CN109063362A - 航电软件接口控制文件设计管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种航电软件接口控制文件设计管理系统，包括ICD设计模块、ICD管理模块、ICD分析模块及ICD设计验证模块，ICD设计模块用以定义和描述组成航空电子系统的各分子系统和电子设备之间接口信号的组成、功能、技术特性及使用说明，ICD管理模块用以提供对ICD中各种对象的数据存储、数据编辑修改和添加、数据查询和统计功能，ICD分析模块用以对ICD设计中的数据通信的一致性进行分析，对ICD完整性、分系统接口数据、信号数据设计和数据域设计进行分析，并提供接口控制文件的有效性和正确性进行评估，ICD设计验证模块用以对ICD的设计、管理等功能自动产生测试用例并进行测试，验证分析结果。

Description

航电软件接口控制文件设计管理系统

【技术领域】

本发明属于航空电子软件领域，特别涉及面向航电系统架构的航电软件接口控制文件设计管理系统及ICD设计方法。

【背景技术】

接口控制文件(Interface Control Document，简称ICD)是定义和描述组成航空电子系统(简称航电)的各分系统和电子设备之间接口信号的功能、技术特性及使用说明的技术文件，它是航空电子系统顶层设计和系统规范的重要组成部分。

ICD的产生往往伴随着系统设计过程的反复迭代，直接体现了航电系统的设计成果，因此对于ICD的管理不仅仅局限于数据管理，更多地需要体现在整个系统设计、开发、测试和验证开发流程中。而ICD传统的管理方法要么采用手工编制的文档和页面进行管理；要么采用数据的电子化管理方式，仅仅作为信息管理的方式。手工方法存在设计效率低下、错误多、不便于修改和升级以及不利于文件的安全和保密等诸多弊端。而且，随着新技术的发展，现代飞行器性能越来越高，航空电子系统也向综合模块化(Integrated ModuleAvionics—IMA)方向发展，航空电子系统的接口控制文件(ICD)涉及的信号量也在不断增加，而且各种数据之间的交联关系非常复杂，这些问题(尤其是效率、错误率、安全性问题)也越来越突出。而信息管理的方式仅仅实现了将手工纸面的东西转换为数字化、电子化的方式，即使能够实现ICD数据集中式管理，简化大量的繁琐工作，提高工作效率，但由于其没有与航电系统的设计、测试与验证流程相结合，导致这些数字化ICD成为一个信息孤岛，不能有效地实现不同项目之间的共享，并且无法有效支持系统设计与验证过程。例如，在实际的工程实践中，目前的ICD管理方式难以发现通信的不协调和逻辑关系的完整性，也难准确地掌握接口信息与控制、显示结果的一致性，很多接口数据需要在联试中调整，甚至要在试飞中解决，既延长了研制周期，又降低了飞行器质量，也带有风险性，更无法保证先进性和安全性。

现有的针对ICD设计的数据库解决方案，形成的ICD数据库管理软件虽然能够满足ICD集中管理的需求，但没有真正的实现数据的即时共享；并且这些工具都只是针对某一型号单一总线的ICD进行开发，不能进行扩展和升级，不能直接与测试验证集成；而且这些软件的实现技术相对比较陈旧，易用性也不能得到保证。虽然有一些设计ICD的工具能够进行位域的计算和设计，但是无法根据系统进行软件的ICD开发，也很难从数据上得到物理设备的含义。

因此，面向IMA的发展，研发新一代基于航电系统设计和具有领域化特征的ICD设计与管理工具软件和系统意义重大。一方面可以解决现有ICD数据管理与航电系统设计过程脱节的问题，另一方面，通过基于系统工程的ICD管理，可以有效提高系统设计和集成验证的有效性。通过支持设计、开发、测试过程的迭代来实现系统之间接口控制逻辑关系正确，在研制初期验证设计的正确性、可靠性，提高系统性能和可靠性，缩短研制周期，同时为实现飞行器的高性能、高可靠性创造条件。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种航电软件接口控制文件(ICD)设计管理系统，用以解决现有技术中数据关系、物理含义不明确的问题。通过工具约束用户的行为，实现ICD设计的规范化。

为实现上述目的，实施本发明的航电软件接口控制文件设计管理系统包括ICD设计模块、ICD管理模块、ICD分析模块及ICD设计验证模块，其中ICD设计模块用以定义和描述组成航空电子系统的各分子系统和电子设备之间接口信号的组成、功能、技术特性及使用说明，ICD管理模块用以提供对ICD中各种对象的数据存储、数据编辑修改和添加、数据查询和统计功能，ICD分析模块用以对ICD设计中的数据通信的一致性进行分析，对ICD完整性进行分析，对分系统接口数据进行分析，以及对信号数据设计和数据域设计进行分析，提供接口控制文件的有效性和正确性进行评估，ICD设计验证模块用以对ICD的设计、管理等功能自动产生测试用例并进行测试，验证分析结果。

