CN107390548B - 一种航电半实物仿真数据通路控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种航电半实物仿真数据通路控制系统，该系统包括一台构型管理计算机、一台交换机配置计算机、一台终端配置计算机、一台ARINC664交换机和多个航电仿真终端；本系统包含有两种仿真终端：RDC终端和ARINC664板卡终端，其中RDC终端可以将实物航电组件接入仿真网络，ARINC664板卡终端可以将带有软件仿真模型的计算机接入仿真网络，从而实现了实物航电组件和软件仿真模型的协同仿真，即航电系统的半实物仿真。在航电半实物仿真过程中，当仿真构型发生更改时，本系统可以在人机交互软件中进行简单配置来快速搭建各航电仿真单元间的数据通路，从而极大提高了仿真工作的执行效率。

Description

一种航电半实物仿真数据通路控制系统
技术领域
本发明涉及飞机航空电子系统仿真领域，特别涉及一种航电半实物仿真数据通路控制系统。
背景技术
近年来，仿真技术，尤其是半实物仿真技术，已经逐渐成为解决航空电子系统设计和加改装过程中集成验证问题的一种有效手段。针对航空电子系统的半实物仿真是指在仿真回路中同时接入计算机仿真模型和部分航实物航电组件的一种协同仿真方法。相比于其它类型的仿真方法，半实物仿真允许把部分实物航电组件放在系统中进行考察，从而使航电部件能在满足系统整体性能指标的环境中得到检验，可以更加经济地实现更高真实度的系统仿真验证，因此是一种提高航电系统设计的可靠性和研制质量的必要手段。然而，由于需要在仿真系统中接入实物航电组件和仿真模型计算机等仿真单元，各仿真单元与仿真系统之间必然要存在大量的点对点式的物理连接，以实现仿真单元与仿真系统间的数据交互。那么，当航电系统的设计方案或加改装方案发生改变时，系统的仿真构型（即仿真单元与仿真系统间的数据通路）就要随之改变，必然要面临大量物理接口及线缆的重新连接，这一过程是十分繁琐且复杂的。
发明内容
鉴于现有技术存在的问题，本发明提出了一种航电半实物仿真数据通路控制系统，其目的在于解决航电半实物仿真过程中由于仿真构型的更改而带来的大量端口和线缆需要重新连接的问题，从而提高仿真效率，并为缩短航电系统的开发时间、降低开发成本提供技术支持。该系统基于ARINC664标准搭建仿真网络，其中ARINC664标准是为在航空子系统之间数据交换而定义的一种电子特殊协议（IEEE 802.3 和ARINC664 Part7）标准，是基于ARINC429和1553B基础之上的一种总线通信协议规范。由于采用了基于ARINC664标准的新型仿真数据网络，该系统无需大量复杂的物理端口和线缆的连接工作，只需通过计算机对ARINC664网络的虚拟链路进行配置，就可以便捷的调整各航电仿真单元间的数据通路，从而高效的控制整个航电仿真构型，很好的解决上述现有技术存在的问题。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案是：一种航电半实物仿真数据通路控制系统，其特征在于，该系统包括：一台构型管理计算机，一台交换机配置计算机，一台终端配置计算机，一台ARINC664交换机和多个航电仿真终端；所述构型管理计算机中安装有人机交互界面，用于进行仿真构型的控制、调整和显示。
所述交换机配置计算机用于对ARINC664交换机的虚拟链路连接进行配置，并存储ARINC664交换机的当前构型；所述终端配置计算机用于对各航电仿真终端的虚拟链路连接进行配置，并存储各航电仿真终端的当前构型；所述ARINC664交换机和航电仿真终端通过基于ARINC664标准的虚拟链路搭建仿真数据通路。
所述航电半实物仿真数据通路控制系统具有两种工作模式：构型配置工作模式和构型读取工作模式，在构型配置工作模式下，通过该系统的人机交互界面设计仿真构型后，系统自动生成ARINC664交换机和航电仿真终端的虚拟链路网表，并对其进行配置，从而构建相对应的仿真数据通路；在构型读取工作模式下，系统从内部存储中取出当前仿真构型，并在人机界面中进行显示。
所述航电仿真终端有两种类型：RDC（远程数据集中器）终端和ARINC664板卡终端；其中RDC终端具有多种数据类型的航电接口，用于将各种非ARINC664标准的实际航电组件接入仿真网络；ARINC664板卡终端通过将ARINC664板卡安装在仿真模型计算机的PCI端口上，将仿真模型计算机接入仿真网络。
