RU2413280C1 - Платформа интегрированной модульной авионики - Google Patents
Платформа интегрированной модульной авионики Download PDFInfo
- Publication number
- RU2413280C1 RU2413280C1 RU2009127190/08A RU2009127190A RU2413280C1 RU 2413280 C1 RU2413280 C1 RU 2413280C1 RU 2009127190/08 A RU2009127190/08 A RU 2009127190/08A RU 2009127190 A RU2009127190 A RU 2009127190A RU 2413280 C1 RU2413280 C1 RU 2413280C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- outputs
- inputs
- groups
- computing modules
- subsystem
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Stored Programmes (AREA)
- Multi Processors (AREA)
- Use Of Switch Circuits For Exchanges And Methods Of Control Of Multiplex Exchanges (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технике обработки цифровых данных с помощью электрических устройств и может быть использовано при разработке устройств для программного управления блоков и систем летательных аппаратов, например самолетов гражданской авиации. Техническим результатом является увеличение надежности устройства. Платформа интегрированной модульной авионики выполнена в виде одного или двух крейтов, содержащих две подсистемы с установленными в каждой подсистеме коммутатором и двумя парами вычислительных модулей. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к технике обработки цифровых данных с помощью электрических устройств и может быть использовано при разработке устройств для программного управления блоков и систем летательных аппаратов, например самолетов гражданской авиации.
Известна платформа интегрированного процессорного кабинета (Integrated Processing Cabinet - IPC) Pro Line 21. Данная платформа содержит два блока, включающих каждый по два коммутатора, процессорный модуль (СММ) и графический модуль (DMM), причем процессорный и графический модули соединены с коммутаторами своего блока (см., например, «Multi-Modal Digital Avionics for Commercial Applications», рис.8.17, http://acast.grc.nasa.gov/main/documents/acast/mmda-reports).
Конструкцией данного кабинета не предусмотрена возможность дублирования процессорных модулей, что не обеспечивает достаточной надежности, особенно для использования в авиационных системах.
Наиболее близким аналогом - прототипом - является платформа интегрированного процессорного кабинета (Common Computing Resource Cabinet - CCR) для самолета В7Е7 (см., например, «Multi-Modal Digital Avionics for Commercial Applications», разделы 11.3.1-11.3.4, рис.11.6, http://acast.grc.nasa.gov/main/documents/acast/mmda-reports), содержащая два блока, каждый из которых имеет два коммутатора и пять связанных с коммутаторами своего блока процессорных модулей, причем коммутаторы одного блока соединены с соответствующими коммутаторами другого блока.
Конструкцией данного устройства предусмотрена возможность дублирования работы каждого блока, однако надежность его работы может быть недостаточной, особенно для использования в дальнемагистральных коммерческих авиалайнерах.
Задача изобретения состоит в разработке платформы интегрированной модульной авионики, конструкция которой обеспечивает возможность многократного дублирования работы каждого блока, что существенно уменьшает вероятность отказа и соответственно гарантирует надежность работы и в нестационарных условиях, например на борту самолета.
Сущность изобретения состоит в том, что платформа интегрированной модульной авионики выполнена в виде крейтов (термин «крейт» употребляется специалистами в качестве синонима термина «контейнер», см., например, http//www.video-svp.ru/files/SVP-RM-BP.pdf), содержащих две подсистемы с установленными в каждой коммутатором и двумя парами вычислительных модулей, причем первый и второй вычислительные модули каждой пары соединены между собой первыми группами входов-выходов, а первые и вторые вычислительные модули первой пары каждой подсистемы вторыми группами входов-выходов подключены ко вторым группам входов-выходов соответственно первого и второго вычислительных модулей второй пары соответствующей подсистемы, при этом первые вычислительные модули первой и второй пары третьими группами входов-выходов соединены соответственно с первой и второй группами входов-выходов коммутатора своей подсистемы, а четвертыми группами входов-выходов подключены соответственно к третьим и четвертым группам входов-выходов коммутатора другой подсистемы крейта, причем вторые вычислительные модули первой пары вычислительных модулей третьими и четвертыми группами входов-выходов соединены соответственно с первыми и вторыми группами входов-выходов, а вторые вычислительные модули второй пары вычислительных модулей своими третьими и четвертыми группами входов-выходов подключены соответственно к третьей и четвертой группам входов-выходов соответствующей подсистемы, при этом коммутаторы своей пятой группой входов-выходов, а первый и второй вычислительные модули каждой пары вычислительных модулей каждой подсистемы своей пятой группой входов-выходов соединены соответственно с пятой по девятую группами входов-выходов соответствующей подсистемы крейта, причем с первой по девятую группы входов-выходов первой подсистемы крейта подключены к соответствующим с первой по девятую группам входов-выходов платформы интегрированной модульной авионики, с десятой по восемнадцатую группы входов-выходов которой соединены соответственно с первой по девятую группами входов-выходов второй подсистемы крейта.
