基于.NET平台的飞行试验数据管理系统设计

朱康

航空工业沈阳飞机工业（集团）有限公司 辽宁省 沈阳市 1100 30

摘 要：在.NET环境下，基于分布式技术，本文提出了一种新型的飞行试验数据管理系统的方案。该系统在数据共享、安全性、易用性、扩展性等性能方面，与传统的数据管理方式具有明显的优势。通过对飞行试验数据管理方式方法的研究，提出了在.NET环境下设计分布式数据管理系统方法，并对其关键技术进行分析和阐述。

关键词：试飞试验；试验数据管理；.NET框架；N层架构

引 言

在航空工业发展的国防应用研究中，飞机飞行试验是极为重要的验证和鉴定环节。现代飞机的功能多，性能强，系统和技术越来越复杂，相应的飞行试验的风险也随之增大，耗资与周期都越来越大，因此飞行试验所得的数据尤其珍贵。飞行数据是宝贵的历史资料，也是对飞机性能做出定量、客观、科学评定的重要依据，更是航空高技术发展研究的重要物质基础。

为了提高试飞效率、缩短试飞周期、节约工程费用，应当对飞行试验数据进行安全有效的管理，并且将管理制度融入到飞行试验的每一个环节，做到数据系统的完善，试飞资源的共享，以满足我国航空工业的发展。本文结合某试飞数据管理软件的开发任务，从试飞数据管理角度，对试飞试验数据的管理方法进行探讨，并提出了具体的解决方案。

1 飞行试验数据管理概况

1.1 飞行试验数据的特点

飞行试验数据同普通管理数据相比，呈现出以下特点：

1）测量参数数量多，一架飞机的测量参数甚至高达几千上万个。

2）数据量大，不仅单个数据量大，总数据量也非常巨大，每架次约几GB甚至数十GB。

3）工程数据中静态（地面站数据等）和动态（如整个飞行过程中随过程变化的结果数据）数据并存。

4）参数类型多样化，除数字文字等，还有大量的图像、音频、视频等多种类型的数据。

5）某些数据记录不只有一个通道数据合成，例如空速需要有压力温度等数据合成而得。

6）数据处理的工作量巨大，分实时处理、预处理和事后处理。

1.2 传统飞行试验数据管理中存在的问题

随着计算机技术和测控技术的不断发展，数据量越来越大，数据结构也日趋复杂。然而对试验数据的管理一直缺乏有效地管理工具，大量的试验和测量数据基本上都是以各类电子文件的方式进行保存、整理、交流和传播。这种数据管理方式存在着缺陷。

第一，效率低，试飞方向工程师需要大量的时间从海量的数据文件中寻找相关的试验数据；

第二，易出错，由于存在大量的手工操作，难免会在某一环节出错，其影响轻则降低试验的有效性，重则损害试验的准确性，造成严重的后果；

第三，安全性差，以文件方式保存的试飞数据易受到非法调用、修改和泄密等。

所以建立试飞试验数据管理系统有很强的实际意义，其服务的数据将为今后飞机研制工作提供历史资料和数据支持。

1.3 飞行试验数据管理系统的功能和特点

根据飞行试验数据管理的特点和试验数据应用的要求，我们建立的飞行试验数据管理系统应当具备以下功能特点：

1）利用企业内部网络资源，建立分布式试验数据管理系统，实现数据应用共享。

2）相关工程人员能够方便快捷的将试验数据和测试数据导入系统。

3）以相关人员的习惯方式对试验数据进行分类和查询。

4）试飞工程师和相关技术人员能够有效地对试验数据进行预处理和后置处理（绘制曲线，图表等）。

5)建立试验文档数据库实现试验数据、试验文档的一体化管理。

6）对系统进行安全的权限管控和管理，提高数据信心安全。

2 飞行试验数据管理系统的设计

2.1 系统总体结构

飞行试验数据管理系统由试飞数据导入工具、试飞数据存储管理、试飞数据后置处理和试飞数据发布门户4个模块组成，如图1所示。由于飞行试验数据处理和管理具有独特的规范，在设计时保持现有操作规范变动不大的情况下，按照试验数据管理方法设计此系统。在具体设计时，按照每个模块单独设计，最后在进行综合设计。

系统采用3层分布式结构，以ASP.NET技术在web上建立一个系统^［1］，图2为系统的技术构架。在3层结构中。第一层是表示层，实现系统与用户交互，第二层是业务层，系统主要的业务逻辑在此实现，第三层是数据层，完成对于数据存储和管理。由于采用了Web service 技术，我们将各种服务以页面的形式分布在网络终端上。同时可以使网络服务器、应用服务器和数据库服务器分散，并独立存放于网络上，便于服务部署与维护，负载平衡能力也能够轻易地得到扩散，提高了系统的性能^［2］。

