CN103129742A - 用于接收和发送消息的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明名称为“用于接收和发送消息的设备和方法”。一种能够生成状态报告的、用于飞行器的健康管理系统和一种提供来自这种飞行器的健康管理系统的这种状态报告的方法，其中所述飞行器具有连接到数据网络的多个系统并且该多个系统输出有关多个系统的输出状态消息。

Description

用于接收和发送消息的设备和方法
背景技术
当代飞行器可包括机载维护系统(OMS)或健康监测或交通工具综合健康管理(IVHM)系统，以协助诊断或预测(预报)飞行器中的故障。此类当前健康管理系统可收集多种飞行器数据并分析数据，以识别任何不合常规或其它故障征兆或飞行器问题，并对它们进行报告。为了实现健康管理功能，系统可能必须聚合来自多种消息源的输入、合并它们、并发送定制响应到一个或多个目的地。在这种系统中，问题自身可表现为系统中经常需要小的变更，例如在硬件元件升级时，它需要重新编程用于实施系统的软件。然后，必须认证整个软件包，这导致仅仅重新编程之外的巨大成本和延时。
发明内容
在一个实施例中，一种提供来自包含耦合到数据网络并输出状态消息的多个系统的飞行器的健康管理系统的状态报告的方法，包括从状态消息生成输入阵列；将输入阵列的至少一些加载到与消息处理单元关联的存储器中；生成包括对应于飞行器的状态要求的多个等式的配置表，其中至少一些等式具有对应于状态消息的变量；将等式加载到消息处理单元中；在消息处理单元中使用输入阵列作为变量执行等式以生成等式的结果；以及从所执行等式的结果生成由状态要求指定的状态报告。
在另一个实施例中，一种用于包含耦合到数据网络并输出状态消息的多个系统的飞行器的健康管理系统，该健康管理系统包括配置成接收状态消息并生成输入阵列的健康管理软件应用程序；包含对应于飞行器的状态要求的多个等式的配置表；以及具有带相应存储器的处理单元的报告生成器，其中存储器配置成接收至少部分输入阵列，并且处理单元配置成使用输入阵列作为等式的变量接收和执行等式以生成指示由系统要求指定的状态报告的输出阵列。配置表可独立于健康管理软件应用程序，以使得可在不更新健康管理软件应用程序的情况下更新配置表。
附图说明
附图包括：
图1是根据本发明的第一实施例的、具有健康管理系统的飞行器的示意图。
图2是图1的健康管理系统的示意图。
图3是图2中示出的健康管理系统的部分的示意图。
具体实施方式
简化的健康管理系统的概述将有助于讨论这种健康管理系统的环境。图1示意示出飞行器2的一部分，其具有使飞行器2能正确操作的多个飞行器构件系统4和数据网络6，其中在数据网络6上多个飞行器构件系统4可相互通信并与健康管理系统8通信。作为非限制性示例，飞行器构件系统4可输出状态消息到健康管理系统8。作为非限制性示例，健康管理系统可以是交通工具综合健康管理(IVHM)系统或其它适当系统，并且可包括飞行器健康管理(AHM)计算机10以协助诊断或预测飞行器2中的故障。
AHM计算机10可包括任何适当数量的单独微处理器、供电源、存储装置、接口卡及其它标准组件或与它们相关联。AHM计算机10可接收来自负责管理数据的获取和存储的任何数量的构件系统或软件程序的输入，因此AHM计算机10示出为与多个飞行器构件系统4通信。在操作期间，多个飞行器构件系统4可发送有关多个飞行器构件系统4的至少一些操作数据的状态消息，并且AHM计算机10可基于此类数据确定飞行器2的健康功能。在操作期间，多个飞行器构件系统4的模拟输入和模拟输出可由健康管理系统8监视，并且健康管理系统8可基于此类数据确定飞行器2的健康功能。
一般来说，在健康管理系统中，可能有一组非常详细的要求简明地指定如何计算健康管理系统的系统状态报告中的每个项目。这些要求的复杂度可能大有不同，包括诸如网络拓扑、装置等待时间及变化消息速率之类的因素。
