【文章內(nèi)容簡介】 bps， 傳輸字為 32 位， 線路上的碼型為雙極性歸零碼。 XML 可擴(kuò)展標(biāo)記語言 可擴(kuò)展標(biāo)記語言 (Extensible Markup Language, XML) ，用于標(biāo)記電子文件使其具有結(jié)構(gòu)性的標(biāo)記語言，可以用來標(biāo)記數(shù)據(jù)和 定義數(shù)據(jù)類型，是一種允許用戶對自己的標(biāo)記語言進(jìn)行定義的源語言。 XML 是 標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)記語言 (SGML) 的子集，非常適合 Web 傳輸。 XML 提供統(tǒng)一的方法來描述和交換獨(dú)立于 應(yīng)用程序 或供應(yīng)商的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。同時 XML 也是一種元標(biāo)注語言，即定義了用于定義其他特定領(lǐng)域有關(guān)語義的、結(jié)構(gòu)化的 標(biāo)記語言 ，這些標(biāo)記語言將文檔分成 許多部件并對這些部件加以標(biāo)識。XML 文檔定義方式有： DTD (Document Type Definition)和 XML Schema。 DTD 定義了文檔的整體結(jié)構(gòu)以及文檔的語法，應(yīng)用廣泛并有豐富工具支持。 XML Schema 用于沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 定義管理信息等更強(qiáng)大、更豐富的特征。 XML 能夠更精確地聲明內(nèi)容，方便跨越多種平臺的更有意義的搜索結(jié)果。它提供了一種描述結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的格式，簡化了網(wǎng)絡(luò)中 數(shù)據(jù) 交換 和表示，使得代碼、數(shù)據(jù)和表示分離，并作為數(shù)據(jù)交換的標(biāo)準(zhǔn)格式，因此它常被稱為智能數(shù)據(jù)文檔。 設(shè)計目標(biāo) 由于航空電子接口定義的不同總線類型不同設(shè)備的信號格式非常復(fù)雜，需要對航空電子接口有一種較好的組織方式，并能夠?qū)崿F(xiàn)航空電子接口信息的提取，飛行控制系統(tǒng)在地面物理試驗(yàn)過程中，又由于信號傳輸采用總線結(jié)構(gòu)與物理量不同，為了保證試驗(yàn)的正確性，也需要根據(jù)提取的信息將物理量與航空總線數(shù)據(jù)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。本系統(tǒng)采用 XML 技術(shù)描述包含 1553B 和 ARINC429 航空總線數(shù)據(jù)格式的航空電子接口，設(shè)計航空電子接口信息提取算法，并實(shí)現(xiàn)物理量與航空總線數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換以及其反轉(zhuǎn)換算法。 主要內(nèi)容 (1) 采用 XML 技術(shù)描述包含 1553B 和 ARINC429 航空總線數(shù)據(jù)格式的航空電子接口； (2) 提取 XML 文件描述的航空電子接口中的數(shù)據(jù)信息； (3) 實(shí)現(xiàn)物理量到 1553 總線、 429總線格式的數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換以及 1553 總線、 429總線格式的數(shù)據(jù)到物理量的反轉(zhuǎn)換算法； (4) 設(shè)計一界面，能夠提供不同總線格式初始數(shù)據(jù)的輸入，并能實(shí)現(xiàn)初始數(shù)據(jù)在某一時間段能夠在某一范圍能夠動態(tài)變化； (5) 實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換程序中的靜態(tài)或者動態(tài)數(shù)據(jù)的顯示，對顯示的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行選擇。 設(shè)計要求 (1) 工具采用 Visual Studio 2020 以上版本，實(shí)現(xiàn)上述轉(zhuǎn)換算法； (2) 時間計時用軟件計時； (3) 界面設(shè)計盡量簡潔，大方； (4) 航空電子接口數(shù)據(jù)非常多，可以選取部分典型的數(shù)據(jù)作為程序的樣本數(shù)據(jù)。 