机载pcm数据处理结果的修正方法研究

机载PCM数据处理结果的修正方法研究

◆　刘雪亚　　　　何　　　　良

摘要：PCM数据是某些架次试飞数据处理中不可缺少的一部分，数据中包含某些重要参数的实际意义，由于PCM采集器或者记录器中出现的时间回跳或者错记录导致数据分析出现问题，给课题数据分析和处理带来一定程度困扰。原始的人为手动更正数据中的错点会耗费大量的时间和精力，随着试飞数据量增大，在单架次十几万甚至上百万行的数据中找出错误数据并改正对试飞工程师来说也是一种挑战。论文针对某飞机PCM数据记录中的时间回跳和错记录问题，研究PCM时间修正方法并设计处理软件。

关键词：试飞数据处理；时间回跳；数据分析；时间修正

一、前言

飞行试验是复杂的系统工程[1]，飞行试验数据是对飞机飞行过程中设备的工作状态，人员的操作情况的记录。飞行试验数据处理过程是飞行试验的重要环节，将原始的二进制数据转换为便于识别的数值。课题人员根据各参数的数值变化趋势以及某个时刻的数值来判断飞机的工作情况。

多年来，飞行试验数据采集系统一直将PCM作为数据传输和记录的标准手段。PCM具有稳定性、易于建立、配置较小等优势。根据某飞机多次的机载PCM数据处理结果显示PCM采集设备中存在时间记录回跳或者错记录的问题，给型号数据分析带来问题。为精确分析飞行数据，课题或数据处理人员需要手动更改数据中的时间。然而，一个架次的飞行数据中往往包含十几万甚至上百万行的数据，在这一行行数据中去找到并改正错误的时间无疑需要耗费大量的时间与精力。

这个问题在某飞机试验中表现更为突出，每一架次都存在这种问题。为了解决某飞机PCM数据记录中的时间回跳和错记录问题，保证某型号数据精确有效，设计PCM时间修正软件。针对PCM数据中的时间回跳和错记录，结合数据采样频率重新计算正确的时刻。

包括通过输入原始数据的采样率和原始数据文件，遍历原始数据文件中的时间，比较相邻两次采样点之间的时间差，若时间差与采样频率相差较小，认为该时刻的时间是准确无误；若相邻两次时间差相隔较大，则认为该时刻数据有问题[3]。针对有问题的数据，在前一时刻的基础上增加对应的采样频率对照组中的对应值以修正该时刻的数据。

二、PCM数据修正

（一）修正原理

将PCM数据预处理的结果作为输入，根据预处理的采样率判断数据中时间的正确性，对不正确的时间进行修正，并根据需要替换预处理结果中的参数符号为实际含义[2]。主要工作有以下几点：

（1）结合采样率，程序自动在十几万甚至上百万行数据中找出时间错点并修正，节约了试飞工程师的时间，也避免了人为因素导致的错选、漏选问题。

（2）通过给定采样率对照采样率数组修正并在给定的时间（一分钟）内进行自动对时，以保证时间修正的准确性。

（3）通过参数名对照表自动读取对照关系，将参数名替换为中文含义。

（二）修正过程

时间修正算法的主要流程如图1所示，实现的功能主要

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图1 时间修正流程图

由于采样频率多为32、64等无法被1000整除的数据，因此，时间修正上存在累计误差。由于原始数据中存在跳点，因此，不能一直按照采样频率修正[4]。为最小化累计误差并去除时间跳点的影响，软件中设定一个固定的时间来与原始数据进行对时，例如一分钟之后修正的时刻与原始数据的时刻之间的时间差在设定的阈值范围内则认为原始数据正确不用修正，否则按之前所述方法继续修正。由于数据中的跳点缺少真实数据信息，故对跳点不作处理。

针对修正的结果，为方便课题对比参数名代号与中文参数含义，解决在大量参数下人为提取有效参数的效率，设计参数名更改软件，将上一步处理的结果与参数名对照软件一起作为输入，输出为更正后的中文参数含义的处理结果。

TECHNOLOGY　　　　　技术应用

三、软件设计

（一）软件设计思路

考虑到一次完整的数据处理流程中可能存在多个二次处理过程，为方便数据处理人员使用，软件设计的过程中主要考虑以下三个方面：

（1）简洁的界面，分功能分模块处理，根据需要调用相关模块功能。

（2）程序自动化，尽可能少的减少手动配置文件，最大化方便数据处理人员使用；结果保持原格式，保证与课题处理数据输入格式的一致性。

（3）处理结果保持原格式，保证与课题处理数据输入格式的一致性，使得软件处理兼容各种现有处理软件。

（二）软件架构设计

机载PCM数据结果修正软件由时间修正和参数名修正两个模块构成。根据处理需求可以是独立工作，也可以串行工作。如图2所示，在每个模块输入或者加载程序运行的配置文件，程序开始运行，运行结束后重新生成结果文件。机载PCM数据处理结果修正配置文件配置文件PCM时间修正PCM参数名修正结果文件结果文件图2 机载PCM数据处理结果修正架构图（三）软件运行结果

