海軍裝備部 廉 佳

針對飛機飛參系統(tǒng)數(shù)據(jù)卡存儲的數(shù)據(jù)跳變技術(shù)問題，本文從系統(tǒng)工作原理入手，詳細分析數(shù)據(jù)記錄工作機理，通過故障隔離方案設(shè)計及排查，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)采集和記錄整個飛行過程中飛行狀態(tài)、發(fā)動機工作狀態(tài)、其它重要系統(tǒng)工作狀態(tài)、飛行員操縱動作等信息，真實記錄機組人員間通話和駕駛艙的環(huán)境聲音。地面維護或飛行結(jié)束后，可通過飛行參數(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；當飛機失事且拋放條件滿足時，拋放記錄器自動拋放與機體分離，落地或漂浮在水面上，通過內(nèi)置的北斗定位和無線電信標發(fā)射信號，供搜索人員定位，可有效縮短搜尋記錄器的時間。本文針對飛參系統(tǒng)數(shù)據(jù)卡存儲的數(shù)據(jù)跳變故障原因進行了深入分析，提出了切實可行的解決辦法，并在實踐中得以驗證使用。

1 故障分析

在飛參系統(tǒng)工作過程中，采集數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)采集器中主控模塊進行數(shù)據(jù)整理后，一份由數(shù)據(jù)管理模塊發(fā)送給防護記錄器記錄，一份由主控模塊寫入數(shù)據(jù)卡，其中防護記錄器與數(shù)據(jù)卡記錄的飛行數(shù)據(jù)來源一致，由于故障時刻防護記錄器記錄數(shù)據(jù)正常，所以可排除信號采集模塊、主控模塊的數(shù)據(jù)整理、數(shù)據(jù)管理模塊、防護記錄器的影響因素，將導(dǎo)致問題發(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。

通過對問題數(shù)據(jù)判讀，發(fā)現(xiàn)該數(shù)據(jù)中某一秒數(shù)據(jù)多個參數(shù)發(fā)生跳變，一個履歷通常只有一秒鐘出現(xiàn)異常，且跳變的數(shù)值無規(guī)律（部分參數(shù)超過ICD規(guī)定的最大值、部分數(shù)據(jù)超過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)。

對問題數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)在出現(xiàn)異常時刻，該數(shù)據(jù)幀內(nèi)部部分數(shù)據(jù)發(fā)生錯位現(xiàn)象，導(dǎo)致解析出的數(shù)據(jù)無法表示真實值。異常時刻數(shù)據(jù)信息：在出現(xiàn)問題的數(shù)據(jù)幀(1s)內(nèi)出現(xiàn)多寫入1個0，導(dǎo)致后續(xù)數(shù)據(jù)發(fā)生錯位。

出現(xiàn)錯位時異常情況（5eb0～5EB2出現(xiàn)多1個0）見圖2。

正常時數(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)長度固定；同時數(shù)據(jù)采集器向數(shù)據(jù)卡寫入數(shù)據(jù)時，按照數(shù)據(jù)存儲芯片要求進行頁操作（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)卡存儲芯片中進行數(shù)據(jù)寫入頁操作時，由于多寫入1個00后，將導(dǎo)致本次寫入部分數(shù)據(jù)（2048B中00后數(shù)據(jù)）后移一位，由于后續(xù)數(shù)據(jù)寫入的頁操作正常，該異常情況僅影響當前數(shù)據(jù)頁，沒有改變當前數(shù)據(jù)幀的長度（10908B，遠大于頁長度），見圖4。

圖2 異常情況

圖3 正常情況

圖4 數(shù)據(jù)幀長度

在地面進行數(shù)據(jù)處理時相關(guān)參數(shù)按照原數(shù)據(jù)幀內(nèi)固定位置進行處理顯示，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)存在問題可以導(dǎo)致故障出現(xiàn)。

對涉及的數(shù)據(jù)卡進行檢查以及反復(fù)測試，結(jié)果正常；同時檢查該數(shù)據(jù)卡中記錄數(shù)據(jù)確實存在異常，與數(shù)據(jù)卡卸載器無關(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)存在問題。

對數(shù)據(jù)寫入環(huán)節(jié)進行分析，寫數(shù)據(jù)卡的功能由主控模塊完成。

2 故障分析

依據(jù)對故障樹的分析，可得出故障集為：

T=X1+X2+ X3+X4。

下面針對可能存在的故障進行逐一排查、定位：

X1：查看防護記錄器記錄數(shù)據(jù)以及主控模塊保護區(qū)信息，沒有報出故障；對主控模塊進行檢查及測試結(jié)果正常，排除主控模塊硬件故障影響；

X2：對主控模塊軟件進行走查，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)性改進設(shè)計，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使用這兩個電源供電，如其存在異常，這些功能模塊將會出現(xiàn)工作異常，導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集器報故。查看防護記錄器記錄數(shù)據(jù)以及主控模塊保護區(qū)信息，沒有報出故障，據(jù)此可排除供電異常影響因素；

X4：主控模塊負責(zé)將整理后的數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)卡，當主控模塊寫卡信號線上存在干擾（干擾與寫操作信號疊加）時，會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)寫入時異常，導(dǎo)致數(shù)據(jù)卡記錄數(shù)據(jù)異常。

針對信號線存在干擾影響因素開展進一步分析，在實驗室搭建環(huán)境，對數(shù)據(jù)采集器對外通訊電纜（六矩形連接器對外接線）施加脈沖干擾，當施加脈沖電流增大到6.5A時（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)）多個數(shù)據(jù)跳變，防護記錄器數(shù)據(jù)正常，該現(xiàn)象與故障現(xiàn)象一致。進一步定位，當干擾施加到數(shù)據(jù)采集器使用六矩形連接器的F腔（供電）對應(yīng)電纜上時問題出現(xiàn)，施加到其它腔體未出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常。通過示波器測量，該干擾通過電纜進入數(shù)據(jù)采集器機箱內(nèi)部，在主控模塊寫卡操作的寫信號上異常疊加。當主控模塊進行數(shù)據(jù)卡寫操作（頁操作，每次2048B）時，受到干擾信號影響，造成寫信號異常有效，導(dǎo)致寫入數(shù)據(jù)中間多插入一個異常值。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)卡頁操作（2048B/每次讀寫）不同，屬于單字節(jié)或單字操作，對干擾不敏感；且其數(shù)據(jù)發(fā)送等傳輸具備校驗等保護措施，不受干擾影響。

由于干擾信號強度較大且具體頻段和幅值不易確定，實驗室測試觸發(fā)信號與真實環(huán)境中的情況肯定存在偏差，干擾信號特性無法確認及濾除。考慮該問題出現(xiàn)概率較低（偶發(fā)出現(xiàn)且每次僅影響1幀數(shù)據(jù)），且防護記錄器記錄數(shù)據(jù)正常，故可以通過地面數(shù)據(jù)處理軟件進行濾波處理（剔除異常數(shù)據(jù)幀）以解決問題。

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

結(jié)束語：通過對此次故障的分析及排除，總結(jié)以下幾點經(jīng)驗以供后續(xù)排故參考：（1）機上故障出現(xiàn)后，應(yīng)第一時間詳細記清楚故障的現(xiàn)象及特征以利于排故。（2）排故前應(yīng)詳細了解系統(tǒng)工作原理，信號格式及信號通路。（3）根據(jù)原理認真分析故障，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。