Разработка архитектуры бортового сервера данных для применения в составе комплекса радиоэлектронного оборудования с применением концепции интегрированной модульной авионики

Системный анализ, управление и обработка информации


Авторы

Титов А. Г. *, Неретин Е. С. **, Дудкин С. О. ***, Брусникин П. М. ****

ОАК-Центр комплексирования, Авиационный переулок, 5, Москва, 125167, Россия

*e-mail: anton.titov@uac-ic.ru
**e-mail: evgeniy.neretin@uac-ic.ru
***e-mail: sergey.dudkin@uac-ic.ru
****e-mail: Pavel.Brusnikin@uac-ic.ru

Аннотация

В современные комплексы бортового оборудования (КБО) входят системы, для которых необходимы хранение и обработка большого объема информации. При этом требуется обеспечивать доступ к данным в режиме реального времени.

Проведенный анализ существующих систем хранения данных показал, что на образцах отечественных воздушных судов информация хранится чаще всего на вычислителях, где основными функциями выступает не хранение данных, а обработка данных. Основная часть вычислительных ресурсов тратится на обеспечение работы приложений. Это приводит к медленной обработке запросов к базе данных (БД), что в свою очередь влияет на скорость работ систем, которым необходимы данные из БД или которые ведут запись в БД

Статья посвящена разработке бортового сервера данных (БСД) с применением концепции интегрированной модульной авионики (ИМА) для комплекса бортового радиоэлектронного оборудования среднемагистрального самолёта МС-21.

Основные функции, выполняемые БСД, – это хранение БД самолётных систем (например, бортовой системы технического обслуживания и системы самолетовождения), поддержка систем управления базами данных (СУБД) для этих БД и предоставление доступа к ним по запросам функциональных приложений в составе КБО.

БСД представляет собой отдельную вычислительную платформу сервера данных, который обеспечивает выполнение нескольких независимых функциональных приложений и взаимодействие с бортовым оборудованием по интерфейсам AFDX, USB, Ethernet, RS-232.

В статье предложены и описаны четыре режима функционирования: стартовый режим, рабочий режим, режим расширенного контроля и технологический режим, описан алгоритм перехода между режимами работы БСД.

Предложены требования к бортовому серверу данных, требования к программному обеспечению, архитектура и конструктивное исполнение бортового сервера данных.

Применение БСД позволит разгрузить вычислители функциональных приложений самолётных систем, упростить работу обслуживающего персонала, взаимодействующего с системой бортового технического обслуживания и экипажа самолёта, составляющего план полёта с использованием навигационных данных, обрабатывающихся на сервере.

Ключевые слова

база данных, бортовой сервер данных, бортовая система технического обслуживания, интегрированная модульная авионика, архитектура сервера, модуль памяти

Библиографический список

  1. Дудкин С.О., Брусникин П.М., Копылов И.А., Неретин Е.С. Разработка бортового сервера данных на базе интегральной модульной авионики для самолета МС-21-200 // XLIV Международная молодёжная научная конференция «Гагаринские чтения – 2018». Сборник тезисов докладов. (Москва, 17-20 апреля 2018). - М.: Изд-во МАИ, 2018. Т. 2. С. 56.

  2. Копылов И.А., Брусникин П.М., Дудкин С.О., Неретин Е.С. Разработка архитектуры бортового сервера данных с применением концепции ИМА // XXVI международная научно-техническая конференция «Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации». Сборник трудов. (Алушта, 14-20 сентября 2017). – М.: ИД «МЕДПРАКТИКА-М», 2017. С. 44 - 45.

  3. Дудкин С.О., Брусникин П.М. Бортовой сервер данных с применением интегральной модульной авионики для самолёта МС-21 // 25-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика – 2018». Тезисы докладов. (Зеленоград, 18 - 19 апреля 2018). – М.: МИЭТ, 2018. С. 114.

  4. Авакян А.А. Унифицированная интерфейсно-вычислительная платформа для систем интегрированной модульной авионики // Труды МАИ. 2013. № 65. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=35845

  5. Гатчин Ю.А., Жаринов И.О. Основы проектирования вычислительных систем интегрированной модульной авионики: монография. – М.: Машиностроение, 2010. – 224 с.

  6. MS-21 Program Integrated Modular Avionics System. CPIOM Specification, EU, THALES Avionics, 2012, 97 p.

  7. ГОСТ 18977-79. Комплексы бортового оборудования самолетов и вертолетов. Типы функциональных связей. Виды и уровни электрических сигналов. – М.: Изд-во стандартов, 1980.

  8. Квалификационные требования к программному обеспечению бортовой аппаратуры и систем при сертификации авиационной техники. КТ-178С. – М.: АР МАК, 2016. – 106 с.

  9. Руководство по гарантии конструирования бортовой электронной аппаратуры. КТ-254. – М.: АР МАК, 2008. – 84 с.

  10. DO-178C. Software Considerations in Airborne Systems and Equipment Certification, USA, Washington, DC: TCA, Inc. 2011, 144 p.

  11. Условия эксплуатации и окружающей среды для бортового авиационного оборудования. (Внешние воздействующие факторы – ВВФ). Требования, нормы и методы испытаний. КТ-160G. – М.: АР МАК, 2014. – 324 с.

  12. DO-254. Design Assurance Guidance for Airborne Electronic Hardware, USA, Washington, DC: RTCA, Inc. 2000, 137 p.

  13. Агеев В.М., Павлова Н.В. Приборные комплексы летательных аппаратов и их проектирование. – М.: Машиностроение, 1990. – 432 с.

  14. ARINC 624-1. Design guidance for onboard maintenance system. Published: August 30, 1993, 102 p.

  15. Igor Kabashkin. Design of Embedded Architecture for Integrated Diagnostics in Avionics Domain // 16th Conference on Reliability and Statistics in Transportation and Communication, Riga, Latvia, 19-22 October, 2016, available at: https://mafiadoc.com/design-of-embedded-architecture-for-integrated-sciencedirect_5b266006097c47302a8b459c.html

  16. Jian FU, Jean-Charles MARE, Liming YU, Yongling FU. Multi-level virtual prototyping of electromechanical actuation system for more electric aircraft // Chinese Journal of Aeronautics, 2018, no. 31, pp. 892 - 913.

  17. Zehai Gao, Cunbao Ma, Yige Luo, Zhiyue Liu. IMA health state evaluation using deep feature learning with quantum neural network // Engineering Applications of Artificial Intelligence, 2018, no. 76, pp. 119 - 129.

  18. John Larmouth. ASN.1 Complete. Open Systems Solutions, Morgan Kaufmann Publishers, 1999, pp. 47 - 58.

  19. Thomas Gaska, Chris Watkin, Yu Chen. Integrated Modular Avionics - Past, present, and future // IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine, 2015, no. 30, pp. 12 - 23.

  20. DO-297. Integrated Modular Avionics (IMA) Development. Guidance and Certification Considerations, USA, Washington, 2005, 137 p.

  21. Поляков В.Б., Неретин Е.С., Иванов А.С., Будков А.С., Дяченко С.А., Дудкин С.О. Архитектура перспективных комплексов управления бортовым оборудованием // Труды МАИ. 2018. № 100. URL: https://mai.ru/publications/index.php?ID=93292


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2019

Вход