本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)包的處理方法，尤其是涉及一種飛行模擬機(jī)數(shù)據(jù)包的處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、飛行模擬機(jī)數(shù)據(jù)包是經(jīng)民航管理或其他航空管理機(jī)構(gòu)審定批準(zhǔn)后提供給飛行模擬機(jī)制造商用于設(shè)計(jì)、制造和測(cè)試飛行模擬機(jī)所需各類數(shù)據(jù)的集合。其中應(yīng)包含某一特定型號(hào)飛機(jī)飛行模擬機(jī)所需的設(shè)計(jì)和性能數(shù)據(jù)，是研制飛行模擬機(jī)的基礎(chǔ)，由于其對(duì)于飛行模擬機(jī)的仿真度有著直接影響，現(xiàn)已成為高等級(jí)飛行模擬設(shè)備必備的測(cè)試系統(tǒng)。

2、在飛行模擬機(jī)開發(fā)完成后，應(yīng)當(dāng)依據(jù)客觀鑒定標(biāo)準(zhǔn)對(duì)飛行模擬機(jī)進(jìn)行客觀測(cè)試，從理論上而言，測(cè)試應(yīng)包含多項(xiàng)試飛科目，需要涵蓋對(duì)飛行模擬設(shè)備的飛機(jī)性能、操縱品質(zhì)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)等部分的測(cè)試，并將最終測(cè)試結(jié)果形成鑒定測(cè)試指南文件。系統(tǒng)可以應(yīng)用于飛行模擬設(shè)備的研發(fā)、測(cè)試、維護(hù)和鑒定等工作。

3、中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司所屬的上海飛機(jī)客戶服務(wù)有限公司聯(lián)合中國(guó)民航科學(xué)技術(shù)研究院在工信部民用飛機(jī)專項(xiàng)科研項(xiàng)目中，結(jié)合arj21飛機(jī)飛行模擬機(jī)研制和c919大飛機(jī)項(xiàng)目，對(duì)飛行模擬機(jī)d級(jí)數(shù)據(jù)包的開發(fā)和評(píng)審技術(shù)進(jìn)行了全面的研究。通過研究國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)章，結(jié)合飛行模擬機(jī)開發(fā)工作，搭建了民用飛機(jī)模擬機(jī)數(shù)據(jù)包基本構(gòu)架，明確了民用飛機(jī)模擬機(jī)數(shù)據(jù)包中至少應(yīng)包括的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)進(jìn)行了合理的分類并明確了各類數(shù)據(jù)采集、處理方法，形成了飛行模擬機(jī)數(shù)據(jù)包規(guī)范，并以arj21-700飛機(jī)為研究對(duì)象，開發(fā)了arj21-700飛行模擬機(jī)數(shù)據(jù)包(以下簡(jiǎn)稱arj21數(shù)據(jù)包)，驗(yàn)證了飛行模擬機(jī)數(shù)據(jù)包規(guī)范。

4、arj21數(shù)據(jù)包是我國(guó)按照ccar-60部和相關(guān)國(guó)際、國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的能夠支持飛行模擬機(jī)研制、鑒定和運(yùn)營(yíng)的飛行模擬設(shè)備數(shù)據(jù)包。arj21數(shù)據(jù)包開發(fā)與模擬機(jī)驗(yàn)證經(jīng)歷了數(shù)據(jù)需求確定、arj21數(shù)據(jù)包架構(gòu)設(shè)計(jì)、試飛要求制定、工程數(shù)據(jù)包開發(fā)、試飛驗(yàn)證數(shù)據(jù)包開發(fā)、驗(yàn)證方案確定、模擬機(jī)設(shè)計(jì)制造、構(gòu)型升級(jí)、過渡c級(jí)/d級(jí)取證等攻關(guān)階段。其中，驗(yàn)證數(shù)據(jù)包包括驗(yàn)證參考數(shù)據(jù)、匹配證明信息、驗(yàn)證數(shù)據(jù)路線圖和其他說明信息，全部為試飛數(shù)據(jù)，是國(guó)內(nèi)第一個(gè)完備的飛行模擬機(jī)驗(yàn)證數(shù)據(jù)包。

5、arj21數(shù)據(jù)包的開發(fā)過程中按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)建立了飛行模擬機(jī)數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)分解方式、數(shù)據(jù)構(gòu)型控制的方法，制定了數(shù)據(jù)包版本控制的機(jī)制，在飛行模擬機(jī)數(shù)據(jù)包構(gòu)型管理方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

6、現(xiàn)有飛行模擬機(jī)數(shù)據(jù)包雖然可以符合國(guó)家相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的需要，但操作仍需要專業(yè)人員進(jìn)行，這就導(dǎo)致了數(shù)據(jù)處理難、使用門檻高等問題。由于原始采集的數(shù)據(jù)文件中所包含的信息和內(nèi)容較多，無法直接使用，導(dǎo)致在實(shí)際應(yīng)用過程中需要大量時(shí)間和人力來分析和處理這些數(shù)據(jù)。而根據(jù)上述情況，國(guó)內(nèi)的數(shù)據(jù)包大都具有使用門檻高、數(shù)據(jù)處理難的問題。同時(shí)，也難以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面、直觀的整合，并不利于后續(xù)研究和試驗(yàn)的展開。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種飛行模擬機(jī)數(shù)據(jù)包的處理系統(tǒng)，解決了上述問題，其技術(shù)方案如下所述：