优选的，所述构型管理计算机与交换机配置计算机和终端配置计算机间通过以太网传输数据；所述交换机配置计算机与ARINC664交换机间通过以太网传输数据；所述终端配置计算机与航电仿真终端间通过以太网传输数据。
优选的，所述航电仿真终端以IP地址进行区分，所述终端配置计算机在配置航电仿真终端时以寻址形式对各终端分别进行顺序配置。
本发明所产生的有益效果在于：
（1）本发明所提出的航电半实物仿真数据通路控制系统包含有两种仿真终端：RDC终端和ARINC664板卡终端，其中RDC终端可以将实物航电组件接入仿真网络，ARINC664板卡终端可以将带有软件仿真模型的计算机接入仿真网络，从而实现了实物航电组件和软件仿真模型的协同仿真，即航电系统的半实物仿真。
（2）在航电半实物仿真过程中，当仿真构型发生更改时，本发明所提出的航电半实物仿真数据通路控制系统可以在人机交互软件中进行简单配置来快速搭建各航电仿真单元间的数据通路，从而极大提高了仿真工作的执行效率。
附图说明
图1为本发明提出的航电半实物仿真数据通路控制系统硬件结构框架示意图；
图2为本发明提出的航电半实物仿真数据通路控制系统工作原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明所提出的航电半实物仿真数据通路控制系统进行详细说明。
航电半实物仿真数据通路控制系统在航电仿真构型，即各仿真单元间的连接关系发生改变时，为避免十分复杂的重新连接电气线路过程，本发明所提出的航电半实物仿真数据通路控制系统采用了ARINC664标准网络的“虚拟链路”技术。
如图1所示，航电半实物仿真数据通路控制系统由5个硬件部分组成，包括一台构型管理计算机，一台交换机配置计算机，一台终端配置计算机，一台ARINC664交换机和多个航电仿真终端。
构型管理计算机中具有人机交互界面，操作人员可以根据航电系统的设计方案或改装方案，在人机交互界面中对航电仿真构型，即各仿真单元间的连接关系进行设计和调整，并生成相应的仿真构型数据（包括交换机配置数据和终端配置数据）。之后，构型管理计算机通过以太网将仿真构型数据分发给交换机配置计算机和终端配置计算机，并通过交换机配置计算机和终端配置计算机来进行下一步的配置任务。另外，操作人员还可以在人机交互界面中输入读取当前仿真构型的指令，则构型管理计算机会通过以太网从交换机配置计算机和终端配置计算机中读取仿真系统的当前构型，并在人机交互界面中进行显示。
交换机配置计算机和终端配置计算机分别通过以太网连接到ARINC664交换机和航电仿真终端的配置端口，可以根据构型管理计算机发来的交换机配置数据和终端配置数据，并分别调用交换机和仿真终端的配置数据生成函数自动生成ARINC664交换机和各航电仿真终端的虚拟链路连接网表。该虚拟链路连接网表即为ARINC664交换机各ARINC664数据端口和各航电仿真终端ARINC664数据端口中虚拟链路间的连接关系。
之后，交换机配置计算机和终端配置计算机通过上述以太网接口将生成的ARINC664交换机和各航电仿真终端的虚拟链路连接网表分别发送给ARINC664交换机和各航电仿真终端，从而配置了ARINC664交换机各ARINC664数据端口和各航电仿真终端ARINC664数据端口中虚拟链路间的连接关系，将用于航电半实物仿真的各仿真单元（即各航电仿真终端）间的数据传输路径连接起来，实现各仿真单元间的数据交互。
另外，在交换机配置计算机和终端配置计算机中还分别划定一部分存储空间，用于存储ARINC664交换机和仿真终端的当前的配置数据。
ARINC664交换机和航电仿真终端之间通过ARINC664网络连接，每个航电仿真终端都具备1个ARINC664端口，并分别通过网线连接到ARINC664交换机的1个ARINC664的端口上。当ARINC664交换机和各航电仿真终端配置好后，这些端口间就可以搭建基于ARINC664标准的虚拟链路网络，从而将全部仿真单元通过ARINC664虚拟链路连接起来，为整个航电仿真提供灵活的、易于调整的数据通路。
