Uçuş Veri Toplama Ünitesi (Flight Data Acquisition Unit – FDAU), bir hava aracında gerçekleşen fiziksel, mekanik ve elektronik olayların ölçülerek sayısal formata dönüştürülmesini, düzenlenmesini ve uçuş veri kaydedicilere (Flight Data Recorder – FDR) iletilmesini sağlayan merkezi bir alt sistemdir. Bu ünite, uçuş esnasında farklı sensörlerden gelen analog, dijital ve ayrık (discrete) sinyalleri toplayarak, önceden tanımlanmış bir veri çerçevesi (data frame) içinde sıralar ve belirli zaman aralıklarında kaydedilmek üzere FDR’ye gönderir.

FDAU, uçuş emniyetinin izlenmesi, bakım süreçlerinin planlanması, kaza veya olay analizlerinde neden-sonuç ilişkilerinin kurulması için hayati öneme sahiptir. Uçuş esnasında oluşan irtifa, hız, ivme, motor performansı, kumanda yüzeylerinin konumu, sistem durumları, yakıt miktarı gibi yüzlerce parametre, FDAU üzerinden toplanarak güvenli biçimde kaydedilir. Modern hava araçlarında bu veri toplama süreci saniyede yüzlerce kelimelik (word) veri akışı şeklinde gerçekleşmektedir.

Tarihsel Gelişim

Havacılığın gelişimiyle birlikte, uçak kazalarının teknik analizini kolaylaştırmak amacıyla sistematik veri kaydı ihtiyacı doğmuştur. İlk dönemlerde (1930'lar) yalnızca gözlemlenebilen basit mekanik göstergeler kullanılırken, 1940'larda V-g kayıt cihazları ile hız (V) ve ivme (g-force) mekanik olarak kaydedilmeye başlandı. 1950'li yıllar gerçek kayıt teknolojisine geçiş dönemi oldu. Sivil havacılığın büyümesiyle, metal folyo ve fotoğraf filmi tabanlı cihazlar geliştirildi, ancak bunlar sadece 5-6 temel parametreyi kaydedebiliyordu. Uçuş karmaşıklığının artmasıyla 1960'larda manyetik bant tabanlı sistemlere geçildi. Bu sistemler, analog sinyalleri dijitalleştirerek (DFDR) daha yüksek çözünürlükte veri kaydına olanak sağladı, ancak kapasite ve analiz süresi sınırlıydı.

1970'lerde kritik bir gelişme yaşandı: kayıt cihazlarının doğrudan sensörlerden veri toplama dezavantajını gidermek için Flight Data Acquisition Unit (FDAU) ara birimi ortaya çıktı. FDAU, sensörlerden gelen sinyalleri toplayıp, düzenleyip, dijital çerçeveler (data frames) oluşturarak bunları pasif bir kayıt cihazı olan FDR'a iletme görevini üstlendi. Bu görev ayrımı, veri yönetiminde paradigmatik bir değişim yarattı ve ARINC 573 gibi standartların doğmasına yol açtı. 1980'li yıllarda mikroişlemci tabanlı sistemler ve ARINC 717 standardı ile veri kayıt hızları ve parametre sayısı önemli ölçüde arttı. Aynı dönemde manyetik bantların yerini daha güvenilir ve uygun maliyetli katı hâl (solid-state) bellekler aldı. 1990'lardan itibaren uçuş verisi toplama kavramı genişledi; FDAU, kaza sonrası incelemenin yanı sıra FOQA (Uçuş Operasyonu Kalitesi Güvence) ve ACMS (Uçak Durum İzleme Sistemleri) gibi proaktif izleme programlarında kullanılmaya başlandı. FDAU'nun işlevi, yalnızca kayıt yapmaktan çıkıp, uçuş sırasında sistem sağlığı ve arıza analizini gerçekleştiren "akıllı veri toplama" yeteneğine evrildi.

