网络技术与测试系统应用论文

摘要：目前我国的普通话测试系统具备语音识别功能和评测语音内容的基础技术，该系统与不同设备的适配条件进行研究，把智能理念融入对测试系统的设计和应用中，使人们可以独立使用测试系统，逐步完成对自身普通话水平的检测和提升。下面小编整理了一些《网络技术与测试系统应用论文 (精选3篇)》仅供参考，希望能够帮助到大家。

网络技术与测试系统应用论文 篇1：

网络化机载测试系统的集成与测试

摘 要：为验证网络化机载测试系统的基本性能，设计并集成网络化机载数据测试系统，研究测试系统的配置和调试方法，提出网络化机载测试系统的时间精度、同步时间、丢包率、遥测传输等测试原理及方法。通过这些方法可以检查所建立的机载测试系统基本性能，掌握整个测试系统的工作状态，便于后期对测试系统进行更改、扩容等，并为C919大型客机机载测试系统的建立提供依据和参考。

关键词：机载测试系统;时间精度;同步时间;丢包率

文献标志码：A

0 引 言

随着科技的进步，现代化飞机在试飞过程中需要测试的参数越来越多，且数据类型更加复杂，欧洲空客A380飞机试飞测试的参数达到40 000个左右[1]，传统的基于PCM架构机载测试系统已不能满足试飞测试需求，需要采用基于iNET技術框架的网络化机载数据测试系统[2]。分析国际上最先进的民用飞机，无论是空客A380还是波音787，均研究并采用了网络化测试架构，建立的机载测试系统满足飞行试验过程中数据的采集、记录、遥测等需求，因此机载测试系统向网络化发展是大势所趋[3]。参考新支线ARJ21飞机建立的PCM和以太网相相结合的技术模式[4]，本文建立一套数据采集、数据交换、数据记录完全网络化的测试系统，研究机载测试系统集成、调试的方法，对建立的网络化机载测试系统的时间精度、同步时间、丢包率、数据遥测等进行测试，并进行了网络数据记录、网络数据分析、PCM数据分析等测试，为C919飞机机载测试系统的设计和建立提供依据和参考。

1 测试系统结构和测试原理

C919大型客机机载测试系统采用了基于FPGA设计的采集器、基于CPU设计的交换机、网络化记录器、遥测设备、GPS设备等。其中基于FPGA设计的采集器上电后很快就投入工作，非常适合机载环境，但测试系统的配置和采集器编程对测试工程师的能力要求高;基于CPU设计的交换机具有操作系统，测试设备的功能强大，软件编译灵活，但设备掉电后重新启动的时间长。

1.1 测试系统的结构

本次试验建立的网络化机载测试系统核心是网络数据采集器和交换机[5]，系统集成了2台机载网络交换机和5台数据采集器，其中2台交换机分为1台千兆主控交换机和1台百兆子交换机;5台采集器中的4台连接在子交换机上，编号1#至4#，另外一台交换机连接在主控交换机上，编号5#。5#采集器内部包含有一个PCM侦听模块，可以侦听整个测试系统内部的数据，并编码生成PCM数据流，所以该采集器不仅具有数据采集的功能，也具有PCM网关的功能。5#采集器可以通过交换机挑出其余4台采集器中的数据，并将这5台采集器中的数据融合成一条PCM输出。测试系统的拓扑结构如图1所示。

1.2 系统测试原理

为了得到具有说服力的数据，测试系统的输入选择同一个标准信号，分别由1#和5#采集器采集，通过不同的数据传输路径A和路径B，最后由示波器、记录器等设备进行数据的捕获、记录，事后也可以对记录的数据进行处理、分析。路径A在整个机载测试系统中数据传输距离最远，路径B距离最近，因此具有一定的代表性，通过对比路径A和路径B传输的同一个信号，最终确定整个机载测试系统的时间精度、同步时间、丢包率等性能指标。

2 测试系统的集成

本次试验建立的机载测试系统，主要包含KAM4000网络采集器、NSW网络交换机和miniR700数据记录器，均是当前国际先进的机载测试设备，各设备具有专用的编程环境。采集器配置了模拟量、数字量等测试模块，交换机配置了路由关系，记录器配置了网络数据采集模块，并按照图1的结构对系统硬件进行了相应的连接，在实验室完成的机载测试系统配置如图2所示。

