CN109484651B - 一种民用宽体客机客舱核心系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种民用宽体客机客舱核心系统，所述系统包括：外部交联系统，用于与民用宽体客机客舱核心系统外的系统交联，进行信息与数据交互；内部核心系统，内部核心系统包括A级网络和B级网络；A级网络为客舱核心系统的公共平台，能够扩展为客舱系统的公共平台；A级网络用于对外接口的统一接入，用于对外的安保防护；B级网络用于完成客舱的广播和内话功能，用于完成乘客相关应用控制功能，用于实现全舱的灯光控制，以及用于实现电子舷窗功能；实现客舱核心系统功能的同时，综合考虑了统一平台、分区控制、客舱安保，易与交联系统集成，具备良好的可扩展性。
Description
技术领域
本发明涉及客舱核心系统设计领域，具体地，涉及一种民用宽体客机客舱核心系统。
背景技术
客舱核心系统(CCS)是客舱系统的数据交联中心，具备客舱综合管理控制、客舱广播及内话、乘客呼叫、客舱系统内外的数据转发与数据通信功能，为乘客提供禁止吸烟、系紧安全带等指示，提供集中维护式平台。相对于机载娱乐和外部通信系统，客舱核心系统是飞机的必装系统，是客舱系统的重要组成部分。
目前我国正在大力开展民用航空建设，单通道客机C919已于2017年5月5日完成首飞，中俄远程宽体客机CR929正处于联合概念设计阶段。
C919是单通道飞机，乘客数大约为150-190；CR929是中俄研发的双通道客机，乘客数大约250-320；因乘客数不同，所以客舱系统的设计具有本质的不同，比如：
1)乘务员手持话机数量需要增加；2)乘务员与驾驶舱通话，乘务员之间通话逻辑更为复杂；3)客舱扬声器数量需要增加；4)客舱管理终端(是客舱的控制管理设备，带有触摸屏，可查看水废水情况，可调整客舱温度)数量需要增加，相互的备份关系需要考虑。单通道客机中客舱管理终端只有一个；5)随着技术的发展，比如飞机开放WIFI，后面连通卫星通信后，客舱系统需要考虑安保设计。
C919客舱系统已经是国产化，即是国内承研；国内还没有宽体机的客舱系统设计方案。
研究发现现有的客舱核心系统存在以下技术问题：
1、客舱系统没有实现统一的接入，比如音频控制面板ACP(驾驶舱的一个设备，用于发起与客舱的通话、广播或对地的通话)直接与音频控制单元ACU相连(ACU与区域音频单元ZAU组成的环网实现的客舱广播和内话功能，ACU是整个环网的控制设备，ZAU主要实现数模转化，FAH是话机，Speaker是扬声器)；信息系统网关与CIU(客舱接口单元，可以理解成是客舱核心系统的服务器，计算资源的集中地)相接；
2、客舱网络和设备分成多个区域各自控制，跨子系统的功能应用无法进行统一资源调配和信号同步，跨子系统应用控制管理逻辑相对复杂。
3、升级和可扩展性较低。如新增选装系统(如电子舷窗)，需要整个增加一套全机系统网路。
4、由于各个子系统在C919上的网络规模较小，尚没有确认网络性能问题。一旦此网络方案放到宽体机上，更多的网路节点将会使单环菊花链网络性能下降较多。比如ZAU的数量在宽体机中更多，PSCU(乘客服务控制单元，用于控制乘客头顶上灯光、呼叫乘务员的一个设备)数量也会增多。这样就会带来无法驱动或者网络性能变差的问题。
发明内容
本发明提出了一种民用宽体客机客舱核心系统，实现客舱核心系统功能的同时，综合考虑了统一平台、分区控制、客舱安保，易与交联系统集成，具备良好的可扩展性。
为实现上述发明目的，本申请提供了一种民用宽体客机客舱核心系统，所述系统包括：
外部交联系统，用于与民用宽体客机客舱核心系统外的系统交联，进行信息与数据交互；
内部核心系统，内部核心系统包括A级网络和B级网络；A级网络为客舱核心系统的公共平台，能够扩展为客舱系统的公共平台；A级网络用于对外接口的统一接入，用于对外的安保防护；B级网络用于完成客舱的广播和内话功能，用于完成乘客相关应用控制功能，用于实现全舱的灯光控制，以及用于实现电子舷窗功能。
进一步的，外部交联系统与音频控制面板ACP交联，用于驾驶舱广播、驾驶舱与客舱正常内话与紧急内话等；