Günümüzde FDAU, klasik FDR sistemlerinin ötesine geçerek entegre Flight Data Acquisition and Management System (FDAMS) yapısının bir parçası haline gelmiştir. Modern FDAMS mimarileri, yeniden yapılandırılabilir donanım ve görsel algoritma tanımlama (VADAR) yöntemleri sayesinde esneklik sağlayarak, yeni sensörlerin kolayca sisteme eklenmesine olanak tanımaktadır.

Temel Bileşenler ve Çalışma Prensibi

Uçuş Veri Toplama Ünitesi (Flight Data Acquisition Unit – FDAU), hava aracının farklı alt sistemlerinden gelen sayısal ve analog bilgilerin merkezi biçimde toplanması, koşullandırılması, zaman etiketlenmesi ve uçuş veri kaydedicilere iletilmesi görevini üstlenen, yüksek güvenilirlikte bir aviyonik modüldür. Modern uçaklarda FDAU, sensörlerden gelen fiziksel ölçümleri elektronik işaretlere dönüştüren, bunları belirli bir zaman tabanında örnekleyen ve önceden tanımlanmış veri çerçeveleri hâlinde FDR, QAR veya ACMS sistemlerine ileten bir “veri köprüsü” görevi görür.

Bir FDAU sisteminin mimarisi modülerdir ve genellikle altı temel bileşenden oluşur: giriş arayüzleri, sinyal koşullandırıcılar, sayısallaştırma birimi, zamanlama ve senkronizasyon devresi, veri çerçeveleme mantığı ve çıkış arayüzü. Bu bileşenlerin her biri, farklı tipte verilerin güvenli, doğru ve standart biçimde işlenmesini sağlar.

Giriş Arayüzleri (Input Interfaces)

FDAU’nun ilk bileşeni olan giriş arayüzü, uçağın çok sayıdaki sensör ve sistemlerinden gelen sinyalleri toplar. Bu sinyaller üç temel türde sınıflandırılır:

Analog Girişler: Basınç, sıcaklık, motor devri, hidrolik basınç, yakıt seviyesi gibi sürekli değişken fiziksel büyüklükler bu kategoriye girer. Bu sinyaller genellikle 0–5 V veya ±32 V aralığında gerilim olarak gelir. FDAU’nun analog giriş devreleri, bu sinyalleri örnekleme öncesinde filtreleyerek doğrusal bir ölçüm aralığına çeker.

Ayrık (Discrete) Girişler: Açık/kapalı anahtarlar, uyarı lambaları, konum göstergeleri gibi iki durumlu (0 veya 1) sinyallerdir. Bunlar genellikle röle veya transistör tabanlı kontaklardan gelir ve uçak sistemlerinin anlık durumlarını temsil eder (örneğin iniş takımı açık/kapalı).

Dijital Girişler: Uçağın diğer bilgisayar sistemlerinden gelen yüksek hızlı sayısal veri akışlarıdır. Bunlar ARINC 429, ASCB (Avionics Standard Communication Bus) veya Collins Serial Digital Data Bus (CSDB) gibi haberleşme protokollerine dayanır. Bu hatlar üzerinden IRS (Inertial Reference System), EFIS (Electronic Flight Instrument System) ve FMC (Flight Management Computer) gibi sistemlerden parametreler alınır.

Bazı sistemlerde, frekans tabanlı sinyaller (örneğin takometre verisi veya dönme hızları) için ayrı modüller de bulunur. GEC-Marconi’nin ESD1954 serisi FDAU’su, sekiz frekans girişi ve bir GMT saat girişiyle bu tür verileri doğrudan işleyebilmektedir.

Sinyal Koşullandırıcılar (Signal Conditioners)

Analog ve dijital sinyallerin doğrudan kaydedilmesi mümkün değildir; bu sinyallerin standartlaştırılması gerekir. Bu amaçla her giriş kanalı, bir sinyal koşullandırıcı (signal conditioner) devresinden geçer. Bu devreler, sinyalin seviye dönüştürmesini, gürültü filtrelemesini, DC ofset ayarını ve doğrusal hale getirilmesini sağlar. Koşullandırıcılar ayrıca termistör veya piezoelektrik sensörlerden gelen düşük seviyeli sinyalleri yükseltir, bu sayede ADC (Analog-to-Digital Converter) girişlerinde ölçüm doğruluğu korunur.