依据上述主要特征，该航电软件接口控制文件设计管理系统还包括项目管理模块，该项目管理模块用以对ICD数据以项目的形式进行组织，能够实现项目数据的导入、导出。

依据上述主要特征，该航电软件接口控制文件设计管理系统还包括访问控制模块，访问控制模块用以实现访问控制和权限管理。

依据上述主要特征，依据航电软件接口的领域化设计方法，将ICD数据分解，基于设备和逻辑进行配置，生成ICD，以及验证。

依据上述主要特征，该航电软件接口控制文件设计管理系统还包括版本管理模块，该版本管理模块用以实现版本管理，版本管理的内容包括数据字、数据块、ICD数据、总线和域对象，并且应具备版本日志信息功能，支持不同版本数据的比较功能，能够与IMACT工具中的配置管理集成，能够创建项目的分支、基线，能够删除项目分支、基线。

与现有技术相比较，利用本发明所揭示的航电软件接口控制文件设计管理系统可以大大提高软件ICD设计和管理的能力，为航电系统软件项目的架构开发提供关键技术支持。

【附图说明】

图1为实施本发明的航电软件接口控制文件设计管理系统的功能方框组成示意图。

图2是本发明的航电软件接口控制文件设计管理系统的工作流图。

图3A、3B、3C为本发明的航电软件接口控制文件设计管理系统架构。

图4是本发明航电软件接口控制文件设计管理系统的设计场景示意图。

【具体实施方式】

请参阅图1所示，实施本发明的航电软件接口控制文件设计管理系统包括ICD设计模块、ICD管理模块、ICD分析模块、ICD设计验证模块、项目管理模块、访问控制模块和版本管理模块。

其中ICD设计模块用以定义和描述组成航空电子系统的各分子系统和电子设备之间接口信号的组成、功能、技术特性及使用说明。ICD设计是航空电子系统设计的重要组成部分，也是航空电子系统设计的结果。ICD设计模块的主要功能包括：系统逻辑拓扑设计、通信链路设计、数据块设计、域对象设计等，ICD的设计是基于航电系统设计进行的。定义的域、信号能够在IMACT、ICD配置工具中共享和重用，并提供ICD工具对源代码形式的导出。

ICD管理模块用以提供对ICD中各种对象的数据存储、数据编辑修改和添加、数据查询和简单的统计等功能。ICD管理是ICD对象的管理系统，是ICD设计的“知识库”，提供ICD设计的基本模板，提供ICD设计中需要共享的对象。通过界面编辑系统、设备、总线、接口数据以及数据信号中域的内容；每一种类型的ICD数据都有相应编辑器，用户可以通过易用的人机交互界面操作完成数据基本信息和数据间关联关系的编辑，并对不符合规则的ICD数据进行检查给出错误提示实现纠错功能，用户也可以以任意视角浏览数据，并且用户可以通过关键字搜索ICD数据。

ICD分析模块用以对ICD设计中的数据通信的一致性进行分析，对ICD完整性进行分析，对分系统接口数据进行分析，以及对信号数据设计和数据域设计进行分析，提供接口控制文件的有效性和正确性进行评估。

ICD设计验证模块用以对ICD的设计、管理等功能自动产生测试用例并进行测试，验证分析结果，用测试的方法来验证接口控制文件的有效性和正确性。

项目管理模块用以对ICD数据以项目的形式进行组织，能够实现项目数据的导入、导出功能。一个ICD项目是描述一个航电系统设计成果的所有数据集，并且包括在一个数据库中的所有分支的历史数据。

访问控制模块用以实现访问控制和权限管理，是一个研发系统的安全保障，是系统必备的基础设施。比如，工具只有在用户登录成功后才能使用，用户只有获得相应的权限才能进行ICD编辑工作。用户通过各自帐户和密码进行登录。可对不同人员分配相应的权限，各个用户只能根据自己权限对ICD进行设计、更改或查看等操作，所有ICD数据均具备不可见、可读和可写三种状态。

版本管理模块用以实现版本管理，版本管理的内容包括数据字、数据块、ICD数据、总线和域对象，并且应具备版本日志信息功能，支持不同版本数据的比较功能，能够与IMACT工具中的配置管理集成，能够创建项目的分支、基线，能够删除项目分支、基线。客户端对ICD数据的所有修改，都被打上时戳存入历史数据库，可追溯数据修改过程，可将版本数据导出成XML文件并提交到第三方配置库进行版本管理，也可将存有ICD数据的XML文件导入数据库形成新型号的ICD数据库，并支持不同版本数据的版本比较。

