CN104808620A - 一种基于gjb289a串行总线的分布式飞行器管理系统架构 - Google Patents

一种基于gjb289a串行总线的分布式飞行器管理系统架构 Download PDF

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马宝
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Abstract

本发明提供了一种基于GJB289A串行总线的分布式飞行器管理系统架构，所述的分布式飞行器管理系统采用多余度GJB289A总线作为系统总线，并由飞行器管理计算机负责总线调度，用于飞行器管理系统内部的各处理部件的信息交换通道，同时由所述飞行器管理计算机负责系统总线信息的同步处理；所述飞行器管理计算机通道间采用ARINC659总线作为内总线，用于所述飞行器管理计算机各处理资源单元的信息交换通道。采用ARINC659总线作为多余度计算机的内总线，各接口板卡和处理器板卡均挂接在内总线上，通过内总线进行数据传输，有效延缓计算机内功能模块降级速度，极大提高了系统任务可靠性。

Description

一种基于GJB289A串行总线的分布式飞行器管理系统架构
技术领域
本发明属于飞行控制系统领域，具体涉及一种飞行器管理系统。
背景技术
目前的变体飞行器的变形控制系统的硬件结构有集中式和分布式两种。集中式结构制作较简单，但驱动器承受的载荷大，对其强度要求高，导致结构重量大，而且变形形式固定单一，如只能改变后掠角，驱动器故障时将导致飞行器失效。分布式结构中，多个驱动器分担载荷，有助于减轻结构重量，变形形式灵活，鲁棒性强，在部分驱动器发生故障时能够保证飞行器具有足够的可控性。
相关技术中，集中式飞行控制系统只负责飞行控制功能，即以飞行控制计算机为核心，内部通过处理器之间数据传输来共享信息，外部主要通过模拟量和离散量与传感器和伺服系统等连接。这主要存在以下问题：a、各余度计算机均是以CPU板为核心，该通道所有的计算机和接口控制，任何一个通道的处理器故障，与该通道相连接的传感器等信息也随之故障，故障降级快，如附图3；b、电缆重量大，由于大多采用模拟量和离散量，每一个信号即一根或两根电线，且分布在全机多个区域，电缆重，维护复杂；c、扩展性差，增加一个信号即增加一根或两根电线，而且要重新敷设；d、信号线接地或者断路检测率低，只能通过余度信号间的比较才能监控。而飞行器管理系统是负责全机飞控、机电、动力等平台综合控制管理，其功能复杂，信息量多，计算量大，基于传统的集中式飞控系统架构已经无法满足要求。
发明内容
为了解决以上问题，本发明提供了一种基于GJB289A串行总线的分布式飞行器管理系统架构，在保证系统安全性的前提下，满足全机系统综合的需要。
所述的分布式飞行器管理系统采用多余度GJB289A总线作为系统总线，并由飞行器管理计算机负责总线调度，用于飞行器管理系统内部的各处理部件的信息交换通道，同时由所述飞行器管理计算机负责系统总线信息的同步处理；采用所述飞行器管理计算机通道间采用ARINC659总线作为内总线，用于所述飞行器管理计算机内部各处理资源单元的信息交换通道。
优选的是，所述飞行器管理系统内部的各处理部件包括飞行器管理计算机、机电管理计算机、发动机信息综合计算机、伺服控制系统和传感器部件等。
在上述任一方案中优选的是，所述飞行器管理计算机包括至少一台余度计算机，每一台余度计算机对应于一条余度GJB289A总线。
在上述任一方案中优选的是，所述总线信息的同步处理包括以下步骤：
S1、在每一个任务周期内，所述余度计算机相互间同步结束后，立即向本通道的GJB289A总线发送起始标识；
S2、本通道GJB289A总线接收到本通道余度计算机发送来的起始标识后，即开始本周期内的总线调度工作；
S3、将同步性要求高的总线传输任务排列在周期调度链表的最前端，从而保证本周期开始后，立即传输该类型数据。
在上述任一方案中优选的是，通过接收方的多余度信息表决保证数据的有效性，禁止总线传输信息的自动重试机制，防止由于某一通道传输故障自动重试，导致与其他通道产生同步差异。