Sayısallaştırma (Analog-to-Digital Conversion)

Sinyal koşullandırma sürecinin ardından veriler sayısallaştırılır. FDAU, her kanal için belirli bir örnekleme frekansında (sample rate) ölçüm alır. Örnekleme hızı, parametrenin dinamik özelliğine bağlıdır; örneğin hava hızı saniyede bir kez, motor titreşimi saniyede sekiz kez örneklenir.

Zamanlama ve Senkronizasyon

Uçuş verilerinin anlamlı biçimde analiz edilebilmesi için tüm parametrelerin aynı zaman tabanına göre kaydedilmesi gerekir. FDAU içinde bulunan frame counter veya relative time counter bileşeni, her veriye ait zaman etiketini üretir. Senkronizasyon genellikle bir GMT (Greenwich Mean Time) kaynağı üzerinden sağlanır. ARINC 585 standardına uygun saat sinyalleri, uçak genelindeki diğer sistemlerle zaman uyumu kurar. Bu özellik, farklı sistemlerden gelen verilerin analiz sırasında aynı zaman çizelgesine yerleştirilebilmesini mümkün kılar.

Veri Çerçeveleme ve Formatlama

Tüm sensör verileri toplandıktan sonra, FDAU tarafından önceden tanımlanmış bir veri çerçevesi (data frame) içine yerleştirilir. Veri çerçevesi, uçağa özgü programlanabilir ROM’da tanımlanan bir parametre dizisidir. Bir standart çerçeve genellikle dört saniyelik sürede tamamlanır ve dört adet bir saniyelik alt-çerçeveden oluşur. Her alt-çerçeve 64, 128, 256 veya 512 kelimelik veri içerir; her kelime 12 bit uzunluğundadır. Bu yapı, Harvard bi-phase kodlama yöntemiyle zamanlama işaretleriyle birlikte FDR’ye gönderilir. Harvard bi-phase kodlamasında, her bit hem veri hem de senkronizasyon bilgisini içerir; bu sayede alıcı uçta saat sinyaline gerek kalmadan doğru veri okunabilir.

Çıkış Arayüzü ve Veri İletimi

FDAU’nun son bileşeni, verinin uçuş veri kaydediciye (FDR) veya hızlı erişim kaydedicilere (QAR) iletildiği çıkış arayüzüdür. Standart sistemlerde iki tür çıkış bulunur:

Ana Veri Hattı (Main Data Bus): ARINC 717 veya Harvard bi-phase formatında, saniyede 64–256 kelimelik veri akışı sağlar. Bu hat doğrudan FDR’ye bağlıdır.

Yardımcı Veri Hattı (Auxiliary Data Bus): QAR veya bakım analiz sistemleri için RZ (Return-to-Zero) formatında çalışır. Bu hat, operasyonel verilerin hızlı erişimle alınmasını sağlar.

Veri aktarımı esnasında, FDAU’nun Built-In Test Equipment (BITE) özelliği sürekli olarak sistemin kendi işlevselliğini denetler. BITE sistemi, hatalı sinyal, eksik parametre veya çerçeve kayması gibi durumları anında tespit eder ve bu bilgileri bakım kayıt sistemine gönderir.

Entegre İzleme ve Genişleme Yeteneği

Modern FDAU’lar, yalnızca veri aktarımıyla sınırlı kalmayıp sistem izleme ve bakım planlama işlevlerini de yerine getirir. Bu amaçla, modüler kart yapısı sayesinde dört veya beş genişleme yuvası bulunur. Bu yuvalara motor performans izleme veya gövde kullanım takibi (airframe usage monitoring) modülleri eklenebilir. Bu genişleme olanağı, FDAU’nun görevini sadece veri toplama olmaktan çıkarıp uçuşun bütünsel bir izleme sistemine dönüştürmüştür. Özellikle modern FDAMS mimarilerinde, FDAU yazılımı üzerinden yeni sensörlerin tanımlanması ve veri akışının yeniden düzenlenmesi mümkündür.

