多通道外场试验系统的设计与实现

发布时间：2020-08-28 03:26

【摘要】：在无人飞行器试验过程中,为了满足外场试验中提出的机载测试系统的便携式、多功能等要求,因此需要设计一套外场试验系统,来实现机载设备在外场试验环境中的各项数据采集任务,验证外场试验中无人机机载设备装机前的正确性。本文根据系统的的性能和功能需求,找出试验系统的设计关键点。结合硬件搭载,搭建试验系统的总体框架和软件方案,并对主要功能进行模块划分。其中包括多线程管理、通信管理、缓冲区管理、数据处理单元和人机交互单元模块。以VC++6.0来作为开发环境,使用Measurement Studio库来作为试验系统主界面的按钮控件来进行管理操作。本文通过搭建多通道外场试验系统的平台。在软件层面上,首先设计试验系统的总体设计方案,主要完成以下三大部分:采集器数据的实时显示和按类分发。由于传输速率过快,每一帧数据都进行实时显示显然不切合实际,因此只显示当前最新的数据,即抓取缓冲区最新的200帧数据,其余的进行后台存储操作。并运用了生产者消费者模型,有效处理速度不一致的难点,对输入和输出作了足够的解耦,而且解耦使系统各个单元的调度更加直观合理,同时解决了不同板卡中多路通道的数据采集引起的并发问题。异常数据的检测。机载设备组装联调过程中产生的系统故障,如电缆损坏、绞线干扰、器件损坏等问题出现的异常数据源;或者针对调试人为加入异常数据值,通过建立的点异常数据检测模型和帧异常数据检测模型,判断出异常数据源的产生机制。实现了外场测试中对机载设备的有效检验。存储数据的再处理。实现数据帧的格式重构、数据源码的物理值解算、分发数据对应的曲线绘制等功能。其中数据解析换算后的曲线绘制操作采用双向链表环形缓冲区,降低了曲线绘制中遇到的滞后问题。经过外场试验的测试表明,实际测试任务表现出来的功能完善,功能和性能方面能够较好地满足测试人员的设计要求需求,并在现阶段投入实际使用当中。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V279;V217
【图文】：

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找到1 1 3 外异常数据的批次nT(1) ，其中1P、1 分别为检测样本空间的均值与方差。步骤 3：所代表的数据既判定其为异常数据，检测出后进行相应地处理。3.3.3 帧数据异常检测仿真结果帧异常检测的数据源挑选应变电阻数据，其中应变电阻数据在传输采集的过程中包含若干条应变电阻数据帧，数据采集时间间隔为 50ms，检测窗口大小设置为一帧，由于本文所使用的原始序列中没有异常，为了达到更有效的实现异常检测效果，在原始数据 50 帧中随机加入部分异常数据帧，然后对数据进行分段，保证该算法在数据处理和检测时的合理性。最终序列模式的分配如表 3-3 所示。表 3-3 帧检测模式划分模式所有异常上升异常下降伪正常伪异常其他异常正常数量 42500 1500 1000 2000 2000 3000 33000第一阶段粗分类仿真结果分析如图 3-3 所示：

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电子科技大学硕士学位论文80.4%，伪异常数据所占比率是 3.05%，伪正常数据所占比率为 3.52%。但是异常数据检测中漏检数据 400 个，非异常数据错检 1200 个，伪异常数据漏检 700 个，伪正常数据漏检 500 个。如图 3-4 所示，造成 DP 值仅达到 87.37%，FPR 值却有30%。

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图 3-6 第二阶段帧数据异常检测效果3.4 点异常数据检测模型3.4.1 检测模型设计思想点数据异常检测分析如图 3-7 所示，采集器数据的异常处理一般包括两大步骤：1、异常数据源码的判别。按照某路通道内传输的数据，根据检测模型进行正常/异常数据的校验；2、异常数据分析。根据识别出的异常数据源码，按照实际协议来解析对比出异常出现的缘由。采集器数据数据异常检测外场控制器异常原因输入异常数据源输出图 3-7 点数据异常检测流程

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