2.1 测试参数编程

按照测量原理的不同，每个采集器都配置了对应的测试模块，每个测试模块可以测量大量的参数。对每个采集器中的测试参数进行采集编程，并按照采样率对所有参数进行分类，编辑多个网络数据包，主要编包规则包括：发往不同目的地的数据一般封装在不同网络包内;高速采样和关键的有效参数应封装在能定时传送的网络包内;缓变和非关键的有效参数可以封装在一个数据包内，按采样周期正常发送[6]。

2.2 采集器和交换机配置

机载数据测试系统是一个测试网络，需要对每个网络节点进行配置。采集器的配置内容主要包括网络输出模块的IP、网络数据包IP、数据包Key等。交换机的配置主要是路由关系，按照图1中测试系统的拓扑结构，对交换机每个端口进行相关设置，具体如表1所示。

2.3 测试系统调试

机载测试系统中的采集器和交换机设备完成各自的程序编辑，并配置好整个测试网络的路由逻辑后，对整个测试系统进行测试程序的加载，确保整个测试系统数据传输畅通。利用Wireshark软件测量测试系统中各节点数据流量，并对数据量大的节点进行调整，确保整个测试系统的数据传输均衡，整个测试网络工作稳定。

使用Wireshark软件对每台采集器、PCM gateway和记录器端口的位速率进行测试，具体结果如表2所示。

3 测试系统的测试

网络化机载测试系统性能指标要求较多，最重要的测试内容主要包括时间精度测试、同步时间测试、丢包测试、数据遥测、数据记录、数据处理等[7-8]。测试仪器包括高精度示波器、网络数据记录器、GPS天线、功率计、秒表等，还包括丢包分析软件、PCM分析软件、数据处理软件等专用软件。

3.1 时间精度测试

时间精度是指测试系统中任意设备与基准时间的差值。依据IEEE1588协议，测试系统由主控交换机授时和修正，一般认为主控交换机的时间为基准时间。试验时采用高精度示波器测量系统内任意两台设备的秒脉冲(1PPS)，即可得到这两台设备的时间差值。分析图1测试系统架构，1#采集器和5#采集器的数据传输路径最长，所以理论上这两台设备的时间差值应该最大。测量结果如图3所示，在不考虑时间信号幅值的情况下，对比1#采集器和5#采集器的秒脉冲，监控两台设备的时间差值在一定的范围内变化。通过测试，本次试验建立的测试系统时间精度在80～200 ns之间。

3.2 同步时间测试

同步时间是指整个测试系统从上电开始，直到测试系统工作稳定所用的时间。机载测试系统上电后，系统内部会根据主控交换机的时间指令，对每个采集器的时间进行授时并修正，实现整个系统的时间同步，在此过程中，以主交换机的时间为基准，其他测试设备的时间是一个相对收敛并稳定的过程。使用示波器捕捉任意两台采集器或一台采集器和交换机输出的1PPS的波形，使用秒表，测试两个波形相对稳定所用的时间。由于本次试验建立的测试系统中主控交换机具有CPU和操作系统，因此系统的同步时间较长，约为180 s±20 s。

3.3 丢包测试

采集器生成的网络数据包，其内部包含该包的各种信息，例如数据包IP、数据包Key字等，其中有一项为该包发送次数相关信息，每发送一次数据包计数器累加一次，通过专用丢包分析软件对每条网络数据包进行分析，提取该数据包内部的计数信息，检查其是否连续，即可知道是否丢失数据包。运用网络记录器多次记录数据，通过丢包分析软件检查所记录的数据是否有丢包现象，未发现丢包现象显示为PASS，丢包是显示为FAIL，本次试验家里的测试系统丢包检查结果如图4所示。

3.4 数据PCM遥测测试

未来的数据遥测模式正在向网络化方向发展[9]，但目前主流的遥测仍然以IRIG 106标准，本次试验建立的机载测试系统采用了该标准实现PCM遥测。本次试验遥测要求是可以满足4 Mb/s的PCM数据流遥测距离达到300 km，依据该要求对采集程序进行配置，使得遥测下传的PCM的位速率为4 Mb/s，使用示波器检测PCM波形，检查内容包括PCM的时钟曲线和PCM数据曲线[10]，确认测试系统输出的PCM是否满足遥测设备的输入要求。通过检测，本次试验测试系统输出的PCM数据流正常，PCM波形如图5和图6所示，PCM时钟和数据曲线的幅值为±(5～6)V，周期为250 ns(由PCM速率确定)，满足遥测接收设备的输入要求。

