KR20140060075A

KR20140060075A - 자바가상머신을 이용한 임무컴퓨터의 다기능 시현 비행운용장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20140060075A
Application number: KR1020120126726A
Authority: KR
Inventors: 원현권; 정재훈; 최경식; 김종필; 김인규
Original assignee: 한국항공우주산업 주식회사
Priority date: 2012-11-09
Filing date: 2012-11-09
Publication date: 2014-05-19

Abstract

본 발명은 임무컴퓨터시스템의 하드웨어구조부에 탑재되거나 혹은 별도의 저장매체내에 저장되어 하드웨어구조부의 하위구성요소들을 자바언어로 제작된 다기능 시현 비행운용 OFP를 통해 제어되도록 실시간으로 인터페이스시키는 자바가상머신모듈과; 상기 하드웨어구조부와 자바가상머신모듈사이에 위치하고 자바가상머신모듈의 OFP에 의한 다기능 비행시현 제어신호들을 하드웨어구조부로 전달처리한후 그 결과응답신호들을 자바가상머신모듈로 전달하는 미들웨어구조부를 포함하는 자바가상머신기능을 이용한 임무제어 컴퓨터시스템의 다기능 시현 비행운용장치 및 그 제어방법을 제공한다.
상기와 같은 본 발명은 자바 가상머신에 의해 제작되는 시현비행운용장치의 OFP가 객체 지향적 방식을 사용하여 제작되므로써, 고가의 비용을 들여 개발한 시현비행운용장치의 OFP에 대한 재사용성을 높일 수 있고, 자바가상머신을 사용하여 시현비행운용장치의 OFP의 플랫폼을 독립적으로 개발할 수 있으므로 그에 따라 임무제어 컴퓨터의 OFP개발비용을 상당히 저감시키는 효과가 있다.

Description

자바가상머신을 이용한 임무컴퓨터의 다기능 시현 비행운용장치 및 그 제어방법{multi-function display operational flight device of mission computer using a java virtual machine and controlling method for the same}

본 발명은 자바가상머신을 이용한 임무컴퓨터의 다기능 시현 비행운용장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 특히 실시간 임베디드 시스템용 자바 가상머신과 자바 네이티브 인터페이스(Java Native Interface JNI)를 기반으로 다기능 디스플레이(이하, MFD라 함) OFP를 객체 지향적으로 구현한 후 이를 다기능 시현 비행운용 장치에서 실행 함 으로써, MFD OFP에 대한 재사용성을 높일 수 있고, 또한 서로 다른 장치에서의 모듈 이식성이 뛰어난 자바가상머신을 이용한 임무컴퓨터의 다기능 시현 비행운용장치 및 그 제어방법에 관한것이다.

일반적으로 FBW(Fly-By-Wire)방식을 이용하는 항공기에는 항공기의 기종별로 각기 별도 제작되는 비행운용 프로그램 (Operational Flight Program, 이하 OFP라 함)가 CPU에 탑재되고, 각종 임무 시현 및 제어를 담당하는 임무컴퓨터 시스템이 장착되어 널리 사용되고 있다. 여기서, 상기와 같은 임무컴퓨터는 항공기에 탑재되는 각종 구성품(Line Replacement Unit, LRU)과의 1553B 등의 인터페이스를 통해 항법 시스템 및 무장 컴퓨터 제어 기능을 수행 하고, MFD(다기능 디스플레이), HUD 그리고 IUFC를 통한 각종 데이터 입력 및 비행정보를 시현하는 항전 시스템의 핵심 장비이다.

이때 상기와 같은 OFP(비행운용 프로그램)에는 프로세서 모듈 MPM, HPM에 각각 FC(무장제어 Fire Control), HUD(전방상향시현) OFP가, 그리고 GPM에 MFD와 IUFC OFP가 탑재된다. 그리고 상기 FC OFP는 항법, 적아식별, 통신, 공대공, 공대지 임무 기능, 고장 시현 및 기록 그리고 각 프로세스간의 통신 역할을 수행하며, 상기 HUD OFP는 전방 시현기에 항공기 속도, 고도, 각종 비행 정보 심볼 및 임무 관련 정보를 시현 시켜 주는 역할을 수행한다. 또한 상기 IUFC OFP는 임무 계획 및 수행을 위한 항공전자 모드 및 기능 선택, 표적 정보 등의 데이터입력을 수행하며, 상기 MFD OFP는 다기능 시현기(MFD)에 레이더 및 엔진 정보, 항공기 장착 무장 그리고 각종 조종사 참조정보를 시현시켜 주는 역할을 수행한다. 더나아가 상기와 같이 개발된 각각의 OFP는 개발 보드 없이PC(Personal Computer)상에서의 단위 테스트를 거쳐, 실제 MC에 탑재되어 SIL(SystemIntegration Laboratory)에서 소프트웨어 통합시험 및 시스템 통합시험을 수행 한다. 이후, 항공기에서 지상 시험 및 비행 시험이 이루어지는데, 특히 항공기에 MC 탑재 전 SIL에서 수행되는 시스템 통합시험에서는 실제 항공기 탑재 장비와 기타 비행 시뮬레이션으로 부터 입력된 데이터를 이용하여 각 OFP의 정상동작 유무 확인 및 실제항공기 탑재 장비와의 통신 적합성 점검은 물론, 실제 비행 중 MC에서 발생 할 수 있는 문제점을 미연에 방지 할 수 있다.