图2是本发明所述的航电软件接口控制文件设计管理系统的流程图。步骤1：将主机下发的ICD文档按航电领域进行分解，按ICD对设备和逻辑进行配置；步骤2：根据连接配置接口模块，进行ICD设计，转换为内部模型，并进行ICD的设计和验证；步骤3：将ICD导出为项目所需的格式文件。同时，在整个ICD构建过程中，支持项目管理、访问控制和版本管理功能。

图3A、3B、3C为本发明的航电软件接口控制文件设计管理系统架构，分为三部分，分别是：客户端、服务器以及数据库。其中客户端由SWT/Jface、EMF、GEF组成；服务器由Hibernate/Teneo组成。航电软件接口控制文件设计管理系统具备五个组件：用户界面(Client UI)、客户逻辑(Client Logic)、控制器(Controller)、业务逻辑(BusinessLogic)以及持久化组件(Persistence)。

在此阶段，ICD由领域化的概念构成(不包含具体格式)。

(1)在设计好的IMA系统的总线(这时的总线类型可能还不确定)上右击，选择Export ICD来创建与向对应的ICD；

(2)弹出对话框,添加领域化的对象如高度、速度以及偏转角等；而不需要对具体得格式进行设计。点击“新增”按钮，弹出对话框

(3)可以在当前对话框中选择我们在信号库中添加好的一些还没有具体格式的信号，具体的格式将会在信号库里设计或者在确定了总线之后进行具体格式的设计，点击“ok”按钮来添加信号，注意在这里，添加的信号时有先后的顺序关系的，因为在最后导出的时候会根据这些信号的顺序关系来生成XML等导出文件的结构体，如下图所示：

(4)同样可以选择某个信号，然后点击“删除”按钮，将该信号删除；

(5)采用领域化进行设计，在设计的第一阶段只需在ICD中添加我们领域化的东西，如高度、气压、偏转角等，说明我们需要的ICD中包含这些信息。

图4是本发明航电软件接口控制文件设计管理系统的设计场景，实现数据建模的设计思想：

(1)物理模型为系统结构模型，能够建立满足系统需求的结构化图形；

(2)概念模型为系统设备概念的模型，包含若干子系统属性；

(3)逻辑模型为之间的逻辑关系，能够满足系统逻辑运行和逻辑结构。

通过具有物理含义的总线和数据概念模型的建模定义了ICD的逻辑模型，生成ICD接口文件，包含两种设计场景：

(1)通过系统设计得到设备所需ICD，该方法提供应用程序的接口；

(2)在现有ICD数据的基础上，选择其中合适的应用程序接口完成ICD设计。

与现有技术相比较，利用本发明所揭示的航电软件接口控制文件设计管理系统可以大大提高软件ICD设计和管理的能力，并提供一个图形化的设计方式，为航电系统软件项目的架构开发提供关键技术支持。

在开发大规模或超大规模软件时，利用本发明的航电软件接口控制文件设计管理系统能够支持建立一个模型驱动的软件开发环境的方法，这种方法能够提供给开发人员进行需求分析、软件架构设计、软件开发、工具集成、以及软件验证等的集成开发环境。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种航电软件接口控制文件设计管理系统，包括ICD设计模块、ICD管理模块、ICD分析模块及ICD设计验证模块，其中ICD设计模块用以定义和描述组成航空电子系统的各分子系统和电子设备之间接口信号的组成、功能、技术特性及使用说明，ICD管理模块用以提供对ICD中各种对象的数据存储、数据编辑修改和添加、数据查询和统计功能，ICD分析模块用以对ICD设计中的数据通信的一致性进行分析，对ICD完整性进行分析，对分系统接口数据进行分析，以及对信号数据设计和数据域设计进行分析，提供接口控制文件的有效性和正确性进行评估，ICD设计验证模块用以对ICD的设计、管理等功能自动产生测试用例并进行测试，验证分析结果。

2.如权利要求1所述的航电软件接口控制文件设计管理系统，其特征在于：该航电软件接口控制文件设计管理系统还包括项目管理模块，该项目管理模块用以对ICD数据以项目的形式进行组织，能够实现项目数据的导入、导出。

3.如权利要求1所述的航电软件接口控制文件设计管理系统，其特征在于：该航电软件接口控制文件设计管理系统还包括访问控制模块，访问控制模块用以实现访问控制和权限管理。

4.如权利要求1所述的航电软件接口控制文件设计管理系统，其特征在于：该航电软件接口控制文件设计管理系统还包括版本管理模块，该版本管理模块用以实现版本管理，版本管理的内容包括数据字、数据块、ICD数据、总线和域对象，并且应具备版本日志信息功能，支持不同版本数据的比较功能，能够与IMACT工具中的配置管理集成，能够创建项目的分支、基线，能够删除项目分支、基线。

5.如权利要求1所述的航电软件接口控制文件设计管理系统，其特征在于：依据航电软件接口的领域化设计方法，将ICD数据分解，基于设备和逻辑进行配置，生成ICD，以及验证。