在上述任一方案中优选的是，所述采用ARINC659总线处理各资源单元的信息交换包括将所述各资源单元通过ARINC659总线并联连接。
在上述任一方案中优选的是，所述资源单元包括输入采集板、处理器板和信号输出板。
在上述任一方案中优选的是，飞行器管理计算机通道间采用ARINC659总线作为内总线，各余度通道的输入输出接口板卡和处理器板卡等均以资源形式挂接在内总线上，通过ARINC659总线进行计算机模块间的信息交互，各余度计算机的输入板卡采集到信号，不再通过处理器进行余度通道间的数据互传，而是通过ARINC659总线直接发送给各余度计算机的处理器，处理器经过处理后，再将指令通过ARINC659总线发送给各个输出板，这样输入输出接口与处理器实现了分离，处理器的故障，不影响正常输入输出功能的实现。
与现有技术相比，本发明所具有的优点和效果：
采用多余度GJB289A总线作为系统总线，由于GJB289A总线是一种高可靠性，高确定性的串行总线，带宽为1M，一条总线上可以挂接多个设备，设备间均可以相互传输信息。这样飞行器管理计算机、传感器、伺服控制器、机电管理计算机、发动机信息综合计算机等部件之间的信息交互只需要两根同轴电缆即可以实现，大大减少了传统离散量模拟量电缆。系统内信息的增加和删除，只需要更改软件即可，不需要对硬件进行调整，也不需要重新布线。而且通过使用数字信号的校验机制，可以方便的检测出总线断线和短路等通讯故障。
采用ARINC659总线作为多余度计算机的内总线，各接口板卡和处理器板卡均挂接在内总线上，通过内总线进行数据传输，任何一个功能板故障不会影响到本通道及其他通道其余功能板的工作，有效延缓计算机内功能模块降级速度，系统降级速度由通道级变为模块级，极大提高了系统任务可靠性，避免了传统集中式架构，一个通道处理器故障，本通道其他可用资源也失效的问题。
附图说明
图1是按照本发明基于GJB289A串行总线的分布式飞行器管理系统架构的一优选实施例的系统架构图。
图2是按照本发明图1所示实施例的计算机架构示意图。
图3是是传统的串行计算机架构故障降级示意图。
图4是按照本发明图1所示实施例的采用AINRC659总线的并行计算机架构故障降级示意图。
其中，VMC为飞行器管理计算机，ART为作动器远程终端，INS/GPS为惯导部件/全球卫星导航系统，CPU为中央处理器。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。
本发明提供了一种基于GJB289A串行总线的分布式飞行器管理系统架构，在保证系统安全性的前提下，满足全机系统综合的需要。
如图1所示，所述的分布式飞行器管理系统采用多余度GJB289A总线作为系统总线，并由飞行器管理计算机负责总线调度，用于飞行器管理系统内部的各处理部件的信息交换通道，同时由所述飞行器管理计算机负责系统总线信息的同步处理；采用所述飞行器管理计算机通道间采用ARINC659总线作为内总线，如图2所示，用于所述飞行器管理计算机内部各处理资源单元的信息交换通道,包括cpu模块、电源模块、多路数据总线接口的MBI板、离散量输入输出模块以及模拟量输入输出模块之间的数据交换。
在本实施例中，所述飞行器管理系统内部的各处理部件包括飞行器管理计算机、机电管理计算机、发动机信息综合计算机、伺服控制系统和传感器部件等。
所述飞行器管理计算机包括至少一台余度计算机，每一台余度计算机对应于一条余度GJB289A总线。
如图4所示，所述总线信息的同步处理包括以下步骤：
S1、在每一个任务周期内，所述余度计算机相互间同步结束后，立即向本通道的GJB289A总线发送起始标识；
S2、本通道GJB289A总线接收到本通道余度计算机发送来的起始标识后，即开始本周期内的总线调度工作；
S3、将同步性要求高的总线传输任务排列在周期调度链表的最前端，从而保证本周期开始后，立即传输该类型数据。
在本实施例中，通过接收方的多余度信息表决保证数据的有效性，禁止总线传输信息的自动重试机制，防止由于某一通道传输故障自动重试，导致与其他通道产生同步差异。
如图2所示，所述采用ARINC659总线处理各资源单元的信息交换包括将所述各资源单元通过ARINC659总线并联连接。
