CN112116730A - 一种通用的机载数据采集记录装置的数据存储方法 - Google Patents

一种通用的机载数据采集记录装置的数据存储方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种通用的机载数据采集记录装置的数据存储方法，属于机载数据采集记录技术领域。本发明针对机载设备设计了一种数据存储方法，其中，设计了一种表示时间戳的精简格式，一种文件夹创建机制和时间戳标记方法，以及一种文件建立的方法。本数据存储方法适用于所有机型，能够确保时间戳标记的准确性，提高数据的可信度；还能将数据按文件夹分类存储，降低数据分类解析处理的工作量；最后，能够最大限度地保证记录数据的完整，即使一段时间数据有损坏也不影响剩余时段数据的存储和分析，提高设备的容错能力。

Description

一种通用的机载数据采集记录装置的数据存储方法
技术领域
本发明属于机载数据采集记录技术领域，具体涉及一种通用的机载数据采集记录装置的数据存储方法。
背景技术
目前，随着机载航电***的不断迭代发展，各***及设备之间的交联关系也愈加复杂，为掌握各设备在飞行过程中的状态，需要精细的事后数据分析工作，这对机载数据采集记录设备的数据记录的完整性、准确性及实时性提出了更高的要求。
目前的机载数据采集记录设备的数据存储方法主要存在以下不足：
1、将一次上电的数据存储在一个大文件中，文件随着加电时间线性增长，若加电时间过长导致文件过大，增加事后解析分析的工作量，若过程中出现意外导致文件损坏，则整个架次的数据均无法进行解析。
2、时间戳标记逻辑单一，仅采用***时间或本地守时时间进行记录，数据分析仅限于单机内部使用，无法与其他机进行横向比较分析；或仅使用GPS时间，在鸡棚加电或空中大机动没有GPS信号时，时间标记不准确，导致无法进行准确的数据分析。
3、文件夹命名方式单一，无法根据文件夹命名区分记录文件，操作不熟练的情况下容易误拷贝；所有数据都记录在同一文件夹下，增加数据提取和解析的工作量。
4、无缓存机制频繁进行读写操作，导致数据采集记录效率低下，并增加硬盘或磁盘损坏的风险。
为了克服现有机载数据采集记录装置数据存储方法存在的不足，需要提出一种的通用的数据存储方法。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何提出一种通用的机载数据采集记录装置的数据存储方法，能够确保时间戳标记的准确性，提高数据的可信度。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种通用的机载数据采集记录装置的数据存储方法，包括以下步骤：
第一步，设计一种时间戳的存储格式表示方法；
第二步，设备上电正常启动后，正常进行数据采集，基于第一步创建文件夹；
第三步，文件夹创建后，基于第一步、第二步进行数据组包及时间戳标记；
第四步，文件夹创建成功后，基于第三步进行文件的创建及数据写入。
优选地，第一步中，设计的时间戳的存储格式的内容包括：时间类型、年、月、日、时、分、秒、毫秒，其中时间表示的分辨率为1ms，时间类型包括GPS时间、机载***上电时间以及默认时间3种。
优选地，其中，所述GPS时间为格林威治世界标准时，以此时间记录的数据可达到最大的分析价值，既可用于本机内各设备之间的交联分析，协助***完成数据分析及排故，也可与其他机进行数据融合，得到飞行中多机编队的实时态势及其他任务相关的信息；所述机载***上电时间为机载数据链校时时间，能够支持本机内各设备之间的交联分析，以及与本机一同完成数据链校时的他机数据的交联分析；所述默认时间仅支持本机内各设备之间的数据分析。
优选地，第二步中，创建文件夹时，文件夹命名方法采用“年-月-日_时.分.秒.时间类型上电毫秒数”的格式，其中所述上电毫秒数为主机模块软件自上电开始到创建文件夹时所经历的时长；时间类型的值为1、2、3，分别表示GPS时间、***上电时间、默认时间，可根据针对所需类型的文件夹进行数据拷贝及分析。
优选地，第二步中，文件夹创建的原则为：文件夹分为GPS时间文件夹、***上电时间文件夹和默认文件夹三种，其中，所述GPS时间文件夹具备最高优先级，只要创建了所述GPS时间文件夹，后续所有的采集数据均记录在GPS时间文件夹，不再创建新的文件夹；所述***上电时间文件夹为次高优先级，所述GPS时间文件夹创建之前的数据均在***上电时间文件夹中记录，待所述GPS时间文件夹创建后，后续的采集数据在所述GPS时间文件夹中记录；所述默认文件夹为最低优先级，在获取到***上电时间或GPS时间之前的数据在默认文件夹中记录。