그러면, 상기와 같은 종래 항공기 임무 컴퓨터의 다기능 시현장치를 도 1을 참고로 살펴보면, 다기능 시현기(70)에 표시하고자 하는 심볼 정보를 생성하는 그래픽 프로세서모듈(71)과;

상기 다기능 시현기(70)중 전방 상향 시현기(도시안됨)에 표시하고자 하는 그래픽에 대한 명령어를 생성하는 전방상향시현기 프로세서모듈(72)과;

상기 그래픽 프로세서모듈(71) 및 상기 전방상향시현기 프로세서모듈(71)을 제어하기 위해 상기 임무컴퓨터시스템(73)에서 수행되는 프로그램 명령어에 대한 연산 처리를 수행하는 메인 프로세서모듈(74)과;

상기 그래픽 프로세서모듈(71), 상기 전방상향시현기 프로세서모듈(72) 및 상기 메인 프로세서모듈(74)과 연결되어, 상호 간의 데이터 통신을 제어하는 스위칭 모듈(75)과;

상기 메인 프로세서모듈(74) 및 임무컴퓨터시스템(73)의 외부에 구비된 항공 전자장비(76)와 연결되어, 상호 간의 데이터 통신이 가능하도록 신호를 전달하는 인터페이스 모듈(77)을 포함하여 구성된다.

한편, 상기와 같은 종래 항공기 임무컴퓨터의 다기능 시현장치의 동작은 임무컴퓨터시스템(73)에서 그래픽 프로세서모듈(71)을 통해 다기능 시현기(70)상에 그래픽이 시현되기위해서는 먼저, 비디오 프로세서모듈(78)가 항공 전자 장비(76)로부터 다기능 시현기(70)상에 시현될 영상을 선택하여 입력시킨다. 그러면, 상기 비디오 프로세서모듈(78)은 이를 선택적으로 처리하여 메인 프로세서모듈(74)로 입력시킨다. 그리고 상기 메인 프로세서모듈(74)은 스위칭모듈(75)을 통해 그래픽 프로세서모듈(71)로 기능제어신호를 인가한다. 그러면, 상기 그래픽 프로세서모듈(71)은 상기 메인 프로세서모듈(74)의 기능제어신호에 따라 그래픽심복정보를 생성하여 그래픽 드라이버모듈(79)로 출력시킨다. 따라서, 상기 그래픽 드라이버모듈(79)은 그래픽 프로세서모듈(71)로부터 입력된 그래픽 심볼정보가 해석되게 된다. 이때, 상기 그래픽 드라이버모듈(79)은 그 해석된 그래픽 심복정보에 따라 다기능 시현기(70)의 설정된 영상에 그래픽 심볼정보를 오버레이시켜 설정된 그래픽 영상을 시현시킨다. 또한 상기 메인 프로세서모듈(74)은 인터페이스 모듈(77)을 통해 상기 항공전자장비(76)를 제어한다.

그러나, 상기와 같은 종래 항공기 임무 컴퓨터의 다기능 시현장치는 다기능 시현기를 제어하기위한 OFP가 객체지향적으로 설계되지 않았기 때문에 OFP 개발에 소요되는 비용이 증가하고, 또한 OFP에 장애가 발생될 경우 고장을 진단하고 처리하는데 상당한 시간이 소요되었으며, 또한 다기능 시현기를 구동하기위한 OFP가 C언어로만 사용되어 제작되었기 때문에 다른 언어 예컨대, 자바언어 등으로 제작된 프로그램들과] 호환이 안되어 OFP의 재사용성도 상당히 저하시킨다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기위해 발명된 것으로, 자바 가상머신을 기반으로 한 시현비행운용장치의 OFP가 객체 지향적 방식을 사용하여 설계 됨 으로써, 고가의 비용을 들여 개발한 시현비행운용장치의 OFP에 대한 재사용성을 높일 수 있는 자바가상머신기능을 이용한 임무제어 컴퓨터시스템의 다기능 시현 비행운용장치와 그 제어방법 및 그것을 위한 미들웨어장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 자바가상머신을 사용하여 시현비행운용장치의 OFP의 플랫폼을 독립적으로 개발할 수 있으므로 그에 따라 임무제어 컴퓨터의 OFP개발비용을 상당히 저감시키는 자바가상머신기능을 이용한 임무제어 컴퓨터시스템의 다기능 시현 비행운용장치와 그 제어방법 및 그것을 위한 미들웨어장치를 제공하는데 있다.

더 나아가, 본 발명의 또 다른 목적은 각종 하드웨어에 종속적인 미들웨어(1553B, ADID, UART, System Management 등 관련 API)의 OFP를 C 언어와 자바언어를 이용하여 객체지향적으로 제작하므로써, 임무컴퓨터에 탑재되는 OFP 개발의 효용성을 극대화시키는 자바가상머신기능을 이용한 임무제어 컴퓨터시스템의 다기능 시현 비행운용장치와 그 제어방법 및 그것을 위한 미들웨어장치를 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기위한 본 발명은 임무컴퓨터시스템의 메인 프로세서모듈, 전방 상향시현기 프로세서모듈, 그래픽 프로세서모듈, 그래픽 드라이버 모듈, 비디오 프로세서 모듈, 다기능 시현기(MFD) 및 스위칭 모듈을 포함하여 구성되는 하드웨어구조부와;

상기 하드웨어구조부에 탑재되거나 혹은 별도의 저장매체내에 저장되어 하드웨어구조부의 하위구성요소들을 자바언어로 제작된 다기능 시현 비행운용 OFP를 통해 제어되도록 실시간으로 인터페이스시키는 자바가상머신모듈과;

상기 하드웨어구조부와 자바가상머신모듈사이에 위치하고 자바가상머신모듈의 OFP에 의한 다기능 비행시현 제어신호들을 하드웨어구조부로 전달처리한후 그 결과응답신호들을 자바가상머신모듈로 전달하는 미들웨어구조부를 포함하는 자바가상머신기능을 이용한 임무제어 컴퓨터시스템의 다기능 시현 비행운용장치를 제공한다.

