期
3. 系统配置
   • 管理当前硬件连接
   • 编程用户定义的衍生通道
4. 数据管理
   • 将数据和数据库归档或导出到磁带或其他介质
   • 清理数据库中未使用的数据
5. 报告
   • 创建多个系统或通道配置的标准报告，包括校准的历史数据
   • 可添加新用户定义报告

通过提供诸如列排序和筛选、通道组定义、多记录编辑和复制/粘贴等功能，该应用程序旨在帮助系统管理员轻松处理系统的大量通道。通过用户权限，任何用户都可以查看系统配置，但只有经过授权的管理员才能更改值。还提供多个级别的管理员权限，便于为单个用户精确定义权限。

高度可配置的数据显示

由于在集成测试中，许多不同的用户组测试各种飞机子系统，因此单一静态用户显示并不是适合于VSIF数据采集系统的解决方案。因而，我们创建了一个动态用户可配置的数据显示应用程序，让任何用户可以使用多个显示控件选项，创建自定义数据视图。

本应用程序支持高级导航功能，以便用户可以即时查看实时数据或调用和查看以前测试运行中记录的数据。用户还可以设置触发和警报以快速查找数据中的关注点。

系统将个人用户配置的所有信息存储在数据库中，这些信息可与测试数据一起导出，以供独立查看或回放。这让用户可以捕获测试数据快照，包括多次测试运行的所有校准和换能器信息，并将其独立于主VSIF数据采集系统数据库使用，在离线分析或演示时非常有用。

图6所示的测试控制/监视/回放应用程序为用户提供了多种操作模式。系统可连续采集数据，并以“低分辨率”形式发布到6个客户端工作站。接收到已发布的数据集后，这些数据将在本地客户端的30分钟滚动缓冲器内进行持续缓冲。由此，用户可以及时查看过去发布或记录的数据，并在需要时实时回放。

当操作员选择记录数据时，“高分辨率”数据将被记录到文件中，并随后传输到中央存储库。操作员可以将这些测试运行下载到工作站，以便在回放模式下详细查看数据。用户也可以实时回放数据，或使用多个导航选项浏览数据记录的时间线。

数据管理

VSIF数据采集系统控制和保护所有记录的数据。当用户开始记录测试运行时，数据会自动从采集服务器转移到中央数据存储单元(RAID)。用户可以查看测试数据，但不能从RAID中删除任何测试数据。数据显示和数据分析导出应用程序都可以直接从RAID或归档数据集中调用数据。这让相对不熟练的用户只需稍微进行VSIF特定培训即可轻松查看以前记录的数据。

数据分析

VSIF数据采集系统通过自定义DIAdem数据接口(DDI)应用程序提供先进的分析功能，DDI应用程序可将数据导出为DIAdem分析包或简单的ASCII文本文件。DDI充分利用了所有数据库接口和为数据显示应用程序开发的EU转换功能，通过OLE接口将数据直接传输至DIAdem。该应用程序旨在帮助操作员轻松选择要导出到DIAdem的测试运行和通道，并支持合并来自多个测试运行的数据。

经久耐用的系统

结合先进的软件架构和可重新配置的灵活硬件，G Systems公司为洛克希德·马丁航空公司提供了高度可配置且可扩展的高通道数系统，以满足F-35飞机系统集成设施当前和未来的需求。

在数据采集系统全天候运行近15年后，该系统仍十分可靠。但是，与其他硬件/软件系统一样，需要不时升级以免过时。因为我们使用现成的技术而非专有技术设计VSIF数据采集系统，洛克希德·马丁公司的升级过程非常顺利。