BRPI0617882A2 - sistema aviÈnico modular de uma aeronave - Google Patents
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Abstract
SISTEMA AVIÈNICO MODULAR DE UMA AERONAVE. Em um sistema aviónico modular de uma aeronave, que compreende vários gabinetes que são dispostos em várias localizações na aeronave e que são interconectados em uma rede, cujos gabinetes são usados para controlar ou processar sinais de e para os sensores, atuadores e outros sistemas da aeronave, é proposto que o sistema compreende processadores paralelos, por exemplo, transputadores; os gabinetes compreendem pelo menos dois módulos de processador de núcleo (CPMl, CPM2) e pelo menos dois módulos de entrada/saída (IOM1, IOM2); os módulos de entrada e saída (IOM1, IOM2) servem como interfaces para o sistema a ser controlado e servem para controle e armazenamento intermediário dos dados que fluem para dentro e: para fora do gabinete; cada módulo de processador de núcleo (CPMl, CPM2) se comunicam índependentemente de cada módulo de IOM e módulo de COM por meio de links; e em cada processador de núcleo vários programas de sistema independentes funcionam sob o controle de. um sistema de operação.Sendo capaz de fazer sem o barramento de placa de circuitos de suporte que é exigido em sistemas convencionais, a eficiência é aumentada e mudança de aplicações é facilitada.
Description
"SISTEMA AVIÔNICO MODULAR DE UMA AERONAVE"
REFERÊNCIA A PEDIDOS RELACIONADOS
Este pedido reivindica o beneficio da data de de-pósito do Pedido de Patente Alemão N°. 10 2005 055 000.2,depositado em 18 de novembro de 2005, a descrição do qual éaqui incorporado por referência.
CAMPO DA INVENÇÃO
A invenção refere-se a um sistema aviônico modularde uma aeronave de acordo com a parte caracterizante da rei-vindicação 1.
ANTECEDENTES TÉCNICOS DA INVENÇÃO
A arquitetura de aviônica presentemente usada emaeronave é baseada nas especificações de acordo com Arinc700. De acordo com estas especificações, fabricantes de dis-positivos aviônicos fornecem um controlador especialmenteregulado que é acomodado em uma unidade substituivel de li-nha (LRU) para cada função. Cada LRU assim compreende os se-guintes componentes: suprimento de energia, processador, mó-dulos de I/O e outros.
Com o uso de aviônica modular integrada, a inte-gração aperfeiçoada utilizando a energia de computação demicroprocessadores para várias tarefas (compartilhamento derecursos) se torne possível. Uma redução no número de compo-nentes, e padronização d componentes são vantagens adicio-nais.
Uma arquitetura -IMA (aviônica modular integrada)conhecida fornece vários gabinetes em várias localizações naaeronave. Para permuta de dados, todos os modelos são inter-conectados por meio de um barramento de placa de circuitosde suporte (Arinc 659, correntemente SAFEbus por Honeywell).
Dados de sensor das várias funções são alimentadosao processador de núcleo por meio dos módulos de entrada edo barramento de placa de circuitos de suporte. No processa-dor de núcleo, um sistema de operação determina que softwaredo sistema (aplicação) deve ser usado em que momento. Os da-dos são diretamente transmitidos para o software associado.Depois da conclusão do processamento, os dados são retorna-dos por meio do barramento de placa de circuitos de suportepara o módulo de saida, onde são transmitidos para atuadoresou outros sistemas.
Os gabinetes por sua vez são interconectados emuma rede (Arinc 629).
Nesta solução o barramento de placa de circuitosde suporte representa um gargalo. A fim de impedir um colap-so, os dados têm que ser determinados de modo deterministapara transmissão.
Várias soluções tentadas para administrar estesproblemas são conhecidas. Por exemplo, em US 5.506.963, umsistema de processador em tempo real é implementado em queum co-processador é usado que administra frações de tempo deum quadro de tempo especifico para o processador. Estas fra-ções de tempo podem ser de duração diferente, colo a aloca-ção de um ou vários layouts instalados sendo determinadospela função/aplicação. Nesta solução, um barramento de dadoscentral é usado com tráfego de dados deterministicos. Ferra-mentas para configurar o tráfego de dados são necessários,conflitos de dados podem surgir, e mudanças na função sãosomente possíveis se ao mesmo tempo a estrutura de dados debarramento é adaptada.
De acordo com US 4.658.359, um computador é usadopara administrar vários computadores em um sistema aviônicocomplexo. Um único usuário pode assim processar várias fun-ções/aplicações a partir de uma tela de vídeo. Aqui, opera-ção e modificação de aplicações de um sistema de comunicaçãopor meio de um computador executivo estão no primeiro plano.O uso como um sistema aviônico modular integrado com trans-putadores não é considerado.
De acordo com US 5.361.367, um número de processa-dores de múltiplos dados de instrução única (SIMD) são aco-modados em um computador. Dois conjuntos de respectivamentetrês processadores individuais são controlados por um compu-tador mestre e são conectados por uma pluralidade de regis-tradores. Estes processadores SIMD são ligados, para permutade dados, para formar uma disposição de anel ou disposiçãoem pipeline. Isto é um processador de alta velocidade, Noentanto, problemas de barramento de dados em altas taxas detacos e no caso de tarefas distribuídos permanecem.
De acordo com EP 0.570. 729 A2, um chip individualaloja oito processadores que são ligados por meio de uma to-pologia de cubo. Comparado com microprocessadores convencio-nais existem muito poucos pinos,m e o tempo de memória péencurtado. Novamente aqui, a solução mostra um chip de pro-cessador de alta velocidade aperfeiçoado.