外部交联系统与信息系统网关交联，用于文件导入和维护数据上报；
外部交联系统与航电核心系统交联，用于获取飞行高度、飞行速度、目的地到达时间、轮载信号等信息；
外部交联系统与烟雾探测系统交联，用于提供盥洗室烟雾告警和故障状态指示，并控制烟雾探测系统自检。
进一步的，音频控制面板ACP能够通过多种总线方式接入客舱核心系统，包括：AFDX、以太网、ARINC429、模拟音频、数字音频；信息系统网关通过以太网接入客舱核心系统；航电核心系统能够通过多种总线方式接入客舱核心系统，包括：AFDX、ARINC429；烟雾探测通过离散信号接入客舱核心系统。
进一步的，A级网络包括：客舱管理计算机CMC、客舱管理终端CMT、客舱管理网关CMG；
客舱管理计算机CMC用于是整个客舱系统的运算平台，是客舱系统对外交互的统一接口，是客舱系统与其它系统的安保防护边界，是客舱分系统之间(客舱核心系统、机载娱乐系统、外部通信系统)安保防护的主体，是客舱核心系统的控制中心；
客舱管理终端CMT用于提供图形用户界面，支持客舱核心系统的管理配置、系统综合维护、数据加载功能；
客舱管理网关用于是A级网络的分节点，同时是B级网络的主节点，是广播内话逻辑的处理中心，负责B级网络的统一管理。
进一步的，客舱管理终端CMT具体用于：提供客舱系统的人机接口；提供旅客呼叫相关功能的处理与界面显示；提供客舱照明模式、区域照明相关功能的处理与界面显示；提供测试阅读灯、测试呼叫灯以及测试乘务员指示灯相关功能的处理与界面显示；提供客舱温度相关功能的处理与界面显示；提供烟雾探测系统状态相关功能的处理与界面显示；提供水/污水系统状态相关功能的处理与界面显示；提供盥洗室状态相关功能的处理与界面显示；提供电子舷窗的控制和界面显示；支持文件的导入与导出；提供操作界面实现对客舱核心系统各LRU提供数据加载服务。
进一步的，客舱管理计算机CMC具体用于：提供外部交联系统接入的接口；提供客舱核心系统内外安保防护；用于不同B级网络之间的协同；作为客舱核心系统维护中心对各个LRU进行维护信息的请求、保存、分析；进行分区广播控制，控制如何分配B1网络；客舱照明模式、区域照明相关信息的处理与转发；测试阅读灯、测试呼叫灯以及测试乘务员指示灯相关信息的处理与转发；客舱温度相关信息的处理与转发；将客舱核心系统的维护信息与机载维护系统进行交互。
进一步的，客舱管理网关具体用于：A级网络与B1-B4网络的数据交互；B1-B4网络之间的安保防护；实现全舱灯光控制功能；实现电子舷窗控制功能；对广播与内话的优先级进行管理；对谐音和广播音频的混音进行处理。
进一步的，B级网络包括B1-B4网络，B1网络用于完成客舱的广播和内话功能；B2网络用于完成乘客灯光、乘客呼叫乘务员、空调控制功能；B3网络用于实现全舱的灯光控制；B4网络用于实现电子舷窗功能。
进一步的，客舱管理计算机CMC、客舱管理终端CMT、客舱管理网关CMG之间通过以太网连接；客舱管理网关CMG、客舱区域单元CZU、扬声器驱动单元SDU之间通过以太网连接；客舱管理网关CMG与乘客服务控制单元PSCU通过以太网连接；客舱管理网关CMG与灯光组件通过CAN总线连接；客舱管理网关CMT与电子舷窗EDW通过CAN总线连接。
进一步的，客舱管理计算机CMC、客舱管理终端CMT、客舱管理网关CMG组成A级网络；客舱管理网关CMG、客舱区域单元CZU、扬声器驱动单元SDU组成B1网络；客舱管理网关CMG与乘客服务控制单元PSCU组成B2网络；客舱管理网关CMG与灯光组件组成B3网络；客舱管理网关CMG与EDW组成B4网络；客舱管理网关CMG为A级网络中的从节点，是B级网络中的主节点，实现分级控制。
本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
客舱核心系统对外的统一接入和安保防护：
原窄体飞机，客舱核心系统对外接入由多个设备完成，接口方式不统一、总线类型不统一，由于客舱核心系统对外有多个“出口”，安保防护时要考虑在所有对外交互设备处采取安保措施。本专利由CMC一个设备统一实现对外接入，可统一总线类型，同时方便安保边界防护。
