KR20150104251A - 항공기 시스템 및 그것의 제어 방법 - Google Patents

항공기 시스템 및 그것의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 항공기 시스템의 신뢰성 및 안정성을 향상시키도록 중복 모듈들을 구비한 항공기 시스템 및 그것의 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 항공기 시스템의 제어 방법은 복수의 중복 모듈이 클라이언트로부터 대응하는 이벤트 명령을 각각 수신하는 단계, 이벤트 명령에 응답하여, 복수의 중복 모듈 중 제 1 모듈이 이벤트 명령에 의해 특정되는 제 1 이벤트를 수행하는 단계, 제 1 이벤트가 완료된 후, 복수의 중복 모듈 중 제 1 모듈과 상이한 제 2 모듈이 이벤트 명령에 의해 특정되는 제 2 이벤트를 수행하는 단계 및 제 1 이벤트의 수행 결과를 나타내는 제 1 응답 신호 및 제 2 이벤트의 수행 결과를 나타내는 제 2 응답 신호를 클라이언트에 반환하는 단계를 포함하고, 클라이언트는 제 1 응답 신호 및 제 2 응답 신호를 비교하여, 복수의 중복 모듈 간의 동기화 여부 또는 복수의 중복 모듈의 오류를 판단한다.

Description

항공기 시스템 및 그것의 제어 방법{AIRPLANE SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 항공기 시스템 및 그것의 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 항공기 시스템의 신뢰성 및 안정성을 향상시키도록 중복 모듈들을 구비한 항공기 시스템 및 그것의 제어 방법에 관한 것이다.
항공기 시스템에는 통합 모듈 항공전자(IMA, Integrated Modular Avionics)라는 기술이 사용된다. IMA(Integrated Modular Avionics)는 각기 다른 안전 레벨을 갖는 많은 애플리케이션으로 구성된 시스템의 안전성 및 효율성을 향상시키기 위한 기술로서, IMA는 애플리케이션과 하드웨어가 개발 또는 실행될 때에 서로 간에 영향을 받지 않도록 하여 하드웨어 또는 애플리케이션의 개발 비용을 감소시키는 효과를 갖는다. IMA는 특히 항공기 시스템에 있어서, ARINC-653과 같은 항공 소프트웨어 표준에 적용될 수 있다.
ARINC(Aeronautical Radio, Incorporated)은 미국의 비영리 단체로서, 지상 기지국과 항공기 간의 통신 서비스 및 항공전자 표준의 표준 규격을 정의한다. ARINC-653은 ARINC에서 정의한 표준 규격 중 하나로서, IMA를 목적으로 항공기 시스템의 운영체제와 그 위에서 동작하는 응용 프로그램 간의 인터페이스를 규정하는 기술표준이다.
많은 수의 응용프로그램 및 프로세스들로 구성된 항공기 시스템에서, ARINC-653은 복수의 파티션(partition)을 규정한다. 이러한 파티션은 각각의 애플리케이션들이 더욱 효율적으로 동작하기 위한 것으로서, 파티션은 사용자 레이어에서는 프로세스의 형태로 존재하며, 커널 레이어에서는 파티션의 정보를 가지고 있는 데이터를 이용하여 파티션을 통한 스케줄링이 수행된다.
한편, 항공기 시스템에는 그 특성상 높은 신뢰성과 안정성이 요구된다. 그리고, 항공기 시스템은 이러한 신뢰성 및 안정성을 확보하기 위해 일부 구성요소가 종종 중복 시스템으로 구성된다. 그러나, ARINC-653 표준 하에서, 종래의 항공기 시스템은 이러한 중복 시스템에 적합하도록 구성되지 않았다. 따라서, 불필요한 비효율이 발생하였던 바, 중복 시스템에 최적화된 항공기 시스템이 요구된다.
본 발명의 목적은 중복 시스템에 최적화된 모니터링 또는 디버깅 방법을 수행하는 항공기 시스템 및 그것의 제어 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 다른 목적은 항공기 시스템의 모니터링 또는 디버깅 방법에 있어서, 중복 모듈 간의 동기화를 효율적으로 수행하고, 중복 모듈들의 동작 오류를 효과적으로 판별하는 항공기 시스템 및 그것의 제어 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 항공기 시스템의 제어 방법은, 복수의 중복 모듈이 클라이언트로부터 대응하는 이벤트 명령을 각각 수신하는 단계; 상기 이벤트 명령에 응답하여, 상기 복수의 중복 모듈 중 제 1 모듈이 상기 이벤트 명령에 의해 특정되는 제 1 이벤트를 수행하는 단계; 상기 제 1 이벤트가 완료된 후, 상기 복수의 중복 모듈 중 상기 제 1 모듈과 상이한 제 2 모듈이 상기 이벤트 명령에 의해 특정되는 제 2 이벤트를 수행하는 단계; 및 상기 제 1 이벤트의 수행 결과를 나타내는 제 1 응답 신호 및 상기 제 2 이벤트의 수행 결과를 나타내는 제 2 응답 신호를 상기 클라이언트에 반환하는 단계를 포함하고, 상기 클라이언트는 상기 제 1 응답 신호 및 상기 제 2 응답 신호를 비교하여, 상기 복수의 중복 모듈 간의 동기화 여부 또는 상기 복수의 중복 모듈의 오류를 판단한다.
실시 예로서, 상기 제 1 모듈은 상기 복수의 중복 모듈 중 가장 우선하여 동작하는 마스터 모듈이고, 상기 제 2 모듈은 상기 1 모듈의 불능 시에, 상기 제 1 모듈을 대체하는 슬레이브 모듈이다.