优选地，所述默认文件夹为本地时钟时间，若无本地时钟则设计为2000年1月1日0时0分0秒。
优选地，第三步中，设计具体的时间戳标记方法；由于时间类型包含GPS时间、***上电时间和默认时间3种，时间戳标记方法分别对应上述三种情况，若GPS时间文件夹创建成功，就开始用GPS时间戳标记打包数据，且后续在GPS/BD无效时软件自己守时，GPS重新定位后再进行时间修正；若***上电时间文件夹创建成功，则以此时间戳为基准，程序在此时间基准上利用硬件时钟或软件计时器主动守时，以守时时间打包数据标记时间戳，若后续出现***时间校时，如飞行员手动对时或进行数据链校时，则将时间戳调整为校正后的时间，并在此基础上守时完成后续数据时间戳的标记；默认文件创建后时，程序在默认时间基准上利用硬件时钟或软件计时器主动守时，以守时时间打包数据标记时间戳。
优选地，第四步中，文件创建的前提是三种文件夹中至少一种文件夹已建立，在所创建的文件夹内创建数据文件，并将采集组包并完成时间戳标记的数据进行存储。
优选地，第四步采用分时创建文件及记录的方法，每1分钟关闭旧文件，创建新文件，1分钟内采集组包的数据均记录在此文件内。
优选地，第四步中设计一种文件的命名规则，以便能够顺序显示或读取一个文件夹内所有的数据文件：以分辨率为1ms的十进制的8位数表示文件名，数据不足8位则前面以0补足。
(三)有益效果
本发明针对机载设备设计了一种数据存储方法，其中，设计了一种表示时间戳的精简格式，一种文件夹创建机制和时间戳标记方法，以及一种文件建立的方法。本数据存储方法适用于所有机型，能够确保时间戳标记的准确性，提高数据的可信度；还能将数据按文件夹分类存储，降低数据分类解析处理的工作量；最后，能够最大限度地保证记录数据的完整，即使一段时间数据有损坏也不影响剩余时段数据的存储和分析，提高设备的容错能力。
附图说明
图1是本发明一种机载数据采集记录装置的数据存储方法中文件夹创建流程图；
图2是本发明一种机载数据采集记录装置的数据存储方法中文件创建及记录流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明提供的一种通用的机载数据采集记录装置的数据存储方法，包括以下步骤：
第一步，设计一种时间戳的存储格式表示方法，内容包括时间类型、年、月、日、时、分、秒、毫秒，时间表示的分辨率为1ms，可满足机载数据的采集记录及分析要求。“时间类型”包括GPS时间、机载***上电时间以及默认时间3种，可供事后卸载数据时分析使用。此时间戳的存储格式可比正常按字及字节存储的格式少占用近一半的空间，在需要频繁读写的机载数据采集记录装置中可减小数据存储的压力。
其中，所述GPS时间为格林威治世界标准时，以此时间记录的数据可达到最大的分析价值，既可用于本机内各设备之间的交联分析，协助***完成数据分析及排故，也可与其他机进行数据融合，得到飞行中多机编队的实时态势及其他任务相关的信息；所述机载***上电时间为机载数据链校时时间，能够支持本机内各设备之间的交联分析，以及与本机一同完成数据链校时的他机数据的交联分析；所述默认时间仅支持本机内各设备之间的数据分析。
第二步，设备上电正常启动后，正常进行数据采集，基于第一步创建文件夹；
其中，创建文件夹时，文件夹命名方法采用“年-月-日_时.分.秒.时间类型上电毫秒数”格式，其中所述上电毫秒数为主机模块软件自上电开始到创建文件夹时所经历的时长，如文件夹名称为“2020-02-02_12.34.56.1 54321”，表示创建文件夹的时间戳为2020年2月2日12时34分56秒，时间类型为GPS时间(北京时间应再加8小时，即20时)，由设备上电启动到创建文件夹经历了54.321秒。时间类型的值为1、2、3，分别表示GPS时间、***上电时间、默认时间。分析人员可根据针对所需类型的文件夹进行数据拷贝及分析，减少不必要的工作量。
文件夹创建原则如图1所示。文件夹分为GPS时间文件夹、***上电时间文件夹和默认文件夹三种。其中，所述GPS时间文件夹具备最高优先级，只要创建了所述GPS时间文件夹，后续所有的采集数据均记录在GPS时间文件夹，不再创建新的文件夹；所述***上电时间文件夹为次高优先级，所述GPS时间文件夹创建之前的数据均在***上电时间文件夹中记录，待所述GPS时间文件夹创建后，后续的采集数据在所述GPS时间文件夹中记录；所述默认文件夹为最低优先级，在获取到***上电时间或GPS时间之前的数据在默认文件夹中记录。