^{Çalışma Prensibi Genel Süreç Şeması (Yapay Zeka İle Oluşturulmuştur.)}

Veri Toplama Süreci ve Akış Yapısı

Uçuş veri toplama süreci, uçak üzerindeki sensörlerden ve sistemlerden gelen ham verilerin, belirli bir zaman dizilimi ve formatta toplanarak uçuş veri kaydedicisine (FDR) iletilmesini içeren katmanlı bir yapıya sahiptir. Bu süreç, hem donanımsal veri akışını hem de sayısal kodlama düzenini içerir ve uçuş sırasında elde edilen parametrelerin güvenli, eksiksiz ve analiz edilebilir biçimde saklanmasını sağlar.

Veri Akışı ve Sistem Organizasyonu

Uçuş verileri; sensörler, göstergeler, röleler ve sistem kontrol modülleri gibi çok sayıda kaynaktan FDAU’ya (Flight Data Acquisition Unit) ulaşır. Veriler dört ana kategoride sınıflandırılır: ayrık (discrete), analog, senkronizasyon (synchro) ve dijital (ARINC 429 gibi sayısal veri hatları). Bu veriler, önceden belirlenmiş bir örnekleme sıklığıyla toplanır, dijitalleştirilir ve Harvard iki fazlı formatta kodlanarak FDR’ye aktarılır. FDAU’nun görevi yalnızca veriyi toplamak değil, aynı zamanda bu verileri zaman damgalarıyla senkronize etmek, hata kontrolü yapmak ve kayıt öncesinde doğrulama işlemlerini gerçekleştirmektir.

FDAU’nun topladığı veriler, giriş/çıkış arabirimi arabelleği (I/O buffer) üzerinden veri yoluna (data bus) yerleştirilir ve merkezi işlemci birimi (CPU) tarafından yönetilir. CPU, veri akışının zamanlamasını kontrol eder, kendi kendine test işlemleri gerçekleştirir ve sonuçları Yerleşik Test Ekipmanı (Built-In Test Equipment – BITE) sistemine iletir. BITE modülü, güç kaynağı, veri hızı ve kayıt doğruluğunu sürekli izleyerek olası hata durumlarında sistem durumu veya bakım uyarıları üretir.

Çerçeve (Frame) ve Alt Çerçeve (Subframe) Yapısı

Veri akışı, dört saniyelik ana çerçeveler (frames) ve bunların içinde yer alan birer saniyelik alt çerçeveler (subframes) hâlinde organize edilir. Her alt çerçeve, kayıt teknolojisine bağlı olarak 64, 128, 256 veya 512 kelimeden (word) oluşur ve her kelime 12 bitlik bir ikili diziyi temsil eder. Bu yapı, uçuş parametrelerinin ardışık biçimde saklanmasını sağlar ve her bit 0 veya 1 değerini taşır. 

Örnekleme ve Kodlama Mekanizması

Veri toplama süreci boyunca FDAU, sensörlerden gelen sinyalleri belirli bir örnekleme frekansına göre toplar. Örneğin 1 saniyede 64 kelimelik veri toplayan bir sistem, saniyede 64 × 12 = 768 bitlik bir veri akışını işler. Bu veriler daha sonra Harvard Bi-Phase formatına çevrilir; bu format, sinyallerin hem saat hem veri bilgisini aynı hat üzerinden taşımasını sağlar ve hata tespitini kolaylaştırır.

Veri toplama sırası, programlanabilir salt okunur bellek (PROM) tarafından belirlenir. Bu yapı, her veri kelimesinin içeriğini, sinyal türünü ve giriş pinini tanımlayan kullanıcı tanımlı bir programlama mantığıyla çalışır. Böylece farklı uçak tiplerinde aynı donanım, yalnızca yazılım konfigürasyonu değiştirilerek kullanılabilir hale gelir.