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 系統(tǒng)設(shè)計的意義和范圍 系統(tǒng)設(shè)計的意義 隨著航空電子（裝甲車輛電子系統(tǒng)）技術(shù)的快速發(fā)展，軍用設(shè)備越來越多地采用標(biāo)準(zhǔn)總線結(jié)構(gòu)將各個系統(tǒng)連接到一起，如： MILSTD1553B、 ARINC429 總線，構(gòu)成復(fù)雜的電控系統(tǒng)。針對越來越復(fù)雜的電控系統(tǒng) ，若沒有一種通用化、集成化、便攜式的測試手段，這將為裝備的后期維修和保障帶來了極大的困難。為此，研制一個具有實(shí)時轉(zhuǎn)換航空數(shù)據(jù)和監(jiān)控、監(jiān)測功能的程序是一項(xiàng)重要而有意義的工作。 系統(tǒng)設(shè)計的范圍 本系統(tǒng)從可擴(kuò)展標(biāo)語言（ XML）的技術(shù)特點(diǎn)及其對接口控制文件（ ICD）的編制和管理出發(fā)，以 XML 作為信息載體，透過其對 ICD 的描述，進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。接口控制文件 ICD(Interface Control Document)給出了系統(tǒng)規(guī)范中所定義的電氣和電子接口的詳細(xì)說明，定義了航空電子系統(tǒng)之間的接口和航空電子與非航空電子系統(tǒng)之間的接口 (但不包含子系統(tǒng)內(nèi)部的接口 )。由于 ICD 中包含信號眾多，但格式轉(zhuǎn)換算法卻相差無幾，為了安全又快捷地進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，在最短時間取得研究的突破，在 ICD 中，本設(shè)計選取典型信號：俯仰角、最小無線電高度和氣壓高度。并以 XML 來描述這三個信號的具體信息，以方便系統(tǒng)解析。在本系統(tǒng)中，需要將最小無線電高度和氣壓高度物理量格式轉(zhuǎn)換為 1553B 總線格式，將俯仰角物理量格式轉(zhuǎn)換為 429ARINC 總線和 1553B 總線格式。 系統(tǒng)設(shè)計 語言及 工具 本設(shè)計采用了 C作為編程語言。 C是微軟公司發(fā)布的一種面向?qū)ο蟮?、運(yùn)行于 .NET Framework 之上的高級程序設(shè)計語言。 語言設(shè)計簡便，人性化，并且和眾多程序之間有互用的接口，為混合編程提供了條件。 使用 Visual Studio 2020作為 編碼環(huán)境。 Visual Studio是微軟公司推出的開發(fā)環(huán)境。是目前最流行的 Windows 平臺應(yīng)用程序 開發(fā)環(huán)境。 Visual Studio 2020 帶來了 NET Framework 、 Microsoft Visual Studio 2020 CTP( Community Technology PreviewCTP)，并且支持開發(fā)面向 Windows 7 的應(yīng)用程序。 使用 Microsoft Excel 2020 作為數(shù)據(jù)導(dǎo)出平臺。 Excel 是微軟辦公套裝軟件的一個重要的組成部分，它可以進(jìn)行各種數(shù)據(jù)的處理、統(tǒng)計分析和輔助決策操作，廣泛地應(yīng)沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 用于管理、統(tǒng)計財經(jīng)、金融等眾多領(lǐng)域。 在本系統(tǒng)中要對大量的測試數(shù)據(jù) 進(jìn)行處理，而 Excel 正好具備對海量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析功能，滿足本系統(tǒng)的需要 。 使用 Matlab 2020b 作為繪圖環(huán)境。 MATLAB 是由美國 mathworks 公司發(fā)布的主要面對科學(xué)計算、可視化以及交互式程序設(shè)計的高科技計算環(huán)境。 其對海量數(shù)據(jù)的分析處理繪圖能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于 C自帶的 GUI 繪圖。為了更好的處理數(shù)據(jù)，更精確地反映出測試的誤差，本系統(tǒng)將海量的測試數(shù)據(jù)交由 Matlab 處理， 并調(diào)用其處理的結(jié)果。 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 2 可行性分析 可行性分析，是設(shè)計程序的第一步。