所述资源单元包括输入采集板、处理器板和信号输出板。
飞行器管理计算机通道间采用ARINC659总线作为内总线，各余度通道的输入输出接口板卡和处理器板卡等均以资源形式挂接在内总线上，通过ARINC659总线进行计算机模块间的信息交互，各余度计算机的输入板卡采集到信号，不再通过处理器进行余度通道间的数据互传，而是通过ARINC659总线直接发送给各余度计算机的处理器，处理器经过处理后，再将指令通过ARINC659总线发送给各个输出板，这样输入输出接口与处理器实现了分离，处理器的故障，不影响正常输入输出功能的实现。
采用多余度GJB289A总线作为系统总线，由于GJB289A总线是一种高可靠性，高确定性的串行总线，带宽为1M，一条总线上可以挂接多个设备，设备间均可以相互传输信息。这样飞行器管理计算机、传感器、伺服控制器、机电管理计算机、发动机信息综合计算机等部件之间的信息交互只需要两根同轴电缆即可以实现，大大减少了传统离散量模拟量电缆。系统内信息的增加和删除，只需要更改软件即可，不需要对硬件进行调整，也不需要重新布线。而且通过使用数字信号的校验机制，可以方便的检测出总线断线和短路等通讯故障。
采用ARINC659总线作为多余度计算机的内总线，各接口板卡和处理器板卡均挂接在内总线上，通过内总线进行数据传输，任何一个功能板故障不会影响到本通道及其他通道其余功能板的工作，有效延缓计算机内功能模块降级速度，系统降级速度由通道级变为模块级，极大提高了系统任务可靠性，见图4，避免了传统集中式架构，一个通道处理器故障，本通道其他可用资源也失效的问题。
需要说明的是，本发明基于GJB289A串行总线的分布式飞行器管理系统架构包括上述实施例中的任何一项及其任意组合，但上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明范围进行限定，在不脱离本发明设计精神前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于GJB289A串行总线的分布式飞行器管理系统架构，其特征在于：所述的分布式飞行器管理系统采用多余度GJB289A总线作为系统总线，并由飞行器管理计算机负责总线调度，用于作为所述分布式飞行器管理系统内部的各处理部件的信息交换通道，同时由所述飞行器管理计算机负责系统总线信息的同步处理；所述飞行器管理计算机之间采用ARINC659总线作为内总线，用于作为所述飞行器管理计算机各处理资源单元的信息交换通道。
2.根据权利要求1所述的基于GJB289A串行总线的分布式飞行器管理系统架构，其特征在于：所述飞行器管理系统内部的各处理部件包括飞行器管理计算机、机电管理计算机、发动机信息综合计算机、伺服控制系统和传感器部件等。
3.根据权利要求1所述的基于GJB289A串行总线的分布式飞行器管理系统架构，其特征在于：所述飞行器管理计算机包括至少一台余度计算机，每一台余度计算机对应于一条余度GJB289A总线。
4.根据权利要求3所述的基于GJB289A串行总线的分布式飞行器管理系统架构，其特征在于：所述总线信息的同步处理包括以下步骤：
S1、在每一个任务周期内，所述余度计算机相互间同步结束后，立即向本通道的GJB289A总线发送起始标识；
S2、本通道GJB289A总线接收到本通道余度计算机发送来的起始标识后，即开始本周期内的总线调度工作；
S3、将同步性要求高的总线传输任务排列在周期调度链表的最前端，从而保证本周期开始后，立即传输该类型数据。
5.根据权利要求4所述的基于GJB289A串行总线的分布式飞行器管理系统架构，其特征在于：禁止总线传输信息的自动重试机制。
6.根据权利要求1所述的基于GJB289A串行总线的分布式飞行器管理系统架构，其特征在于：所述采用ARINC659总线处理各资源单元的信息交换包括将所述各资源单元通过ARINC659总线并联连接。
7.根据权利要求6所述的基于GJB289A串行总线的分布式飞行器管理系统架构，其特征在于：所述各资源单元包括输入采集板、处理器板和信号输出板。
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