海軍裝備部 廉 佳

針對(duì)飛機(jī)飛參系統(tǒng)數(shù)據(jù)卡存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)跳變技術(shù)問(wèn)題，本文從系統(tǒng)工作原理入手，詳細(xì)分析數(shù)據(jù)記錄工作機(jī)理，通過(guò)故障隔離方案設(shè)計(jì)及排查，找到了故障原因，最終排除了故障。

飛行參數(shù)和音頻記錄系統(tǒng)能連續(xù)采集和記錄整個(gè)飛行過(guò)程中飛行狀態(tài)、發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)、其它重要系統(tǒng)工作狀態(tài)、飛行員操縱動(dòng)作等信息，真實(shí)記錄機(jī)組人員間通話和駕駛艙的環(huán)境聲音。地面維護(hù)或飛行結(jié)束后，可通過(guò)飛行參數(shù)記錄器、拋放記錄器卸載飛行數(shù)據(jù)和音頻數(shù)據(jù)，通過(guò)快取記錄器快速卸載飛行數(shù)據(jù)，輔助地勤開展視情維護(hù)；當(dāng)飛機(jī)失事且拋放條件滿足時(shí)，拋放記錄器自動(dòng)拋放與機(jī)體分離，落地或漂浮在水面上，通過(guò)內(nèi)置的北斗定位和無(wú)線電信標(biāo)發(fā)射信號(hào)，供搜索人員定位，可有效縮短搜尋記錄器的時(shí)間。本文針對(duì)飛參系統(tǒng)數(shù)據(jù)卡存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)跳變故障原因進(jìn)行了深入分析，提出了切實(shí)可行的解決辦法，并在實(shí)踐中得以驗(yàn)證使用。

1 故障分析

在飛參系統(tǒng)工作過(guò)程中，采集數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)采集器中主控模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)整理后，一份由數(shù)據(jù)管理模塊發(fā)送給防護(hù)記錄器記錄，一份由主控模塊寫入數(shù)據(jù)卡，其中防護(hù)記錄器與數(shù)據(jù)卡記錄的飛行數(shù)據(jù)來(lái)源一致，由于故障時(shí)刻防護(hù)記錄器記錄數(shù)據(jù)正常，所以可排除信號(hào)采集模塊、主控模塊的數(shù)據(jù)整理、數(shù)據(jù)管理模塊、防護(hù)記錄器的影響因素，將導(dǎo)致問(wèn)題發(fā)生的影響范圍限制在主控模塊的數(shù)據(jù)寫入、數(shù)據(jù)卡、數(shù)據(jù)卡卸載器三者之間。原理見圖1。

通過(guò)對(duì)問(wèn)題數(shù)據(jù)判讀，發(fā)現(xiàn)該數(shù)據(jù)中某一秒數(shù)據(jù)多個(gè)參數(shù)發(fā)生跳變，一個(gè)履歷通常只有一秒鐘出現(xiàn)異常，且跳變的數(shù)值無(wú)規(guī)律（部分參數(shù)超過(guò)ICD規(guī)定的最大值、部分?jǐn)?shù)據(jù)超過(guò)ICD規(guī)定的最小值），跳變的數(shù)據(jù)有模擬量、429總線等數(shù)據(jù)。

對(duì)問(wèn)題數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在出現(xiàn)異常時(shí)刻，該數(shù)據(jù)幀內(nèi)部部分?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)生錯(cuò)位現(xiàn)象，導(dǎo)致解析出的數(shù)據(jù)無(wú)法表示真實(shí)值。異常時(shí)刻數(shù)據(jù)信息：在出現(xiàn)問(wèn)題的數(shù)據(jù)幀(1s)內(nèi)出現(xiàn)多寫入1個(gè)0，導(dǎo)致后續(xù)數(shù)據(jù)發(fā)生錯(cuò)位。