全舱音频性能符合ARINC628等标准要求：
由于宽体客机座位数量多，长度长达70多米，线缆铺设长，设备终端数量多，单一环网难以满足ARINC628等国际标准要求。本申请采用二级环网管理，实现分区控制，有效解决了这一难题。
架构易升级：
由于采用了分区控制技术，架构易升级和裁剪，比如用于同一机型的加长型或缩短型，可通过增加或缩减B级环网数量实现。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；
图1是客舱核心系统架构示意图；
图2是A级网络的分布式示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1所示，客舱管理计算机CMC左侧部分为客舱核心系统外部交联系统，右侧为客舱核心系统；
客舱核心系统外部交联系统：
客舱核心系统分别与音频控制面板ACP、信息系统网关、航电核心系统、烟雾探测等系统交联；ACP可通过多种总线方式接入客舱核心系统，如AFDX、ARINC429等；信息系统网关通过以太网接入客舱核心系统；航电核心系统可通过多种总线方式接入客舱核心系统，如AFDX、ARINC429等；烟雾探测通过离散信号接入客舱核心系统。
客舱核心系统的组成部分：
客舱核心系统有两级网络组成：
客舱管理计算机CMC、客舱管理终端CMT、客舱管理网关组成的一级网络(简称A网络)；
四个二级网络：客舱区域单元CZU与扬声器驱动单元SDU组成的二级网络(简称B1网络，共3个B1网络)；乘客服务控制单元PSCU组成的二级网络(简称B2网络，共3个B2网络)；灯光组件组成的二级网络(简称B3网络，共3个B3网络)；电子舷窗EDW组成的二级网络(简称B4网络，共3个B4网络)。
每个网络的主要功能如下：
A网络：客舱核心系统的公共平台，后续可扩展为客舱系统(含客舱核心系统、机载娱乐系统、外部通信系统)的公共平台；负责对外接口的统一接入，负责对外的安保防护，是客舱核心系统的人机操作平台和计算、存储、运算和逻辑控制等功能的平台。
其中CMT主要提供图形用户界面，支持客舱核心系统的管理配置、系统综合维护、数据加载等功能：
提供客舱系统的人机接口；旅客呼叫相关功能的处理与界面显示；提供客舱照明模式、区域照明相关功能的处理与界面显示；测试阅读灯、测试呼叫灯以及测试乘务员指示灯等相关功能的处理与界面显示；客舱温度相关功能的处理与界面显示；烟雾探测系统状态相关功能的处理与界面显示；水/污水系统状态相关功能的处理与界面显示；盥洗室状态相关功能的处理与界面显示；电子舷窗的控制和界面显示；支持文件的导入与导出；提供操作界面实现对CCS各LRU提供数据加载服务。
其中CMC的功能如下：客舱核心系统外部交联系统接入的接口；客舱核心系统内外安保防护；不同二级网络之间的协同；作为CCS系统维护中心对各个LRU进行维护信息的请求、保存、分析；
分区广播控制，分配到哪个B1网络(共3个B1网络)；客舱照明模式、区域照明相关信息的处理与转发。测试阅读灯、测试呼叫灯以及测试乘务员指示灯等相关信息的处理与转发。客舱温度相关信息的处理与转发。将CCS系统的维护信息与机载维护系统进行交互。
其中CMG的功能如下：
A网络与B1-4网络的数据交互；B1-4网络之间的安保防护；全舱灯光控制功能；电子舷窗控制功能；广播与内话的优先级管理；谐音和广播音频的混音处理。
B1网络主要完成客舱的广播和内话功能；B2网络主要完成乘客灯光、乘客呼叫乘务员、空调等控制功能；B3网络主要实现全舱的灯光控制；B4网络主要实现电子舷窗功能。
客舱核心系统设计方案：
客舱核心系统的主干网络为以太网；客舱管理计算机CMC、客舱管理终端CMT、客舱管理网关CMG通过以太网连接；客舱管理网关CMG、客舱区域单元CZU、扬声器驱动单元SDU通过以太网连接；客舱管理网关CMG与乘客服务控制单元PSCU通过以太网连接；客舱管理网关CMG与灯光组件通过CAN总线连接；客舱管理网关CMT与电子舷窗EDW通过CAN总线连接。
客舱核心系统产品数量：
