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飞机试飞数据处理管理系统设计

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2020年4月19日
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飞机试飞数据处理管理系统设计

常永亮 王霖萱 常馨蓉
( 中国飞行试验研究院 陕西 西安 710089)
( 贵州省贵阳市花溪区贵州大学 贵州省贵阳市 550025)
( 陕西省榆林市榆阳区榆林学院 陕西省榆林市 719000)

【摘要】结合C/S技术的优势，研究并实现了基于C/S的三层结构数据处理管理系统。讨论了系统分析与设计的全过程，主要包括需求分析、架构设计、数据组成、主要功能的实现、关键技术等。本系统结合DCOM、MTS等技术进行开发，采用统一的管理、合法用户应用模式，使数据的安全、保密大大提高。
【关键词】C/S结构、数据管理、数据处理、DCOM、MTS

引言
飞机试飞数据处理在飞行试验中占有重要的地位，是对试验数据进行分析、处理，形成最终试验结果的最后一个环节。飞行试验数据处理按其处理要求分为实时数据处理和事后数据处理。此设计主要针对事后数据处理与管理。现在飞行数据缺乏统一的管理机制、飞行数据种类较多，数据命名不一致，导致数据检索困难、来源不清晰，数据的正确性、完整性、保密性和安全性很难保障，给后续飞行数据处理人员带来了极大的工作压力。
飞机试飞数据处理管理系统（FTDPMS）是一个数据处理管理系统的解决方案，采用C/S三层架构，它帮助我们组建一个准确而且一致的飞行试验数据库，这个数据库管理了各类飞行数据以及围绕数据处理的相关信息。功能强大的数据辅助处理工具能够帮助用户高效扩展该系统，并对飞行数据进行分类、索引和事后部分计算，大大提高数据的利用率和节约了处理时间，而且使飞行数据处理与管理更加标准化。
此系统如同一个大容器，将飞行数据、飞行相关资料、数据处理软件、用户信息、其它软件、OA应用等进行统一管理。
1系统分析与设计
1.1需求分析
FTDPMS是一个综合性的试飞数据处理管理系统，经过模块化设计经过网络与内部机制进行交联，组成一个系统化、集成化、标准化的飞行数据管理系统。该系统面向飞行数据管理人员、数据处理人员以及其它相关人员，为她们提供飞行数据管理和飞行数据处理服务，使飞行数据处理与管理更加标准化，而且数据处理效率有大的提升。
从系统功能角度来看，FTDPMS系统的逻辑结构能够用下图清楚地描述。

图1 FTDPMS客户端软件基本组成

″系统管理″主要面向系统管理员，″系统应用″主要面向一般用户。

图2 FTDPMS应用服务器端软件基本组成

1.2架构设计
本系统采用C/S结构(在本论文中指Client/Server三层结构)，包括用户界面层、中间层和数据层，分别负责实现用户交互、业务逻辑、数据访问等功能。其体系结构下图所示。

图3 FTDPMS体系结构

1.3 系统开发与运行环境
系统服务器与系统磁盘阵列经过光纤相连，形成整体的网络应用系统。用户管理客户端和用户应用客户端能够经过网络与系统相连，对系统进行管理、维护和应用。
数据库服务器采用一台高端服务器，提高系统的可靠性。
应用服务器采用2台通用服务器互相热备、负载均衡、任务调度的工作模式，在提高数据处理的效率的基础上，加强系统的可靠性。
数据库服务器、应用服务器、磁盘阵列、磁带库、管理端之间经过光纤连接，提高系统的性能与运行效率。
a. 服务器端：
1 软件环境
(1). Windows 操作系统： Windows (S)；
(2). 数据库平台软件采用SQL Server ；
(3). 应用程序开发平台采用DELPHI 和Visual Studio ；
(4). Veritas数据库备份与恢复软件；
2 硬件环境
CPU：酷睿四核以上；
内存：4GB以上(包含4GB)；
3 光纤通道的磁盘阵列一套；
b. 客户端：
1 软件环境
(1)．Windows 操作系统： Windows /XP/ ；
(2). 应用程序开发平台采用DELPHI 和Visual Studio ；
(3). 数据库平台软件采用SQL Server ；
2 硬件环境
CPU：奔腾 Ⅳ 以上；
内存：512MB以上(包含512MB)；
2系统数据组成
由需求分析可知，系统涉及的客户端与服务器端两部分软件，根据本系统的要求，系统将设计8个数据库表:
1） 机型机号表：存储试验机的信息；
2） 飞行数据表：存储试验机数据的信息；
3） 用户表：管理员与数据处理用户信息；
4） 用户处理权限表：用户处理某机型机号试飞数据的设置；
5） 软件库信息表：上传的软件或控件等信息；
6） 更新信息表： FTDPMS 软件更新信息；
7） OA提示信息表：在网用户广播或点对信息提示等信息；
8） 上传下载信息表：记录上传下载各类数据的用户信息；
相关数据可从单位得到并加以整理即可使用。
2.1客户端数据库访问访问与操作