실시 예로서, 상기 제 1 이벤트는 상기 제 1 모듈에 의해 수행되는 모니터링 동작 또는 디버깅 동작이고, 상기 제 2 이벤트는 상기 제 2 모듈에 의해 수행되는 모니터링 동작 또는 디버깅 동작이다.
실시 예로서, 상기 제 1 이벤트를 수행하는 단계는, 상기 제 1 이벤트가 수행된 후, 상기 제 1 모듈이 메모리 부에 동기화 요청을 제공하는 단계를 포함한다.
실시 예로서, 상기 메모리 부는 상기 동기화 요청에 응답하여 상기 메모리 부가 저장하는 플래그의 값을 토글 또는 변경한다.
실시 예로서, 상기 제 2 이벤트를 수행하는 단계는, 상기 플래그의 값이 토글 또는 변경되는 것에 응답하여, 상기 제 2 이벤트를 수행하는 단계; 및 상기 제 2 이벤트가 수행된 후, 상기 제 2 모듈이 상기 메모리 부에 상기 동기화 요청과 구분되는 다른 동기화 요청을 제공하는 단계를 포함한다.
실시 예로서, 상기 메모리 부는 상기 다른 동기화 요청에 응답하여 상기 메모리 부가 저장하는 상기 플래그의 값을 다시 토글 또는 변경한다.
실시 예로서, 상기 이벤트 명령은 패킷 형태로 상기 복수의 중복 모듈 각각에 수신된다.
실시 예로서, 상기 제 1 응답 신호 및 상기 제 2 응답 신호는 패킷 형태로 상기 클라이언트에 반환된다.
실시 예로서, 상기 이벤트 명령은 상기 대응하는 중복 모듈에 대한 식별자를 포함한다.
실시 예로서, 상기 식별자는 상기 제 1 응답 신호 또는 상기 제 2 응답 신호에 포함되어 상기 클라이언트로 반환된다.
본 발명의 실시 예들에 따른 항공기 시스템은, 클라이언트; 상기 클라이언트로부터 제 1 이벤트 명령을 수신하고, 상기 제 1 이벤트 명령에 응답하여 제 1 이벤트를 수행하고, 상기 제 1 이벤트의 수행 결과를 제 1 응답 신호로서 상기 클라이언트에 반환하는 제 1 모듈; 및 상기 클라이언트로부터 제 2 이벤트 명령을 수신하고, 상기 제 2 이벤트 명령에 응답하여, 제 2 이벤트를 수행하고, 상기 제 2 이벤트의 수행 결과를 제 2 응답 신호로서 상기 클라이언트에 반환하는 제 2 모듈을 포함하고, 상기 클라이언트는 상기 제 1 응답 신호 및 상기 제 2 응답 신호를 비교하여, 상기 1 모듈 및 상기 제 2 모듈 간의 동기화 여부 또는 상기 제 1 모듈 및 상기 제 2 모듈의 오류를 판단한다.
실시 예로서, 상기 1 모듈 및 상기 제 2 모듈의 동기화에 사용되는 동기화 플래그를 저장하는 메모리 부를 더 포함한다.
실시 예로서, 상기 제 1 모듈은 상기 제 1 이벤트의 수행 후에, 상기 동기화 플래그의 값이 토글 또는 변경되도록 동기화 요청을 상기 메모리 부에 제공하고, 상기 제 2 모듈은 상기 동기화 플래그의 상기 토글 또는 변경에 응답하여, 상기 제 2 이벤트를 수행한다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 중복 시스템으로 구성된 항공기 시스템에 최적화된 모니터링 또는 디버깅 방법이 제공된다.
또한, 항공기 시스템의 모니터링 또는 디버깅시에, 중복 모듈 간에 동기화가 효율적으로 수행되고, 각 중복 모듈들의 동작 오류를 효과적으로 판별할 수 있다.
나아가, 항공기의 중복 시스템을 효과적으로 지원함으로써, 항공기 시스템의 신뢰성과 안정성이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 항공기 시스템을 개략적으로 보여주는 개요도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 중복 시스템으로 구성된 항공기시스템을 예시적으로 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 1의 마스터 부의 구체적인 구성을 예시적으로 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 항공기 시스템의 중복 모듈들이 클라이언트와 상호 작용하는 방법을 나타내는 상호작용도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 중복 시스템으로 구성된 항공기 시스템의 제어 방법을 예시적으로 나타내는 순서도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다.
또한, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 의도된 것이 아니며, 본 발명의 범위는 원칙적으로 첨부한 청구항들에 정해지고, 청구항들에 기재된 것 및 그와 균등한 범위의 가능한 실시 예들을 포괄한다. 유사한 참조부호가 도면들에서 사용되는 경우, 유사한 참조부호는 여러 실시 예들에 대해서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 첨부한 도면들을 참조하여, 구체적인 실시 예를 통해 본 발명의 내용 및 사상을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른, 항공기 시스템을 개략적으로 보여주는 개요도이다. 도 1을 참조하면, 항공기 시스템(10)은 항공기(11) 내에 내장된 중복 시스템(12)을 포함한다.
중복 시스템(12)은 항공기 시스템(10)의 신뢰성 및 안정성을 확보하기 위해서 주요 모듈을 이중 또는 그 이상으로 중복화한 것으로서, 이들 중에서 어느 하나가 비정상적으로 동작하면 대기하고 있는 나머지 모듈이 빠른 시간 내에 비정상 모듈을 대체함으로써 시스템이 정상 동작하도록 한다.