Zaman Senkronizasyonu ve Veri Bütünlüğü

Her veri çerçevesi, göreli zaman sayacı (relative time counter) tarafından damgalanır. Bu sayaç, ARINC 585 standardına uygun bir GMT (Greenwich Mean Time) sinyaliyle senkronize edilir. Aynı zamanda, uçuş veri kaydedicisi (DFDR) ile kokpit ses kaydedicisinin (CVR) zaman hizalaması, Frekans Kaydırmalı Anahtar (Frequency Shift Keying – FSK) formatında gönderilen zaman senkronizasyon sinyaliyle sağlanır.

Bu yapı, uçuş sonrasında elde edilen veri analizlerinde, olayların zaman sırasına göre doğru biçimde çözümlenmesine olanak tanır. Ayrıca sistemde sürekli çalışan BITE birimi, veri kaybı, yanlış hız girişleri veya bozulmuş bellek durumlarını tespit ederek bakım ekiplerini uyarır. Bu mekanizma, kayıt kalitesinin ve veri bütünlüğünün korunmasında kritik rol oynar. 

Veri Transferi ve Depolama Katmanı

FDAU tarafından biçimlendirilmiş veriler, uçuş sırasında sürekli olarak hem FDR’ye hem de hızlı erişim birimlerine (QAR veya DAR) yönlendirilir. Bu paralel kayıt yapısı, veri analizlerinin yalnızca kaza sonrası değil, bakım, performans değerlendirme ve FOQA (Flight Operations Quality Assurance) gibi proaktif amaçlarla da yapılabilmesini sağlar. Modern sistemlerde bu veriler, PCMCIA kartlar veya kablosuz bağlantılar aracılığıyla yer istasyonlarına aktarılır ve sıkıştırılmış, şifrelenmiş biçimde saklanır.

Donanım Mimarisi ve Giriş-Çıkış Arayüzleri

Uçuş Veri Toplama Ünitesi’nin (Flight Data Acquisition Unit – FDAU) donanım mimarisi, uçaktan elde edilen farklı türdeki sinyalleri aynı sistem çatısı altında işleyebilmek üzere tasarlanmış modüler bir yapıya sahiptir. Bu yapı, hem çoklu sensör arabirimlerinin yönetimini hem de yüksek güvenilirlikte veri iletimini sağlayan, donanım ve yazılım düzeyinde ayrıştırılmış bileşenlerden oluşur.

Modern FDAU mimarisi, düşük seviye sensör arayüzü, veri toplama ve formatlama birimi, komuta-kontrol modülü ve veri çıkış arabirimleri olmak üzere dört ana alt sistemden oluşur. Düşük seviye arayüz, analog, sayısal (ARINC 429), senkron (synchro) ve ayrık (discrete) sinyallerin alınmasını sağlar. Bu sinyaller, işaret koşullandırıcı devrelerden geçirilerek örnekleme, yükseltme ve dönüştürme işlemlerine tabi tutulur. Ardından veri, dijitalleştirilmiş biçimde mikroişlemciye aktarılır ve oradan ARINC 573 veya 717 standardına uygun olarak FDR’ye yönlendirilir.

Modüler Genişletme ve Programlanabilirlik

FDAU’lar modüler yapıdadır; sistem içinde dört veya beş genişleme yuvası bulunur. Bu yuvalar, ek sinyal koşullandırıcılar veya mikroişlemci tabanlı izleme modülleri eklenerek genişletilebilir. Bu esneklik, aynı cihazın farklı uçak tiplerinde kullanılabilmesini sağlar. Programlanabilir salt okunur bellek (PROM) üzerinden tanımlanan örnekleme sırası, her pinin sinyal türünü belirler ve kullanıcının veri çerçeve içeriğini özelleştirmesine imkân verir. Böylece tek bir FDAU donanımı, sekiz farklı uçak programını destekleyecek şekilde konfigüre edilebilir.

Ayrıca BITE (Built-In Test Equipment) sistemi, EUROCAE ED-55 ilkelerine uygun biçimde çalışarak hem birim fonksiyonlarını hem de verilerin mantıksal doğruluğunu sınar. Bu sayede sistem, kaydedilen parametrelerin makul değer aralıklarında olup olmadığını sürekli denetler ve olası arızaları erken tespit eder.

