基于时间敏感网络的机载测试系统的制作方法

涉及机载测试。

背景技术：

1、目前的机载数据采集系统通常采用分布式组网构架，使用传统以太网、can总线、arinc 664总线等协议进行数据传输。然而，这种传统的组网构架存在一些不足，例如同步性能差、数据传输延迟高、带宽利用率低、可靠性不足等问题，因此需要新的技术来提高机载数据采集系统的性能和可靠性。

2、在这一背景下，时间敏感网络(timesensitive networ，tsn)技术应运而生。tsn技术是一种基于以太网的新型网络通信技术，通过对网络数据流进行时间同步和调度，实现了高精度的数据传输和实时性要求。tsn技术具有分布式时钟同步、低延迟、高带宽利用率等特点，在工业控制、汽车领域等对实时性要求较高的领域得到了广泛应用。

3、采用tsn技术对现有的机载数据采集系统进行改进将带来如下显著的优势：首先，tsn技术可以实现高精度的数据同步，提高数据采集系统的同步性能；其次，tsn技术具有低延迟的特点，可以降低数据传输延迟，提高数据传输的实时性；此外，tsn技术还能够提高网络的可靠性，通过对数据流的调度和管理，可确保数据的稳定传输。

4、但是现有技术中，尚未提出一种基于tsn技术的机载数据采集系统，用以克服传统系统的同步性能差、传输延迟高等问题。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的，现有技术中，尚未提出一种基于tsn技术的机载数据采集系统，用以克服传统系统的同步性能差、传输延迟高等问题的技术缺陷，本发明提供的技术方案为：

2、时间敏感网络主控板卡，所述板卡包括：

3、主控核心板，用于完成所述主控板卡的控制和管理；

4、用于承载所述主控核心板的载板，并具有数据传输和接口转换的功能；

5、用于完成所述主控板卡初始化配置、通信和时间同步的核心控制模块；

6、用于为所述主控核心板提供输出信号转换功能的接口模块。

7、进一步，提供一个优选实施方式，所述时间敏感网络主控板卡采用子母板结构，主控核心板作为处理器，实现网络控制功能，载板实现信号转换和接口适配功能。

8、进一步，提供一个优选实施方式，所述主控核心板通过arm cortex-a72架构的处理器实现，支持tsn的以太网交换机和以太网控制器。

9、进一步，提供一个优选实施方式，所述载板通过fpga芯片实现。

10、进一步，提供一个优选实施方式，所述主控核心板和载板通过串行通信接口进行连接，所述载板中设置有i/o bank接口。

11、进一步，提供一个优选实施方式，所述接口模块用于将所述输出信号转换为fpga可处理的信号。

12、进一步，提供一个优选实施方式，所述板卡还包括用于为所述板卡供电的电源模块。

13、基于同一发明构思，本发明还提供了基于时间敏感网络的机载测试系统，所述系统包括：

14、所述的时间敏感网络主控板卡，用于实现所述系统的控制和协调；

15、用于采集不同类型的测试参数或信号的串口采集板卡、总线采集板卡和差动电压采集板卡；

16、用于实现所述系统中各个板卡间同步采集的触发板卡。

17、进一步，提供一个优选实施方式，所述系统还包括用于对所述系统功能扩展的扩展模块。

18、基于同一发明构思，本发明还提供了基于tsn的机载测试方法，所述方法是基于所述的测试提供实现的，包括：采集待测系统中串口数据、总线数据和差动电压信号的步骤；对所述串口数据、总线数据和差动电压信号进行解析、校验、滤波和时间戳添加的信号处理步骤。

19、与现有技术相比，本发明提供的技术方案的有益之处在于：

20、本发明提供的基于时间敏感网络的机载测试系统，通过引入tsn技术，可以实现高精度的数据同步，提高数据采集系统的同步性能。能够实现几十纳秒级的高精度时间同步。

21、本发明提供的基于时间敏感网络的机载测试系统，tsn技术具有低延迟的特点，可以降低数据传输延迟，提高数据传输的实时性。可以对数据流进行优先级分类和流量整形，实现低延迟的数据传输。