下面我將從技術(shù)可行性，設(shè)計方案可行性和經(jīng)濟(jì)可行性三個方面來論述本設(shè)計的可行性： 技術(shù)可行性 程序的設(shè)計選擇方便快捷的設(shè)計工具以及合理的設(shè)計方案，這是設(shè)計程序的基石，下面我將對設(shè)計工具的可行性以及設(shè)計方案的可行性兩方面進(jìn)行論述： 設(shè)計工具可行性 (1) Visual Studio 2020 集成開發(fā)環(huán)境 目前最流行的 Windows 平臺應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境，支持開發(fā)面向 Windows 7的應(yīng)用程序，并對許多軟件提供了應(yīng)用接口，為混合編程提供了有利條件。 (2) C 面向?qū)ο箝_發(fā)語言 C是一種最新的、面向?qū)ο蟮募捌鋸?qiáng)大而簡便的編程語言，它使得程序員可以快速地編寫各種基于 MICROSOFT .NET 平臺的應(yīng)用程序，而且MICROSOFT .NET 提供了一系列的工具和服務(wù)來最大程度地開發(fā)利用計算與通訊領(lǐng)域。其所擁有的組件可以及其方便的對 XML 文檔進(jìn)行解析并顯示。 (3) XML 文 件解析 XML 是微軟 .Net 戰(zhàn)略的一個重要組成部分，其提供了以下一些命名空間：、 、 、 以及 其中包含了與 XML 操作相關(guān)的類。 (4) 多線程安全訪問控件 C 為了防止子線程調(diào)用控件時可能出現(xiàn)的死鎖情況，提供了兩種線程安全的控件調(diào)用方法：一種是利用 delegate 接口以及 Invoke 方法，另外一種是使用 BackgroundWorker 方法，目的都是通 過調(diào)用創(chuàng)建該控件的線程，來對控件進(jìn)行操作。 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 (5) Microsoft Excel 2020 數(shù)據(jù)匯總 Excel 擁有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)匯總能力，對于該系統(tǒng)將產(chǎn)生的龐大的測試數(shù)據(jù)來說， Excel 提供了一個很好的平臺，來對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總存儲。 (6) Matlab 2020b 繪圖處理 Matlab 是一個強(qiáng)大的 數(shù)學(xué)軟件 。在新的版本中也加入了對 C++，F(xiàn)ORTRAN， C， JAVA 的支持。可以直接調(diào)用 ,其擁有強(qiáng)大的圖形處理系統(tǒng)使得 MATLAB 能方便的圖形化顯示向量和 矩陣 ，而且能對圖形添加標(biāo)注和打印。它包括強(qiáng)大的二維三維圖形 函數(shù) 、 圖像處理 和動畫顯示等函數(shù)。 設(shè)計方案可行性 本設(shè)計采用 樣本數(shù)據(jù)步進(jìn)枚舉法和典型案例分析法，其基本思想是以測試數(shù)據(jù)的最大值和最小值為界，以不同類型的步長對數(shù)據(jù)進(jìn)行枚舉，從而涵蓋所有可能出現(xiàn)的情況，同時對某些特殊點(diǎn)進(jìn)行單獨(dú)測試，方便觀察測試結(jié)果。并在測試結(jié)束之后繪制出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換前后對比圖和誤差圖，從而簡化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，為分析問題、研究問題帶來方便。此方法具有可比性、全面性、合理性。從原始 XML 文件中選取典型信號中俯仰角轉(zhuǎn)換為 ARINC429 與 1553B 格式，最小無線電高度和氣壓高度轉(zhuǎn)換為 1553B 格式，最小無線電高度與氣壓高度信號中的數(shù)據(jù)只有正數(shù)；俯仰角轉(zhuǎn)換信號中的數(shù)據(jù) 正數(shù)、負(fù)數(shù)都有。由此可見，本設(shè)計中選取的信號具有各自不同的特點(diǎn)，綜合各種航空電子信號的不同之處，具有代表性、典型性，因此本設(shè)計采用的設(shè)計方案可行。 經(jīng)濟(jì)可行性 一個好的程序，除了技術(shù)可行，具有實(shí)用價值之外，還必須具備的就是相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)價值。