补码格式数据在民机试飞数据处理中的应用

摘 要：为了实现在不重新设计标准试飞数据处理软件的前提条件下,正确处理补码格式的试飞数据.通过分析试飞数据处理算法和校线的关系以及试飞数据和校线的关系,利用解析几何中线性方程横坐标平移不改变纵坐标数值的特性和补码格式数值的单调性,提出了仅对标准校线进行恰当地修改就能正确处理补码格式的试飞数据的一种方法.有效地保障了民机试飞任务的顺利进行,并为以后其他类型的试飞数据处理提供了解决思路.

关 键 词：补码；校线；传感器；数据处理

中图分类号：TN96434文献标识码：A文章编号：1004373X（2013）10001104

随着我国航空技术的不断发展,已经有实力自主研制民用飞机,以ARJ21为代表的支线客机以闪亮登上国际客机序列的历史舞台,即将在国际支线客机领域里占上一席之地.支线客机包含复杂的电子系统,被测试的参数多达上万,所以会产生多种格式的试飞数据.

飞行试验数据是支线飞机研制过程飞行试验中所获得的最宝贵的科研信息资料,凝聚了设计、制造、试飞等多方面技术人员的心血,甚至冒着生命危险而取得.飞行试验数据数据处理[12]是飞行试验工程中非常重要的环节,直接提供了试飞数据结果.该结果不仅为支线飞机的试验定型、鉴定、合格审定等提供最直接的定量依据,同时也是被试对象全面、客观真实的模型的数字体现.

试飞数据处理结果是数据处理工程师对飞行试验原始数据进行校准、解算的结果.试飞工程师通过分析数据处理结果,得出被试飞机的性能指标是否满足设计要求、存在哪些不足、以及如何改进等结论,为飞机定型和改良提供重要的科学依据.试飞数据处理结果的准确性直接影响试飞定型的结果.

1补码的概念和性质

1.1补码的概念

数值在计算机中表示的形式为机器数,计算机只能识别0和1,使用的是二进制[3],为了能方便与二进制的转换,还使用了十六进制和八进制.下面将介绍为何要引入补码[47]这个概念.

1.2.3单调性

2试飞数据处理算法分析

2.1校线的概念以及校线和传感器的关系

校线是校准曲线的简称,指在规定条件下,表示被测量值与仪器仪表实际测得值之间关系的曲线.它主要包括直线校准、抛物线校准,多项式校准和双曲线校准等.

在支线飞机试飞中,有一部分测试参数属于加装参数,通过各种类型的传感器配合测试技术才能完成对这些参数的测量工作.下面简要介绍传感器的概念和工作原理.

传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件.传感器把某种形式的能量转换成另一种形式的能量.它有有源的和无源的两类：有源传感器能将一种能量形式直接转变成另一种,不需要外接的能源或激励源.无源传感器不能直接转换能量形式,但它能控制从另一输入端输入的能量或激励能,传感器承担将某个对象或过程的特定特性转换成数量的工作.其“对象”可以是固体、液体或气体,而它们的状态可以是静态的,也可以是动态（即过程）的.对象特性被转换量化后可以通过多种方式检测.对象的特性可以是物理性质的,也可以是化学性质的.按照其工作原理,它将对象特性或状态参数转换成可测定的电学量,然后将此电信号分离出来,送入传感器系统加以评测或标示.

从传感器的工作原理可知,传感器把物理量转化成电信号输出,电信号通常用电压表示,而电压值在采集时被转换成码值（16位的整型值）,所以,电信号和物理量的对应关系将转换成码值和物理量的对应关系.在试飞数据处理中,码值和物理量对应关系的点的对数又被叫做点对校准曲线.

2.2校线在试飞数据处理算法中的作用

从第2.1节的介绍中看出,校线实际上就是测试记录的试飞数据原码到实际工程中物理量的对应关系.理论上,点对校准曲线的点对个数越多,数据处理的结果越准确.然而,在实际工程应用中,不能枚举所有点对关系,仅选择有代表性的几个点对关系.那么如何解算未在校线中出现的原码的物理量.在试飞数据处理技术中已经形成了非常成熟的算法——线性插值[89]方法.根据实际需要,采用线性内插和线性外插相结合的方式完成所有试飞数据原码到物理量的解算任务.通常情况下,原码值被当做16位无符号整型数值进行处理.

4结语

本文通过讨论校准曲线和试飞数据处理方法的关系,以及补码在数值上单调性,采用解析几何中线性方程平移的特性.提出了仅对校准曲线做一定的修改,就能正确处理补码格式的试飞数据.这种解决方法不用修改标准化的试飞数据处理软件,就能得到正确的试飞数据处理结果,有效地保障了支线飞机定型试飞任务的顺利进行.同时,也给生成校准曲线的试飞工程师提供了一种解决类似问题的思路.