3.5 数据记录和数据处理

完成测试的系统集成、测试后，需要按照具体的需求，编辑参数的采样率、测试系统的网络包等信息，并将这些信息加载到测试系统中，然后使用网络数据记录器记录这些数据，再通过专用软件卸载所记录的数据，并对数据进行处理和详细分析，最终确认测试系统工作正常。

4 结束语

本文设计并建立了满足需求的测试系统，集成多台数据采集器和交换机，提出网络化机载测试系统的测试方法，对测试系统的性能指标进行了测试。采用本文的方法可以测量到整个系统的时间精度、同步时间、丢包率、数据遥测、数据记录、数据处理等，掌握整個测试系统的基本能力，便于后期对测试系统进行更改、扩容等。同时，通过研究网络化机载测试系统的集成和测试，也可为C919大型客机机载测试系统的设计提供技术参考和经验借鉴。

参考文献

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[2] A380飞行试验架构：网络化的IENA——从脉冲编码调制(PCM)到以太网[C]∥2003年欧洲遥测会议论文集，2003.

[3] 白效贤. 基于网络化的试飞机载测试系统及其应用 [J]. 测控技术，2004，23(2)：4-5.

[4] 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，2012，31(12)：42-43.

[5] 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，2013，32(4)：9-11.

[6] 杨廷梧，田宝泉. 飞行试验新型遥测机载网络采集与记录系统架构[J]. 测控技术，2013，32(5)：59-63.

[7] 张娟，吕鹏涛，王亮，等. 网络化机载测试系统中网络性能测量研究[J]. 计算机测量与控制，2013，21(3)：563-565.

[8] 宋政斌，覃燕，张芹芹. 飞行试验机载网络数据采集与数据处理技术研究[J]. 计算机测量与控制，2014，22(3)：842-844.

[9] 袁炳南，霍朝晖，白校贤. 新一代遥测网络系统——TmNs[J].测控技术，2010，29(11)：18-21.

[10] 戴卫兵，田宝泉，朱攀. 机载遥测发射系统的设计与实现[J].中国测试，2011，37(2)：76-79.

(编辑：李刚)

作者：王仲杰

网络技术与测试系统应用论文 篇2：

普通话水平测试系统中语音识别和语音评测技术研究

摘 要：目前我国的普通话测试系统具备语音识别功能和评测语音内容的基础技术，该系统与不同设备的适配条件进行研究，把智能理念融入对测试系统的设计和应用中，使人们可以独立使用测试系统，逐步完成对自身普通话水平的检测和提升。本文对普通话水平测试系统的用户使用进行了全面分析，通过阐述科研人员应当进行的计算机语言学技术研究，把合成技术的应用和语音数据库的应用做了简单剖析。本文根据语音识别在功能和技术方面的固有需求，对其与用户对接中要着重研究的评测技术，进行了功能考察、用户实验等方面的研究阐述。结合用户水平和智能理念，对可实现的技术条件进行了系统分析，提出了优化语音识别、控制评测技术的分析结论。

关键词：普通话水平测试 系统 语音识别 语音评测技术

普通话是建立我国各地区人们交流沟通的桥梁，也是多数学生在学习过程中首先要掌握的语言技能。特别是一些对语言能力要求较高的窗口职业，需要通过普通话测试确定候选人是否符合应试资格。这就需要测试系统具备语音识别功能和评测语音内容的基础技术，并对此系统与不同设备的适配条件进行研究，把智能理念融入对测试系统的设计和应用中，使人们可以独立使用测试系统，逐步完成对自身普通话水平的检测和提升。

1 普通话水平测试系统的技术需求

1.1 丰富用户体验

用户与平台所看到的系统页面存在差异，工作人员应将为用户提供便捷服务为技术重点，通过体验语音智能带来的丰富体验。对系统在语音識别方面的模糊技术进行提升，使测试系统具有区分音节和声调的准确技术，对用户在词语、长句中的普通话朗读进行评测，通过在评测结果中标注不当发音和弱读音节，帮助用户了解他们的普通话水平具有怎样的提升空间[1]。结合系统内置的评测技术对用户反馈进行分析，使用户能真实感受到语音功能的提升变化，存在自身成长和智能交互的良好体验。