예를 들어, 중복 시스템(12)이 삼중 중복화된 것으로 가정한다. 이때, 중복 시스템(12)은 동일한 기능을 수행할 수 있는 하나의 마스터 부(13)와 두 개의 슬레이브 부(14, 15)를 포함한다. 정상 운전 조건에서, 중복 시스템(12)의 주요 기능은 마스터 부(13)에 의해 수행된다. 슬레이브 부(14, 15)들은 마스터 부(13)의 동작 중에 대기상태로 있거나, 다른 부수적인 기능을 수행하거나, 마스터 부(13)를 추종하여 마스터 부(13)와 동일한 동작을 수행하도록 구성될 수 있다. 다만, 마스터 부(13)가 정상 동작하는 동안, 슬레이브 부(14, 15)들은 마스터 부(13)의 기능에 간섭하거나 항공기 시스템(1000)의 표면상에 드러나지 않는다.
한편, 마스터 부(13)가 고장이나 다른 오류로 인하여 비정상 작동하는 경우, 항공기 시스템(12)의 정상 운전을 위해 마스터 부(13)는 슬레이브 부(14, 15)들 중 적어도 하나에 의해서 대체된다. 마스터 부(13)의 기능은 슬레이브 부(14, 15)로 이전되며, 항공기 시스템(12)은 슬레이브 부(14, 15)의 동작에 의존하여 안정적으로 그 기능을 유지하게 된다.
실시 예로서, 마스터 부(13)가 비정상 작동하는 경우, 마스터 부(13)의 기능은 일차적으로 제 1 슬레이브 부(14)에 이전될 수 있다. 이 경우, 제 2 슬레이브 부(15)는 제 1 슬레이브 부(14)의 고장에 대비한 중복 모듈이 되며, 제 1 슬레이브 부(14)가 비정상 작동하는 경우 제 1 슬레이브 부(14)의 기능은 제 2 슬레이브 부(15)로 다시 이전된다.
실시 예로서, 항공기 시스템(10)은 ARINC-653 표준에 기반한 것으로서, 중복 시스템(12)은 ARINC-653 표준에 기반한 운영 체제에 의해 동작하는 것일 수 있다.
위에서는, 항공기 시스템(10)의 중복 시스템(12)을 구성하는 일반적인 방법 및 원리에 대해서 설명하였다. 이하에서는, 항공기 시스템(10)에 대해 모니터링 및 디버깅을 수행하는 중복 시스템(12)의 구체적인 동작 방법 및 구성에 대해서 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 항공기 시스템에 있어서 중복 시스템으로 구성된 컴퓨터 장치를 예시적으로 나타내는 블록도이다. 도 2를 참조하면, 항공기 시스템(1000)은 중복 시스템으로 구성된 컴퓨터 장치(100) 및 클라이언트 장치(200)를 포함한다.
컴퓨터 장치(100)는 동일 또는 유사한 동작을 수행할 수 있는 복수의 중복 모듈들(110, 120, 130)을 포함한다. 이때, 중복 모듈들(110, 120, 130)이 수행하는 동작은 항공기 시스템(1000)에 대한 모니터링 동작 또는 디버깅 동작이다. 복수의 중복 모듈(110, 120, 130)은 각각 독립적으로 클라이언트(200)와 인터페이스할 수 있다. 중복 모듈들(110, 120, 130) 각각은 클라이언트(200)로부터 모니터링 명령 또는 디버깅 명령(CMD1, CMD2, CMD3)을 수신하고, 수신한 명령(CMD1, CMD2, CMD3)에 따라 모니터링 또는 디버깅 동작을 수행한 후, 동작 수행 결과를 나타내는 응답 신호(RE1, RE2, RE3)를 클라이언트 장치(200)에 각각 반환한다.
도 2에서는 세 개의 중복 모듈들(110, 120, 130)이 도시되었지만, 이는 예시적인 것으로서 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 컴퓨터 장치(100)는 네 개 이상의 중복 모듈들을 포함하도록 구성될 수도 있고, 단지 두 개의 중복 모듈들 만을 포함하도록 구성될 수도 있다. 컴퓨터 장치(100)는 복수의 중복 모듈(110, 120, 130)이 각각 접근할 수 있는 메모리 부(140)를 더 포함한다. 메모리 부(140)는 복수의 중복 모듈(110, 120, 130)의 동기화에 참조되는 하나 이상의 플래그(동기화 플래그)들을 저장할 수 있다. 실시 예로서, 복수의 중복 모듈들(110, 120, 130) 및 메모리 부(141)는 하나의 메인보드 상에 임베디드(embeded)될 수 있다.
클라이언트(200)는 컴퓨터 장치(100)에 모니터링 명령 또는 디버깅 명령(CMD1, CMD2, CMD3)을 전송하고, 컴퓨터 장치(100)로부터 명령(CMD1, CMD2, CMD2)에 따른 수행 결과(RE1, RE2, RE3) 수신하여, 모니터링 명령 또는 디버깅 명령이 잘 수행되었는지 및 복수의 중복 모듈(110, 120, 13)들이 잘 동기화되었는지 판단한다(210). 중복 모듈들(110, 120, 130) 간의 동기화가 적절히 수행되지 않은 경우, 중복 모듈들(110, 120, 130) 중 어느 하나의 동작을 다른 하나가 성공적으로 대체할 수 없게 될 수 있기 때문에, 항공기 시스템(1000)의 안정적인 동작을 위해 각 중복 모듈들(110, 120, 130)의 동기화 여부는 중요하다.
컴퓨터 장치(100) 및 클라이언트(200)의 동작을 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
모니터링 동작은 클라이언트(200)가 여러 모니터링 동작들 중에서 어느 하나를 지시하는 명령을 패킷으로 생성하고, 생성된 패킷(CMD1, CMD2, CMD3)을 컴퓨터 장치(100)의 중복 모듈들(110, 120, 130)에 각각 전송함으로써 시작된다.