通过上述对ARINC664交换机和航电仿真终端虚拟链路连接网表的配置，已经实现了各仿真单元间仿真数据的交互，为半实物仿真创造了前提条件。为了进一步实现半实物仿真，还需要将实物航电组件和软件仿真模型一同接入仿真网络，实现协同仿真。因此，本发明所提出的航电半实物仿真数据通路控制系统中所采用的航电仿真终端有两种类型：RDC终端和ARINC664板卡终端。除了与ARINC664交换机连接的ARINC664端口外，RDC终端还具有多种其他数据类型的航电接口（ARINC429，离散IO等），可以将各种非ARINC664标准的实物航电组件接入上述建立的ARINC664仿真网络；ARINC664板卡安装在仿真模型计算机的PCI插槽上，可以将带有软件仿真模型的计算机接入上述建立的ARINC664仿真网络。各仿真终端均分配了自己独有的网络IP地址，以便对其进行配置。
2、本发明所提出的航电半实物仿真数据通路控制系统的工作原理如附图2所示。该系统具有两种工作模式：构型配置工作模式和构型读取工作模式。
构型配置工作模式：操作人员通过构型管理计算机中的人机交互界面输入“配置新构型”指令，并设计仿真构型，即各仿真单元间的连接关系；构型管理计算机将设计的新的仿真构型分解为ARINC664交换机构型配置数据和仿真终端构型配置数据，分发给交换机配置计算机和终端配置计算机；交换机配置计算机和终端配置计算机分别将收到的ARINC664交换机构型配置数据和仿真终端构型配置数据存储到内部存储空间中，并通过调用交换机和仿真终端的配置数据生成函数将其分别转换为ARINC664交换机和各仿真终端的虚拟链路连接网表，再通过与ARINC664交换机和各仿真终端的以太网连接端口配置ARINC664交换机和各仿真终端传输数据的虚拟链路；新构型配置工作完成。其中，由于仿真时一般需要有多个仿真终端，且仿真终端具有两种类型（RDC终端和ARINC664板卡终端），各仿真终端均分配了自己独有的网络IP地址，则终端配置计算机在配置仿真终端的虚拟链路时，是以寻址的形式对各仿真终端分别进行顺序配置的。
构型读取工作模式：操作人员通过构型管理计算机中的人机交互界面输入“读取当前构型”指令；构型管理计算机将该指令分发给交换机配置计算机和终端配置计算机；交换机配置计算机和终端配置计算机分别从内部存储器中读出当前的ARINC664交换机构型配置数据和各仿真终端构型配置数据，并上传给构型管理计算机；构型管理计算机将ARINC664交换机构型配置数据和各仿真终端构型配置数据合并为当前仿真构型，并在人机交互界面中进行显示；当前构型读取工作完成。

Claims (1)

1.一种航电半实物仿真数据通路控制系统，其特征在于，该系统包括：一台构型管理计算机，一台交换机配置计算机，一台终端配置计算机，一台ARINC664交换机和多个航电仿真终端；
所述构型管理计算机中安装有人机交互界面，用于进行仿真构型的控制、调整和显示；所述交换机配置计算机用于对ARINC664交换机的虚拟链路连接进行配置，并存储ARINC664交换机的当前构型；所述终端配置计算机用于对各航电仿真终端的虚拟链路连接进行配置，并存储各航电仿真终端的当前构型；所述ARINC664交换机和航电仿真终端通过符合ARINC664标准的虚拟链路搭建仿真数据通路；
所述航电半实物仿真数据通路控制系统具有两种工作模式：构型配置工作模式和构型读取工作模式，在构型配置工作模式下，通过该系统的人机交互界面设计仿真构型后，系统自动生成ARINC664交换机和航电仿真终端的虚拟链路网表，并对其进行配置，从而构建相对应的仿真数据通路；在构型读取工作模式下，系统从内部存储中取出当前仿真构型，并在人机界面中进行显示；
所述航电仿真终端有两种类型：RDC终端和ARINC664板卡终端；其中RDC终端具有多种数据类型的航电接口，用于将各种非ARINC664标准的实际航电组件接入仿真网络；ARINC664板卡终端通过将ARINC664板卡安装在仿真模型计算机的PCI端口上，将仿真模型计算机接入仿真网络；
所述构型管理计算机与交换机配置计算机和终端配置计算机间通过以太网传输数据；所述交换机配置计算机与ARINC664交换机间通过以太网传输数据；所述终端配置计算机与航电仿真终端间通过以太网传输数据；
所述航电仿真终端以IP地址进行区分，所述终端配置计算机在配置航电仿真终端时以寻址形式对各终端进行顺序配置。
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