1.2 提升用户水平

依据用户反馈将系统的语音识别进行精准度提升，结合常用设备对系统的收音效果、评测技术进行细致研究，在安静环境中完成测试系统的多次技术体验，不断增加系统内的词组数量和发音组合，使测试系统具有识别中文发音和读音错误的真实能力。在用户页面设置记录用户使用情况的系统功能，记录下用户练习普通话过程中的错误内容，帮助用户完成学习普通话、矫正发音问题、记住复杂词语的一系列使用过程。通过识别功能将用户的普通话进步水平进行量化，应用评测技术实现用户矫正过程中的发音标记，帮助用户了解自身真正的成长诉求和水平缺陷，真正实现测试系统与相关技术的紧密结合。

2 普通话水平测试系统技术的应用研究

2.1 语音合成技术的应用

普通话水平测试系统的用户使用是以网络技术为架构，对输入语音进行上传后的技术分析，再将分析结果快速呈现给客户的具体过程。实现输入语音的精准上传，就要在系统内实现计算机语言的语音合成，将用户语音变成能够被网络技术所识别的音频片段，并在有用户需求的情况下进行音频保存。语音合成技术是在网络平台的搭建基础上进行的多学科知识运用，将声音信号的处理和转换过程做了必要的技术控制，依据发音规律将用户语音转变为机器可读的音韵序列，再把音韵序列合成为用户能够听到的机器声音，实现测试系统在长期使用下的语音识别基础。提升合成技术对用户声音的还原程度，依据普通话测试内容进行练习材料的机器录入，使系统能根据用户语音与录入声音的对比，进行智能环境下的用户普通话准确评测。

2.2 语音识别技术的应用

语音识别是测试系统中最为关键的技术功能，也是处理用户语音时较为重要的核心技术。机器对系统内容的识别存在可读信号、模糊语音等标准，需要通过人工的技术应用进行机器系统的必要矫正，使用户的声音处理不因机器的识别标准出现不可逆失误。语音识别技术是通过网络算法、信息处理等方面的技术工作，在系统后台进行对识别效果的积极矫正，丰富系统中可用字词的数量以及对应词组的用法，实现整篇文字材料的用户语音识别。针对机器将可读信号转变为用户指令的识别过程，强化系统识别功能的转化速度和信号强度，保证测试系统能够依照网络平台的运作模式，实现提升用户体验的智能化语音识别，结合用户使用数据优化识别技术的功能效果[2]。

2.3 语音评测技术的应用

实现完全以用户体验为主的智能系统，就要尽可能减少人工进行系统维护的作业次数，形成主要以机器服务为主的系统运作模式。普通话测试中对用户发音的细致评测，是测试系统中最常使用的技术功能。合成技术和识别技术都是通过系统数据库，进行用户需求方面的语音处理。而评测技术是直接根据用户表现进行发音评价，借助其他技术实现固定模式的用户服务。语音评测技术是用户语言学习过程中，做好自我评价、分析自我水平的重要工具，也是网络技术发展过程中的一项重要领域。要采集符合普通话等级要求的测试材料，通过人工干预调整评测技术在应用过程中的具体表现，实现与现场考试标准一致的评测功能。让机器学习评分标准和语音材料，为用户表现打出比较专业的评测分数。

3 语音识别与语音评测技术

3.1 识别功能与评测技术

语音识别是网络平台与系统用户建立互动关系的基本功能，是获取评测内容的前提条件和服务基础。工作人员要根据识别过程对此系统功能，进行语音识别和评测技术的必要衔接，使机器能够准确分析用户来源的语音信息，并对信息中的错误内容进行数据对比，完成识别语音信息和识别信息内容的测试步骤，减少识别过程所受到的环境杂音影响。结合网络技术对用户储备使用数据、应用语音素材等操作，进行及时的交互端反馈和系统反应，使评测技术能基于系统指令完成对规定语音的检查，将识别功能用于对规定语音的检查过程中。

3.2 识别技术与评测效果

识别技术是确保系统机器准确接收用户语音的必要内容，是决定评测效果的一项智能成果。工作人员应结合等级标准对评测效果进行严格要求，通过识别技术将语音处理过程做细致研究，把测试系统进行不定期的漏洞修复。建立用户页面中的操作提示，使用户的系统使用能够被识别技术所记录，并根据具体记录为用户推荐与之相匹配的语音素材，使用户登录系统便能享受到为他们定制的训练计划，通过更改计划安排或者替换现有计划进行普通话训练。结合识别技术对用户语音的处理效果，进行了解用户真实水平的测试要求，并将系统的识别功能做数据分析、语音处理等方面提升，使评测效果能够满足用户在自我矫正、水平检测等方面的需求。