실시 예로서, 클라이언트(200)는 패킷을 생성할 때에, 중복 모듈들(110, 120, 130) 각각에 대한 패킷(CMD1, CMD2, CMD3)을 개별적으로 생성하며, 각 패킷들(CMD1, CMD2, CMD2)은 자신을 구별하기 위한 식별자를 포함한다.
중복 모듈들(110, 120, 130)은 각각 수신한 패킷(CMD1, CMD2, CM3)에 따라 항공기 시스템(1000)에 대한 모니터링을 수행한다. 중복 모듈들(110, 120, 130)의 모니터링 동작은 컴퓨터 장치(100)의 실시간 운영체제(ARINC-653 표준에 기반한)상에서 수행된다. 예를 들어, 컴퓨터 장치(100)의 운영체제상에서 특정한 애플리케이션이 수행되고 있을 때 클라이언트(200)로부터 미리-정의된 모니터링 명령(CMD1, CMD2, CMD3)을 받으면, 컴퓨터 장치(100)는 현재 애플리케이션 등을 일시 중지하고 그 상태에서 명령(CMD1, CMD2, CMD3)에 따라 메모리의 내용을 읽거나 메모리의 위치에 특정한 값을 기록하는 모니터링 동작을 수행한다. 이러한 모니터링 동작은 중복 모듈들(110, 120, 130) 각각에서 개별적으로 중복 수행되고, 그 과정에서 각각의 중복 모듈들(110, 120, 130)의 모니터링 동작은 동기화된다.
중복 모듈들(110, 120, 130)은 요청된 모니터링 동작을 수행한 후에, 명령 또는 패킷(CMD1, CMD2, CMD3)에 포함되어 있던 각각의 식별자를 포함하는 응답 신호(RE1, RE2, RE3)를 생성한다. 응답 신호(RE1, RE2, RE3)는 중복 모듈들(110, 120, 130)로부터 클라이언트(200)를 향해 전송된다. 클라이언트(200)는 수신한 응답 신호에 포함된 식별자를 이용하여, 각 응답 신호들(RE1, RE2, RE3)이 중복 모듈들(110, 120, 130) 중 어느 것으로부터 전송된 것인지 판단하고, 수신한 응답 신호(RE1, RE2, RE3)들을 비교하여 중복 모듈들(110, 120, 130)의 동기화 여부 및 동작 오류를 판단한다. 예를 들어, 클라이언트(200)는 응답 신호(RE1, RE2, RE3)들이 서로 동일한 값을 가지면, 중복 모듈들(110, 120, 130) 간에 동기화가 정상적으로 이루어진 것으로 판단한다. 반대로, 클라이언트(200)는 응답 신호(RE1, RE2, RE3)들이 서로 다른 값을 가지면, 중복 모듈들(110, 120, 130) 간에 동기화가 정상적으로 이루어지지 않거나 컴퓨터 장치(100) 또는 중복 모듈들(110, 120, 130)에 어떤 문제가 발생한 것으로 판단한다.
한편, 중복 모듈들(110, 120, 130) 각각이 명령 또는 패킷(CMD1, CMD2, CMD3)을 수신하여 모니터링 동작을 수행하고, 그 결과에 따라 응답 신호(RE1, RE2, RE3)를 반환하는 일련의 단계들 및 그때의 동기화 방법은 도 4 및 5를 참조하여 더욱 상세히 설명된다.
클라이언트(200)와 컴퓨터 장치(100) 간의 데이터 전송은 이더넷 및 통신 시리얼과 같은, 당해 기술분야에 널리 알려진 통신 수단을 사용하여 수행된다.
지금까지 설명한 컴퓨터 장치(100) 또는 중복 모듈들(110, 120, 130)의 모니터링 동작은 디버깅 동작의 일부일 수 있다. 예를 들어, 모니터링 동작의 결과에 따라 오류가 발생한 것으로 판별되는 경우, 컴퓨터 장치(100)는 자신 또는 항공기 시스템(1000)에 대해 필요한 디버깅을 수행할 수 있다.
실시 예로서, 컴퓨터 장치(100) 및 클라이언트(200)는 동일한 하드웨어 상에 임베디드(embeded)된 복수의 모듈로서 구성될 수도 있고, 서로 하드웨어적으로 독립된 복수의 컴퓨터로 구성될 수도 있다.
상기와 같은 구성에 따르면, 중복 시스템으로 구성된 항공기 시스템에 대해 최적화된 모니터링 방법 및 디버깅 방법이 제공된다. 또한, 항공기 시스템의 모니터링 또는 디버깅시에, 중복 모듈들 간에 동기화가 효율적으로 수행되며 각 중복 모듈들의 동작 오류를 효과적으로 판별할 수 있다. 나아가, 항공기의 중복 시스템을 효과적으로 지원함으로써, 항공기 시스템의 신뢰성과 안정성이 향상될 수 있다.
도 3은 도 1의 마스터 부의 구체적인 구성을 예시적으로 나타내는 블록도이다. 도 3을 참조하면, 마스터 부(110)는 복수의 파티션들(111, 112, 113), 운영시스템 부(114) 및 하드웨어 부(115)를 포함한다. 마스터 부(110)는 앞서 설명한 바와 같이 ARINC-653 표준에 기반한 컴퓨팅 모듈로서, 컴퓨터 장치(100, 도 2 참조) 또는 항공기 시스템(1000, 도 2 참조)에 대한 모니터링 동작 및 디버깅 동작을 수행한다
한편, 복수의 파티션들(111, 112, 113) 각각은 서로 동일 또는 유사한 구조로 구성될 수 있다. 따라서, 여기서는 제 1 파티션(111)에 대해서만 설명하기로 한다.