본 발명의 또 다른 특징은 다기능 시현 비행운용 OFP를 생성하기위해 통합모델링 언어(Unified Modeling Language UML)를 지원하는 통합 개발 도구 Rhapsody(IBM)를 이용하여 디자인 및 코딩을 하는 제1 과정과;

상기 제1 과정에 의해 디자인 및 코딩된 데이터들을 유닛테스트도구인 JUNIT(Java Unit Test Tool)을 이용한 개별 함수에 대한 유닛 테스트를 수행 하는 제2 과정과;

상기 제2 과정에 의해 유닛테스트된 데이터들을 정적 분석 툴인 Resort for JAVA(Soft 4 soft)를 이용하여 규칙 기반(Rule Base) 소스를 분석하는 제3 과정과;

상기 제3 과정에 의해 소스분석된 데이터들을 Jamaica Builder들 통해 OFP의 최종 실행 이미지로 생성하여 객체 지향적 OFP를 설계 및 구현하는 제4 과정을 포함하는 자바가상머신기능을 이용한 임무제어 컴퓨터시스템의 다기능 시현 비행운용장치의 제어방법을 제공한다.

상기와 같은 본 발명에 의하면, 자바 가상머신에 의해 제작되는 시현비행운용장치의 OFP가 객체 지향적 방식을 사용하여 설계되므로써, 고가의 비용을 들여 개발한 시현비행운용장치의 OFP에 대한 재사용성을 높일 수 있고, 자바가상머신을 사용하여 시현비행운용장치의 OFP의 플랫폼을 독립적으로 개발할 수 있으므로 그에 따라 임무제어 컴퓨터의 OFP개발비용을 상당히 저감시키는 효과가 있다.

또한 상기와 같은 본 발명에 의하면, 각종 하드웨어에 종속적인 미들웨어(1553B, ADID, UART, System Management 등 관련 API)의 OFP를 C 언어 기반의 API를 JNI/JBI를 통해 참조하고, 시스템간의 이식성이 좋고, 고급 및 저급 언어 사이의 인터페이스가 좋은 C언어와, 객체 지향적 언어의 장점 및 플랫폼이 독립적이고 메모리 최적화(Garbage Collection)를 지원하는 자바 언어를 이용하여 객체지향적으로 제작하므로써, 임무컴퓨터에 탑재되는 미들웨어 OFP 개발의 효용성을 극대화시키는 효과도 있다.

도 1은 종래 항공기 임무 컴퓨터의 다기능 시현장치의 일례를 설명하는 설명도.
도 2는 본 발명에 따른 자바가상머신기능을 이용한 임무제어 컴퓨터시스템의 다기능 시현 비행운용장치의 일실시예를 개략적으로 설명하는 설명도.
도 3은 본 발명에 따른 다기능 시현 비행운용장치에서 적용되는 다기능시현기의 OFP를 좀 더 구체적으로 설명하는 설명도.
도 4는 본 발명의 플로우차트.

이하, 본 발명에 따른 임무제어 컴퓨터시스템의 다기능 시현 비행운용장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

그러나 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함된다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)." 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

실시예

도 2는 자바가상머신기능을 이용한 임무제어 컴퓨터시스템의 다기능 시현 비행운용장치의 일실시예를 개략적으로 설명하는 설명도이고, 도 3은 본 발명에 따른 다기능 시현 비행운용장치에서 적용되는 다기능시현기의 OFP를 좀 더 구체적으로 설명하는 설명도이며, 도 4는 본 발명의 플로우차트이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 임무제어 컴퓨터시스템의 다기능시현 비행운용장치(1)는, 메인 프로세서모듈(2:MPM-Main Processor Module), 전방 상향시현기 프로세서모듈(3:HPM-Head-Up Processor Module), 그래픽 프로세서모듈(4:GPM-Graphic Processor Module), 그래픽 드라이버 모듈(5:GDM-Graphic driver module), 비디오 프로세서 모듈(6: VPM-Video Processor Module), 다기능 시현기(7: MFD-Multi-function display) 및 스위칭 모듈(8: Switching Module) 등을 포함하는 하드웨어구조부(9)와;

상기 하드웨어구조부(9)에 탑재되거나 혹은 별도의 저장매체(10)내에 저장되어 하드웨어구조부(9)의 하위구성요소들을 자바언어로 제작된 다기능 시현 비행운용 OFP를 통해 제어되도록 실시간으로 인터페이스시키는 자바가상머신모듈(11: Jamaica Virtual Machine)

상기 하드웨어구조부(9)와 자바가상머신모듈(11)사이에 위치하고 자바가상머신모듈(11)의 OFP에 의한 다기능 비행시현 제어신호들을 하드웨어구조부(9)로 전달처리한후 그 결과응답신호들을 자바가상머신모듈(11)로 전달하는 미들웨어구조부(12)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 자바언어로 제작된 다기능 시현 비행운용 OFP(응용프로그램)는 메인 프로세서모듈(2)과, 전방 상향시현기 프로세서모듈(3), 그래픽 프로세서모듈(4)상에 예컨대, VxWorks와 NEOS RTOS(Real Time Operating System) 및 OpenGL (Open Graphics Library)의 인터페이스역할을 하는 실시간 자바가상머신모듈(Jamaica Virtual Machine)을 기반으로 하여 객체 지향적 OFP로 설계 및 구현된다.

그리고 상기 자바가상머신모듈(11)은 자바 네이티브 인터페이스(Java Native Interface, JNI) 와 자바 바이너리 인터페이스(Java Binary Interface, JBI)를 통한 C언어 기반의 라이브러리 형태로 설계 및 구현된 미들웨어로의 접근을 지원한다.