4 评测技术的应用过程研究

4.1 语音数据库的建立

普通话水平测试系统的运作需要使用大量的语音素材给予支持，进行标准发音内容和非标准发音内容的分别录入。使机器能够识别用户语音中的不标准部分，应用与用户发音相近的素材进行评测打分，建立与用户数据相关的语音训练模型[3]。结合识别技术对系统的发音模式进行控制，依据音节和声调的不同建立标准数据库，形成以机器或人工为标准的可评测数据。依据机器标准进行用户日常训练的准确评测，以标记用户错误和陪同用户诵读为主，帮助用户养成自主学习和定期练习的使用习惯，适应测试系统的普通话训练标准。结合用户水平的提升过程，建立专属于某用户的评测数据库，将系统中的语音素材进行满足用户的随机组合，实现有助于普通话学习的系统环境。依据人工标准进行用户训练数据的分析标记，为水平较高的用户提供准确矫正的专业服务，满足用户在学业和职场等方面的较高需求，引导用户学习正确的发音知识、模仿精准的语音素材。

4.2 用户角度的功能考察

测试系统通过对用户数据的在线分析，能够了解用户距离目标水平有多远，提供最接近用户真实水平的评测数据库。基础水平不同的用户学习普通话，有学习难度和投入时间等方面的需求差异。出于职业需求和基于自身爱好所进行的学习，有对评测功能的不同准确度需求，需要工作人员切实考虑到用户角度的使用效果。在语音素材的設计过程中做好用户调研，依据多数用户的语音识别情况进行音频检查，对用户阅读困难的素材内容进行评测控制。通过分析句意和语音环境，呈现出纯净度较高的用户声音，使用户能够对照标准素材找到合适的学习方法。根据语音识别中发现的错误音情况，对错误引所对应的文本内容进行研究，使普通话以外的其他语音也能够被识别，增强用户对不同语音习惯的了解程度，使测试系统能结合不同的语音现象出具评测结论。

4.3 技术应用的用户实验

实验数据是最能够说明技术效果的测试内容，进行使用测试系统的用户实验，对数据库的应用效果和评测技术的应用方面进行分析，能够使工作人员了解到与用户体验最为接近的使用数据。把建立语音模型作为实验的根本目的，把参与实验的用户数量作为分析样本，选择安静的实验环境和较高的语音设备，请取得一级资格证的50名用户进行同一文本的语音录制。其中18到35岁的用户30名，35岁以上的用户20名，男、女用户分别为25名。要求他们录制40篇左右的标准语音素材，并通过现场打分进行数据分析，得出与真实情况接近的数据分析表1。

通过表格数据能够发现用户水平与性别无直接关系，没有进行长期练习的多数用户有水平上的下降，处在中等水平的用户比例较多，且用户大都存在无法预知的进步需求，现场打分无法和系统评测一样涉及到用户体验。工作人员应通过完善系统的数据算法，实现发音质量、语音模型等方面的技术要求，使评测技术能够模拟现场打分的真实环境，为用户的普通话学习提供稳定的系统支持。

5 测试系统的研究结论分析

5.1 优化语音识别的技术效果

根据用户使用语音素材的真实情况，分析用户水平与系统功能的直接关系，對测试系统的语音识别进行长期维护，避免出现用户数据的无记录现象。使系统能在识别过程中了解用户喜好，在用户页面中呈现出适宜用户水平的推荐内容。将系统接收用户语音的过程进行优化，结合网络技术实现语音内容的在线翻译，增加系统反应时所能应用的数据库词条，方便用户搜索测试系统中的普通话练习素材。针对识别技术的不稳定状况，进行系统网络和技术效果的优化，使系统机器能依照语音的处理过程，完成对用户操作的实时反应和评测标记，让用户能够通过线上形式实现，对普通话的日常训练和成果检查。