제 1 파티션(111)은 모니터링 에이전트(111a, Monitoring Agent, 이하 MA), 모니터링 관리자(111b, Network Agent, 이하 NA) 및 네트워크 드라이버(111c, Network Driver, 이하 ND)를 포함한다.
MA(111a)는 외부 시스템으로부터 수신한 명령을 처리하기 위한 시스템 콜을 발생시키는 구성이다. 구체적으로, MA(111a)는 외부의 시스템(예를 들어, 클라이언트(200, 도 2 참조))으로부터 요청받은 모니터링 명령에 따라 모니터링 정보를 얻기 위해 내부적으로 구현되어있는 시스템 콜을 발생시켜, 운영체제에 존재하는 디버깅 관리 컴포넌트로부터 필요한 모니터링 정보를 획득하고, 획득된 모니터링 정보를 네트워크를 통해 외부의 시스템으로 반환한다.
NA(111b)는 MA(111a)와 모니터링 명령 또는 모니터링 결과를 주고 받는 구성으로서, NA(111b)는 외부의 시스템으로부터 모니터링 명령(예를 들어, 도 2의 CMD1)을 수신하고 수신된 명령을 MA(111a)로 전달한다. 또한, NA(111b)는 모니터링 결과를 MA(111a)로부터 수신하고, 수신된 결과에 기초하여 응답 신호(예를 들어, 도 1의 RE1)를 생성한 후, 생성된 응답 신호를 외부의 시스템에 전송한다.
ND(111c)는 컴퓨터 장치(100)의 네트워크 드라이버로서, 컴퓨터 장치(100)와 외부 시스템 사이의 데이터 송수신에 기여한다. 예를 들어, ND(111c)는 이더넷 또는 시리얼 통신의 드라이버일 수 있다.
운영시스템 부(114)는 인터럽트 서비스 루틴(114a, Interrupt Service Routine, 이하 ISR) 및 모니터링 관리자(114b, Monitoring Management, 이하 MM)를 포함한다.
ISR(114a)은 인터럽트와 관련된 특정한 이벤트가 발생하였을 때의 처리 루틴이다.
MM(114b)은 모니터링 동작을 직접적으로 수행한다. 예를 들어, MM(114b)는 MA(111a)의 시스템 콜에 따라, 모니터링의 대상이 되는 시스템(예를 들어, 컴퓨터 장치(100), 도 2 참조)의 메모리나 레지스터에 접근하여 특정 데이터를 획득한 후, 그 결과를 MA(111a)에 돌려준다.
하드웨어 부(115)는 마스터 부(110)의 물리적 하드웨어를 구성하는 컴퓨팅 요소들을 포함한다. 예를 들어, 하드웨어 부(115)는 마이크로 제어 유닛(115a, Micro Control Unit, 이하 MCU)을 포함한다.
MCU(115a)는 마스터 부(110)를 제어하기 위한 전용 프로세서로서, 마스터 부(110)의 다양한 기능을 제어하는 비메모리 반도체로 구성된다. MCU(115a)는 특정 기능 수행에 적합하도록 전용-설계된 소프트웨어를 내장할 수 있다.
한편, MA(111a), ISR(114a) 및 MM(114b)은 하나의 모니터링부(116)를 구성할 수 있다.
이하에서는 도 3에 도시된 구성들을 참조하여, 마스터 부(110)의 모니터링 동작을 구체적으로 설명한다.
모니터링 동작은 복수의 세부 동작들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 모니터링 동작은 브레이크 포인트(break point, 정지점) 동작, 트리거(trigger) 동작, 실행 흐름 제어 동작, 메모리 읽기 및 쓰기 동작, 레지스터 읽기 및 쓰기 동작, 스냅샷(snapshot) 동작 및 사이클(cycle) 동작을 포함할 수 있다.
여기서, 브레이크 포인트 동작은 ARINC-653 표준 기반의 운영체제가 수행되는 대상 시스템(예를 들어, 컴퓨터 장치(100))의 메모리로부터 데이터를 읽어내거나 메모리에 데이터를 기록하기 위해, 외부 시스템(예를 들어, 클라이언트(200))에서 요청하는 위치에 브레이크 포인트를 설정 또는 해제하는 동작이다. 브레이크 포인트 동작은 IABR(Instruction Address Breakpoint Register) 및 DABR(Data Address Breakpoint Register) 등을 이용하여 수행된다. IABR 및 DABR에 대한 구체적인 내용은 당해 기술 분야에 널리 알려져 있으므로, 여기서는 그에 대한 설명을 생략한다.
트리거 동작은 브레이크 포인트가 설정된 후, 그에 응답하여 미리 결정된 조건에 따라서 특정한 기능 및 이벤트를 실행시키는 동작이다.
실행 흐름 제어 동작은 특정한 파티션(예를 들어, 111, 112, 113)의 프로세스 실행 흐름을 제어하는 동작이다. 실행 흐름 제어 동작은 예를 들어, 특정 파티션의 프로세스를 동작, 정지, 속행시키거나 일련의 시퀀스들 중 특정 단계를 실행시키는 동작을 포함한다.
메모리 읽기 및 쓰기 동작은 대상 시스템의 메모리에 접근하여, 데이터를 기록하거나 읽어낸 동작이다.
레지스터 읽기 및 쓰기 동작은 대상 시스템의 레지스터에 접근하여, 데이터를 기록하거나 읽어낸 동작이다.
스냅샷 동작은 ARINC-653 표준 기반의 운영체제가 수행되는 대상 시스템의 메모리상의 데이터 중 특정 변수들(variables)의 값을 스냅샷(snapshot) 방식으로 덤프(dump)하여 읽어오는 동작이다.