一次自上电到断电可能存在以下几种情况：
(1)自上电10分钟内GPS已定位，则本次上电过程创建一个GPS时间文件夹；
(2)上电10分钟内GPS未定位，但获取到***上电时，先创建了一个***上电时间文件夹，后续若GPS定位，则再创建一个GPS时间文件夹，若GPS不定位，则仅创建一个***上电时间文件夹。
(3)上电10分钟内GPS未定位，且未获取到***上电时，先创建一个默认文件夹，后续GPS定位，再创建一个GPS时间文件夹。
(4)上电10分钟内GPS未定位，且未获取到***上电时，先创建一个默认文件夹，后续获取到***上电时，则再创建一个***上电时间文件夹。
(5)上电10分钟内GPS未定位，且未获取到***上电时，先创建一个默认文件夹，后续先获取到***上电时，则再创建一个***上电时间文件夹，在这之后GPS定位，再创建一个GPS时间文件夹。
(6)上电时间不足10分钟且GPS未定位，则无文件夹创建。
其中，所述默认文件夹为本地时钟时间，若无本地时钟则设计为2000年1月1日0时0分0秒，由于默认文件夹的数据分析价值最低，将其设置为较早时间，在存储空间不足时，优先删除默认文件夹。
第三步，文件夹创建后，基于第一步、第二步进行数据组包及时间戳标记；
在同一采集周期内获取到的多包消息共用同一时间戳消息头，并在消息头中增加整包消息的长度信息和帧序号等其他所需统计信息，用于事后数据解析。可减少不必要的数据空间浪费。
本步骤设计具体的时间戳标记方法。由于时间类型包含GPS时间、***上电时间和默认时间3种，时间戳标记方法分别对应上述三种情况。若GPS时间文件夹创建成功，就开始用GPS时间戳标记打包数据，且后续在GPS/BD无效时软件自己守时，GPS重新定位后再进行时间修正；若***上电时间文件夹创建成功，则以此时间戳为基准，程序在此时间基准上利用硬件时钟或软件计时器主动守时，以守时时间打包数据标记时间戳，若后续出现***时间校时，如飞行员手动对时或进行数据链校时，则将时间戳调整为校正后的时间，并在此基础上守时完成后续数据时间戳的标记；默认文件创建后时，程序在默认时间基准上利用硬件时钟或软件计时器主动守时，以守时时间打包数据标记时间戳。时间戳表示格式如表1所示。
表1
Figure BDA0002673672540000071
Figure BDA0002673672540000081
第四步，文件夹创建成功后，基于第三步进行数据文件的创建及数据写入。
文件创建的前提是三种文件夹中至少一种文件夹已建立，在所创建的文件夹内创建数据文件，并将采集组包并完成时间戳标记的数据进行存储。
其中，为防止由于意外断电导致文件损坏等故障，本步骤采用分时创建文件及记录的方法，每1分钟关闭旧文件，创建新文件，1分钟内采集组包的数据均记录在此文件内；即使文件损坏，仅是单个文件所造成的损失，不影响其他文件的正常使用；且根据文件夹内文件的数量，能够直观看到文件夹记录的数据内容时长，以及每个时间段内数据量大小的对比，并且，可根据数据分析的偏好截取固定时间段的数据进行处理分析，减小分析的工作量。
其中，为了能够顺序显示或读取一个文件夹内所有的数据文件，设计一种文件的命名规则，以分辨率为1ms的十进制的8位数表示文件名，数据不足8位则前面以0补足，后缀为153，可表示27.7小时，时长足以满足机载数据采集记录设备的需求。例如，文件名为“00054321.153”、“00234567.153”“09234567.153”，对应三个文件的创建时间为上电后的54.321秒、234.567秒、9234.567秒。
其中，为减少频繁操作写文件导致的效率低下，程序设置1MB缓存，采集组包的数据先放入缓存中，待1MB缓存区满后再进行一次写入。为最大限度地保证记录数据的完整性，程序周期性地检测是否采集到数据，若10秒内未采集到新数据，则只要缓存中存在待写入的数据，不论是否满1MB，均将内容全部写入文件进行存储。这里的1MB设定的依据，是机上正常10秒采集到的平均数据量，可根据实际应用进行调整。按照图2流程进行数据记录，直至设备断电。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种通用的机载数据采集记录装置的数据存储方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，设计一种时间戳的存储格式表示方法；