Giriş Arabirimleri (Input Interfaces)

FDAU’nun giriş mimarisi, çoklu sinyal türlerinin eşzamanlı işlenmesini sağlar:

• Analog Girişler: Senkro, voltaj oranı, DC/AC girişler, potansiyometre ve termobulb bağlantıları üzerinden alınır. Bu sinyaller, analog-dijital dönüştürücü (ADC) devreleri tarafından 12 bit çözünürlükte sayısallaştırılır.
• Ayrık (Discrete) Girişler: Açık devre, topraklı (0V) veya 28V durumlarını temsil eden basit mantık hatlarıdır. Bu hatlar genellikle uçuş kontrolleri, iniş takımı konumu veya göstergelerin durum sinyalleri gibi parametreleri taşır.
• Dijital Girişler: ARINC 429 veri hatları (sekiz adede kadar, üçü yüksek hızlı), frekans girişleri veya CSDB/ASCB veri yolları aracılığıyla alınır.
• Zaman Girişi: ARINC 585 standardına uygun GMT zaman giriş hattı, tüm verilerin zaman uyumunu sağlar.

Bu girişlerin tamamı, birleştirilmiş veri yoluna bağlanmadan önce filtreleme, yükseltme ve örnekleme işlemlerinden geçer. Özellikle düşük seviye DC girişlerde sinyal kaybını önlemek için kısa hat mesafeleri tercih edilir veya harici amplifikasyon modülleri kullanılır. 

Çıkış Arabirimleri (Output Interfaces)

FDAU’nun ana veri çıkışı, Harvard Bi-Phase kodlama formatında saniyede 64 kelimelik bir veri akışıdır. Bu veri doğrudan Digital Flight Data Recorder (DFDR)’a iletilir. Gerektiğinde veri hızı 128 veya 256 kelime/saniye seviyesine yükseltilebilir. Ek olarak, Return-to-Zero (RZ) formatında bir yardımcı çıkış hattı, Quick Access Recorder (QAR) birimlerine veri aktarımı sağlar.

Ayrıca sistem, Frequency Shift Keying (FSK) tabanlı bir zaman senkronizasyon çıkışı da üretir. Bu sinyal, DFDR ile Cockpit Voice Recorder (CVR) arasındaki zaman uyumunu sağlar ve uçuş sonrası analizlerde zaman bütünlüğünün korunmasına yardımcı olur.

Güç, Çevresel Dayanım ve Fiziksel Özellikler

FDAU, nominal 28 V DC besleme ile çalışır ve maksimum 15 W güç tüketimine sahiptir. Donanım, RTCA DO-160B çevresel standardına göre test edilmiştir ve sıcaklık, titreşim, elektromanyetik uyumluluk ve nem toleranslarını karşılar. Tipik olarak ½ ATR kısa kasa (ARINC 404A) formunda üretilir ve yaklaşık 5 kg ağırlığındadır.

Transdüser besleme hatları, 5 V DC (potansiyometreler) ve 28 V DC (ivmeölçerler) için ayrılmıştır. Bu hatlar, sensörlerin doğrudan FDAU tarafından güçlendirilmesini sağlar, böylece harici besleme devrelerine ihtiyaç duyulmaz. Bu özellik, özellikle motor titreşim sensörleri ve gövde ivmeölçerleri gibi yüksek doğruluk gerektiren ölçümlerde güvenilirliği artırır.

Modern Donanım Trendleri

Yeni nesil veri toplama birimlerinde, donanım mimarisi çift işlem alanlı (dual-domain) yapıya evrilmiştir. Birincil alan (time-sensitive domain), nanosaniye/mikrosaniye ölçeğinde düşük gecikmeli sensör iletişimini yönetirken; ikincil alan (compute-heavy domain) milisaniye/saniye düzeyinde veri işleme, depolama ve haberleşme görevlerini yürütür. Bu yapı, özellikle insansız hava araçlarında hem yüksek örnekleme oranı hem de gerçek zamanlı telemetri için avantaj sağlar.

