隨著飛機研制進程的推進，需要進行大量的試驗對飛機和系統的性能進行驗證，試驗過程中會產生大量的試驗數據。在試驗數據的管理和分析中，逐漸顯現以下問題：
(1)試驗平臺各異，數據類型差異較大；
(2)同一數據經過多次處理后，可追溯性差；
(3)試驗數據缺少規范的管理；
(4)試驗數據異地查看和分析比較困難。如何解決上述問題，對飛機的研制進程有重要的影響。
1 IntePLM簡介
PLM(product lifecycle manaement)，即產品全壽命周期管理，是一種系統解決方案，旨在解決制造企業內部以及相關企業之間的產品數據管理和有效流轉問題。IntePLM是天喻軟件公司開發的用于產品全壽命周期管理的信息管理平臺，能夠有效地管理產品全壽命周期內各個階段產生的各種數據和信息。它采用SOA(service oriental architecture)架構，同時支持C/S模式、B/S模式、基于SOA的智能客戶端3種模式，支持全壽命周期閉環管理。
IntePLM主要有3個層次，分別是UI（用戶界面）層、BLL(業務邏輯)層、DAL(數據訪問)層，其具體架構如圖1所示，能夠方便地進行擴展和二次開發，同時支持C#、.net語言和ORACLE數據庫。
圖1 IntePLM 3層次體系結構
2 數據管理系統整體架構和主要功能設計
2.1 數據管理系統整體架構
該系統的體系結構繼承了IntePLM的3層體系結構，從物理部署上有客戶端、應用程序服務器、數據庫服務器和文件存儲服務器。其結構如圖2所示。
圖2 數據管理系統主要架構
2.2 數據管理系統主要功能
數據管理系統的主線流程如圖3所示。該系統主要有兩大塊的功能，分別是數據管理功能和數據處理分析功能。
圖3 數據管理系統主線流程圖
數據管理功能能夠根據登錄系統者的權限對Oracle數據庫進行相應的操作，其中管理員有所有權限，包括數據的導入、導出、增加、刪除等，試驗人員擁有部分權限，包括數據的導入、導出等，而其他人員擁有最低的權限，只允許數據的查看及導出。在數據管理模塊中，還有對數據文件的預處理功能。在實際試飛試驗數據中，一次飛行的數據往往由多個不同的采集設備進行采集，不同設備之間可能會出現時間軸的不對應，這樣會導致不同的數據文件的采集起始時間、采集數據長度不一致，這對于后續的數據處理會帶來不利的影響，因此在預處理階段，會去除這種情況，主要的步驟是：①選取一次飛行多個數據文件中最晚開始采集的時間為標準起始時刻；②選取該起始時刻之后數據長度最小的數據作為這次飛行采集數據的標準長度；③對一次飛行中所有的數據文件都進行截取處理，使得所有數據文件的長度一致；④統一時間列。經過預處理的數據導人到數據管理系統中，之后可以被其他用戶查看、分析、導出和下載。而導出功能也提供多種模式，可以是單列數據，也可以根據時間軸導出某一段數據。由于試驗采集的參數多達上千個，而每個參數的名稱皆以字符命名，不方便數據使用者查看，因此數據管理系統還關聯了數據定義文件，可以直接在參數符號下面解析參數的物理含義，方便使用者進行數據查看和選擇。
數據處理與分析功能主要由五個模塊組成，分別是基本算法分析模塊、告警信息處理模塊、增益處理模塊、震蕩瞬態處理模塊、滯環曲線分析模塊。這五個模塊既能與數據管理功能模塊配合聯機使用，也能夠作為一個單機程序獨立運行，方便使用者調用。這些模塊的具體功能如下：
(1)基本算法分析模塊。該模塊提供基本的算法分析功能，操作對象是通道的數據。模塊采用當前流行的可視化設計思路，將算法的處理以圖形化的形式展現，使用方便。該模塊包括基本的算術處理、濾波處理、頻譜分析、去噪處理等功能。
(2)告警信息處理模塊。告警信息是試驗中重點關注的信號類型，它能提醒系統中出現哪些故障。告警信息處理模塊能夠有效地提取告警發生的時間、持續間隔、告警信號出現的次數等信息。由于告警信息通道較多，處理較頻繁，該模塊還實現了操作記錄存儲功能，能夠存儲相關操作動作的配置，在后續重復進行相同操作時方便調用。另外該模塊還內嵌了畫圖顯示子模塊，能夠實現數據的曲線顯示、坐標標注、壞點剔除等功能。
(3)增益處理模塊。增益試驗在功能驗證試驗中占比較大。該模塊能夠根據系統控制邏輯設置，計算每個試驗點的增益，同時也提供配置存儲功能。