出現(xiàn)錯(cuò)位時(shí)異常情況（5eb0～5EB2出現(xiàn)多1個(gè)0）見圖2。

正常時(shí)數(shù)據(jù)情況見圖3。

數(shù)據(jù)采集器的采集數(shù)據(jù)打包方式為固定式，即每個(gè)參數(shù)在每幀數(shù)據(jù)內(nèi)的位置固定，且每一幀數(shù)據(jù)長(zhǎng)度固定；同時(shí)數(shù)據(jù)采集器向數(shù)據(jù)卡寫入數(shù)據(jù)時(shí)，按照數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片要求進(jìn)行頁(yè)操作（2048B/次）。

圖1 數(shù)據(jù)記錄原理圖

在數(shù)據(jù)采集器向數(shù)據(jù)卡存儲(chǔ)芯片中進(jìn)行數(shù)據(jù)寫入頁(yè)操作時(shí)，由于多寫入1個(gè)00后，將導(dǎo)致本次寫入部分?jǐn)?shù)據(jù)（2048B中00后數(shù)據(jù)）后移一位，由于后續(xù)數(shù)據(jù)寫入的頁(yè)操作正常，該異常情況僅影響當(dāng)前數(shù)據(jù)頁(yè)，沒有改變當(dāng)前數(shù)據(jù)幀的長(zhǎng)度（10908B，遠(yuǎn)大于頁(yè)長(zhǎng)度），見圖4。

圖2 異常情況

圖3 正常情況

圖4 數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度

在地面進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)相關(guān)參數(shù)按照原數(shù)據(jù)幀內(nèi)固定位置進(jìn)行處理顯示，所以該數(shù)據(jù)幀內(nèi)這些被移位數(shù)據(jù)（不大于2048B）涉及參數(shù)將顯示異常，導(dǎo)致問(wèn)題發(fā)生。據(jù)此分析，數(shù)據(jù)采集器主控模塊的數(shù)據(jù)寫入環(huán)節(jié)存在問(wèn)題可以導(dǎo)致故障出現(xiàn)。

對(duì)涉及的數(shù)據(jù)卡進(jìn)行檢查以及反復(fù)測(cè)試，結(jié)果正常；同時(shí)檢查該數(shù)據(jù)卡中記錄數(shù)據(jù)確實(shí)存在異常，與數(shù)據(jù)卡卸載器無(wú)關(guān)，故可以排除數(shù)據(jù)卡、數(shù)據(jù)卡卸載器影響因素。

據(jù)此問(wèn)題定位：數(shù)據(jù)采集器主控模塊的數(shù)據(jù)寫入環(huán)節(jié)存在問(wèn)題。

對(duì)數(shù)據(jù)寫入環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，寫數(shù)據(jù)卡的功能由主控模塊完成。

2 故障分析

依據(jù)對(duì)故障樹的分析，可得出故障集為：

T=X1+X2+ X3+X4。

下面針對(duì)可能存在的故障進(jìn)行逐一排查、定位：

X1：查看防護(hù)記錄器記錄數(shù)據(jù)以及主控模塊保護(hù)區(qū)信息，沒有報(bào)出故障；對(duì)主控模塊進(jìn)行檢查及測(cè)試結(jié)果正常，排除主控模塊硬件故障影響；

X2：對(duì)主控模塊軟件進(jìn)行走查，未發(fā)現(xiàn)異常；該軟件基于公司其它產(chǎn)品應(yīng)用成熟的適應(yīng)性改進(jìn)設(shè)計(jì)，其中數(shù)據(jù)卡操作程序?qū)儆诮栌霉緫?yīng)用成熟快取記錄器軟件，軟件成熟度高，可以排除軟件影響因素；

X3：主控模塊使用+5V電源供電，若其+5V供電電壓（電源模塊輸出）不穩(wěn)定，該模塊的CPU也將出現(xiàn)工作不正常，造成采集數(shù)據(jù)的整理及數(shù)據(jù)寫入功能異常；數(shù)據(jù)卡使用+3.3V供電（電源模塊輸出）若+3.3V供電不穩(wěn)定，會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)卡寫入數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常。由于數(shù)據(jù)采集器中其它功能模塊也在同時(shí)使用這兩個(gè)電源供電，如其存在異常，這些功能模塊將會(huì)出現(xiàn)工作異常，導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集器報(bào)故。查看防護(hù)記錄器記錄數(shù)據(jù)以及主控模塊保護(hù)區(qū)信息，沒有報(bào)出故障，據(jù)此可排除供電異常影響因素；