Buna paralel olarak, PCMCIA veya modern ATA/Flash bellek kartı arayüzleri, eski sistemlerdeki manyetik veya optik medyaların yerini almıştır. Bu kartlar yalnızca veri depolama değil, aynı zamanda sistem konfigürasyonu yükleme (data loader) işlevi de görür ve ortalama 5 dakikada tüm yazılım güncellemelerini yükleyebilir. 

Veri Çerçevesi ve Kodlama Yapısı

Uçuş veri toplama sürecinin temelini, verilerin nasıl düzenlendiğini, örneklendiğini ve kodlandığını belirleyen veri çerçevesi (data frame) yapısı oluşturur. Bu yapı, uçak sistemlerinden alınan tüm parametrelerin belirli bir zaman tabanına göre sıralanarak uçuş veri kaydedicisine (Flight Data Recorder – FDR) gönderilmesini sağlar. Veri çerçevesi, uçuş boyunca toplanan bilgilerin kronolojik, bütünlüklü ve mühendislik birimlerine dönüştürülebilir biçimde saklanmasının garantisidir.

Veri çerçevesi, uçuş veri toplama ünitesi (FDAU) tarafından saniyelik periyotlarla oluşturulan, parametrelerin dijital kelimeler (data words) halinde düzenlendiği bir veri bloğudur. Her çerçeve, belirli bir zaman aralığını temsil eder ve uçuşun dijital bir “anlık görüntüsünü” oluşturur. Bu çerçeveler, uçuşun tüm süresi boyunca birbirini izleyen ardışık bir zaman dizisi meydana getirir.

Çerçeve yapısı uluslararası ARINC 573 ve ARINC 717 standartlarıyla tanımlanmıştır. Bu standartlara göre veri çerçevesi, dört saniyelik bir tam çerçeve ve bunu oluşturan birer saniyelik dört alt çerçeve (subframe) biçiminde yapılandırılmıştır. Bu zaman düzeni, veri toplama biriminin örnekleme frekansına bağlı olarak değişebilir ancak zaman senkronizasyonu tüm alt sistemler için sabittir.

Her alt çerçeve, belirli sayıda 12 bitlik veri kelimesinden oluşur. Bu kelimeler, sensörlerden gelen ham verilerin sayısal temsilidir ve her biri belirli bir parametreyi temsil eder. Sistem tipine göre alt çerçevede 64, 128, 256 veya 512 kelime bulunabilir. Bu yapı, yüksek örnekleme hızına sahip uçaklarda daha fazla parametrenin aynı zaman penceresinde kaydedilmesine imkân tanır.

Alt Çerçeve Düzeni ve Örnekleme Yapısı

Alt çerçeveler, uçak parametrelerinin belirli bir zaman oranına göre kaydedilmesini sağlar. Örneğin bir parametre saniyede bir kez ölçülüyorsa her alt çerçevede bir kez yer alır; ancak titreşim veya kontrol yüzeylerinin pozisyonu gibi dinamik parametreler saniyede dört veya sekiz kez kaydedilebilir. Bu yapının mantığı, “örnekleme oranı” (sampling rate) ve “parametre kelimesi” (parameter word) kavramlarıyla açıklanır. FDAU, her parametre için bir örnekleme sıklığı tanımlar ve bu sıklık çerçeve içinde tekrarlanma sırasını belirler.

Veri Kelimesi (Data Word) Yapısı

Bir veri kelimesi, her biri 12 bit uzunluğunda bir sayısal kodlamadır. Bu 12 bitin anlamı, sistemin veri çözümleme fonksiyonunda tanımlıdır. En yaygın biçimde kullanılan “12-bit Binary” kodlama, 0’dan 4095’e kadar sayısal değerleri temsil eder. Bu değerler daha sonra fiziksel mühendislik birimlerine (örneğin knot, feet, PSI veya °C) dönüştürülür.

