基于数字量分层定义解析的实时物理量显示

胡含凯，焦柯，张景鹏

（西安机电信息技术研究所 陕西 西安　710065）

基于数字量分层定义解析的实时物理量显示

胡含凯，焦柯，张景鹏

（西安机电信息技术研究所 陕西 西安710065）

针对以往弹箭遥测数据处理中数字量以串行数据包整体形式显示，不能反映出弹箭武器各测试参数的实时工作状态，提出了基于数字量分层定义解析的实时物理量显示。该方法依据数字量的分层定义，利用嵌入式计算机系统对数字量进行实时分路、解包，选择性的将数字量中的重要特征量还原成实际工程物理量并实时显示。多次外场的弹箭遥测试验验证及不同测试设备数据信息的比对结果表明，该方法测试数据稳定、可靠，提高了弹箭武器试验阶段故障诊断的快速性和准确性。

弹箭遥测；遥测数据；数字量；显示

随着常规弹箭武器的制导化发展，采用的高新技术越来越多；武器系统的多元化控制元素不断涌现［1-2］。弹箭武器系统中各控制单元和弹载计算机多以数字量的方式进行信息交换与传输，以往遥测地面设备数据实时显示时，数字量以串行数据包整体形式显示，只能说明弹箭武器系统各控制单元和弹载计算机通讯是否正常，不能实时反映出弹箭武器各测试参数的实时工作状态［3-5］。为了能及时准确的为现场行政总指挥和弹箭系统总师们提供更直观的决策依据：弹箭武器系统各控制参数的工作状态如何，飞行试验是否可以安全进行等，文中提出了基于数字量分层定义解析的实时物理量显示。显示。图1为数字量的数据包整体形式显示处理结构图，图2为数字量的串行数据包整体形式实时显示结果。

以往试验现场总指挥和武器系统总师们对武器系统各控制单元的工作状态分析和决策，都是依靠数据存储、事后处理解析来完成的（如图3、图4）；事后遥测数据分析不利于现场总指挥和武器系统总师们对武器系统工作状态的快速定位和试验安全、有序的进行。

1　弹箭遥测数据中的数字量

为了提升弹箭武器系统的精确制导，武器系统制导控制元素常常是综合使用，例如GPS、北斗和惯导结合、激光和惯导结合、卫星和图像相结合等［6］。弹箭武器系统各控制单元和弹载计算机多以串口数字包的方式进行信息交换与传输，采用传统的数字量以串行数据包整体形式显示方法对包含了弹箭系统大量控制信息的数字量，不能拆分成直观的物理量

图1　数字量的数据包整体形式显示处理结构图

弹箭遥测数据中的数字量多采用多个遥测帧来传输一包数据，如&GPS。假设遥测弹载编码器格式为：码率为819.2kbps、帧长为64字节（通道）、帧码为EB 90，在遥测帧结构中对应的数字量通道用&GPS进行标识，所传送的数据包为：（7E AA 7E）08 9A 00 B5 F9 C1 F8 94 CB 16 BE 09 F6 BB D8 9C B8 01 2B EB C7 20 CB 00 CC 2B 4F 57 5F EF 28 3E B1 06 4B BB 06 F1 34 3D 22 77 1C C0 10 98 88 3B 9F 4C F9 3A F4 09 C4 D7 D1 01 0E CD C7 20 9D 00 B0 B2 4F 57 25 F7 4D 3F F6 25 09 40 B0 00 23 01 3A 06 D1 E6 0B 00 03 01 02 BB B9 3A 2F 3B ED B9 FE 00 00 00 D1 FA E3 02 FA 16 4E 3E AB 3C 33 BD 00 00 01 00 00 00 00 00 14 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 0C（0D），（如图5所示）。7EAA7E和0D为遥测编码器对数据包采样后增加数据帧头和结束字（校验和），方便区分武器系统所含的多个数字量。

图2　数字量的串行数据包整体形式实时显示结果图

图3　遥测数据处理过程

图4　某一路数字量二次解包信息

图5　数字量的形成

2　数字量分层定义解析的实时物理量显示

为了能及时准确的为现场行政总指挥和弹箭系统总师们提供更直观的分析与决策依据，提高弹箭武器试验阶段故障诊断的快速性和准确性，需要对弹箭遥测数据中以串口形式传输的数字量进行实时物理量显示，即将数字量内部所包含的信息（如&GPS的经度、纬度、高度、星数等）直接还原成实际工程物理量显示。首先要完成数字量的分层定义，数字量的分层定义结构图如图6所示。

图6　数字量的分层定义结构图

数字量分层定义的步骤如下：

1）数字量的通道门限定义

为了保证对弹箭系统工作状态起决定性作用的数字量具有高可靠性，在应用层外层软件中设立通道门限进行数字量帧格式和数字量名称的定义，使数字量的实时接收通道与弹载设备参数通道一一对应，并与弹载设备的帧格式和数字量通讯协议保持一致。

2）数字量的格式定义

通过嵌入式计算机系统的软件链接对其数字量的帧头、数字量的字节总数、结束字进行可选性软件定义；对数字量的帧头、帧尾（结束字）、字节总数的实时判断，得到所需数字量的有效数据，保证弹箭遥测数据中特征数字量的准确性和有效性。

