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作者:
Michael Fortenberry - G Systems, Inc.
使用NI數(shù)據(jù)采集板卡構(gòu)建系統(tǒng)
洛克希德•馬丁航空公司委托G Systems公司開發(fā)F-35飛機系統(tǒng)綜合設施（VSIF）來監(jiān)測航空飛行器子系統(tǒng)的集成測試。該VSIF系統(tǒng)分布在多個服務器上，以實現(xiàn)負載平衡并獲得所需的系統(tǒng)性能。這一分布式軟件架構(gòu)包括六個主要的自定義應用程序，為系統(tǒng)的未來擴展提供支持。
我們使用5個內(nèi)插多個NI數(shù)據(jù)采集板卡（DAQ）的PXI機箱來執(zhí)行模擬與數(shù)字采集功能，這五個PXI機箱組成了一個具有640個模擬通道和480個數(shù)字通道的采集系統(tǒng)。為了控制系統(tǒng)的總硬件成本，在保持時間同步的同時組合各類DAQ數(shù)據(jù)采集板卡的能力就顯得格外重要。該系統(tǒng)通過VSIF數(shù)據(jù)采集或VSIF實驗室內(nèi)其他信號源所提供的IRIG時間信號來保持時間同步。該時間信號源用來提供開始脈沖與10 MHz時鐘，并通過PXI-6653同步板卡路由至每個PXI機箱。
借助由GPIB 控制的外部直流源，采集模擬與數(shù)字數(shù)據(jù)的應用程序也可進行以下操作：
- PXI 板卡驗證和內(nèi)部校準
- 信號路徑校準
通過信號路徑校準的自動化，系統(tǒng)驗證可在20分鐘內(nèi)自動執(zhí)行完畢。而以前類似的系統(tǒng)執(zhí)行該操作需要數(shù)小時，并且需要大量的操作交互。該系統(tǒng)將所有的數(shù)據(jù)以相應的工程單位（EU）傳送給用戶，而且會考慮A/D、信號調(diào)節(jié)模塊、傳感器的校準值，以及合適的零空值（zero nulling values）。同時衍生通道（即通過其他通道包含的信息計算得到的通道，如瓦特=伏特*安培)也會計算在內(nèi)。另外，還有特定的接口用于將用戶自定義的DLL連接到系統(tǒng)中（無需重新編譯軟件），以創(chuàng)建更復雜的衍生通道。
系統(tǒng)配置和數(shù)據(jù)顯示
該系統(tǒng)將VSIF數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的配置信息存儲在相關(guān)數(shù)據(jù)庫中。我們還開發(fā)了一個自定義圖形化用戶界面，便于系統(tǒng)管理員配置系統(tǒng)的各個方面。以下是該界面程序的部分功能：
1. 用戶管理
- 管理系統(tǒng)八個級別的用戶權(quán)限
2.硬件清單
- 管理可用的硬件，如PXI板卡和傳感器
- 更新所有設備的校準信息和日期
3.系統(tǒng)配置
4. 數(shù)據(jù)管理
- 將數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫歸檔或?qū)С龅酱艓Ъ捌渌鎯γ浇?/li>
- 清理數(shù)據(jù)庫中未使用的數(shù)據(jù)
5. 報告
- 創(chuàng)建多個標準的系統(tǒng)或通道配置(包括歷史校準數(shù)據(jù)）報告
- 添加用戶自定義的報告
我們開發(fā)這一應用程序是為了幫助系統(tǒng)管理員處理系統(tǒng)的大量通道，該應用程序具有列排序和篩選、通道組定義、多記錄編輯和復制/粘貼等功能。任何用戶均可通過用戶權(quán)限，使用此應用程序查看系統(tǒng)配置，但只有經(jīng)過授權(quán)的管理員才可以更改參數(shù)值。此外，我們設置了幾個級別的管理員權(quán)限，以精確地定義用戶權(quán)限的優(yōu)先級。
由于在集成測試中，VSIF數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)往往被不同的團隊用于測試各種航空飛行器子系統(tǒng)，所以單一的靜態(tài)用戶顯示顯然無法滿足需求。因而，G Systems公司創(chuàng)建了一個用戶可配置的動態(tài)數(shù)據(jù)顯示應用程序，任何用戶均可使用不同的顯示控件選項來創(chuàng)建自定義數(shù)據(jù)視圖。
該應用程序支持先進的導航功能，用戶可即時瀏覽實時數(shù)據(jù)或調(diào)用和查看以前的測試數(shù)據(jù)。用戶可通過設置觸發(fā)和警報來迅速找到感興趣的數(shù)據(jù)點。該系統(tǒng)將所有個人用戶配置信息存儲在數(shù)據(jù)庫中，這些信息可同測試數(shù)據(jù)一起導出，以供單獨查看和回放。這使用戶能夠快速查看多個運行測試的測試數(shù)據(jù)（包括所有校準和傳感器信息），并將其與VSIF數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)庫分開，在離線分析或團隊報告時很有用。
該測試控制/監(jiān)視/回放應用程序為用戶提供幾種操作模式。系統(tǒng)可連續(xù)采集數(shù)據(jù)，并將其以低分辨率形式發(fā)布到六個客戶端工作站。數(shù)據(jù)被接收后，仍會持續(xù)緩存在客戶端的30分鐘滾動緩存器中。通過該緩存器,用戶可適時查看過去發(fā)布或記錄的數(shù)據(jù)，需要時也可以實時回放。
當操作員選擇記錄數(shù)據(jù)時，高分辨率的數(shù)據(jù)會被記錄到文件中，接著再傳輸?shù)街醒氪鎯�。操作員可將存儲庫中的這些運行測試下載到工作站，然后在回放模式下詳細查看數(shù)據(jù)。同樣地，用戶也可以實時回放這些數(shù)據(jù)或者使用多個導航選項瀏覽記錄的數(shù)據(jù)時間軸。
VSIF系統(tǒng)控制和保護所有記錄的數(shù)據(jù)。當用戶開始記錄測試運行時，系統(tǒng)數(shù)據(jù)自動從采集服務器轉(zhuǎn)移到中央數(shù)據(jù)存儲單元（RAID）里。用戶可隨意地在RAID中查看測試數(shù)據(jù)，但不能刪除里面的任何測試數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)顯示器和數(shù)據(jù)導出應用程序均可直接調(diào)用RAID和歸檔數(shù)據(jù)集里的數(shù)據(jù)。因此，較不熟練的用戶只需稍微進行VSIF培訓就能輕松地查看之前記錄的數(shù)據(jù)。
自定義應用程序—DIAdem數(shù)據(jù)接口（DDI）—為VSIF數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供了先進的分析能力。DDI可利用所有數(shù)據(jù)庫接口和針對數(shù)據(jù)顯示應用開發(fā)的工程單位轉(zhuǎn)換功能，通過OLE接口直接將數(shù)據(jù)傳輸至DIAdem。該應用程序旨在幫助操作員輕松地選擇要導出至DIAdem的運行測試和通道，以及實現(xiàn)多個運行測試的數(shù)據(jù)合并。
實用高效的解決方案
結(jié)合先進的軟件架構(gòu)和NI硬件，G Systems 公司為洛克希德•馬丁航空公司提供了高度可配置且可擴展的系統(tǒng)來滿足F-35 VSIF目前及未來的需求。NI PXI的可擴展性還實現(xiàn)了比初始系統(tǒng)需求高出60%的通道數(shù)擴展。
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