2、一種飛行模擬機(jī)數(shù)據(jù)包的處理系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)管理模塊、曲線繪制模塊、飛參數(shù)據(jù)處理模塊、相容性檢查模塊；所述數(shù)據(jù)管理模塊用于飛行模擬器的試飛數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢，并對(duì)原始飛行數(shù)據(jù)進(jìn)行分類管理；所述曲線繪制模塊以數(shù)據(jù)管理模塊中的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行直觀的處理；所述飛參數(shù)據(jù)處理模塊將從數(shù)據(jù)管理模塊中所獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行野值識(shí)別、剔除和補(bǔ)正處理；所述相容性檢查模塊用于對(duì)飛參數(shù)據(jù)處理模塊處理后的數(shù)據(jù)包，通過誤差分析和誤差修正，使重要測(cè)試指標(biāo)在允許的誤差范圍內(nèi)，使所有飛行運(yùn)動(dòng)參數(shù)之間彼此相容。

3、所述數(shù)據(jù)管理模塊，分為數(shù)據(jù)加載、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)查詢和瀏覽、數(shù)據(jù)輸出、數(shù)據(jù)包版本管理、配平點(diǎn)及數(shù)據(jù)概要六個(gè)子模塊，所述數(shù)據(jù)加載、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能夠快速導(dǎo)入飛行模擬器的試飛數(shù)據(jù)，并根據(jù)試飛科目、時(shí)間信息對(duì)原始飛行數(shù)據(jù)進(jìn)行分類管理；所述數(shù)據(jù)查詢和瀏覽用于查詢課目下所有測(cè)試譜系、并快速導(dǎo)入對(duì)應(yīng)試飛數(shù)據(jù)，支持?jǐn)?shù)據(jù)查詢、訪問、瀏覽和輸出；所述數(shù)據(jù)輸出是通過數(shù)據(jù)庫(kù)操作功能允許將數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)進(jìn)行切分和按科目分類入庫(kù)，形成飛行數(shù)據(jù)包中科目原始試飛數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)包版本管理用于給出版本標(biāo)識(shí)信息；所述配平點(diǎn)及數(shù)據(jù)概要用于根據(jù)任務(wù)需求和飛行階段的不同，在開始配平之前選擇性的進(jìn)行輸入輸出約束和狀態(tài)定義。

4、所述曲線繪制模塊具有鼠標(biāo)停留處曲線數(shù)值、時(shí)間點(diǎn)顯示，以及參數(shù)名稱、來源信息顯示，以及多條曲線能夠繪制在同一畫板功能。

5、所述飛參數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)七點(diǎn)二階前推差分算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行野值的剔除與補(bǔ)正，再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理。

6、所述七點(diǎn)二階前推差分算法，是獲得計(jì)算數(shù)據(jù)組的前6個(gè)數(shù)據(jù)，通過采用拉格朗日插值公式：

7、

8、上述公式中：i＝7,8…,n，n表示對(duì)野值點(diǎn)的平滑計(jì)算值；yi為原始數(shù)據(jù)，為計(jì)算數(shù)據(jù)，通過(1)式計(jì)算得出前6個(gè)數(shù)據(jù)，之后按照時(shí)間順序依次計(jì)算后面各點(diǎn)數(shù)據(jù)比較計(jì)算所得數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)yi的差值能夠得到野值與平滑計(jì)算值的差。

9、對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行野值的剔除和補(bǔ)正，采用插值公式：

10、

11、式中l(wèi)＝k,k+1,…,k+m(m＝3)，j、k表示自然數(shù)，yl表示插值。

12、所述相容性檢查模塊，包括對(duì)飛機(jī)主要響應(yīng)繪制曲線是否滿足標(biāo)準(zhǔn)容差要求；構(gòu)造觀測(cè)方程組檢查各測(cè)量參數(shù)間的相容性，并構(gòu)建測(cè)量參數(shù)的誤差模型，通過最小二乘法或極大似然法辨識(shí)得到測(cè)量參數(shù)的穩(wěn)態(tài)偏差、比例因子和白噪聲，然后利用辨識(shí)結(jié)果對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)，最后用于飛機(jī)的氣動(dòng)導(dǎo)數(shù)辨識(shí)。

13、所述通過最小二乘法或極大似然法辨識(shí)得到測(cè)量參數(shù)的穩(wěn)態(tài)偏差、比例因子和白噪聲，包括下面計(jì)算步驟：

14、對(duì)飛機(jī)速度v沿機(jī)體坐標(biāo)系的三個(gè)坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)速度的分量進(jìn)行求導(dǎo)：

