CN102045255A - 民用小型飞机航空电子系统数据流控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明旨在提供一种民用小型飞机航空电子系统数据流控制方法，以解决现有技术中综合航空电子系统内部数据流控制实时性和容错控制方面等问题。首先将小型飞机航空电子系统内部的数据流分为四类，并定义了数据流内部各个数据域的功能和数据类型，然后按照传输事件属性的不同，将每个数据帧分为周期型和条件型，再确定不同的通讯周期、速率和纠错方式，最后建立主飞行显示器、多功能显示器、第一综合处理机、第二综合处理机与多个传感器设备相互之间网络传输的标准框架。本发明不但确保了系统实时性和可靠性的要求，而且扩展性好，支持多传感器数据通道复合与数据融合，成本低，通用性好，广泛应用于各种综合显示控制单元构型。

Description

民用小型飞机航空电子系统数据流控制方法
技术领域
本发明涉及航空电子系统中数据的实时、容错控制方式，具体涉及一种民用小型飞机航空电子系统数据流控制方法。
背景技术
随着民用飞机航空电子系统不断发展，越来越多的电子设备被集成，设备之间相互交联且传输数据量庞大，特别是采用综合化设计后，设备之间交互的数据量成级数上升，如何保证如此海量数据传输的实时性，如何保证设备间数据的可靠性，这些问题都亟待解决。
民用航空电子系统一般包含一部主飞行显示器(PFD)，一部多功能显示器(MFD)，两部综合处理机(对应于主飞行显示器的第一综合处理机、对应于多功能显示器的第二综合处理机)，以及若干传感器设备。传统的“点对点”控制或者是单纯的“分布-集中”控制只能满足单个或者少量设备的控制要求，无法满足现今综合航空电子系统的要求。
为了保证综合航空电子系统对数据的实时、容错控制方面的要求，必须设计出一种新的控制方式，使得系统内部个集成设备之间实现实时、可靠、有序的数据传输。
发明内容
本发明旨在提供一种民用小型飞机航空电子系统数据流控制方法，以解决现有技术中综合航空电子系统内部数据流控制实时性和容错控制等问题。
本发明的技术方案如下：
民用小型飞机航空电子系统数据流控制方法，其实现步骤为：
(1)将民用小型飞机航空电子系统内部的数据流分为四类，即：①传感器设备之间的数据流，②传感器设备与综合处理机之间的数据流，③综合处理机与综合显示器之间的数据流，④综合显示器之间的数据流，上述四类数据流均按照帧格式传输；
(2)按照传输事件属性的不同，将每个数据帧分为周期型和条件型；即根据系统任务实时性的要求，对于不同的数据定义不同的传输周期，同时又考虑数据帧的优先级设定条件触发，这样就能够在保证传输实时性的同时有效节省了数据带宽。
(3)根据不同设备在安全等级、实时性要求程度以及输出数据量的多少等因素，确定不同的通讯周期、速率和纠错方式；
(4)建立主飞行显示器、多功能显示器、对应于主飞行显示器的第一综合处理机、对应于多功能显示器的第二综合处理机与多个传感器设备相互之间网络传输的标准框架；该标准框架具体为：所述主飞行显示器与多功能显示器、主飞行显示器与第一综合处理机、多功能显示器与第二综合处理机，均通过以太网连接；所述多个传感器设备均具有四个信号输出端，并分别通过IEEE-422接口或ARINC429接口与第一综合处理机、第二综合处理机、主飞行显示器、多功能显示器连接；所述第一综合处理机与第二综合处理机也通过IEEE-422接口或ARINC429接口相连；
(5)按照步骤(4)建立的标准框架，运行所述民用小型飞机航空电子系统。
步骤(5)所述航空电子系统的运行一般都采用差错纠正机制、流量控制机制、通信握手机制和网络互传机制。另外，两台综合处理器支持多传感器复合与数据融合；同时还设计提供了设备总线与网络之间的数据转换机制，使得传感器设备的某些数据输出仅通过数据格式转换直接上传至显示器。
为实现数据处理、显示同步，在第一综合处理机与第二综合处理机之间进行同步数据流控制，确保这两台综合处理机处理的信息和由其上传到各自对应的显示器的数据都是当前时刻最新的数据。
上述多个传感器设备包括无线电罗盘、伏尔/航向下滑多模导航仪、甚高频电台、S模式应答机、DME测距机、航姿系统、大气计算机、音频控制器、发动机参数采集器以及机身状态参数采集器。
本发明采用数据流控制技术不但确保了系统实时性和可靠性的要求，而且扩展性好，支持多传感器数据通道复合与数据融合，成本低，通用性好，广泛应用于各种综合显示控制单元构型，可适用于各种民用航空综合电子系统。
附图说明
图1是本发明建立的网络传输标准框架(系统内部数据流关系)示意图；
图2是本发明形成的八种数据流路径。
具体实施方式
下面对本实用新型做进一步详细说明。参见图1，本发明所述的民用航空电子系统包含一部主飞行显示器(PFD)，一部多功能显示器(MFD)，两部综合处理机(综合处理机1和综合处理机2)，以及若干传感器设备。主飞行显示器与多功能显示器、主飞行显示器与综合处理机1、多功能显示器与综合处理机2，均通过以太网连接；所述多个传感器设备均具有四个信号输出端，并分别通过IEEE-422接口或ARINC429接口与综合处理机1、综合处理机2、主飞行显示器、多功能显示器连接；所述综合处理机1与综合处理机2也通过IEEE-422接口或ARINC429接口相连。
该航空电子系统的运行采用差错纠正机制、流量控制机制、通信握手机制和网络互传机制。另外，两台综合处理器支持多传感器复合与数据融合；同时还设计提供了设备总线与网络之间的数据转换机制，使得传感器设备的某些数据输出仅通过数据格式转换直接上传至显示器。
为实现数据处理、显示同步，在综合处理机1与综合处理机2之间进行同步数据流控制，确保这两台综合处理机处理的信息和由其上传到各自对应的显示器的数据都是当前时刻最新的数据。
数据流控制主要体现在对系统数据路径的规划上，设计中系统内部数据路径可总结为以下八种：
图a所示数据流路径的成立条件为：PFD与MFD间通信正常，PFD与综合处理机1通信正常，综合处理机1与传感器设备间通信正常；
图b所示数据流路径的成立条件为：综合处理机1上传PFD通信故障，PFD与MFD间通信正常，MFD与综合处理机2通信正常，综合处理机2与传感器设备间通信正常；
图c所示数据流路径的成立条件为：PFD与MFD间通信故障，PFD与综合处理机1通信正常，MFD与综合处理机2通信正常，综合处理机1、2与传感器设备间通信正常；
图d所示数据流路径的成立条件为：综合处理机1上传PFD通信故障，综合处理机2上传MFD通信故障，PFD与MFD间通信正常，PFD与传感器设备间通信正常；
图e所示数据流路径的成立条件为：综合处理机1上传PFD通信故障，综合处理机2上传MFD通信故障，PFD与MFD间通信正常，MFD与传感器设备间通信正常；
图f所示数据流路径的成立条件为：综合处理机1上传PFD通信故障，综合处理机2上传MFD通信故障，PFD与MFD间通信故障，PFD与传感器设备间通信正常，MFD与传感器设备间通信正常；
图g所示数据流路径的成立条件为：PFD与MFD间通信故障，PFD与综合处理机1通信正常，综合处理机1与传感器设备间通信正常，综合处理机2上传MFD通信故障，传感器设备上传综合处理机2通信故障；
图h所示数据流路径的成立条件为：PFD与MFD间通信故障，综合处理机1上传PFD通信故障，传感器设备上传综合处理机1通信故障，MFD与综合处理机2通信故障，综合处理机2与传感器设备通信正常。
本发明建立的民用航空电子系统中综合了多种设备，如综合显示器、综合处理机、无线电罗盘、伏尔/航向下滑多模导航仪、甚高频电台、S模式应答机、DME测距机、航姿系统、大气计算机、音频控制器、发动机参数采集器，机身状态参数采集器等等，这些设备采用了多种通信接口和相应通讯协议，如IEEE-422，ARINC429，以太网等。这些设备的数据通过上述八种数据流路径在系统中传输。
根据不同设备在安全等级、实时性要求程度以及输出数据量的多少等等因素，确定了不同的通讯周期、速率和纠错方式，在保证数据传输实时可靠同时有效控制了系统中的数据流量。