SUMÁRIO DA INVENÇÃOConseqüentemente, é o objetivo da invenção dese-nhar um sistema aviônico modular tal que com a implementaçãode tráfego de dados deterministicos, nenhum barramento dedados central é usado, em que nenhum conflito de dados deve ocorrer nos barramentos de dados considerados.
Este objetivo é alcançado pelas medidas de acordocom a reivindicação 1. Uma modalidade conveniente é forneci-da com a reivindicação 2.
De acordo com a invenção, é proposto que o sistema compreende processadores paralelos, por exemplo transputado-res; os gabinetes compreendem pelo menos dois módulos deprocessador de núcleo (CPM1, CPM2) e pelo menos dois módulosde entrada/saida (IOM1, IOM2); os módulos de entrada e saida(IOM1, IOM2) servem como interfaces para o sistema a ser controlado e servem para controle e armazenamento intermedi-ário dos dados que fluem para dentro e para fora do gabine-te; cada módulo de processador de núcleo (CPM1, CPM2) se co-municam independentemente de cada módulo de IOM e módulo deCOM por meio de ligações; e em cada processador de núcleo vários programas de sistema independentes funcionam sob ocontrole de um sistema de operação.
Com o uso de processadores paralelos, por exemplo,transputadores, o gargalo representado pelo barramento deplaca de circuito de suporte com vários processadores por meio de linhas de dados diretos separadas (ligações).
DESCRIÇÃO CURTA DOS DESENHOS
Detalhes adicionais da invenção são mostrados nosdesenhos, que mostram a técnica interior e a invenção res-pectivamente, como se segue:
a Figura 1 mostra uma configuração diagramática deum gabinete IMA de acordo com a técnica anterior; e
a Figura 2 mostra a configuração de acordo com ainvenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES EXEMPLARESUma arquitetura IMA (aviônica modular integrada)conhecida de acordo com a figura 1 fornece vários gabinetesem várias localizações na aeronave. Cada gabinete compreendeos módulos seguintes: módulos de suprimento de energia(PSM), módulo 1/0 (IOM), e módulos de processamento de nú-cleo (CPM). Todos os módulos recebem energia elétrica do su-primento de energia e são interconectados para permutação dedados por meio de um barramento de placa de circuitos de su-porte (Arinc 659 - um SAFEbus por Honeywell).
Os dados de sensor das várias funções são transmi-tidos para o processador de núcleo por meio dos módulos deentrada e o barramento de placa de circuitos de suporte. Noprocessador de núcleo um sistema de operação determina quesoftware de sistema (aplicação) deve ser usado em que momen-to. Os dados são transmitidos diretamente para o softwareassociado. Depois da conclusão do processamento, os dadossão retornados por meio do barramento de placa de circuitosde suporte para o módulo de saida de onde são transmitidospara atuadores ou outros sistemas. Os gabinetes por sua vezsão interconectados em uma rede (Arinc 629).
Nesta solução, o barramento de placa de circuitosde suporte representa um gargalo. A fim de impedir um colap-so, os dados têm que ser determinados deterministicamentepara transmissão.
A fim de obviar a necessidade de tal barramento deplaca de circuitos de suporte e desta maneira evitar o gar-galo associado, é proposta uma arquitetura para um gabinete,cuja arquitetura é baseada em processadores paralelos, porexemplo transputadores. A arquitetura de IMA de acordo com afigura 2 mostra esta configuração.
Por razões de redundância, o gabinete compreendepelo menos dois módulos de processador de núcleo (CPM1,CPM2) e pelo menos dois módulos de entrada/saida (IOM1,IOM2).
Os IOMs são usados como uma interface para os sen-sores, atuadores, sistemas e barramentos. São responsáveispelo controle e armazenamento intermediário dos dados para edo gabinete.
Cada processador de núcleo se comunica independen-temente, por meio de ligações, com cada módulo IOM e móduloCPM. No CMP, vários programas de sistema independentes fun-cionam sob o controle de um sistema de operação.
Esta arquitetura, que é baseada em transputadores,fornece as seguintes vantagens quando comparada com a técni-ca anterior:
1. nenhum barramento de dados central e nenhumbarramento de dados bidirecional mas somente barramentos dedados unidirecionais são usados de modo que nenhum conflitode dados nos barramentos pode ocorrer.
2. nenhuma ferramenta para o desenho de tráfego dedados determinísticos é exigida.
3. mudanças nas aplicações são possíveis sem tor-nar uma mudança de uma estrutura de dados de barramento ne-cessária .
Claims (2)
1. Sistema aviônico modular de uma aeronave, quecompreende vários gabinetes que são dispostos em várias lo-calizações na aeronave e que são interconectados em uma re-de, cujos gabinetes são usados para controlar ou processarsinais que são transmitidos dos sensores e/ou de e para atu-adores e outros sistemas da aeronave, em que:o sistema compreende processadores paralelos;os gabinetes compreendem pelo menos dois módulosde processador de núcleo (CPM1, CPM2) e pelo menos dois mó-dulos de entrada/saida (IOMlf I0M2);os módulos de entrada e saida (IOMlf I0M2) servemcomo interfaces para o sistema a ser controlado e servem pa-ra controle e armazenamento intermediário dos dados que flu-em para dentro e para fora do gabinete;CARACTERIZADO pelo fato de que:cada módulo de processador de núcleo (CPM1, CPM2)se comunicam independentemente com cada módulo de IOM e mó-dulo de CPM por meio de linhas de dados diretas separadasunidirecionais; eem cada processador de núcleo vários programas desistema independentes funcionam sob o controle de um sistemade operação.
2. Sistema aviônico modular, de acordo com a rei-vindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a configuraçãodo sistema é realizada com transputadores que são considera-dos em vez de processadores paralelos.
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