사이클 동작은 외부 시스템으로부터 어떤 이벤트(예를 들어, 타이머 이벤트)가 반복적으로 발생하는 것에 따라, 특정한 메모리 주소에 정해진 값을 반복으로 기록하는 동작이다. 예를 들어, 마스터 부(110)는 사이클 동작을 통해, 애플리케이션에 대해 이벤트가 발생할 때마다 주기적으로 특정한 변수 값을 1씩 증가시켜 기록할 수 있다.
모니터링 동작은 전체적인 흐름은 다음과 같다.
먼저, 클라이언트(200)가 통신 수단(예를 들어, 이더넷 또는 시리얼)을 통하여 마스터 부(110)에 모니터링을 요청하는 명령(CMD1)을 패킷 형태로 전달한다. 마스터 부(110)의 ND(11c) 및 NA(111b)는 클라이언트(200)로부터 패킷을 수신하고, 패킷에 포함된 모니터링 명령을 추출하여 MA(111a)로 전달된다. MA(111a)는 모니터링 명령을 해석하여, 모니터링의 세부 동작들(예를 들어, 브레이크 포인트(break point, 정지점) 동작, 트리거(trigger) 동작, 실행 흐름 제어 동작, 메모리 읽기 및 쓰기 동작, 레지스터 읽기 및 쓰기 동작, 스냅샷(snapshot) 동작 또는 사이클(cycle) 동작) 중에서 어떤 동작을 클라이언트(200)가 요청했는지를 판단하고, 판단 결과에 따라 클라이언트(200)가 요청한 세부 동작을 MM(114b)이 수행하도록 시스템 콜을 발생시킨다.
MM(114b)은 발생된 시스템 콜에 따라, 모니터링 세부 동작을 수행하고, 그 결과를 MA(111a)에 반환한다. MA(111a)는 반환받은 결과를 NA(111b)에 전달하고, NA(111b)와 ND(111c)는 전달된 결과를 참조하여, 클라이언트(200)가 요청한 명령의 수행 결과를 응답 신호(RE1)로서 클라이언트(200)에 전송한다. 이때, 응답 신호(RE1)는 패킷 형태로 구성될 수 있다. 전송된 응답 신호(RE1)는 클라이언트(200)가 컴퓨터 장치(100) 또는 중복 모듈들(110, 120, 130)의 동기화 여부 및 오류 여부 등을 확인하는 데 이용된다.
한편 여기서는 마스터 부(110)의 구성에 대해서만 설명하였지만, 여기서 설명되지 않은 슬레이브 부들(120, 130, 도 2 참조)도 마스터 부(110)와 동일 또는 유사한 기능(예를 들어, 모니터링 기능 및 디버깅 기능)을 수행할 수 있도록, 도 3에서 설명된 마스터 부(110)의 구성과 동일 또는 유사하게 구성된다.
즉, 슬레이브 부들(120, 130)은 마스터 부(110)의 고장 또는 불능에 대비하여 마스터 부(110)를 대체하기 위한 모듈이므로, 여기서 설명된 마스터 부(110)의 구성과 동일한 구성을 슬레이브 부들(120, 130)도 각각 포함한다. 다만, 그 구체적인 개별 구성들은 본 명세서의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서, 당업자의 기술 상식에 따라 마스터 부(120, 130)와 일부 달라지도록 변형되거나 변경될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 컴퓨터 장치의 중복 모듈들이 클라이언트와 상호 작용하는 방법을 나타내는 상호작용도이다. 도 4에서는, 중복 모듈들(110, 120, 130)이 ARINC-653 표준 기반의 모니터링 동작을 수행하는 방법 및 그때의 동기화 방법이 도시된다.
클라이언트(200)가 중복 모듈들(110, 120, 130)에 모니터링 명령(CMD1, CMD2, CMD3)을 전송함으로써, 모니터링 동작이 시작된다. 이때, 전송되는 모니터링 명령(CMD1, CMD2, CMD3)들은 중복 모듈들(110, 120, 130)의 모니터링부들(110a, 120a, 130a)에 각각 수신된다(2002, 2004, 2006).
모니터링 명령을 수신한 모니터링부들(110a, 120a, 130a)은 각각의 중복 모듈들(110, 120, 13)로부터 모니터링 동작에 대한 이벤트 트리거를 확인한다(2008, 2010, 2012). 그리고, 트리거가 온(on) 상태로 확인되면, 먼저 마스터 모니터링부(110a)는 마스터 부(110)에 대한 이벤트 동작, 여기서는 모니터링 동작, 을 수행한다(2014). 이때, 수행되는 모니터링 동작은 도 3과 관련하여 설명한 모니터링 동작 또는 그것의 세부 동작들 중 하나 이상일 수 있다. 마스터 모니터링부(110a)가 모니터링 동작을 수행하는 동안, 제 1 슬레이브 모니터링부(120a) 및 제 2 슬레이브 모니터링부(130a)는 메모리 부(140)의 동기화 플래그를 확인한다(2016, 2018). 동기화 플래그는 마스터 모니터링부(110a)의 모니터링 동작이 완료된 후 토글되는 값으로서, 제 1 슬레이브 모니터링부(120a) 및 제 2 슬레이브 모니터링부(130a)는 동기화 플래그가 토글될 때까지 주기적으로 그 값을 확인한다.
마스터 모니터링부(110a)의 모니터링 동작이 완료되면, 마스터 모니터링부(110a)는 동기화 요청을 메모리 부(140)에 전송한다(2022). 메모리 부(140)에 동기화 요청이 전송되면, 메모리 부(140)는 내부에 저장된 동기화 플래그의 값을 토글한다(예를 들어, 동기화 플래그의 값을‘FALSE’에서‘TRUE’로 토글)(2024).