通过软件消息可提供必需的数据，这些数据可用作提供给AHM的输入，由此在对输入应用适当的逻辑后可生成状态报告。本发明的一个实施例提出将详细的要求转换成可通过等式形式应用的布尔逻辑。在系统状态报告中指定单个位的系统要求的简单示例可包括在Module_Left_A_Fan_Fault活动或在Module_Left_A_Valve_Fault活动时在系统状态报告中将Module_Left_A_Failure设定为活动。在此示例中，当由飞行器构件系统4的状态消息提供的两个状态位中的一个被断言时，状态报告中的单个位被断言。此要求还可通过以下等式使用布尔逻辑表达：
Figure 10780DEST_PATH_IMAGE001
尽管此示例仅使用两个输入生成单个输出。任何给定输出的输入数量可在一个输入到任何数量的输入之间变化，该数量可受到存储器量和可用处理功率的限制。
已经确定，该行为还可建模为将输入字段映射到输出字段的一组变换。这可通过为每个输入字段和输出字段生成唯一的索引来实现。然后使用由要求指定的变换来使用当前输入值组生成输出值。
图2中示出实现此方法的一个实施例；预期健康管理系统8可包括健康管理软件应用程序12。健康管理软件应用程序12可在AHM计算机10上提供，并且可通过数据网络6通信，以及可配置成从飞行器构件系统4接收状态消息14。
健康管理软件应用程序12还可配置成从接收的状态消息14生成输入阵列15(图3)。配置表16还可包含在健康管理系统8中并还可在AHM计算机10上提供，以及可独立于健康管理软件应用程序12以使得可在不更新健康管理软件应用程序12的情况下更新配置表16。预期配置表16可包括对应于飞行器2的状态要求的多个等式17(图3)。
报告生成器18也可包含在健康管理系统8中并还可在AHM计算机10上提供。报告生成器18可包括具有相应存储器22的消息处理单元20。存储器22可配置成接收至少部分输入阵列15，并且消息处理单元20可配置成使用输入阵列15作为等式17的变量接收和执行配置表16中的等式，以生成指示由系统要求指定的状态报告24的输出阵列26(图3)，然后可将其发送到预定的目的地。虽然健康管理系统的以上部分描述为在AHM计算机10上提供，预期它们可备选地位于单独的计算机上。图3更清楚地示出输入阵列15、指示状态报告24的输出阵列26，以及配置表16可包括多个等式17。
以上实施例能够执行从健康管理系统8提供状态报告24的方法。这种方法可包括从状态消息14生成输入阵列15、将输入阵列15的至少一些加载到与消息处理单元20关联的存储器22中、生成包括对应于飞行器2的状态要求的多个等式17的配置表16、将等式17加载到消息处理单元20中，在消息处理单元20中使用输入阵列15作为变量执行等式17以生成等式17的结果、以及从所执行的等式17的结果生成状态要求的状态报告24。
生成输入阵列15可包括健康管理软件应用程序12通过数据网络6通信以接收状态消息14并从接收的状态消息14生成输入阵列15。预期输入阵列15将包括至少一些状态消息14的列表并可包括全部状态消息14的列表。输入阵列15可配置为按照预定顺序的状态消息14的列表。例如，可通过将输入阵列15中的每个状态消息14编索引到输入阵列15中的唯一位置来排序输入阵列15。
生成输入阵列15可包括读取状态消息14。这可使用BulkIO样式特征来实现，它可以每个迭代处理一次整个状态消息14的列表。这使平台软件能够高效地处理消息并最小化接收新状态消息14所需的等待时间。然后，可验证状态消息14并可随后从有效的状态消息创建输入阵列15。可检查状态消息14的内容的有效性。此外，无法按预期速率到达的任何状态消息14可标记为无效。预期状态消息14可解包并且值可放置在输入阵列15中。有许多技术可保持解包操作非常小。在许多系统中，可能直接将消息读取到输入阵列15中。
配置表16可在健康管理系统8的操作期间生成并可包括对应于飞行器2的状态要求的多个等式17。至少一些等式可具有对应于从飞行器构件系统4接收的状态消息的变量。等式17可表示系统要求的布尔逻辑判定。预期可为一遍处理安排等式17。作为非限制性示列，可通过以逆波兰表示法写入等式为一遍处理安排等式17。