한편, 상기 MFD(7)의 OFP(13)는 자바 리얼타임 규격(Real time Specification for Java, RTSJ)을 만족하는 실시간 임베디드 시스템용 자바 가상머신을 기반으로 개발된 UML2.1기반의 모델 중심 개발(Model Driven Development, MDD)을 지원하는 자바 통합 개발 툴인 Rhapsody에서 디자인 되고, 일부 소스 코드를 자동 생성한다. 또한 이클립스(Eclipse)라는 통합 개발 툴과 Rhapsody와의 연동을 통하여 코딩한 후, 최종적으로 Rhapsody에서 모델을 생성한다. 이렇게 생성된 모델에 대하여 버전 관리를 수행 한다. 이에 더하여 상기와 같은 과정을 거처 개발된 MFD OFP는 JUNIT 4.x,로 유닛 테스트를 수행하고, 룰 기반(Rule Base)의 정적 코드 분석툴(Static Code Analysis Tool)인 Veriflux(AICAS)와 Resort for Java(Soft 4 Soft)을 이용한다. 그리고 상기 코딩개발 표준에 대한 만족도를 분석 툴에 의한 객관적인 결과를 도출함으로써, 결과적으로 소스 코드의 완성도를 높인다. 또한 상기와 같은 MFD OFP(13)는 FCS(Flight Control System), FCR(Fire Control Radar), WPN(Weapon), SMC(Store Management Control), RWR(Radar Warning Receiver) 관련 정보를 시현 및 제어해야 함은 물론 계기 착륙 및 전술 항법 정보가 포함된 EFI(Electronic Flight Instrument)의 시현을 실행한다.

여기서, 상기 MFD의 OFP(13)를 구성하는 모듈은 도 3에 도시된 바와같이 OFP 수행 및 쓰레드(Thread)를 제어 및 관리 하며, 시스템 관리 모듈을 통한 시스템 제어 및 예외처리 시나리오를 수행하는 실행관리모듈(14)과;

상기 OFP(13)가 각 Hz별(25Hz, 12Hz, 6Hz, 3Hz, 1Hz, 1Hz Offset)로 수행 하는 명령들을 스케줄링 하는 스케줄제어모듈(15)과;

상기 하드웨어구조부(9)의 데이터를 설정된 통신방식 예컨대, 1553B MUX 통신으로 처리하고 각 Hz별 데이터 관리와 수집된 데이터에 대한 무결성 점검을 수행하는 데이터전송모듈(16)과;

상기 MFD(7)의 화면 제어를 위한 입력 장치인 OSB(Option Switch Button) 신호를 제어하는 입력해석모듈(17)과;

상기 VPM(6)의 API를 이용하여 외부 비디오를 제어하는 비디오제어모듈(18)과;

상기 통신모듈을 통하여 수집된 데이터를 바탕으로 각종 심볼을 조합하여 특정 페이지로 구성하여 이를 화면에 시현 시키고, 다기능 시현기(7: MFD)를 통하여 시현되는 최종 화면을 제어하는 화면관리모듈(19)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 실행관리(Executive Management)모듈(14)은 메인 클래스인 Executive Manager를 통하여 프로세스 정보, VIDEO 및 화면관리모듈(19)에서 제어하는 데이터에 관한 초기화 루틴을 호출하고, 각종 쓰레드(Clock, Failure, Schedule, Communication 등)를 생성하며, 각각의 쓰레드는 세마포어(Semaphore)를 통해서 구동하도록 설계한다. 또한, 상기 실행관리모듈(14)은 JNI/JBI 인터페이스(도시안됨)를 실행관리모듈(14)내에 정의하여 접근 인터페이스로 제공함으로써 외부 모듈이 해당 인터페이스를 통하여 미들웨어를 제어 할 수 있도록 한다. 그리고 상기 실행관리모듈(14)의 대표적인 클래스인 Failure Manager는 Bit Log Manager에 의해 수집된 시스템 오류 및 OFP 구동 오류에 대한 정보를 진단하여 시스템 재시작에 대한 제어를 담당한다.

더나아가 상기 스케줄제어모듈(15)은 실시간 임베디드 시스템의 가장 중요한 요건중의 하나인 시간 결정적(Time Deterministic) 스케줄링을 보장하는 RTSJ에 의해 정의된 리얼타임-쓰레드(Realtime-Thread)를 사용하여 스케줄 제어를 수행한다. 그리고 상기 최상위 우선 순위를 가진 리얼타임-쓰레드는 25Hz 주기로 하위 리얼타임-쓰레드의 스케줄을 제어하게 된다.

또한 상기 데이터전송모듈(16)은 FC, HUD, 그리고 IUFC와의 패킷 통신 및 FC를 통한 LRU와의 1553B MUX 통신에 대한 데이터를 처리하는 부분으로 각 Hz별 데이터 관리와 수집된 데이터에 대한 무결성 점검을 수행한다.

그리고 상기 입력해석모듈(Switch Interpreter)은 일반적인 MFD 타입에서 UART 인터페이스를 통한 직접 신호 처리를 수행하고 SMFD (Smart Multi Functional Display) 타입 에서는 1553B MUX 통신을 수행하는 관계하므로 FC와의 통신 제어 모듈을 통한 신호 처리를 수행한다.

또한, 상기 비디오제어모듈(18)은 미들웨어의 일부분인 VPM API를 이용하여 외부 비디오를 제어하는데, 입력된 비디오를 MFD OFP가 관리하고 있는 4개의 채널에 적절한 심볼 및 심볼과 혼합된 비디오가 시현 될 수 있도록 제어한다.