Kodlama ve Veri Aktarımı

FDAU tarafından oluşturulan veri çerçevesi, Harvard Bi-Phase kodlama yöntemiyle FDR’ye iletilir. Harvard Bi-Phase kodlamasında, her veri biti hem veri hem de zaman bilgisi taşır. Bu yöntem, senkronizasyon için ayrı bir saat hattı gerektirmez; her bit geçişi, hem 1/0 bilgisini hem de zaman referansını taşır. Böylece alıcı sistem (FDR) kendi iç saatini gönderilen sinyalin geçişlerinden türetebilir.

Bi-Phase kodlama iki avantaj sağlar:

1. Zaman bütünlüğü: Her veri geçişinde zaman bilgisi bulunduğu için veri kayması (bit drift) oluşmaz.
2. Hata tespiti: Düzensiz geçiş desenleri, otomatik hata algılama sistemleri tarafından bozuk veri olarak işaretlenebilir.

Veri aktarımı Harvard Bi-Phase formatına çevrildikten sonra, ARINC 573 veya 717 standardına uygun olarak FDR’ye yönlendirilir. Bu veri hattında saniyede 64, 128, 256 veya 512 kelime taşınabilir. Sistemde ayrıca Return-to-Zero (RZ) formatında bir yardımcı çıkış hattı bulunur; bu hat genellikle Quick Access Recorder (QAR) birimine veri aktarımı için kullanılır.

Veri Çerçevesi Belgeleri ve Kalibrasyon

Her uçak tipi için veri çerçevesinin içeriği, Data Frame Layout (DFL) dokümanlarında tanımlanır. Bu belgeler, hangi parametrenin hangi kelime adresinde bulunduğunu, kaç bit ile kodlandığını, örnekleme sıklığını ve dönüşüm katsayılarını belirtir. Ayrıca DFL belgeleri, veri çözümleme sürecinde kullanılan kalibrasyon kontrol raporlarıyla birlikte çalışır.

Kalibrasyon işlemleri sırasında, sistemin her ölçüm kanalının doğruluğu test edilir ve kaydedilen dijital değerler fiziksel ölçüm değerleriyle karşılaştırılır. Bu sayede dönüşüm fonksiyonunun katsayıları güncellenir ve ölçüm hataları minimize edilir. Özellikle FDR bakım periyotlarında bu kalibrasyon işlemi zorunludur; uluslararası düzenlemelere göre uçuş veri sistemleri belirli aralıklarla doğrulama testlerinden geçirilir.

Zaman Etiketleme ve Veri Senkronizasyonu

Veri çerçevesindeki her parametre, bir zaman etiketiyle ilişkilidir. FDAU, bu etiketleri Relative Time Counter ve GMT Clock sinyalleriyle oluşturur. Zaman senkronizasyonu, uçuşun başlangıcından sonuna kadar geçen süreye göre artan bir sayaç üzerinden yapılır. Bu sayede olayların sıralı analizi ve FDR ile CVR (Cockpit Voice Recorder) arasında zaman uyumu sağlanır.

Bazı sistemlerde, zaman sinyali ARINC 585 standardına uygun olarak gönderilir. Bu sinyalin çözülmesiyle uçuşun tüm olayları milisaniye düzeyinde hizalanabilir. Zaman etiketleme, özellikle kazalarda uçuşun son saniyelerindeki sistem tepkilerinin analizinde belirleyici bir öneme sahiptir.

Veri Bütünlüğü ve Hata Kontrolü

FDAU, veri aktarımı sırasında hata kontrolünü Yerleşik Test Ekipmanı (BITE) üzerinden yürütür. BITE sistemi, veri çerçevesinin her alt çerçevesinde mantıksal bütünlük testi gerçekleştirir. Bozuk kelime, eksik veri veya hatalı çerçeve sayımı tespit edildiğinde, sistem durumu hata kodlarıyla raporlanır.

Ek olarak, Harvard Bi-Phase formatı içinde bulunan doğal hata tespit özelliği, sinyal faz geçişlerinin düzenliliğine dayanır. Her saniyede oluşan çerçeve, hem veri hem de senkronizasyon sinyalleriyle birlikte kaydedildiği için, uçuş sonrasında yapılan veri çözümlemelerinde eksik ya da bozulmuş çerçeveler kolayca tespit edilir.