3）数字量内部信息定义

对数字量所包含的内部信息（如&GPS的经度、纬度、高度、星数等）依据数字量协议定义其名称、在该数字量字节总数中的起始字节位置、占用字节长度、单位、还原系数、输出格式，使每个内部信息定义与数字量通信协议里所规定的字节分配位置、格式、类型等定义一一对应，确保数据的正确性与特征信息量具有可选择性。

完成弹箭遥测数据中数字量分层的定义后，有选择的将需要显示的数字量特征信息加载于绘图界面里并设定相应的进制数，遥测地面解调设备和嵌入式计算机系统对接收到的遥测数据，依据数字量的通道门限定义、数字量的格式定义和数字量内部信息定义完成数字量的实时分路、解包，将弹箭遥测数据中反映弹箭系统重要工作状态的数字量，直接还原成实际工程物理量的实时显示。从而将对武器系统工作状态起决定性的特征信息量更准确、更快速、更直观的显示在试验现场总指挥和武器系统总师们眼前。

3　验　证

为了验证数字量实时物理量显示的正确性，在某型号火箭遥测弹靶场飞行试验时，对火箭弹控制系统的数字量进行了实时显示设置；先对通道门限进行数字量帧格式和数字量名称的定义 （如&GPS_卫星、&GD_惯导、&ZK_主控计算机）；再对其数字量的帧头（如7EAA7E、7EBB7E）、数字量的字节总数、结束字（校验和0D、DD）进行可选性定义（如图7所示），最后，选择性地对数字量特征信息依据数字量的协议定义其名称（例如：GPS的经度、纬度、高度等）、在该数字量总字节数中的起始字节位置、占用字节长度、单位、还原系数、输出格式（如图8所示），完成弹箭遥测数据数字量内部信息定义，并将内部特征信息加载于绘图界面里的数字或曲线（如电压信号）模式，即完成了弹箭遥测数据数字量的实时显示的准备工作。

图7　数字量的格式定义

图8　数字量内部信息格式定义

通过弹载遥测信号下传于地面接收设备，实时数据采集形成了数字量信息的实时物理量显示。图9为遥测飞行试验时遥测数据中数字量的特征信息实时显示界面。通过多次对弹箭遥测数据、雷达数据、光测数据的存储处理与弹箭遥测数据数字量的实时物理量显示数据的回放对比，数字量实时物理量显示的数据与其它测试设备数据对应的信息数值一致。该方法测试数据稳定、可靠，实现了数字量形式传输的弹箭武器各测试参数的实时工作状态显示，为现场行政总指挥和弹箭系统总师们提供了直观、准确的决策依据，提高了弹箭武器试验阶段故障诊断的快速性和准确性。

图9　遥测数据数字量的实时物理量显示实例

4　结　论

文中提出了基于数字量分层定义解析的实时物理量显示。该方法依据数字量的通道门限定义、数字量的格式定义和数字量内部信息定义等分层定义，利用嵌入式计算机系统对数字量进行实时分路、解包，选择性的将数字量中的重要特征量还原成实际工程物理量并实时显示。多次外场的弹箭遥测试验验证及不同测试设备数据信息的比对结果表明，该方法测试数据稳定、可靠，提高了弹箭武器试验阶段故障诊断的快速性和准确性。

［1］艾冬生.常规兵器遥测中的数据处理［C］//第十四届全国遥测遥控技术年会论文集，2005（6）:210-215.

［2］杜兵，姚军.新型遥测数据处理系统［N］.中国工程物理研究院科技年报，1998.

［3］李邦复.遥测系统［M］.北京：宇航出版社，1991.

［4］李伟.美国弹道导弹型号使用的遥测系统及其演变［J］.导弹与航天运载技术，1980（10）.

［5］刘蕴才，房鸿瑞，张仿.遥测遥控系统［M］.北京：北京国防工业出版社，2000.

［6］艾冬生.常规兵器遥测中嵌入式数字量数据处理［C］//第十五届全国遥测遥控技术年会论文集，2007（6）:166-172.

Real time physical datas display based on the hierarchical definition of digital datas

HU Han-kai，JIAO Ke，ZHANG Jing-peng
（Xi'an Institute of Electromechanical Information Technology，Xi’an 710065，China）

In the past，the digital datas in the analysis of Missile Telemetry datas that been whole form display by the serial datas packets.The real-time state of the test parameters of missile weapon is not reflected，so the real time physical datas display based on the hierarchical definition of digital datas is put forward.Digital datas has been real-time shunt and unpack by embedded computer system，and the important feature of the digital datas be return to actual engineering physical datas and real-time display.Through multiple out test validation and comparison results of data information by different test equipment，the test data show that the method is stable and reliable，and it improves the accuracy and rapidity of fault diagnosis of missile weapon test.

missile telemetry；telemetry data；digital data；display

TN0

A

1674-6236（2016）14-0056-03

2015-10-13稿件编号：201510073

胡含凯（1980—），男，陕西周至人，工程师。研究方向：遥测遥控技术。