(4)震蕩瞬態處理模塊。該模塊能夠提供震蕩瞬態試驗的數據處理功能，識別震蕩瞬態發生的時間，同時也配置存儲功能，實現快速數據結果輸出。
(5)滯環曲線分析模塊。該模塊用于處理滯環試驗數據。
3 數據管理系統的編程實現
該系統包括了實體對象層、數據訪問層、業務邏輯層、服務層、代理層、外觀層、界面層等。整個數據管理系統由C#編程實現。
實體對象層(Entity) PLM中對象的實體表現，主要包含對象的屬性，該層是對象的集合。
數據訪問層(DAL) 主要是負責數據庫的訪問，使邏輯層對數據庫的訪問是透明的。
業務邏輯層(BLL) 是核心部分，它的關注點主要集中在業務規則的制定、業務流程的實現等與業務需求有關的系統設計。
服務層(Service) 能夠通過WebServices和Remoting方式來實現訪問業務邏輯層。
代理層(Proxy) 生成WSDL訪問WebServices。
外觀層(FAD) 隔離業務邏輯和界面的。這一層一般沒有特別的業務邏輯。
界面層(WinUI) 用戶界面。
數據管理系統使用Spring框架，通過配置文件描述創建對象方式，代碼中不直接引用對象和服務。
實體對象層開發步驟為：①新建一個類庫的工程(IntePLM.Entity.EcnEntity)，引用IntePLM.Entity.IEntity.dll和IntePLM.UNLTyUtil.dll；②新建接口(如IEcnActlnfo)并繼承IEntity接口；添加接口屬性(如Objldl，Objld2)；③新建實現類（如EcnActlnfo）并繼承IEcnActlnfo；④在實體層配置文件(IntePLM.Entity.xml)中增加創建對象的配置項；⑤使用對象時調用如下方法IEcnActlnfo eainfo=ObjectFactory<IEcnActlnfo>.CreateEntityObject(“IEcnActlnfo”)。
在數據管理系統中，對數據庫的訪問至關重要，IntePLM通過CDbAccess類訪問數據庫，其提供的訪問數據的基本函數如表1所示。
表1 IntePLM操作數據庫的基本函數
數據訪問層的開發步驟為：①新建一個類庫的工程(IntePLM.DAL.EcnDAL)，引用IntePLM.DAL.TyDbAccess. dll，lntePLM.UNI.TyUtil.dll；②新建接口(如IEcnDAL)，添加接口函數(如Deleteecn)；③新建實現類(如EcnDAL)并繼承IEcnDAL；④在數據訪問層配置文件(IntePLM.DAL.xml)中增加創建對象的配置項；⑤使用對象時調用如下方法IEcnDAL dal=ObjectFactory<IEcnDAL>.CreateDataAccessObject(“IEcnDAL”)。
業務邏輯層的實現方式類似于數據訪問層，實體對象通過調用ObjectFactory.CreateBusiness Object函數來創建。
服務層通過WebServices和Remoting方式來實現訪問業務邏輯層。代理層的實現可以通過Web引用和Wsdl工具生成這兩種方式。
4 系統實例
數據管理系統界面如圖4所示，它分為3個區域，其中①號區域為功能樹，葉子節點上均有相應功能菜單；②號區域顯示的是試驗數據管理系統中常用菜單；③號為工作區域，各項功能對應窗體均在此顯示。
圖4 數據管理系統界面
基本算法分析模塊和告警信息處理模塊界面如圖5和圖6所示。
圖5 基本算法分析模塊界面
圖6 告警信息處理模塊界面
5 結語
本文基于IntePLM開發了一套民用飛機的試飛試驗數據管理系統，該系統實現了兩大功能，分別是數據管理和數據分析處理。數據管理功能能夠方便有效地管理試飛試驗數據，并根據登錄用戶權限的不同允許用戶不同程度的使用數據。數據分析處理功能根據實際的需要定制了五大功能，分別是基本算法分析模塊、告警信息處理模塊、增益處理模塊、震蕩瞬態處理模塊、滯環曲線分析模塊。這五個模塊既能與數據管理功能模塊配合聯機使用，也能夠作為一個單機程序獨立運行，方便使用者調用。目前該系統已經應用到實際的試飛試驗數據的處理和管理中，為加快試飛的進程，解決試飛和試驗中出現的問題提供了很好的支持。
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