그리고 상기 화면관리모듈(19)은 페이지(Page), 심볼(Symbol), 그리고 매트릭스(Matrix) 단위로 구성된다. 상기 페이지 부분은 입력 제어로부터 입력되는 신호를 처리하고, 심볼 부분은 OpengGL API를 이용한 MFD로 시현할 화면을 구성한다. 상기 매트릭스 부분은 통신제어모듈로부터 입력받은 최신 데이트를 업데이트 하여 심볼 및 페이지에 제공하는 역할을 수행한다.

한편 본 발명이 적용되는 임무컴퓨터시스템(20)에는 다양한 LRU를 통하여 확장된 기능을 제공하는데, 그중에서 내장 데이터 훈련 유닛(21: Embedded Data Training Unit, EDTU)과, 전자지도제어유닛(22: Digital Moving Map, DMM)는 OFP가 제어 및 관리 하는 주요 유닛이다.

여기서 상기 내장 데이터 훈련 유닛(21)은 조종사에게 가상훈련 상황의 기반이 되는 각종 가상 비행 정보를 제공함으로써 평상시 조종사로 하여금 모의 훈련의 성숙도를 높일수 있도록 하는 유닛이다. 상기 내장 데이터 훈련 유닛(21)은 임무컴퓨터시스템(20)와 이더넷(Ethernet) 기반으로 통신한다. 이를 구체적으로 보면, 비행제어 OFP(FC OFP)가 EDTU와 이더넷 통신을 수행하여 얻은 각종 가상 비행 데이터를 각 OFP로 전송하는 구조로 구성된다. 상기 MFD(7)의 OFP(13)는 레이더(Radar) 및 기타 가상 비행 정보를 바탕으로 표적 모의 시뮬레이션 기능을 수행한다.

또한 상기 전자지도제어유닛(22: DMM)는 항공기 운용 지역이 미리 저장된 2D/3D 전자지도를 이용하여 지형/지물을 현실감 있게 조종사에게 제공한다. 이렇게 할 경우 야간, 악천후 상황 또는 저고도 비행 시 지형 및 장애물에 대한 탐색, 추적, 분류, 인식 등의 능력을 향상시키게 된다. 이때 상기 MFD(7)의 OFP(13)은 비디오제어모듈(18)을 통하여 DMM(22)으로부터 수신된 비디오 신호를 다기능 시현기(7: MFD)에 시현하도록 제어한다.

한편, 상기 미들웨어구조부(12)는 프로세서간의 통신, 시스템 제어 및 진단을 수행하고, 처리데이터들이 C 언어로 구현되어 라이브러리 형태로 제공되며, 자바 응용프로그램 레벨(OFP)에서는 JNI를 통하여 해당 API에 접근 할 수 있다.

이때 상기 미들웨어구조부(12)는 다중 프로세스를 제어하기위해 5개 영역의 관리 모듈로 구성되는 시스템관리모듈(23)과;

심볼 및 비디오 제어를 담당하는 VPM(6), HPM(3) 및 아날로그와 디스크리트 통신을 담당하는 ADID(Analog Discrete Interface Driver) 모듈(도시안됨), 1553B MUX 통신을 담당하는 MUX 모듈(도시안됨), TCP/IP통신을 담당하는 이더넷 모듈(도시안됨) 및 시리얼 통신을 담당하는 UART 모듈(도시안됨)을 각기 단일화된 라이브러리 형태로 미들웨어에 포함하여 제어하는 통신제어모듈(24)을 더 포함한다.

여기서, 상기 시스템관리모듈(23)은 1)시스템 초기 관리(START UP), 2) 프로세스 상태관리(PROCESSOR STATE), 3) 시스템 결함 관리(FAILURE), 4) 데이터 백업 관리(DATA BACKUP), 5) 자체 점검 관리(Built In Test BIT)으로 구성된다.

다음에는 상기와 같은 구성으로된 본 발명시스템의 제어방법을 설명한다.

본 발명의 방법은 도 3에 도시된 바와같이 초기상태(S1)에서 다기능 시현 비행운용 OFP를 생성하기위해 통합모델링 언어(Unified Modeling Language UML)를 지원하는 통합 개발 도구 Rhapsody(IBM)를 이용하여 디자인 및 코딩을 하는 제1 과정(S2)과;

상기 제1 과정(S2)에 의해 디지인 및 코딩된 데이터들을 유닛테스트도구인 JUNIT(Java Unit Test Tool) 4.0을 이용한 개별 함수에 대한 유닛 테스트를 수행 하는 제2 과정(S3)과;

상기 제2 과정(S3)에 의해 유닛테스트된 데이터들을 정적 분석 툴인 Resort for JAVA(Soft 4 soft)를 이용하여 규칙 기반(Rule Base) 소스를 분석하는 제3 과정(S4)과;

상기 제3 과정(S4)에 의해 소스분석된 데이터들을 Jamaica Builder들 통해 OFP의 최종 실행 이미지로 생성하여 객체 지향적 OFP를 설계및 구현하는 제4 과정(S5)을 포함한다.

한편, 상기 제4 과정(S5)에는 자바가상머신모듈을 기반으로 자바로 구현된 다기능 디스플레이의 OFP 소스 파일들을 Jamaica Builder에 의해 C 소스로 변경하는 제4-1과정과;

상기 제4-1과정후에 C언어 소스로 변경된 데이터들을 링커에 의해 자바가상머신모듈과 C언어 컴파일러를 통해 생성된 오브젝트 파일의 링크이후 실행 가능한 이미지로 생성하는 제4-2과정을; 구비하여 임무 컴퓨터에서 실행 파일 생성을 위한 실시간 임베디드 시스템용 자바가상머신모듈에 의한 OFP 소스빌드를 형성하는 것을 더 포함한다.