X4：主控模塊負(fù)責(zé)將整理后的數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)卡，當(dāng)主控模塊寫卡信號(hào)線上存在干擾（干擾與寫操作信號(hào)疊加）時(shí)，會(huì)影響主控模塊寫操作，使寫入數(shù)據(jù)發(fā)生變化，從而出現(xiàn)數(shù)據(jù)寫入時(shí)異常，導(dǎo)致數(shù)據(jù)卡記錄數(shù)據(jù)異常。

針對(duì)信號(hào)線存在干擾影響因素開展進(jìn)一步分析，在實(shí)驗(yàn)室搭建環(huán)境，對(duì)數(shù)據(jù)采集器對(duì)外通訊電纜（六矩形連接器對(duì)外接線）施加脈沖干擾，當(dāng)施加脈沖電流增大到6.5A時(shí)（CS115規(guī)定最大值為5A），數(shù)據(jù)卡記錄4h數(shù)據(jù)檢查出現(xiàn)1次（1幀數(shù)據(jù)）多個(gè)數(shù)據(jù)跳變，防護(hù)記錄器數(shù)據(jù)正常，該現(xiàn)象與故障現(xiàn)象一致。進(jìn)一步定位，當(dāng)干擾施加到數(shù)據(jù)采集器使用六矩形連接器的F腔（供電）對(duì)應(yīng)電纜上時(shí)問(wèn)題出現(xiàn)，施加到其它腔體未出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常。通過(guò)示波器測(cè)量，該干擾通過(guò)電纜進(jìn)入數(shù)據(jù)采集器機(jī)箱內(nèi)部，在主控模塊寫卡操作的寫信號(hào)上異常疊加。當(dāng)主控模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)卡寫操作（頁(yè)操作，每次2048B）時(shí)，受到干擾信號(hào)影響，造成寫信號(hào)異常有效，導(dǎo)致寫入數(shù)據(jù)中間多插入一個(gè)異常值。由于數(shù)據(jù)采集器內(nèi)部其它數(shù)據(jù)操作與數(shù)據(jù)卡頁(yè)操作（2048B/每次讀寫）不同，屬于單字節(jié)或單字操作，對(duì)干擾不敏感；且其數(shù)據(jù)發(fā)送等傳輸具備校驗(yàn)等保護(hù)措施，不受干擾影響。

由于干擾信號(hào)強(qiáng)度較大且具體頻段和幅值不易確定，實(shí)驗(yàn)室測(cè)試觸發(fā)信號(hào)與真實(shí)環(huán)境中的情況肯定存在偏差，干擾信號(hào)特性無(wú)法確認(rèn)及濾除?？紤]該問(wèn)題出現(xiàn)概率較低（偶發(fā)出現(xiàn)且每次僅影響1幀數(shù)據(jù)），且防護(hù)記錄器記錄數(shù)據(jù)正常，故可以通過(guò)地面數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行濾波處理（剔除異常數(shù)據(jù)幀）以解決問(wèn)題。

在地面數(shù)據(jù)處理軟件中增加濾波處理，并對(duì)設(shè)備升級(jí)后在試驗(yàn)室對(duì)異常數(shù)據(jù)重新處理，查看數(shù)據(jù)顯示結(jié)果正常，數(shù)據(jù)跳變問(wèn)題的到解決，同時(shí)比對(duì)防護(hù)記錄器數(shù)據(jù)處理顯示情況，證明故障處理措施有效。

結(jié)束語(yǔ)：通過(guò)對(duì)此次故障的分析及排除，總結(jié)以下幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)以供后續(xù)排故參考：（1）機(jī)上故障出現(xiàn)后，應(yīng)第一時(shí)間詳細(xì)記清楚故障的現(xiàn)象及特征以利于排故。（2）排故前應(yīng)詳細(xì)了解系統(tǒng)工作原理，信號(hào)格式及信號(hào)通路。（3）根據(jù)原理認(rèn)真分析故障，形成故障樹，按照故障樹制定排故方案，利用排除法將故障定位并排除。