程序分为时间修正和参数名修正两个部分，在时间修正模块，手动输入一次处理过程中的采样率，打开原始文件，并根据原始文件自动在原始文件目录下生成结果文件。点击运行，程序开始自动处理，在运行结束后弹出运行结束提示(如图3所示)。

图3 PCM时间修正界面

在参数修正模块，打开原始文件和参数文件，其中参数文件是处理中所有参数的中英文对照表。程序根据原始文件自动在原始文件目录下生成结果文件。点击运行，程序开始自动处理，在运行结束后弹出运行结束提示(如图4所示)。

图4 PCM参数名修正界面

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四、应用结果

如图5、6、7所示， PCM处理结果中时间存在回跳（从08：56：09：421后回跳至08：56：09：171）并在回跳17个点后恢复至08：56：09：702，本算法的结果如图6所示，将回跳的17个点根据采样率恢复至正确的时间点。处理结果相比处理前数据，消除了错误的回跳点。避免人为挑选数据时间段分析，方便以时间为参考坐标的数据分析。

图5 修正前时间

图6 修正后时间

图7 中文参数对应

TECHNOLOGY　　　　　技术应用

五、结语

试飞数据分析和处理是飞行试验的至关重要的环节，其结果直接导致实验结论的正确性。因此，试飞数据准确及时处理是试验结论准确及时的保障[5]。本文通过设计软件自动修正PCM时间中的错误时间数据，并在给定的时间内进行对时处理，一方面避免了试飞工程师人为在大量的试飞数据中找出时间跳点并修正；另一方面，通过程序自动修正也减少了人为处理存在的误差。除此之外，本文将数据中的英文参数代号改为中文含义参数，避免了课题对照参数符号与实际含义，方便了课题分析参数，提高了数据分析处理效率。试验结果表明，该软件处理能够对预处理结果进行正确解析，方便工作人员对试飞数据有效性做出快速、准确的判断，有

效保障了某飞机试飞数据处理与分析 ，为试飞环节的高效与安全做出贡献。H参考文献

[1] 周自全.飞行试验工程[M]. 北京: 航空工业出版社,2010,12. [2] 李杨,胡汇洋, 许应康. PCM 数据分析信息综合配置管理系统设计[J].现代电子技术,2015,38(6):47-50.

[3] 郑曼黎,罗定昌.利用GPS 时间传递数据修正接收机天线坐标 [J].陕西天文台台刊,1994.

[4] 王晓堤,桑婧. 基于云模型的时间修正协同过滤推荐算法 [J].计算机工程与科学,2012(12):160-163.

[5] 李五一,闫楚良,赵丽娜.飞行试验机载网络数据实时处理技术研究 [J].计算机测量与控制,2015(10):3515-3518.

（作者单位：中国飞行试验研究院）

（上接第82页）

五、结语

本文通过探索与实验，提出了基于GWS地学软件平台集成深度学习模块功能的具体方法，初步实现了在勘探开发领域的两个应用场景。目前，GWS平台已在大庆油田应用两年，涉及地质研究、地震解释、井位部署、油藏评价等多个业务领域。深度学习模块功能的集成，更验证了平台的开放化、组件化、标准化。

GWS地学软件开发平台的深度学习模块的设计与研发，为油田公司建设智能化平台奠定了一定的基础。预测精度上还有进一步提高的空间，下一步要建设并完善数据样本库以及对模型的进一步优化，用以支撑建设油田公司对数字油田、智能化油藏研究平台的开发建设。总之，GWS地学软件开发平台技术先进，伴随着系统功能不断完善与实际应用，具有

图3 深度学习模块前台界面

（3）基于GWS平台集成深度学习模块。通过Pyinstaller工具打包Python深度学习模块程序，GWS地学软件平台实时调用EXE可执行程序，完成预测，流程如图4所示。

较大的推广应用前景。H参考文献

[1] 白云风,冯志强,程日辉,等. 大庆长垣扶余油层沉积层序构成及充填响应[J].吉林大学学报（地球科学版）,2012, 42( 2 ):312-320.

[2] 李占东,卢双舫,李军辉,等. 松辽盆地肇源—太平川地区白垩系姚家组一段沉积特征及演化[J]. 中南大学学报( 自然科学版),2011,42(12):3818-3826.

（作者单位：大庆油田有限责任公司勘探开发研究院）

图4 招标方案报审视图

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