图4 客户端基本流程框图

客户端应用程序，它由用户接口的多个用户界面程序和客户端数据模块组成。客户端、应用服务器、数据库服务器用多种协议连接，使数据的传输与用户的应用更加合理。
客户端操作数据库的流程，客户端（界面层）将数据源压缩并切割成一段一段的数据包经过DCOM协议传给应用服务器（中间层），应用服务器将合法请求再经过SQL对数据库（数据层）执行操作。
2.2 数据库访问访问与操作

图5 应用服务器端基本流程框图

应用服务器应用程序和数据库，它包含人机接口的用户界面程序、计算程序及远程数据模块。而远程数据模块接口则与客户端的数据连接件（DCOM）连接，以便与应用程序服务器进行通讯。如上图5 FTDPMS应用服务器端的运行控制模型。
在开发应用服务器时，并行处理技术是必要的，否则当应用服务器在处理一个用户的请求时，另一用户只能等待，如果这种等待的时间太长了，将大大降低数据处理速度。还有一个是分布式的概念，能够将运行应用服务器上的多个处理进程在不同的服务器中并行运行，并根据访问需求自动引导用户到相应的应用服务器中。
3 系统主要功能的实现
系统由客户端（界面层）、应用服务器（中间层）、数据库（数据层）三大部分组成，在三部分中，界面层与用用户直接交互,主要功能是用户与应用间的对话。在更新用户接口界面时，只需改写显示与控制模块，而不影响其它两层。 中间层也就是应用层，将具体的功能分别编入程序中。数据层就是DBMS，负责管理对数据库数据的读写。DBMS必须能迅速执行大量数据的更新和检索。飞行数据管理与相关资料管理用SQL Server 数据库，因此从中间层传送到数据层的请求使用SQL语言执行。
3.1 客户端部分功能的实现
客户端主要分为〝系统管理〞、〝系统应用〞两大功能。
系统管理主要面向系统管理员，实现飞机综合管理、飞行数据管理、数据库管理、其它资源库、FTP应用、用户管理等六大功能，在〝其它资源库〞中有应用软件、算法控件、相关技术文档模板、其它技术资料。经过以上功能可将机型机号、飞行数据、相关资料、用户使用信息等进行浏览、增删、下载上载等功能的实现。
系统应用主要面向一般用户，数据处理管理、视频回放、软件库、OA功能、打印管理、更新应用、数据处理等七大功能。以上功能主要实现对飞行数据的处理与结果的输出，在此用户方便的调用通用与自己的处理软件进行数据处理。如：视频回放、打印、绘图等为通用软件，自己开发的数据处理软件集成到本系统后为自己的处理软件。
经过以上功能的实现，基本满足了用户在客户端进行数据浏览、相关信息设置、数据处理与输出等功能的实现。
3.2 应用服务器端部分功能的实现
应用服务器端是系统架构中体现核心价值的部分，在此处我们主要实现ADO应用、DCOM应用、MTS应用、容错与负载平衡应用、连接与安全管理。通关以上功能的应用，确保了数据访问的的连续、安全、均衡、容错。功能的实现主要是第三方控件技术，例如：DataSnap技术、ADO、MTS、DCOM等技术，经过这些技术的应用大大提高了整个系统的稳定性，也节约了系统的开发周期。
4 关键技术
4.1 传输协议的协调应用
DCOM 实际上是一项协议，它能让软件组件以一种可靠、安全和高效的方式经过网络进行直接通讯。使用DCOM，使应用程序就能够在位置上达到分布性，从而满足客户应用的需求。DCOM连接方式应用于客户端到应用服务器的传输，应用服务器到数据库经过SQL语言对数据库（DB）进行相关操作。如用FTP下载数据时，软件会经过DCOM、SQL语言访问到飞行数据库相关信息后自动从DCOM转到FTP进行下载。上传数据也是经过DCOM、SQL语言将相关信息写到数据库中后自动从DCOM转到FTP进行上传。网络传输与连接的协调应用使网络传输质量、效率更高。
4.2 数据处理管理
为用户提供了一个可扩展的功能，用户自己把部分用于数据处的软件集成到客户端软件下，在数据处理时能方便的应用。软件可分为通用性与一般性；通用性是指可应用于各类飞机的各飞行科目中，如视频播放软件（多画面）、绘图软件、数据分析软件等、数据合并分割软件；一般性是指仅应用于某架飞机的某个科目中，如某科目数据处理软件等。在此，客户端预留函数接口可让第三方软件进行调用，可得到下载到客户端的原始数据存放信息，可得到处理结果数据存放信息，可得到其它通用信息。
处理软件经过集成管理，方便了数据处理，节约处理时间，简化了处理流程。
结论
与传统的数据处理模式相比，本系统采用C/S三层结构将飞行数据、处理软件、用户等统一管理，使数据的安全、保密大大提高。飞行数据、处理软件、其它资料的共享与查阅便捷使处理时间同比提升越30%。具有良好的外观界面，便于维护和操作。本系统的功能还要随着以后的应用逐步增强和完善。

参考文献
1 科技书籍 《数据库教程》 清华大学出版社
2 科技书籍 《SQL Server 数据库开发》 电子工业出版社
3 科技书籍 《软件工程》 清华大学出版社