이때, 상기와 같은 실시간 임베디드 시스템용 자바가상머신모듈에 의한 OFP 소스빌드는 상대적으로 수행속도가 느린 인터프리터(Interpreter)의 방식을 개선한 것으로서, PC상에서 OFP를 개발할 경우 자바 가상 머신 기반의 자바 바이트코드를 이용한 시뮬레이터(PC BENCH)를 개발하여 시뮬레이션을 수행한다. 그러나, 상기와 같은 바이트코드에 대하여 인터프리터할 경우 시스템에 대한 이식성은 뛰어나지만 성능 저하의 문제가 발생하므로, 실제 임베디드 시스템에 로드할 경우에는 바이트 코드 형태로 되어있는 자바 어플리케이션을 수행되기 전에 미리 컴파일(Cross Compile)해서 최적화된 바이너리 코드를 생성하는 AOTC(Ahead OfTime Compile) 형태의 기술을 사용함으로써, 수행속도에서 최대 성능을 낼 수 있도록 하였다.

여기서, 상기 AOTC 의 핵심인 자바 바이트 코드를 기계어 코드로 바꾸는 방식에는 직접 기계어 코드를 생성하는 방식과 C코드를 생성하는 방식이 있는데, 본발명에서는 바이트 코드를 C코드로 변환한 후 C컴파일러로 컴파일 하는 방식으로 생성된다.

또한 상기 자바빌더(Jamaica Builder)에 제공하는 Profiling Data기법을 통해 상기 OFP의 수행 속도를 최적화 한다. 이렇게 하는 이유는 작은 메모리와 CPU성능을 가진 임베디드 시스템에서, 빠른 컴파일된 코드와 작은 자바바이트 코드 사이의 수행시간 및 객체의 참조비율 등의 상관관계를 이용하여 최적의 실행이미지를 생성하기 위해서이다.

환언하면, 다기능 시현 비행운용 MFD의 OFP를 생성하기위해서는 먼저, 통합모델링 언어(Unified Modeling Language UML)를 지원하는 통합 개발 도구 Rhapsody(IBM)를 이용하여 디자인 및 코딩을 실행한다. 그리고 상기와 같은 디지인 및 코딩된 데이터들을 유닛테스트도구인 JUNIT(Java Unit Test Tool) 4.0을 이용한 개별 함수에 대한 유닛 테스트를 수행한다. 또한, 상기 유닛테스트된 데이터들을 정적 분석 툴인 Resort for JAVA(Soft 4 soft)를 이용하여 규칙 기반(Rule Base) 소스를 분석한다. 더나아가, 상기와 같이 소스분석된 데이터들을 Jamaica Builder들 통해 OFP의 최종 실행 이미지로 생성하여 객체 지향적 OFP를 설계 및 구현한다.

즉, 상기 자바가상머신모듈을 기반으로 자바로 구현된 다기능 디스플레이(MFD)의 OFP 소스 파일들을 Jamaica Builder에 의해 C 소스로 변경한다. 이때, C언어 소스로 변경된 데이터들을 링커에 의해 자바가상머신모듈(11)과 C언어 컴파일러를 통해 생성된 오브젝트 파일의 링크이후 실행 가능한 이미지로 생성하므로써, 임무 컴퓨터에서 실행 파일 생성을 위한 실시간 임베디드 시스템용 자바가상머신모듈에 의한 OFP 소스빌드를 형성하게된다.

여기서, 상기와 같은 실시간 임베디드 시스템용 자바가상머신모듈에 의한 OFP 소스빌드는 상대적으로 수행속도가 느린 인터프리터(Interpreter)의 방식을 개선한 것으로서, PC상에서 OFP를 개발할 경우 자바 가상 머신 기반의 자바 바이트코드를 이용한 시뮬레이터(PC BENCH)를 개발하여 시뮬레이션을 수행한다. 그러나, 상기와 같은 바이트코드에 대하여 인터프리터할 경우 시스템에 대한 이식성은 뛰어나지만 성능 저하의 문제가 발생하므로, 실제 임베디드 시스템에 로드할 경우에는 바이트 코드 형태로 되어있는 자바 어플리케이션을 수행되기 전에 미리 컴파일(Cross Compile)해서 최적화된 바이너리 코드를 생성하는 AOTC(Ahead OfTime Compile) 형태의 기술을 사용함으로써, 수행속도에서 최대 성능을 낼 수 있도록 하였다.

여기서, 상기와 같이 자바언어로 제작된 다기능 시현 비행운용 OFP(응용프로그램)는 내부의 프로세스(메인 프로세서모듈(2)과, 전방 상향시현기 프로세서모듈(3), 그래픽 프로세서모듈(4)상에 예컨대, VxWorks와 NEOS RTOS(Real Time Operating System) 및 OpenGL (Open Graphics Library)의 인터페이스역할을 하는 실시간 자바가상머신모듈(Jamaica Virtual Machine)을 기반으로 하여 객체 지향적 OFP로 설계 및 구현된다.

즉, 상기 자바가상머신모듈(11)은 자바 네이티브 인터페이스(Java Native Interface, JNI) 와 자바 바이너리 인터페이스(Java Binary Interface, JBI)를 통한 C언어 기반의 라이브러리 형태로 설계 및 구현된 미들웨어로의 접근을 지원한다.