图 1 试飞试验数据管理系统模块结构图

图2 试飞试验数据管理系统技术架构

2.2 试飞数据导入工具

在试飞单位中，大量的试验和测量数据都是以各类电子化得方式进行保存，现有的数据源主要由文件型数据、异构数据库数据和其他类型数据库数据组成。飞行试验数据管理系统必须建立在大量的数据源基础上。要进行不同系统间数据的交换，以及新做试验数据的导入，需要建立统一的数据交换标准。对于固定格式的数据系统，采用标准XML数据接口建立统一的数据导入模块。对于文件型数据，系统建立文件上载模块，辅助工程技术人员完成对试飞数据的导入工作。

2.3 试飞数据存储管理

由于试飞数据多为多媒体数据，如视频图像、音频数据、图像数据、文本数据等，所以系统不仅仅保存大量格式化数据，还要保存试飞过程中产生的大量非格式化数据。根据实际应用要求，系统的数据存储管理模块分为两个层次。第一层是文件级数据管理层，它主要管理非格式化数据，并对实际文件进行维护操作。第二层为多媒体数据管理层，它是由数据库中各种多媒体数据库组成的。多媒体数据库包括文档库、视频库、音频库、图形图像库和扩展库。多媒体数据库管理层不但管理格式化数据，而且管理非格式化数据，还对各个多媒体数据子库进行维护操作，如图3所示。

图3 多媒体数据存储管理结构图

2.4试飞数据后置处理

试飞工程师等工程技术人员通过后置处理模块，实现对试验数据的充分利用。此模块的主要功能为数据检索、绘制时间历程曲线、以文本方式显示数据、打印数据曲线和导出试验数据。可以灵活的挑选不同的数据记录或不同的属性进行计算和绘图操作，也可对其进行插值、拟合、剔点等数据操作，实现对试验数据的分析和利用，同时也可导出更有价值的工程数据。

2.5试飞数据发布门户

试飞数据发布门户位于整个软件的前端。以Web形式在Internet上构建能提供远程用户查询试验信息、访问试验数据的窗口。用户在授权的范围内，可以获取网站上的试验数据。同时，系统还建立了数据配送机制，对于未放置在网站上的试验数据，实现数据传送。门户还提供了信息辅助和信息发布页面，可以通过它了解试验的进展情况，获取有价值的信息。

3 系统采用的关键技术

3.1 Web service技术

Web service其实是一种基于标准的Web协议可编程访问Web组件。由于它的底层通信采用SOAP协议和XML标准，所以它是跨平台的，而且不需要考虑能否穿越防火墙。由于Webservice技术是与平台无关的技术，所以数据可以跨越防火墙^［2］。

3.2基于角色的访问控制技术

基于角色的访问控制是实施面向企业安全策略的一种有效的访问控制方式。本系统根据试飞数据管理的特殊需求，设计了与企业实际情况相匹配的管理方式，并简化了计算机对数据的安全管理。

用户对系统操作的权限不是直接授予用户的，而是在用户集合与权限集合之间建立了角色集合。这样，在用户和角色之间就产生了用户分配关系，在权限与角色之间产生了权限角色关系。建立这种多对多的关系，就是为了完成系统操作的用户分配足够的权限。当用户被分配了足够的角色，用户就能拥有该角色所有的权限来完成系统操作。

结论

试飞试验数据管理系统并非只是软件，它是一种策略性解决方案，符合试飞试验数据管理的思想。系统具有以下几个特点

1）功能化，系统以模块化的形式提供了一整套试飞试验数据管理措施。

2）集成化，系统采用集成化管理方式，从逻辑上将各个部件连接在一起。

3）灵活性，系统构建与分布式系统上，采用了Web service技术，使其具有灵活的扩充性和适应性。

4）安全可靠，采用了流行的基于角色的访问控制技术，实现用户的动态管理，使得安全管理更灵活方便。

本文对试飞试验数据的特点、目前试验数据管理上存在的问题进行了分析，并且提出了基于.NET平台的试飞试验数据管理系统，在描述系统特点的同时给出了详细的解决方案。系统采用了多层架构浏览器模式，对设计同类软件具有参考价值。

参考文献

［1］Basiura,Balongbecal M,professional ASP.NET Web services Wrox Press,2001.

［2］柴晓路，梁宇奇Wed Services 技术、架构和应用［M］.北京：电子工业出版社，2003.

作者简介：

朱康(1989—)，男，大学本科，工程师，研究方向：飞行试验数据处理。

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