客舱管理计算机CMC的数量1-2个，若为1个，设备内部采用A/B板备份；客舱管理终端CMT的数量为3个，另外可根据乘务员休息室的要求定制简易的客舱管理终端Mini-CMT；客舱管理网关CMG的数量为3个，另外可根据航空公司的要求进行扩充；客舱区域单元CZU的数量与客舱管理网关CMG相同；扬声器驱动单元SDU可驱动10路扬声器，数量配置需根据全机扬声器进行配置；乘客服务控制单元PSCU根据全机座位数确定；灯光组件和EDW根据全机灯光和窗户布置确定。
客舱核心系统的平台化：
客舱管理计算机CMC、客舱管理终端CMT、客舱管理网关CMG组成作为一级环网，是客舱核心系统CCS的统一数据传输和处理平台，通过软件中间件架构设计，降低终端集成复杂度；客舱管理计算机CMC和客舱管理网关CMG是客舱核心系统CCS的统一网络安保平台；客舱管理计算机CMC负责客舱核心系统CCS的统一对外接入，即外部交联系统均通过CMC接入客舱核心系统；客舱管理计算机CMC负责客舱核心系统对外防护平台，包括航电域、信息域和开放域(后期选装的机载娱乐和外部通信系统)。
客舱核心系统的分级控制：
客舱管理计算机CMC、客舱管理终端CMT、客舱管理网关CMG组成一级网络；客舱管理网关CMG、客舱区域单元CZU、扬声器驱动单元SDU组成第一个二级网络；客舱管理网关CMG与乘客服务控制单元PSCU组成第二个二级网络；客舱管理网关CMG与灯光组件组成第三个二级网络；客舱管理网关CMG与EDW组成第四个二级网络；客舱管理网关CMG是一级网络中的从节点，是二级网络中的主节点；分级控制事例1：网络安保，CMC负责CCS系统对外防护，CMG是高低安全网络防护节点，同时CMG实现无线接口防护；分级控制事例2：客舱广播，CMC负责3个CMG之间的广播同步，CMG负责第一个二级网络的广播同步；分级控制事例3：客舱内话，CMC负责二级网络与ACP的内话，负责不同二级网络中的内话；CMG负责自己内网内的内话功能。
客舱核心系统的平台化设计：
分布式部署也是保护点，如图2所示：客舱管理计算机CMC、客舱管理网关CMG硬件资源共享，比如运算资源、接口资源、存储资源和网管资源；具体业务如客舱灯光监控、客舱广播功能、电子舷窗等通过客舱分布式处理中间件平台与底层硬件资源隔离；机制保障在具体业务与中间件平台层中间，负责业务性能控制和保障，如实时性调用，负载均衡等应用。
客舱核心系统的分级控制设计：CMC部署数据安全功能组件，支持VPN(IPSec)技术，通过隧道以及加密技术保证专用数据的安全性。CMC部署接入控制功能组件，负责乘客无线与乘组无线接入控制与认证，支持数字证书或预置秘钥等方式。CMC部署网络隔离功能组件，主要用于隔离来自于低安全级域的业务数据，比如乘客无线相关数据及IFE相关数据。客舱管理网关CMG部署网络隔离功能组件，主要支持包过滤、NAT等防护功能。
本方案中其它系统是指音频控制面板ACP、信息系统网关、航电核心系统，该其他系统从附图1中可直接得出。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种民用宽体客机客舱核心系统，其特征在于，所述系统包括：
外部交联系统，用于与民用宽体客机客舱核心系统外的系统交联，进行信息与数据交互；
内部核心系统，内部核心系统包括A级网络和B级网络，所述A级网络包括客舱管理计算机CMC、客舱管理终端CMT和客舱管理网关CMG，所述客舱管理计算机CMC、客舱管理终端CMT和客舱管理网关CMG之间通过以太网连接，A级网络为客舱核心系统的公共平台，能够扩展为客舱系统的公共平台；A级网络用于对外接口的统一接入，用于对外的安保防护；B级网络用于完成客舱的广播和内话功能，用于完成乘客相关应用控制功能，用于实现全舱的灯光控制，以及用于实现电子舷窗功能，所述客舱管理网关是所述A级网络的分节点，同时是所述B级网络的主节点，是广播内话逻辑的处理中心，负责所述B级网络的统一管理。
2.根据权利要求1所述的民用宽体客机客舱核心系统，其特征在于：
外部交联系统与音频控制面板ACP交联，用于驾驶舱广播、驾驶舱与客舱正常内话与紧急内话；