第二步，设备上电正常启动后，正常进行数据采集，基于第一步创建文件夹；
第三步，文件夹创建后，基于第一步、第二步进行数据组包及时间戳标记；
第四步，文件夹创建成功后，基于第三步进行文件的创建及数据写入。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一步中，设计的时间戳的存储格式的内容包括：时间类型、年、月、日、时、分、秒、毫秒，其中时间表示的分辨率为1ms，时间类型包括GPS时间、机载***上电时间以及默认时间3种。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，其中，所述GPS时间为格林威治世界标准时，以此时间记录的数据可达到最大的分析价值，既可用于本机内各设备之间的交联分析，协助***完成数据分析及排故，也可与其他机进行数据融合，得到飞行中多机编队的实时态势及其他任务相关的信息；所述机载***上电时间为机载数据链校时时间，能够支持本机内各设备之间的交联分析，以及与本机一同完成数据链校时的他机数据的交联分析；所述默认时间仅支持本机内各设备之间的数据分析。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，第二步中，创建文件夹时，文件夹命名方法采用“年-月-日_时.分.秒.时间类型上电毫秒数”的格式，其中所述上电毫秒数为主机模块软件自上电开始到创建文件夹时所经历的时长；时间类型的值为1、2、3，分别表示GPS时间、***上电时间、默认时间，可根据针对所需类型的文件夹进行数据拷贝及分析。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，第二步中，文件夹创建的原则为：文件夹分为GPS时间文件夹、***上电时间文件夹和默认文件夹三种，其中，所述GPS时间文件夹具备最高优先级，只要创建了所述GPS时间文件夹，后续所有的采集数据均记录在GPS时间文件夹，不再创建新的文件夹；所述***上电时间文件夹为次高优先级，所述GPS时间文件夹创建之前的数据均在***上电时间文件夹中记录，待所述GPS时间文件夹创建后，后续的采集数据在所述GPS时间文件夹中记录；所述默认文件夹为最低优先级，在获取到***上电时间或GPS时间之前的数据在默认文件夹中记录。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述默认文件夹为本地时钟时间，若无本地时钟则设计为2000年1月1日0时0分0秒。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，第三步中，设计具体的时间戳标记方法；由于时间类型包含GPS时间、***上电时间和默认时间3种，时间戳标记方法分别对应上述三种情况，若GPS时间文件夹创建成功，就开始用GPS时间戳标记打包数据，且后续在GPS/BD无效时软件自己守时，GPS重新定位后再进行时间修正；若***上电时间文件夹创建成功，则以此时间戳为基准，程序在此时间基准上利用硬件时钟或软件计时器主动守时，以守时时间打包数据标记时间戳，若后续出现***时间校时，如飞行员手动对时或进行数据链校时，则将时间戳调整为校正后的时间，并在此基础上守时完成后续数据时间戳的标记；默认文件创建后时，程序在默认时间基准上利用硬件时钟或软件计时器主动守时，以守时时间打包数据标记时间戳。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，第四步中，文件创建的前提是三种文件夹中至少一种文件夹已建立，在所创建的文件夹内创建数据文件，并将采集组包并完成时间戳标记的数据进行存储。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，第四步采用分时创建文件及记录的方法，每1分钟关闭旧文件，创建新文件，1分钟内采集组包的数据均记录在此文件内。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，第四步中设计一种文件的命名规则，以便能够顺序显示或读取一个文件夹内所有的数据文件：以分辨率为1ms的十进制的8位数表示文件名，数据不足8位则前面以0补足。
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