CN203759493U - 基于afdx总线的综合监视系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及航空电子设备领域，具体公开了一种基于AFDX总线的综合监视系统，其包括综合监视单元、与该综合监视单元通信连接的远程数据集中器，及通过该远程数据集中器与综合监视单元通信联系的多种机载电子设备；所述综合监视单元内集成有交通告警与防撞系统、S模式应答机、地形提示与警告系统及机载气象雷达；所述远程数据集中器一端分别与多种机载电子设备通信连接，其另一端通过一AFDX总线与综合监视单元通信连接。本实用新型采用AFDX总线作为综合监视系统外部通信接口总线，提高了通信速率和可靠度，降低了设备互联复杂度，减轻电缆重量，降低了飞机的制造、运营维护成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及航空电子设备领域，尤其涉及一种采用AFDX总线进行接口数据传输的综合监视系统。
背景技术
监视功能是现代民用飞机上的重要航行功能组成部分，主要用于在飞行过程中为机组人员提供交通、气象、地形等信息，增强其对空中环境的感知能力，有效提高飞行安全程度。
目前，监视功能多采用分离电子设备实现：交通告警与防撞系统（TCAS：Traffic Collision Avoidance System）用于实现保持安全飞行间隔，避免飞机相撞事故发生；S模式应答机（XPDR/Mode-S）用于空中交通管制；地形提示与警告系统（TAWS）用于增强机组人员的地形感知能力，防止可控撞地事故（CFIT：Controlled Flight Into Terrain）发生；机载气象雷达（WXR）用于为机组人员提供航路气象信息，避免飞机进入恶劣气象环境。上述电子设备在与飞机其他设备数据通信时多采用ARINC429总线实现，存在设备交联关系复杂、数据传输率低、电缆重量重、维护成本高等问题，导致飞机的制造成本、运营维护成本过高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提出一种基于AFDX总线的综合监视系统，其提高了通信速率和可靠度，降低了设备互联复杂度，减轻电缆重量，降低了飞机的制造、运营维护成本。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种基于AFDX总线的综合监视系统，其包括：综合监视单元、与该综合监视单元通信连接的远程数据集中器，及通过该远程数据集中器与综合监视单元通信联系的多种机载电子设备；所述综合监视单元内集成有交通告警与防撞系统、S模式应答机、地形提示与警告系统及机载气象雷达；所述远程数据集中器一端分别与多种机载电子设备通信连接，其另一端通过一AFDX总线与综合监视单元通信连接。
其中，所述综合监视单元内设有AFDX接口芯片，该综合监视单元上设有与内部的AFDX接口芯片电性连接的AFDX数据接口，综合监视单元通过该AFDX数据接口与AFDX总线相连接。
具体的，所述机载电子设备可以包括飞行管理计算机、大气数据计算机、导航显示器、无线电高度表、飞行参数显示器及全球导航卫星系统接收机中的任意一种或多种。
本实用新型中，所述机载电子设备内均设有ARINC429接口芯片，该机载电子设备上均设有与内部的ARINC429接口芯片电性连接的ARINC429数据接口，机载电子设备通过各自的ARINC429数据接口通过一ARINC429总线与远程数据集中器通信连接。
本实用新型的基于AFDX总线的综合监视系统，其采用AFDX总线作为综合监视系统外部通信接口总线，提高了通信速率和可靠度，降低了设备互联复杂度，减轻电缆重量，降低了飞机的制造、运营维护成本。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型基于AFDX总线的综合监视系统一种具体实施例的模块结构示意图；
图2为本实用新型在数据传输过程中采用状态标识的标识示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实用新型提供一种基于AFDX总线的综合监视系统，其包括：包括综合监视单元10、与该综合监视单元10通信连接的远程数据集中器20，及通过该远程数据集中器20与综合监视单元10通信联系的多种机载电子设备；所述综合监视单元10内集成有交通告警与防撞系统、S模式应答机、地形提示与警告系统及机载气象雷达；所述远程数据集中器20一端分别与多种机载电子设备通信连接，其另一端通过一AFDX总线22与综合监视单元10通信连接。
现有的监视功能大多采用分离电子设备实现，而随着技术的发展，最新研发的大型民用飞机已采用将交通告警与防撞系统、S模式应答机、地形提示与警告系统及机载气象雷达集成为一个系统方式，因此本实用新型中的综合监视单元10就集成了所述交通告警与防撞系统、S模式应答机、地形提示与警告系统及机载气象雷达，不仅可以减轻设备重量，简化安排维护，且可以降低集成过程中生命周期成本、降低安装。
航空电子全双工通信以太网交换（AFDX：Avionics Full DupleX Switched Ethernet)是一个基于标准定义的电子和协议规范（IEEE802.3和ARINC664Part7）用来航空子系统之间进行数据交换，它借鉴以太网成熟的技术，适应了机载航空电子系统的网络传输延迟确定性、安全性、可靠性、维护性的要求，在A380、B787等飞机上的成功应用表明，已经代表了机载数据总线发展趋势。然而，目前大多数航空电子系统及机载电子设备内部仍然采用较成熟的1553B、ARINC429等总线通信标准，若将这些航空电子系统计机载电子设备均改为采用AFDX总线方式，所花费的代价太高，因此不容易实现。因此，怎样在不改变现有的这些航空电子系统及机载电子设备结构的基础上，又能与集成后的综合监视单元10之间进行可靠通信就成了难点。针对上述问题，本实用新型通过在综合监视单元10内设置AFDX接口芯片（未图示），该综合监视单元10上设有与内部的AFDX接口芯片电性连接的AFDX数据接口12，综合监视单元10通过该AFDX数据接口12与AFDX总线22相连接。进一步地，该综合监视单元10通过所述AFDX总线22与一远程数据集中器20进行连接，从而保证多种机载电子设备与综合监视单元10之间实现可靠连接。该远程数据集中器20可以具有通用硬件，并且因此被称为通用远程数据集中器（cRDC:commonremote data concetrator），该cRDC还可以包括可配置的软件，该cRDC的标准化可以保持更少的部件库存，使得在日常维修工作期间可以容易地更换有缺陷的cRDC，从而提高操作效率。