外部交联系统与信息系统网关交联，用于文件导入和维护数据上报；
外部交联系统与航电核心系统交联，用于获取飞行高度、飞行速度、目的地到达时间、轮载信号信息；
外部交联系统与烟雾探测系统交联，用于提供盥洗室烟雾告警和故障状态指示，并控制烟雾探测系统自检。
3.根据权利要求2所述的民用宽体客机客舱核心系统，其特征在于，音频控制面板ACP能够通过多种总线方式接入客舱核心系统，包括：AFDX、ARINC429；信息系统网关通过以太网接入客舱核心系统；航电核心系统能够通过多种总线方式接入客舱核心系统，包括：AFDX、ARINC429；烟雾探测通过离散信号接入客舱核心系统。
4.根据权利要求1所述的民用宽体客机客舱核心系统，其特征在于，
所述客舱管理计算机CMC为整个客舱核心系统的运算平台，为客舱系统对外交互的统一接口，为客舱核心系统与其它系统的安保防护边界，为客舱分系统之间安保防护的主体，为客舱核心系统的控制中心；
所述客舱管理终端CMT用于提供图形用户界面，支持客舱核心系统的管理配置、系统综合维护、数据加载功能；
所述其它 系统是指音频控制面板ACP、信息系统网关、航电核心系统。
5.根据权利要求4所述的民用宽体客机客舱核心系统，其特征在于，客舱管理终端CMT具体用于：
提供客舱核心系统的人机接口；提供旅客呼叫相关功能的处理与界面显示；提供客舱照明模式、区域照明相关功能的处理与界面显示；提供测试阅读灯、测试呼叫灯以及测试乘务员指示灯相关功能的处理与界面显示；提供客舱温度相关功能的处理与界面显示；提供烟雾探测系统状态相关功能的处理与界面显示；提供水/污水系统状态相关功能的处理与界面显示；提供盥洗室状态相关功能的处理与界面显示；提供电子舷窗的控制和界面显示；支持文件的导入与导出；提供操作界面实现对客舱核心系统各LRU提供数据加载服务。
6.根据权利要求4所述的民用宽体客机客舱核心系统，其特征在于，客舱管理计算机CMC具体用于：
提供外部交联系统接入的接口；提供客舱核心系统内外安保防护；用于不同B级网络之间的协同；作为客舱核心系统维护中心对各个LRU进行维护信息的请求、保存、分析；进行分区广播控制，控制如何分配B1网络；客舱照明模式、区域照明相关信息的处理与转发；测试阅读灯、测试呼叫灯以及测试乘务员指示灯相关信息的处理与转发；客舱温度相关信息的处理与转发；将客舱核心系统的维护信息与机载维护系统进行交互。
7.根据权利要求4所述的民用宽体客机客舱核心系统，其特征在于，客舱管理网关具体用于：A级网络与B1-B4网络的数据交互；B1-B4网络之间的安保防护；实现全舱灯光控制功能；实现电子舷窗控制功能；对广播与内话的优先级进行管理；对谐音和广播音频的混音进行处理。
8.根据权利要求1所述的民用宽体客机客舱核心系统，其特征在于，B级网络包括B1-B4网络，B1网络用于完成客舱的广播和内话功能；B2网络用于完成乘客灯光、乘客呼叫乘务员、空调控制功能；B3网络用于实现全舱的灯光控制；B4网络用于实现电子舷窗功能。
9.根据权利要求1所述的民用宽体客机客舱核心系统，其特征在于，客舱管理计算机CMC、客舱管理终端CMT、客舱管理网关CMG之间通过以太网连接；客舱管理网关CMG、客舱区域单元CZU、扬声器驱动单元SDU之间通过以太网连接；客舱管理网关CMG与乘客服务控制单元PSCU通过以太网连接；客舱管理网关CMG与灯光组件通过CAN总线连接；客舱管理网关CMT与电子舷窗EDW通过CAN总线连接。
10.根据权利要求1所述的民用宽体客机客舱核心系统，其特征在于，客舱管理计算机CMC、客舱管理终端CMT、客舱管理网关CMG组成A级网络；客舱管理网关CMG、客舱区域单元CZU、扬声器驱动单元SDU组成B1网络；客舱管理网关CMG与乘客服务控制单元PSCU组成B2网络；客舱管理网关CMG与灯光组件组成B3网络；客舱管理网关CMG与EDW组成B4网络；客舱管理网关CMG为A级网络中的从节点，是B级网络中的主节点，实现分级控制。
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