15、

16、μ、υ、w是飛機(jī)速度v沿機(jī)體坐標(biāo)系的三個(gè)坐標(biāo)軸上的運(yùn)動(dòng)速度，對(duì)應(yīng)的是速度變化率沿地面坐標(biāo)的分量；g表示重力加速度；

17、q、p、r分別表示飛機(jī)沿機(jī)體坐標(biāo)系的三個(gè)坐標(biāo)軸的角速率；

18、θ、φ、ф是飛機(jī)沿機(jī)體坐標(biāo)系的三個(gè)坐標(biāo)軸的歐拉角；

19、nx、ny、nz表示飛機(jī)沿機(jī)體坐標(biāo)系的三個(gè)坐標(biāo)軸的線加速度；

20、然后依次進(jìn)行速度、迎角、側(cè)滑角計(jì)算，以用于觀測(cè)方程：

21、

22、進(jìn)行實(shí)際噪聲在機(jī)體坐標(biāo)分量，所述噪聲是由測(cè)量傳感器或機(jī)載設(shè)備系統(tǒng)誤差引起的線加速度測(cè)量值的偏差：

23、

24、nx、ny、nz分別表示飛機(jī)沿機(jī)體坐標(biāo)系的三個(gè)坐標(biāo)軸的線加速度；nxe、nye、nze分別表示飛機(jī)沿機(jī)體坐標(biāo)系的三個(gè)坐標(biāo)軸的線加速度的試驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)；分別表示飛機(jī)沿機(jī)體坐標(biāo)系的三個(gè)坐標(biāo)軸的線加速度的系統(tǒng)偏差值；分別表示飛機(jī)沿機(jī)體坐標(biāo)系的三個(gè)坐標(biāo)軸的線加速度的誤差修正量；

25、歐拉角中的俯仰角、滾轉(zhuǎn)角、側(cè)滑角三者的真值與偏差值、比例因子的關(guān)系公式：

26、

27、表示歐拉角的試驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)；λφ、λθ、表示歐拉角的尺度因子；bφ、bθ、表示歐拉角的系統(tǒng)偏差值；ηφ、ηθ、ηθ表示歐拉角的誤差修正量；

28、觀測(cè)方程主要對(duì)飛機(jī)的主要狀態(tài)量(速度ve，迎角αe，側(cè)滑角βe)和歐拉角高度he進(jìn)行觀測(cè)，以便對(duì)得到的飛參數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)處理后的)兼容性進(jìn)行觀察，保證數(shù)據(jù)有效可用，所述觀測(cè)方程如下：

29、

30、其中：

31、λv是速度v的尺度因子，bv是速度v的系統(tǒng)偏差，ηv是速度v的誤差修正量；

32、λa是迎角α的尺度因子，ba是迎角α的系統(tǒng)偏差，ηa是迎角α的誤差修正量；

33、λβ是側(cè)滑角β的尺度因子，bβ是側(cè)滑角β的系統(tǒng)偏差，ηβ是側(cè)滑角β的誤差修正量；

34、λθ、是歐拉角的尺度因子；bθ、是歐拉角的系統(tǒng)偏差；ηθ、是歐拉角的誤差修正量；

35、λh是高度的尺度因子，bh是高度的系統(tǒng)偏差；ηh是高度的誤差修正量。

36、進(jìn)一步的，對(duì)于包含過程噪聲的非線性狀態(tài)方程組，用于相容性檢驗(yàn)的飛機(jī)運(yùn)動(dòng)方程組為：

37、

38、通過對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程歐拉角求導(dǎo)，可以得到飛機(jī)姿態(tài)變化沿機(jī)體軸的力矩的度量：

39、

40、所述λ*為尺度因子：b*為系統(tǒng)偏差：下腳e代表試驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)；

41、通過公式(8)機(jī)體速度三個(gè)分量表達(dá)式的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，以及公式(9)機(jī)體角速度三個(gè)分量表達(dá)式的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，構(gòu)造測(cè)量參數(shù)誤差模型和簡(jiǎn)化相容性檢驗(yàn)方程，對(duì)飛參數(shù)據(jù)進(jìn)行相容性檢驗(yàn)、辨識(shí)穩(wěn)態(tài)偏差(b)和比例因子(λ)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)，使得數(shù)據(jù)的穩(wěn)態(tài)偏差和比例因子偏差被消除，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)相容，能夠滿足飛機(jī)的動(dòng)力學(xué)方程組。

42、所述飛行模擬機(jī)數(shù)據(jù)包的處理系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)可選數(shù)據(jù)處理方法，對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行處理并可視化顯示，使得與數(shù)據(jù)包相關(guān)的開發(fā)工作效率提高，較少在數(shù)據(jù)處理方面的時(shí)間和人力投入，擁有圖形化操作界面，讓使用者更簡(jiǎn)單的了解并使用該系統(tǒng)。