5.2 语音评测技术的准确控制

测试系统的用户群体存在不确定性，要精准控制评测技术对不同用户的反应效果，确保系统评测模式适合大多数用户，并运用识别技术进行评测过程的准确记录。将普通话的等级要求与评测技术相结合，依据测试等级对用户水平进行系统确定，通过用户的错误音种类，分析用户需要使用数据库的哪些具体素材，实现评测技术在测试标准、素材使用方面的准确控制。结合不同目标等级的用户数量，通过评测技术进行用户数据和系统数据的分别检查，将系统数据作为与用户数据形成对比的可用材料，确保技术控制不存在数据方面的安全隐患、系统运作不存在垃圾数据的缓冲干扰，能够持续对评测过程做出准确判断。

6 结语

对普通话水平测试系统所进行的技术研究，应从用户对功能和技术的需求收入，丰富用户使用过程带给他们的提升体验。根据使用过程需要的语音识别和评测技术，展开对技术应用的合成、识别等技术的研究了解，把系统的识别过程作为研究评测技术的重要内容。通过数据库、用户角度等方面的细致研究，对语言素材的应用需求进行深入了解，结合以上研究进行用户实验和结论分析。

参考文献

[1] 胡永，张旭东，赵静，等.智能终端语音识别用户体验测评研究[J].电视技术，2019，43(1)：65-70.

[2] 杨鸿武，周刚.基于改进混合CTC/attention架构的端到端普通话语音识别[J].西北师范大学学报：自然科学版，2019，55(3)：52-57.

[3] 王晨霞.普通话水平测试计算机辅助系统设置要点探讨[J].现代信息科技，2019，3(3)：91-92，94.

[4] 陶勇.建构主义理论视野下学前教育专业教学目标的设定[J].课程教育研究，2017(12)：6-7.

[5] 李新义，刘邦奇.基于建构主义的智慧课堂教学模式研究[J].中国教育信息化，2018(6)：44-48.

[6] 余芳.大学生演讲能力的培养探析[J].教育观察(上半月)，2017，6(15)：20-21.

作者：廖俐

网络技术与测试系统应用论文 篇3：

试飞机载测试系统架构及配套条件研究

摘要：以试飞机载测试系统为研究对象，扼要地介绍了新型机载网络化测试系统，分析新型测试系统所对应建筑物的工艺设计要点。

关键词：机载网络化测试;飞行试验;试飞监控;遥测

引言：

目前国内外新一代飞机设计采用的新技术、新材料、新设备在大量增加，随之试飞要求测试参数的类型和参数量也在急剧增加，往往一架试验机上加改装的各种测试设备就可达几千台件，铺设的测试电缆重达几吨，给试飞测试的实现带来了极大的困难。为满足新一代飞机试飞的需求，机载网络化测试系统应运而生，本文对机载测试系统的发展进行分析探讨，并对相应的地面配套条件需求变进行研究。

1、新一代飞机飞行试验的特点

随着计算机技术、网络技术和传感技术的快速发展，国外新一代飞机设计定型试飞的周期越来越短，以前一个型号需要5～6年才能完成的试验，现在要在2～3年内完成。大量新技术、新材料、新设备的应用，使得飞行试验测试的参数数量剧增，新型测试参数类型大大增加。因此，传统PCM测试系统架构无论从系统的设计、配套、扩展、调试、测试、维护和管理，数据传数量，高精度的时间同步和信息共享等方面已无法满足新一代飞机飞行试验的测试要求。

新一代飞机飞行试验与90年代的飞行试验相比，从飞机试飞鉴定的周期，测试参数的类型和参数数量到技术复杂程度都发生了重大的变化，它们具有以下主要特点：

* 试飞科目复杂，技术难度大：新一代飞机系统多，结构复杂，同样的试飞科目，在新一代飞机的试飞中，涉及的影响因素要多得多，系统之间的干扰也增加了飞行试验的技术难度。对于很多风险科目，新一代飞机飞行试验中的风险性和技术难度也大的多;

* 结构完整性试飞/试验涉及的时间周期长;

* 测试参数類型多、测量参数量大、试飞测试技术要求高：以A380飞机为例：一架飞机测试40000多个参数，，其中模拟量參数6000多个参数，遥测传输3000多个参数。各种总线超过800多条，其中ARINC429总线近800条，还有许多400Mbps高速串行总线信号;

* 试飞周期紧，时间节点要求严格：国外大型飞机飞行试验周期一般情况下为2年左右。而技术复杂性，试飞难度大的A380飞机的试飞，取证试飞仅用了1.7年时间;