여기서, 상기와 같은 MFD의 OFP를 실행하기위해서는 먼저, 실행관리모듈(14)이 OFP 수행 및 쓰레드(Thread)를 제어 및 관리 하며, 시스템 관리 모듈을 통한 시스템 제어 및 예외처리 시나리오를 수행한다. 이때, 상기 OFP가 스케줄제어모듈(15)를 통해 각 Hz별(25Hz, 12Hz, 6Hz, 3Hz, 1Hz, 1Hz Offset)로 수행 하는 명령들을 스케줄링 한다. 한편, 상기 과정후에 데이터전송모듈(16)이 하드웨어구조부(9)의 데이터를 설정된 통신방식 예컨대, 1553B MUX 통신으로 처리하고 각 Hz별 데이터 관리와 수집된 데이터에 대한 무결성 점검을 수행한다. 그리고 상기 MFD(7)의 화면 제어를 위한 입력 장치인 입력해석모듈(17)이 OSB(Option Switch Button) 신호를 제어한다. 또한, 상기 과정중에 비디오제어모듈(18)은 하드웨어구조부(9)의 VPM(6)의 API를 이용하여 외부 비디오를 제어한다. 이때, 상기 통신모듈을 통하여 화면관리모듈(19)은 수집된 데이터를 바탕으로 각종 심볼을 조합하여 특정 페이지로 구성하여 이를 화면에 시현 시키고, 다기능 시현기(MFD_를 통하여 시현되는 최종 화면을 제어하게 된다.

1 :다기능시현 비행운용장치 2 : 메인 프로세서모듈
3 : HPM 4 : 그래픽 프로세서모듈
5 : 그래픽 드라이버 모듈 6 : 비디오 프로세서 모듈
7 : 다기능 시현기 8 : 스위칭 모듈
9 : 하드웨어구조부 10: 저장매체
11: 자바가상머신모듈 12: 미들웨어구조부
13: MFD OFP 14: 실행관리모듈
15: 스케줄제어모듈 16: 데이터전송모듈
17: 입력해석모듈 18: 비디오제어모듈
19: 화면관리모듈 20: 임무컴퓨터시스템
21: 내장 데이터 훈련 유닛 22: 전자지도제어유닛
23: 시스템관리모듈 24: 통신제어모듈