作为本实用新型的一种具体实施例，所述机载电子设备可以包括飞行管理计算机32、大气数据计算机34、导航显示器36、无线电高度表38、飞行参数显示器及全球导航卫星系统接收机（未图示）中的任意一种或多种。所述机载电子设备包括但不仅限于上述列举的设备，例如，在本实用新型其他选择性实施例中，所述机载电子设备还包括惯性基准系统（IRS：Inertial ReferenceSystem）、仪表着陆系统、飞行控制计算机方式控制面板及中央维护系统（未图示）中的一种或多种。其中，所述飞行管理计算机32综合了以前一些飞机电子设备的功能并加以发展扩大，使设备的自动化程度更高。飞行员只要向飞行管理计算机32输入飞机的起飞机场，目的地机场并规定飞行航路，亦即要在起飞和目的地机场之间起码规定一个航路点，飞行管理计算机32就能根据IRS和无线电导航设备的信号准确地计算出飞机在飞行中的图时位置，根据计算发出指令到飞行管理计算机32的自动驾驶仪或飞行指引系统，引导飞机从起飞机场到目的地机场。大气数据计算机34是一种多输入多输出的机载综合测量系统，又称大气数据中心仪，它根据传感器测得的少量原始信息，如静压、总压、总温、迎角等计算出较多的与大气数据有关的参数，如飞行高度、高度偏差、升降速度、真实空速、指示空速、马赫数、马赫数变化率、总温、真实静压、大气静温、大气密度比、真实迎角等，送给座舱显示、飞行控制、导航、发动机控制、火力控制等机载系统。导航显示器36能够给飞行员提供很多有用的数据以帮助其安全地操纵飞机。无线电高度表38用于测量飞机到地面垂直距离用的机载无线电设备，是重要的飞行器仪表之一。
具体的，所述机载电子设备内均设有ARINC429接口芯片（未图示），该机载电子设备上均设有与内部的ARINC429接口芯片电性连接的ARINC429数据接口30，机载电子设备通过各自的ARINC429数据接口30通过一ARINC429总线39与远程数据集中器20通信连接。本实用新型无需对现有的采用ARINC429等总线通信标准的机载电子设备进行结构改进，通过采用AFDX总线22作为综合监视系统外部通信接口总线与飞机上其他机载电子设备进行通信，不仅提高了通信速率和可靠度，降低了设备互联复杂度，还能减轻电缆重量，降低了飞机的制造、运营维护成本。
进一步地，本实用新型基于AFDX总线的综合监视系统在具体应用中，其可以采用状态标识法对传输数据的有效性进行标识，其标识示意图如图2所示。具体的，数据以用户数据包协议（UDP：User Datagram Protocol）数据帧格式进行传输，一帧UDP数据由UDP数据帧头和有效数据组成；有效数据由功能数据集和未用的保留字节组成；功能数据集由1个或多个功能数据子集组成；1个功能数据子集由1个功能状态字和4个数据子集组成，功能状态字用于指示对应数据子集数据的有效性；功能状态字由4个字节组成，其中，第一个字节指示第一个数据子集的有效性，第二个字节指示第二个数据子集的有效性，第三个字节指示第三个数据子集的有效性，第四个字节指示第四个数据子集的有效性；1个数据子集由多个参数数据组成，参数数据的数量可根据实际需求确定，一个数据子集可传输一个具体设备的相关参数，当该设备失效时，可通过设置对应的状态字来指示设备相关数据已失效而不会影响其他设备数据的传输；当需要传输参数的设备较多时，可通过增加功能数据子集实现。同时，本实用新型基于AFDX总线的综合监视系统在工作过程中还可以采用固定数据帧长度实现AFDX总线数据流量的稳定，即在确定需要传输的数据后，将传输的UDP数据帧长度进行固化，通过在传输过程中对数据有效性进行标识而不改变数据帧长度的方式，实现总线数据流量的稳定，防止出现数据突发堵塞现象。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种基于AFDX总线的综合监视系统，其特征在于，包括综合监视单元、与该综合监视单元通信连接的远程数据集中器，及通过该远程数据集中器与综合监视单元通信联系的多种机载电子设备；所述综合监视单元内集成有交通告警与防撞系统、S模式应答机、地形提示与警告系统及机载气象雷达；所述远程数据集中器一端分别与多种机载电子设备通信连接，其另一端通过一AFDX总线与综合监视单元通信连接。
2.如权利要求1所述的基于AFDX总线的综合监视系统，其特征在于，所述综合监视单元内设有AFDX接口芯片，该综合监视单元上设有与内部的AFDX接口芯片电性连接的AFDX数据接口，综合监视单元通过该AFDX数据接口与AFDX总线相连接。
3.如权利要求1所述的基于AFDX总线的综合监视系统，其特征在于，所述机载电子设备包括飞行管理计算机、大气数据计算机、导航显示器、无线电高度表、飞行参数显示器及全球导航卫星系统接收机中的任意一种或多种。
4.如权利要求3所述的基于AFDX总线的综合监视系统，其特征在于，所述机载电子设备内均设有ARINC429接口芯片，该机载电子设备上均设有与内部的ARINC429接口芯片电性连接的ARINC429数据接口，机载电子设备通过各自的ARINC429数据接口通过一ARINC429总线与远程数据集中器通信连接。
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