* 新型网络的测试：如A380飞机采用了航空全双工数据网络AFDX、ARINC664总线等;

* 视频信号多：如A380飞机上安装了各种摄像头、高速摄像机和抽引视频信号多达64路。

通过下面图1可以了解空客公司系列客机机载测试参数数量的快速增长趋势。

2、机载测试技术应用与发展

2.1 PCM架构测试技术特点与局限性

多年来在国内外飞行试验领域，机载测试系统架构一直把IRIG–106第四章遥测标准即时分制的脉冲编码调制数据传输协议(简称PCM架构)，作为数据传输和记录的标准。这种测试系统架构在以往飞机的飞行试验中一直得到成功的应用。

PCM架构的机载测试系统可以通过软件编程设计PCM帧结构，严格按照预先确定的数据采集格式循环采集数据，并将采取的数据插入PCM数据流，分别送入遥测传输和记录系统。具有稳定、可靠的优势，其系统配置是固定的，带宽是已知的;无数据重复传播;无数据冲突等特点。

然而在实际应用中，随着PCM架构的机载测试系统不断扩展，系统结构越来越复杂，设计、配套、扩展、调试、测试、维护和管理越来越困难，直接影响到了飞行试验的效率和试飞的周期，PCM架构机载测试系统已无法满足大型飞机海量测试参数及测量参数类型多、测量点多、参数分布广、试飞风险高，时间节点要求严格要求的现状。

2.2 机载网络化测试系统特点与应用

随着许多商用技术的不断发展，欧、美国家早在九十年代末期就结合航空工业的需要，率先开展了机载网络测试技术的深入研究工作，把许多成熟的技术，尤其是以太网技术开始应用到飞行试验测试系统的架构设计中。

(1)机载网络化测试系统简介

机载网络化测试系统架构具有所有商业货架产品的优势：开放的工业标准，适用于所有IT领域，高可靠性，易于获取、便于使用、成本低廉、维护和升级简单方便;传输距离没有限制;能接入机载航空网络如 AFDX 和 ARINC664。相对于PCM 它还有其它的优势：首先，PCM 采集系统中数据的采集到发送之间存在一个串行的链路;而以太网以数据包形式发送数据;设备之间连接简单，所需电缆少;设备配套灵活，不需要专用的加载设备;各个采集节点之间可以实现数据共享;另外，目前最先进的PCM数据采集系统的最高位速率约为20Mbps， 而以太网则能达到100Mbps、1Gbps。

在一个千兆网络化机载测试系统中，机载网络化测试系统的拓扑结构可以设计为二层至三层。二层或三层根据具体测试参数和飞机上分布的网络节点以及选用的主控交换机交换端口来确定。通常二层网络拓扑结构就能够连接数十个机载测试设备的网络节点，可以满足几万个测试参数的需求。图2是一个典型的二层网络拓扑结构，该结构中底层由多组机载网络数据采集器机箱组成，每组包含多个非管理型二级网络交换机和多台采集器机箱，多组机箱最终连接到管理型且支持主控时钟的千兆以太网交换机。

(2)机载网络化测试系统应用分析

2000年以后欧洲的空客A380大型客机和美国的波音787客机相继进入飞行试验阶段，为了满足试飞测试任务的需求，上述飞机的机载测试系统架构采用了以太网加PCM混合架构即机载数据采集系统级联仍采用主辅结构，在每一条链路中的主采集器输出一路网络数据，多台主采集器输出的网络数据通过网络交换机再分别传输到机载数据记录器、机载数据实时处理等子系统中。A380大型客机机载测试系统架构如图3所示。

图3 A380飞机机载测试系统架构图

A380大型客机机载测试局域网在试飞中得到了成功的应用，解决了以下几个问题：

* 实现了系统试验数据共享，解决了大容量采集数据的传输;

* 解决了多个采集链路实时遥测数据的传输;

* 系统不同子系统间达到毫秒级的时间同步精度。

机载测试局域网虽然在试飞中得到了成功的应用，但由于该系统中机载数据采集器架构仍基于主、辅链接，以太网数据传输，还有以下问题没有解决需要改进。

* 没有解决采集器主、辅链接需要测试电缆太多的难题;

* 宽带数据采集只能通过自主采集来实现，一台采集器实际应用的最高位速率仍≤7Mbps，使测试宽带数据的成本增加;

* 没有实现系统高精度时间同步;