Claims

임무컴퓨터시스템의 메인 프로세서모듈, 전방 상향시현기 프로세서모듈, 그래픽 프로세서모듈, 그래픽 드라이버 모듈, 비디오 프로세서 모듈, 다기능 시현기(MFD) 및 스위칭 모듈을 포함하여 구성되는 하드웨어구조부와;
상기 하드웨어구조부에 탑재되거나 혹은 별도의 저장매체내에 저장되어 하드웨어구조부의 하위구성요소들을 자바언어로 제작된 다기능 시현 비행운용 OFP를 통해 제어되도록 실시간으로 인터페이스시키는 자바가상머신모듈과;
상기 하드웨어구조부와 자바가상머신모듈사이에 위치하고 자바가상머신모듈의 OFP에 의한 다기능 비행시현 제어신호들을 하드웨어구조부로 전달처리한후 그 결과응답신호들을 자바가상머신모듈로 전달하는 미들웨어구조부를 포함하는 자바가상머신기능을 이용한 임무제어 컴퓨터시스템의 다기능 시현 비행운용장치.
제1항에 있어서,
상기 다기능 시현 비행운용 OFP는 메인 프로세서모듈과, 전방 상향시현기 프로세서모듈, 그래픽 프로세서모듈상에 VxWorks와 NEOS RTOS(Real Time Operating System) 및 OpenGL (Open Graphics Library)의 인터페이스역할을 하는 실시간 자바가상머신을 기반으로 하여 객체 지향적으로 설계 및 구현되는 것을 특징으로 하는 자바가상머신기능을 이용한 임무제어 컴퓨터시스템의 다기능 시현 비행운용장치.
제1항에 있어서,
상기 자바가상머신모듈은 자바 네이티브 인터페이스(Java Native Interface, JNI) 와 자바 바이너리 인터페이스(Java Binary Interface, JBI)를 통한 C언어 기반의 라이브러리 형태로 설계 및 구현된 미들웨어로의 접근을 지원하는 것을 특징으로 하는 자바가상머신기능을 이용한 임무제어 컴퓨터시스템의 다기능 시현 비행운용장치.
제1항에 있어서,
상기 다기능 시현 비행운용 OFP는 자바 리얼타임 규격(Real time Specification for Java, RTSJ)을 만족하는 실시간 임베디드 시스템용 자바 가상머신을 기반으로 개발된 UML2.1기반의 모델 중심 개발(Model Driven Development, MDD)을 지원하는 자바 통합 개발 툴인 Rhapsody에서 디자인 되고, 일부 소스 코드를 자동 생성하는 것을 특징으로 하는 자바가상머신기능을 이용한 임무제어 컴퓨터시스템의 다기능 시현 비행운용장치.
제1항에 있어서,
상기 다기능 시현 비행운용 OFP는 이클립스(Eclipse)라는 통합 개발 툴과 Rhapsody와의 연동을 통하여 코딩한 후, 최종적으로 Rhapsody에서 모델을 생성한 후 그 생성된 모델에 대하여 버전 관리를 수행하는 것을 특징으로 하는 자바가상머신기능을 이용한 임무제어 컴퓨터시스템의 다기능 시현 비행운용장치.
제1항에 있어서,
상기 다기능 시현 비행운용 OFP는 JUNIT 4.x,로 유닛 테스트를 수행하고, 룰 기반(Rule Base)의 정적 코드 분석툴(Static Code Analysis Tool)인 Veriflux(AICAS)와 Resort for Java(Soft 4 Soft)을 이용하는 것을 특징으로 하는 자바가상머신기능을 이용한 임무제어 컴퓨터시스템의 다기능 시현 비행운용장치.
제1항에 있어서,
상기 다기능 시현 비행운용 OFP는 FCS(Flight Control System), FCR(Fire Control Radar), WPN(Weapon), SMC(Store Management Control), RWR(Radar Warning Receiver) 관련 정보를 시현 및 제어함은 물론 계기 착륙 및 전술 항법 정보가 포함된 EFI(Electronic Flight Instrument)가 시현되는 것을 특징으로 하는 자바가상머신기능을 이용한 임무제어 컴퓨터시스템의 다기능 시현 비행운용장치.
제1항에 있어서,
상기 다기능 시현 비행운용 OFP는 OFP 수행 및 쓰레드(Thread)를 제어 및 관리 하며, 시스템관리모듈을 통한 시스템 제어 및 예외처리 시나리오를 수행하는 실행관리모듈과;
상기 OFP가 각 Hz별로 수행 하는 명령들을 스케줄링 하는 스케줄제어모듈과;
상기 하드웨어구조부의 데이터를 설정된 통신방식으로 처리하고 각 Hz별 데이터 관리와 수집된 데이터에 대한 무결성 점검을 수행하는 데이터전송모듈과;
상기 MFD의 화면 제어를 위한 입력 장치인 OSB(Option Switch Button) 신호를 제어하는 입력해석모듈과;
상기 VPM의 API를 이용하여 외부 비디오를 제어하는 비디오제어모듈과;
통신모듈을 통하여 수집된 데이터를 바탕으로 각종 심볼을 조합하여 특정 페이지로 구성하여 이를 화면에 시현 시키고, 다기능 시현기(MFD_를 통하여 시현되는 최종 화면을 제어하는 화면관리모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 자바가상머신기능을 이용한 임무제어 컴퓨터시스템의 다기능 시현 비행운용장치.
제8항에 있어서,
상기 실행관리모듈은 메인 클래스인 Executive Manager를 통하여 프로세스 정보, VIDEO 및 화면관리모듈에서 제어하는 데이터에 관한 초기화 루틴을 호출하고, 각종 쓰레드(Clock, Failure, Schedule, Communication 등)를 생성하며, 각각의 쓰레드는 세마포어(Semaphore)를 통해서 구동하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 자바가상머신기능을 이용한 임무제어 컴퓨터시스템의 다기능 시현 비행운용장치.
제8항에 있어서,
상기 실행관리모듈은 JNI/JBI 인터페이스를 내부에 정의하여 접근 인터페이스로 제공함으로써 외부 모듈이 해당 인터페이스를 통하여 미들웨어를 제어 할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 자바가상머신기능을 이용한 임무제어 컴퓨터시스템의 다기능 시현 비행운용장치.
제8항에 있어서,
상기 스케줄제어모듈은 시간 결정적(Time Deterministic) 스케줄링을 보장하는 RTSJ에 의해 정의된 리얼타임-쓰레드(Realtime-Thread)를 사용하여 스케줄 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 자바가상머신기능을 이용한 임무제어 컴퓨터시스템의 다기능 시현 비행운용장치.
제8항에 있어서,
상기 화면관리모듈은 페이지(Page), 심볼(Symbol) 및 매트릭스(Matrix) 단위로 구성하되, 상기 페이지 부분은 입력 제어로부터 입력되는 신호를 처리하고, 심볼 부분은 OpengGL API를 이용한 MFD로 시현할 화면을 구성하며, 상기 매트릭스 부분은 통신제어모듈로부터 입력받은 최신 데이트를 업데이트 하여 심볼 및 페이지에 제공하는 것을 특징으로 하는 자바가상머신기능을 이용한 임무제어 컴퓨터시스템의 다기능 시현 비행운용장치.
다기능 시현 비행운용 OFP를 생성하기위해 통합모델링 언어(Unified Modeling Language UML)를 지원하는 통합 개발 도구 Rhapsody(IBM)를 이용하여 디자인 및 코딩을 하는 제1 과정과;
상기 제1 과정에 의해 디지인 및 코딩된 데이터들을 유닛테스트도구인 JUNIT(Java Unit Test Tool)을 이용한 개별 함수에 대한 유닛 테스트를 수행 하는 제2 과정과;
상기 제2 과정에 의해 유닛테스트된 데이터들을 정적 분석 툴인 Resort for JAVA(Soft 4 soft)를 이용하여 규칙 기반(Rule Base) 소스를 분석하는 제3 과정과;
상기 제3 과정에 의해 소스분석된 데이터들을 Jamaica Builder들 통해 OFP의 최종 실행 이미지로 생성하여 객체 지향적 OFP를 설계 및 구현하는 제4 과정을 포함하는 자바가상머신기능을 이용한 임무제어 컴퓨터시스템의 다기능 시현 비행운용장치의 제어방법.
제13항에 있어서,
상기 제4 과정에는 자바가상머신모듈을 기반으로 자바로 구현된 다기능 디스플레이의 OFP 소스 파일들을 Jamaica Builder에 의해 C 언어 소스로 변경하는 제4-1과정과;
상기 제4-1과정후에 C언어 소스로 변경된 데이터들을 링커에 의해 자바가상머신모듈과 C언어 컴파일러를 통해 생성된 오브젝트 파일의 링크이후 실행 가능한 이미지로 생성하는 제4-2과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자바가상머신기능을 이용한 임무제어 컴퓨터시스템의 다기능 시현 비행운용장치의 제어방법.
제14항에 있어서,
상기 제 4-2과정에는 객체지향 OFP를 실제 임베디드 시스템에 로드할 경우 바이트 코드 형태로 되어있는 자바 어플리케이션을 수행되기 전에 미리 컴파일(Cross Compile)해서 최적화된 바이너리 코드를 생성하는 AOTC(Ahead OfTime Compile) 형태의 기술을 사용하는 것을 특징으로 하는 자바가상머신기능을 이용한 임무제어 컴퓨터시스템의 다기능 시현 비행운용장치의 제어방법.