22、本发明提供的基于时间敏感网络的机载测试系统，tsn技术通过对数据流的调度和管理，可以提高网络的可靠性，确保数据的稳定传输。可以对数据流进行周期性的波形整形，保证整个系统内的流量具有较低的时延和可预测性。

23、本发明提供的基于时间敏感网络的机载测试系统，采用了高性能的arm cortex-a72架构处理器和支持tsn的以太网交换机以及以太网控制器，这使得主控模块具有强大的处理能力和网络管理能力。这样的设计保证了主控模块在处理高速数据流和复杂网络管理任务时能够保持高效稳定的运行。

24、本发明提供的基于时间敏感网络的机载测试系统，主控板卡的载板采用了fpga芯片作为核心，通过接口模块将核心板引出的信号进行转换和适配，以满足不同接口的需求。这种灵活的接口设计使得主控模块能够适应多种外部设备和环境，并且便于定制化和扩展。

25、本发明提供的基于时间敏感网络的机载测试系统，主控模块采用了分层设计和模块化结构，将整个系统分为主控核心板和载板，并且在功能模块上进行了明确的分层设计。这种设计使得系统的各个功能模块相互独立、清晰明确，易于维护和升级，同时也提高了系统的可扩展性和灵活性。

26、本发明提供的基于时间敏感网络的机载测试系统，可以应用于飞机、航天器等载具的性能测试和数据采集工作中。

技术特征：

1.时间敏感网络主控板卡，其特征在于，所述板卡包括：

2.根据权利要求1所述的时间敏感网络主控板卡，其特征在于，所述时间敏感网络主控板卡采用子母板结构，主控核心板作为处理器，实现网络控制功能，载板实现信号转换和接口适配功能。

3.根据权利要求2所述的时间敏感网络主控板卡，其特征在于，所述主控核心板通过arm cortex-a72架构的处理器实现，支持时间敏感网络的以太网交换机和以太网控制器。

4.根据权利要求2所述的时间敏感网络主控板卡，其特征在于，所述载板通过fpga芯片实现。

5.根据权利要求4所述的时间敏感网络主控板卡，其特征在于，所述主控核心板和载板通过串行通信接口进行连接，所述载板中设置有i/o bank接口。

6.根据权利要求4所述的时间敏感网络主控板卡，其特征在于，所述接口模块用于将所述输出信号转换为fpga可处理的信号。

7.根据权利要求1所述的时间敏感网络主控板卡，其特征在于，所述板卡还包括用于为所述板卡供电的电源模块。

8.基于时间敏感网络的机载测试系统，其特征在于，所述系统包括：

9.根据权利要求8所述的基于时间敏感网络的机载测试系统，其特征在于，所述系统还包括用于对所述系统功能扩展的扩展模块。

10.基于时间敏感网络的机载测试方法，其特征在于，所述方法是基于权利要求8所述的测试提供实现的，包括：采集待测系统中串口数据、总线数据和差动电压信号的步骤；对所述串口数据、总线数据和差动电压信号进行解析、校验、滤波和时间戳添加的信号处理步骤。

技术总结基于时间敏感网络的机载测试系统，涉及机载测试技术领域。为解决现有技术中存在的，现有技术中，尚未提出一种基于时间敏感网络技术的机载数据采集系统，用以克服传统系统的同步性能差、传输延迟高等问题的技术缺陷，本发明提供的技术方案为：时间敏感网络主控板卡，板卡包括：主控核心板，用于完成控制和管理；用于承载主控核心板的载板，并具有数据传输和接口转换的功能；用于完成主控板卡初始化配置、通信和时间同步的核心控制模块；用于提供输出信号转换功能的接口模块。基于时间敏感网络的机载测试系统，系统包括：的时间敏感网络主控板卡，用于实现系统的控制和协调；可以应用于飞机、航天器等载具的性能测试和数据采集工作中。技术研发人员：雷爱强,李子扬,魏德宝,刘兆庆,刘旺,乔立岩,李瑞杰,陈少阳受保护的技术使用者：中国商用飞机有限责任公司民用飞机试飞中心技术研发日：技术公布日：2024/9/17