* 机载数据采集系统采集程序的设计、配套、调试、维护和管理仍然十分困难，系统的扩展和裁减十分复杂;

* 主控网络交换机采用的是工业加固交换机，测试数据通过交换机传输效率只有30%、主控交换机不支持IEEE1588 V1协议，不具备机载测试环境下的多种时间同步策略，且时间延迟大，交换机不满足机载环境条件，无法在飞机的各个部位安装，上电不能立即工作;

* 机载测试系统缺乏故障诊断;

* 机载数据记录系统的高速记录数据的通道和位速率不满足新一代飞机试飞需求;

* 没有高速卸载数据的地面支持设备等。

通过A380和波音787客机的飞行试验验证，网络化技术在机载测试系统中能够安全可靠的使用。为了进一步提高试飞效率，加快新机设计定型的进度，可以采用完全网络化的机载测试系统架构来解决以太网加PCM混合架构存在以上技术缺陷。

3、试飞测试地面配套条件建设规划

新一代飞机飞行试验具有试飞科目复杂、测试数据量大等特点，这就需要地面配套更多的数据存储设备、更快的数据处理能力、更大的试飞数据显示条件等。试飞监控中心是地面监控设施的承载建筑物，本文以某单位试飞监控中心设计方案为例，对新一代飞机采用机载网络化测试系统的情况下，对地面配套条件造成的影响进行分析。

图4 某单位试飞监控中心布局

某单位试飞监控中心由遥测机房、控制室、监控大厅、大屏幕维护室。试飞监控中心布局如图所示。

(1)遥测机房

遥测机房主要用于存放数据存储机柜、数据处理机柜等，完成试飞遥测数据的接收、存储、处理等工作。

机载网络化测试系统的应用使得遥测数据量大大增加，数据存储能力及数据处理能力均需要得到相应的提升，数据处理机柜及数据存储机柜的数量也就相应的需要增加，且需要考虑预留发展，因此在今后的试飞监控中心的规划设计中，需要为遥测机房留有足够的面积。遥测机房所存储的试飞数据重要程度较高，且需要承担试飞数据容灾备份的任务，因此遥测机房至少需要按照C类机房进行设计。

(2)控制室

控制室用于控制整个试飞监控大厅的遥测数据接收、存储、处理、显示等一系列工作。

考虑到遥测数据量的增加及预留发展，需要为控制室留有足够的面积。且控制室也承担着部分参观的任务，在保证控制台、工作人员工作区域及工作人员走廊宽度的基础上，需要留有足够宽度的参观走廊。

(3)监控大厅

监控大厅主要承担型号飞机试飛观演的任务，主要包括领导观演区、监控区、演讲区。监控大厅一般跨度及长度较大，以本监控大厅为例，跨度23.4米、長度30米，属于我国近几年建设的大型监控大厅，该监控大厅布置一套由33块80英寸DLP背投显示器组成的大屏幕，为满足屏幕安装高度及监控大厅的舒适度，该监控大厅采用两层通高设计。

(4)大屏幕维护室

大屏幕维护室主要用于对监控大厅的大屏幕进行维修、温度保障等维护工作。由于DLP大屏幕较为精密，其后端温度要求较高，温度变化小于0.5℃/小时，温度范围：20～24℃。为了保证拼接屏幕不至于因为两侧温差较大而出现中间区域突出的现象， 需要控制大屏幕两侧温差不大于5℃。因此，大屏幕维护室需要配置精密空调，以保证大屏幕对温度的苛刻要求。

4、结束语

随着C919等大型飞机研制工作的展开，机载网络化测试系统以其高效的传输速度、灵活的设备配套等优点，是未来试飞测试的必然趋势。另外，随着试飞测试技术的发展，试飞监控中心的规划建设也需要随着试飞测试工艺需求进行适应性优化。

参考文献：

[1]周自全，飞行试验工程，北京，航空工业出版社，2010.

[2]田方正 国外大型飞机机载测试系统架构设计技术综述，北京，测控技术，2008(27).

[3]田方正，王锦 机载网络化测试系统框架设计技术研究，北京，测控技术，2013(32).

[4]徐金根 昌河直升机试飞测试系统设计，武汉，华中科技大学出版社，2005.

[5]张铁生 飞机试飞工作手册：飞机飞行试验与数据采集，北京，国防工业出版社，1998.

作者：霍雳 代月松 程莹莹