실시 예로서, 마스터 모니터링부(110a)의 동기화 요청은 메모리 부(140)의 적어도 두 개의 동기화 플래그들의 값을 토글할 수 있다. 이때, 동기화 플래그들 중 하나는 제 1 슬레이브 모니터링부(120a)가 참조하는 동기화 플래그이고, 동기화 플래그들 중 다른 하나는 제 2 슬레이브 모니터링부(130a)가 참조하는 동기화 플래그일 수 있다.
동기화 플래그가 토글되면, 제 1 슬레이브 모니터링부(120a) 및 제 2 슬레이브 모니터링부(130a)는 동기화 플래그의 토글 여부를 확인하고, 그에 따라 제 1 슬레이브 부(120) 및 제 2 슬레이브 부에 대해 (130)각각의 모니터링 동작을 수행한다(2026, 2028). 모니터링 동작을 완료한 후, 제 1 슬레이브 모니터링부(120a) 및 제 2 슬레이브 모니터링부(130a)는 각각 메모리 부(140)에 동기화 요청을 전송한다(2034, 2036). 메모리 부(140)는 전송된 동기화 요청들에 응답하여 동기화 플래그를 다시 토글한다(3038). 실시 예로서, 제 1 슬레이브 모니터링부(120a) 및 제 2 슬레이브 모니터링부(130a)의 동기화 요청들은 메모리 부(140)의 적어도 두 개의 서로 다른 동기화 플래그들을 각각 토글할 수 있다. 이때, 토글되는 동기화 플래그들 중 하나는 2016 단계에서 제 1 슬레이브 모니터링부(120a)가 참조한 동기화 플래그이고, 동기화 플래그들 중 다른 하나는 2018 단계에서 제 2 슬레이브 모니터링부(130a)가 참조한 동기화 플래그일 수 있다.
그리고, 마스터 부(110), 제 1 슬레이브 부(120) 및 제 2 슬레이브 부(130)는 각각이 모니터링 동작을 수행한 결과를 응답 신호(RE1, RE2, RE3)로서 클라이언트(200)에 반환한다(2040, 2042, 2044). 이때, 응답 신호(RE1, RE2, RE3)들은 마스터 부(110), 제 1 슬레이브 부(120) 및 제 2 슬레이브 부(130)의 NA(예를 들어, 도 3의 111b) 및 ND(예를 들어, 도 3의 111c)에 의해 클라이언트(200)로 반환될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 중복 시스템으로 구성된 항공기 시스템의 제어 방법을 예시적으로 나타내는 순서도이다. 도 5를 참조하면, 컴퓨터 장치의 제어 방법은 S110 단계 내지 S150 단계를 포함한다.
S110 단계에서, 클라이언트(200, 도 2 참조)는 복수의 중복 모듈(리던던트 장치)에 복수의 이벤트 명령을 전송한다. 이때, 전송되는 이벤트 명령은 모니터링 명령 또는 디버깅 명령일 수 있다. 복수의 이벤트 명령은 대응되는 중복 모듈에 의해 각각 수신된다. 실시 예로서, 복수의 중복 모듈은 마스터 부(110, 도 2 참조)와 하나 이상의 슬레이브 부(120, 130, 도 2 참조)를 포함한다.
S120 단계에서, 복수의 중복 모듈 중 마스터 부(110)에서 먼저 이벤트 명령에 따른 이벤트가 수행된다. 마스터 부(110)가 이벤트를 완료하면, 마스터 부(110)는 동기화 플래그 값을 변경하기 위한 동기화 요청을 메모리 부(140, 도 2 참조)에 전송한다. 메모리 부(140)는 동기화 요청에 응답하여, 동기화 플래그 값을 토글한다.
S130 단계에서, 하나 이상의 슬레이브 부(120, 130)는 동기화 플래그의 토글을 확인하고, 각각이 수신한 이벤트 명령에 따른 이벤트를 수행한다. 하나 이상의 슬레이브 부(120, 130)가 이벤트를 완료하면, 하나 이상의 슬레이브 부(120, 130)는 동기화 플래그 값을 다시 변경하기 위한 동기화 요청을 메모리 부(140)에 전송한다. 메모리 부(140)는 동기화 요청에 응답하여, 동기화 플래그 값을 다시 토글한다.
S140 단계에서, 마스터 부(110) 및 하나 이상의 슬레이브 부(120, 130)를 포함하는 중복 모듈들은 각각의 응답 신호(또는, 응답 정보)를 클라이언트(200)로 반환한다. 이때, 응답 신호는 마스터 부(110) 및 하나 이상의 슬레이브 부(120, 130)가 수행한 모니터링 결과를 나타내는 데이터를 포함한 패킷일 수 있다.
S150 단계에서, 클라이언트(200)는 수신한 복수의 응답 신호에 따라, 중복 모듈들의 동기화 또는 오류를 검증한다. 예를 들어, 클라이언트(200)는 응답 신호들이 서로 동일한 값을 가지면, 중복 모듈들(110, 120, 130) 간에 동기화가 정상적으로 이루어진 것으로 판단한다. 반대로, 클라이언트(200)는 응답 신호들이 서로 다른 값을 가지면, 중복 모듈들(110, 120, 130) 간에 동기화가 정상적으로 이루어지지 않거나 중복 모듈들(110, 120, 130)에 어떤 문제가 발생한 것으로 판단한다.
상기와 같은 구성에 따르면, 중복 시스템으로 구성된 항공기 시스템에 최적화된 모니터링 또는 디버깅 방법이 제공된다. 또한, 항공기 시스템의 모니터링 또는 디버깅시에, 중복 모듈 간에 동기화가 효율적으로 수행되고, 각 중복 모듈들의 동작 오류를 효과적으로 판별할 수 있다. 나아가, 항공기의 중복 시스템을 효과적으로 지원함으로써, 항공기 시스템의 신뢰성과 안정성이 향상될 수 있다.