配置表16可独立于健康管理软件应用程序12生成。预期输入阵列15和配置表16可排序以使得等式17的变量在执行等式17时从输入阵列15是可获得的。预期在等式的输入是来自另一个等式的输出时，等式可按顺序安排以使得一个等式不必等待另一个等式。
生成状态报告24可包括从结果生成输出消息。预期输出消息可在输出阵列26中。生成状态报告24还可包括打包输出消息。更具体地说，来自输出阵列26的数据可打包到传出消息中。对于上述输入阵列，可在输出阵列26与输出消息的本体(body)之间建立1对1映射，大大减少打包操作的开销。然后，打包的输出消息可发送到预定目的地。BulkIO样式功能的可用性可再次简化执行此操作所需的工作量。
健康管理软件应用程序12可为状态消息14反复轮询多个系统4，并且输入阵列15可随时间反复生成。预期在每次生成输入阵列15时可完成加载输入阵列15的至少一些、执行等式17及生成状态报告24。预期在每次生成输入阵列15时可不完成生成配置表16和加载等式17。
预期一些等式17可指单个输入消息字段的历史值。这使输出数据能够基于单个输入字段的值的更改顺序来指定。可通过为等式中识别的每个样本向输入阵列15添加额外条目来支持此行为。这个的表示法可使用下标来表达，以识别输入阵列的给定值的历史值。例如，在等式中：
X可通过看A的最后3个值来计算。如果它们中任何一个为真，则X将为真。因为支持此功能性所必需的内部状态，系统可保持的历史值的数量可能有上限。
参考历史值的能力还允许支持滞后和锁存值。可通过并入等式的先前值作为当前值的输入来支持此功能性。通过滞后，在值被断言一次后，它可为额外指定的迭代或指定的时段保持被断言，然后被释放。值可被锁存并保持断言状态，直至被指定的外部输入清除。滞后和锁存技术允许规定值应保持被断言多长时间，而不需要开发或认证额外软件。可订立配置所允许的历史值数量的上限以确保每个等式的正确验证。
技术效果是增加健康管理系统8的灵活性并最小化由于新的或更新的系统要求而造成的软件变更的风险。上述实施例可支持接收和发送广泛多种消息的过程，并且方法足够灵活以使所处理消息的数量和类型可通过更新配置表16来更改。因此，上述实施例提供多种益处，包括可通过重新配置而不是额外开发来做出更改。
一个优势是可在少量或无需重新测试实际软件的情况下做出多种调度和配置更改。预期可能只需要重新测试配置的新和/或更新部分。上述系统的基本设计可适合广泛多种消息处理和消息过滤应用。此外，上述实施例允许在设计阶段期间对应用程序的行为进行精确建模的行为，以便针对任何给定配置精确计算处理器和存储器要求。此信息简化了关键任务系统的安全评估过程。对于某些体系结构，整体性能也高于传统方法，因为操作主要编码为数据元素而不是指令操作码。这些数据元素所必需的编码需要的存储少于使用处理器指令集进行同等编码所必需的存储。这减少了需要加载到处理器中的整体信息量并可增强整体性能。此外，一个商业优势在于，软件可在多个系统中重复使用而无需额外的软件开发。
本书面描述使用示例来公开包括最佳模式的本发明，并还使本领域技术人员能实践本发明，包括制作和使用任何装置或系统及执行任何结合的方法。本发明可取得专利的范围由权利要求定义，且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例具有与权利要求字面语言无不同的结构要素，或者如果它们包括与权利要求字面语言无实质不同的等效结构要素，则它们规定为在权利要求的范围之内。
配件表
2 飞行器
4 飞机器构件系统
6 数据网络
8 健康管理系统
10 飞行器健康管理(AHM)计算机
12 健康管理软件应用程序
14 状态消息
15 输入阵列
16 配置表
17 等式
18 报告生成器
20 消息处理单元
22 存储器
24 状态报告
26 输出阵列。

Claims (20)