只有高的性價比，才有可能成為一個好的程序。下面我將從開發(fā)成本、系統(tǒng)收益、生存周期及操作可行性四個方面來論述本程序的經(jīng)濟(jì)可行性： 開發(fā)成本 本設(shè)計預(yù)計研發(fā)周期 5 個月，工作人員一名，硬件設(shè)施為普通個人筆記本電腦，研發(fā)所需總費(fèi)用約 1 萬元。而目前，大多數(shù)航空部門均擁有高性能計算 機(jī)和局域網(wǎng)，因此該軟件系統(tǒng)的安裝、部署、運(yùn)行和維護(hù)，均在承受范圍內(nèi)。 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 系統(tǒng)收益 傳統(tǒng)硬件測試需要大量的硬件設(shè)施，如示波器、 時域反射計 、 阻抗測試儀 和 信號發(fā)生器 等大型設(shè)備，并且對于不同總線還需要不同的設(shè)備，投資成本可能以十萬記。而本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)將典型的航空信號進(jìn)行動態(tài)與靜態(tài)測試，對于不同總線，不同機(jī)型之間的測試具有通用性，大大簡化了傳統(tǒng)硬件 測試的復(fù)雜性，同時 大大縮短了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理的時間，在一定程度上加快了航空研究的進(jìn)程，同時也節(jié)約了大量的研究經(jīng)費(fèi)。 生存周期 本設(shè)計 采用 XML 為媒介，具有相當(dāng)大的通用性，對于所有的飛機(jī)型號，總線信號，只需要對 XML 文檔進(jìn)行相應(yīng)的修改，就能在本系統(tǒng)中進(jìn)行測試。 系統(tǒng)投入使用后可根據(jù)今后航空電子系統(tǒng)的發(fā)展不斷完善、改進(jìn)，本系統(tǒng)將一直保存其使用價值，系統(tǒng)生存周期較長。 操作可行性 本設(shè)計采用 Visual studio 2020 作為集成開發(fā)環(huán)境，完全按照常規(guī) Winform軟件使用習(xí)慣制定菜單欄、狀態(tài)欄、展示區(qū)域、繪圖區(qū)域和消息提醒機(jī)制，對于習(xí)慣使用Windows 操作平臺的用戶使用操作簡單易懂明了。另外，對于 Excel 和 matlab 的使用都是系統(tǒng)在后臺運(yùn)行 調(diào)用的，無需用戶進(jìn)行復(fù)雜的操作，大大提高了本系統(tǒng)的操控性。因此本系統(tǒng)在用戶操作、人機(jī)交互、用戶體驗(yàn)上都是可行的。 沈陽航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 3 需求分析 在對設(shè)計任務(wù)書進(jìn)行了詳細(xì)的研讀， 查閱了相關(guān)文獻(xiàn)，并做了前期的調(diào)研 ，本系統(tǒng)主要需要完成以下幾個功能： (1) 在程序運(yùn)行初始化完成后，解析用戶指定的一個 XML 文檔，如文檔格式正確，則將 XML 解析樹顯示在用戶左側(cè)的 XML 顯示區(qū)域顯示出來，供用戶與系統(tǒng)分析與使用，否則提示打開文檔錯誤，讓用戶重新打開一個新的 XML 文檔； (2) 按照用戶的需求進(jìn)行動態(tài)測試或靜態(tài)測試。在動態(tài)測試中用戶通過下拉菜單，按鈕等控件選擇輸入信號，頻率和周期。系統(tǒng)根據(jù)用戶選擇的不同自動進(jìn)行匹配輸出。在動態(tài)測試停止時可以繪制前后對比圖和誤差分析圖。在靜態(tài)測試中，用戶可以輸入特定的值進(jìn)行邏輯驗(yàn)證，當(dāng)輸入錯誤時給予相應(yīng)的提示； (3) 當(dāng)用戶需要時可以向 Excel 表中導(dǎo)入當(dāng)次實(shí)驗(yàn) 的結(jié)果，以便觀察和保留。 下面將分別對 XML 文檔解析、 1553B 總線格式信號、 ARINC 總線格式信號及數(shù)據(jù)繪圖的需求分析進(jìn)行詳細(xì)的闡述。 XML 數(shù)據(jù)文檔解析需求分析 XML 文檔的基本信息如下： Config_File Device Name慣性導(dǎo)航 /Name SignalFormat Name429格式 /Name Signal 中文名稱 俯仰角 /中文名稱 變量名稱 ithetal429/變量名稱 數(shù)據(jù)類型 short int（ 32位） /數(shù)據(jù)類型 Lable324/Lable MSBEnable1/MSBEnable MSBValue90/MSBValue MSB27/MSB