본 명세서의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예를 들어 설명하였으나, 본 명세서의 범위에서 벗어나지 않는 한 각 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있다.
또한, 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 명세서의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 명세서의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 정해져야 한다.
10, 1000, 2000: 항공기 시스템 12: 중복 시스템
100: 컴퓨터 장치 200: 클라이언트
13, 110: 마스터 부 14, 15, 120, 130: 슬레이브 부
140: 메모리 부 111, 112, 113: 파티션
111a: MA 111b: NA
111c: ND 114: 운영시스템 부
114a: ISR 114b: MM
115: 하드웨어 부 115a: MCU

Claims (14)

  1. 복수의 중복 모듈이 클라이언트로부터 대응하는 이벤트 명령을 각각 수신하는 단계;
    상기 이벤트 명령에 응답하여, 상기 복수의 중복 모듈 중 제 1 모듈이 상기 이벤트 명령에 의해 특정되는 제 1 이벤트를 수행하는 단계;
    상기 제 1 이벤트가 완료된 후, 상기 복수의 중복 모듈 중 상기 제 1 모듈과 상이한 제 2 모듈이 상기 이벤트 명령에 의해 특정되는 제 2 이벤트를 수행하는 단계; 및
    상기 제 1 이벤트의 수행 결과를 나타내는 제 1 응답 신호 및 상기 제 2 이벤트의 수행 결과를 나타내는 제 2 응답 신호를 상기 클라이언트에 반환하는 단계를 포함하고,
    상기 클라이언트는 상기 제 1 응답 신호 및 상기 제 2 응답 신호를 비교하여, 상기 복수의 중복 모듈 간의 동기화 여부 또는 상기 복수의 중복 모듈의 오류를 판단하는, 항공기 시스템의 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 모듈은 상기 복수의 중복 모듈 중 가장 우선하여 동작하는 마스터 모듈이고,
    상기 제 2 모듈은 상기 1 모듈의 불능 시에, 상기 제 1 모듈을 대체하는 슬레이브 모듈인, 항공기 시스템의 제어 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 이벤트는 상기 제 1 모듈에 의해 수행되는 모니터링 동작 또는 디버깅 동작이고,
    상기 제 2 이벤트는 상기 제 2 모듈에 의해 수행되는 모니터링 동작 또는 디버깅 동작인, 항공기 시스템의 제어 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 이벤트를 수행하는 단계는,
    상기 제 1 이벤트가 수행된 후, 상기 제 1 모듈이 메모리 부에 동기화 요청을 제공하는 단계를 포함하는, 항공기 시스템의 제어 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 메모리 부는 상기 동기화 요청에 응답하여 상기 메모리 부가 저장하는 플래그의 값을 토글 또는 변경하는, 항공기 시스템의 제어 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 이벤트를 수행하는 단계는,
    상기 플래그의 값이 토글 또는 변경되는 것에 응답하여, 상기 제 2 이벤트를 수행하는 단계; 및
    상기 제 2 이벤트가 수행된 후, 상기 제 2 모듈이 상기 메모리 부에 상기 동기화 요청과 구분되는 다른 동기화 요청을 제공하는 단계를 포함하는, 항공기 시스템의 제어 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 메모리 부는 상기 다른 동기화 요청에 응답하여 상기 메모리 부가 저장하는 상기 플래그의 값을 다시 토글 또는 변경하는, 항공기 시스템의 제어 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 이벤트 명령은 패킷 형태로 상기 복수의 중복 모듈 각각에 수신되는, 항공기 시스템의 제어 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 응답 신호 및 상기 제 2 응답 신호는 패킷 형태로 상기 클라이언트에 반환되는, 항공기 시스템의 제어 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 이벤트 명령은 상기 대응하는 중복 모듈에 대한 식별자를 포함하는, 항공기 시스템의 제어 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 식별자는 상기 제 1 응답 신호 또는 상기 제 2 응답 신호에 포함되어 상기 클라이언트로 반환되는, 항공기 시스템의 제어 방법.
  12. 클라이언트;
    상기 클라이언트로부터 제 1 이벤트 명령을 수신하고, 상기 제 1 이벤트 명령에 응답하여 제 1 이벤트를 수행하고, 상기 제 1 이벤트의 수행 결과를 제 1 응답 신호로서 상기 클라이언트에 반환하는 제 1 모듈; 및
    상기 클라이언트로부터 제 2 이벤트 명령을 수신하고, 상기 제 2 이벤트 명령에 응답하여, 제 2 이벤트를 수행하고, 상기 제 2 이벤트의 수행 결과를 제 2 응답 신호로서 상기 클라이언트에 반환하는 제 2 모듈을 포함하고,
    상기 클라이언트는 상기 제 1 응답 신호 및 상기 제 2 응답 신호를 비교하여, 상기 1 모듈 및 상기 제 2 모듈 간의 동기화 여부 또는 상기 제 1 모듈 및 상기 제 2 모듈의 오류를 판단하는, 항공기 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 1 모듈 및 상기 제 2 모듈의 동기화에 사용되는 동기화 플래그를 저장하는 메모리 부를 더 포함하는, 항공기 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 모듈은 상기 제 1 이벤트의 수행 후에, 상기 동기화 플래그의 값이 토글 또는 변경되도록 동기화 요청을 상기 메모리 부에 제공하고,
    상기 제 2 모듈은 상기 동기화 플래그의 상기 토글 또는 변경에 응답하여, 상기 제 2 이벤트를 수행하는, 항공기 시스템.
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