Claims (4)

1.民用小型飞机航空电子系统数据流控制方法，其实现步骤为：
(1)将民用小型飞机航空电子系统内部的数据流分为四类，即：①传感器设备之间的数据流，②传感器设备与综合处理机之间的数据流，③综合处理机与综合显示器之间的数据流，④综合显示器之间的数据流，上述四类数据流均按照帧格式传输；
(2)按照传输事件属性的不同，将每个数据帧分为周期型和条件型；
(3)根据不同设备在安全等级、实时性要求程度以及输出数据量的多少等因素，确定不同的通讯周期、速率和纠错方式；
(4)建立主飞行显示器、多功能显示器、对应于主飞行显示器的第一综合处理机、对应于多功能显示器的第二综合处理机与多个传感器设备相互之间网络传输的标准框架；该标准框架具体为：所述主飞行显示器与多功能显示器、主飞行显示器与第一综合处理机、多功能显示器与第二综合处理机，均通过以太网连接；所述多个传感器设备均具有四个信号输出端，并分别通过IEEE-422接口或ARINC429接口与第一综合处理机、第二综合处理机、主飞行显示器、多功能显示器连接；所述第一综合处理机与第二综合处理机也通过IEEE-422接口或ARINC429接口相连；
(5)按照步骤(4)建立的标准框架，运行所述民用小型飞机航空电子系统。
2.根据权利要求1所述的数据流控制方法，其特征在于：步骤(5)所述航空电子系统的运行采用了差错纠正机制、流量控制机制、通信握手机制和网络互传机制。
3.根据权利要求2所述的数据流控制方法，其特征在于：在第一综合处理机与第二综合处理机之间进行同步数据流控制，确保这两台综合处理机处理的信息和由其上传到各自对应的显示器的数据都是当前时刻最新的数据。
4.根据权利要求2所述的数据流控制方法，其特征在于：所述多个传感器设备包括无线电罗盘、伏尔/航向下滑多模导航仪、甚高频电台、S模式应答机、DME测距机、航姿系统、大气计算机、音频控制器、发动机参数采集器以及机身状态参数采集器。
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