1.一种提供来自飞行器的健康管理系统的状态报告的方法，所述飞行器包含耦合到数据网络并输出状态消息的多个系统，所述方法包括：
从所述状态消息生成输入阵列，其中所述输入阵列包括至少一些所述状态消息的列表；
将所述输入阵列的至少一些加载到与消息处理单元关联的存储器中；
生成包含对应于所述飞行器的状态要求的多个等式的配置表，其中至少一些所述等式具有对应于所述状态消息的变量；
将所述等式加载到所述消息处理单元中； 
在所述消息处理单元中使用所述输入阵列作为所述变量执行所述等式以生成所述等式的结果；以及
从所执行的等式的所述结果生成由所述状态要求指定的状态报告。
2.如权利要求1所述的方法，其中，生成所述输入阵列包括健康管理软件应用程序通过所述数据网络通信以接收所述状态消息并从所接收的状态消息生成所述输入阵列。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述健康管理软件应用程序为所述状态消息反复轮询所述多个系统。
4.如权利要求2所述的方法，其中，所述配置表独立于所述健康管理软件应用程序生成。
5.如权利要求1所述的方法，其中，对所述输入阵列和配置表进行排序，以使得所述等式的所述变量在执行所述等式时从所述输入是可获得的。
6.如权利要求1所述的方法，其中，通过将所述输入阵列中的每个状态消息编索引到所述阵列中的唯一位置来排序所述输入阵列。
7.如权利要求6所述的方法，其中，对所述等式进行排序以使得变量在执行每个所述等式时是可获得的。
8.如权利要求1所述的方法，其中，生成所述输入阵列随时间反复完成。
9.如权利要求8所述的方法，其中，在每次生成所述输入阵列时完成所述加载所述输入阵列的至少一些、执行所述等式及生成所述状态报告。
10.如权利要求9所述的方法，其中，在每次生成所述输入阵列时不完成所述生成所述配置表和加载所述等式。
11.如权利要求1所述的方法，其中，所述等式表示所述系统要求的布尔逻辑判定。
12.如权利要求1所述的方法，其中，为一遍处理安排所述等式。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述为一遍处理的安排包括以逆波兰表示法写入所述等式。
14.一种用于飞行器的健康管理系统，所述飞行器包括耦合到数据网络并输出状态消息的多个系统，所述健康管理系统包括：
健康管理软件应用程序，其通过所述数据网络通信并配置成接收所述状态消息以及从所接收的状态消息生成输入阵列，其中所述输入阵列配置为按照预定顺序的所述状态消息的列表；
配置表，其包含对应于所述飞行器的状态要求的多个等式，其中至少一些所述等式具有对应于所述状态消息的变量；以及
报告生成器，其具有带相应存储器的处理单元，其中所述存储器配置成接收至少部分所述输入阵列，并且所述处理单元配置成使用所述输入阵列作为所述等式的变量接收和执行所述等式，以生成指示由所述系统要求指定的状态报告的输出阵列； 
其中，所述配置表独立于所述健康管理软件应用程序，以使得可在不更新所述健康管理软件应用程序的情况下更新所述配置表。
15.如权利要求14所述的健康管理系统，其中，所述健康管理软件应用程序为所述状态消息反复轮询所述多个系统。
16.如权利要求14所述的健康管理系统，其中，所述等式表示所述系统要求的布尔逻辑判定。
17.如权利要求14所述的健康管理系统，其中，为一遍处理安排所述等式。
18.如权利要求14所述的健康管理系统，其中，所述为一遍处理安排的等式包括以逆波兰表示法写入所述等式。
19.如权利要求14所述的健康管理系统，其中，对所述输入阵列和配置表进行排序以使得所述等式的所述变量在执行所述等式时从所述输入阵列是可获得的。
20.如权利要求14所述的健康管理系统，其中，通过将所述输入阵列中的每个状态消息编索引到所述阵列中的唯一位置来排序所述输入阵列。
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