При этом платформа интегрированной модульной авионики может быть выполнена содержащей два крейта, причем коммутаторы первой и второй подсистем первого крейта своими шестыми группами входов-выходов соответственно подключены к шестым группам входов-выходов коммутаторов первой и второй подсистем второго крейта, при этом с первой по восемнадцатую группы входов-выходов платформы интегрированной модульной авионики соединены с соответствующими с первой по восемнадцатую группами входов-выходов первого крейта, а с девятнадцатой по тридцать шестую группы входов-выходов платформы подключены к соответствующим с первой по восемнадцатую группам входов-выходов второго крейта.
Техническим результатом заявляемого изобретения является разработка конструкции, надежность которой по сравнению с известными аналогами при использовании одного крейта выше в два раза, а при использовании в предлагаемой платформе двух крейтов выше в четыре раза при эксплуатации, например на борту самолета.
На фиг.1 приведена функциональная блок-схема платформы интегрированной модульной авионики с одним крейтом, а на фиг.2 представлена функциональная блок-схема платформы интегральной модульной авионики, содержащая два крейта.
Платформа интегрированной модульной авионики (фиг.1) выполнена в виде крейта 1, содержащего две подсистемы (2 и 3) с установленными в каждой коммутатором (соответственно 4 и 5) и двумя парами вычислительных модулей (первая пара соответственно 6, 7 и 8, 9, а вторая пара 10, 11 и 12, 13), причем первый и второй вычислительные модули каждой пары (соответственно 6 и 7, 8 и 9, 10 и 11, а также 12 и 13) соединены между собой первыми группами входов-выходов, а первые и вторые вычислительные модули (соответственно 6 и 7, 10 и 11) первой пары каждой подсистемы (соответственно 2 и 3) вторыми группами входов-выходов подключены ко вторым группам входов-выходов соответственно первого и второго вычислительных модулей (соответственно 8 и 9, 12 и 13) второй пары соответствующей подсистемы (соответственно 2 и 3), при этом первые вычислительные модули первой и второй пары (соответственно 6 и 8, 10 и 12) каждой подсистемы (соответственно 2 и 3) третьими группами входов-выходов соединены соответственно с первой и второй группами входов-выходов коммутатора (соответственно 4 и 5) своей подсистемы (соответственно 2 и 3), а четвертыми группами входов-выходов подключены соответственно к третьим и четвертым группам входов-выходов коммутатора (соответственно 5 и 4) другой подсистемы (соответственно 3 и 2) крейта 1, причем вторые вычислительные модули первой пары вычислительных модулей (соответственно 7 и 11) третьими и четвертыми группами входов-выходов соединены соответственно с первыми и вторыми группами входов-выходов, а вторые вычислительные модули второй пары вычислительных модулей (соответственно 9 и 13) своими третьими и четвертыми группами входов-выходов подключены соответственно к третьей и четвертой группам входов-выходов соответствующей подсистемы (соответственно 2 и 3), при этом коммутаторы 4 и 5 своей пятой группой входов-выходов, а первый и второй вычислительные модули (соответственно 6 и 7, 8 и 9, а также 10 и 11, 12 и 13) каждой пары вычислительных модулей каждой подсистемы (соответственно 2 и 3) своей пятой группой входов-выходов соединены соответственно с пятой по девятую группами входов-выходов соответствующей подсистемы крейта 1, причем с первой по девятую группы входов-выходов первой подсистемы 2 крейта 1 подключены к соответствующим с первой по девятую группам входов-выходов платформы интегрированной модульной авионики, с десятой по восемнадцатую группы входов-выходов которой соединены соответственно с первой по девятую группами входов-выходов второй подсистемы 3 крейта 1.
При выполнении платформы интегрированной модульной авионики, содержащей два тождественно выполненных крейта (фиг.2), где дополнительно обозначено: второй крейт 14, его первая и вторая подсистемы соответственно 15 и 16, коммутаторы подсистем 15 и 16 соответственно 17 и 18, вычислительные модули первой и второй пары подсистемы 15 соответственно 19 и 20, 21 и 22, а вычислительные модули первой и второй пары подсистемы 16 соответственно 23 и 24, 25 и 26, коммутаторы 4 и 5 первой и второй подсистем (соответственно 2 и 3) крейта 1 своими шестыми группами входов-выходов соответственно подключены к шестым группам входов-выходов коммутаторов 17 и 18 первой и второй подсистем (соответственно 15 и 16) крейта 14. При этом вычислительные модули каждой пары подсистем 15 и 16 своими соответствующими группами входов-выходов связаны с соответствующими группами входов-выходов вычислительных модулей других пар и коммутаторов соответствующих подсистем аналогично соответствующим связям вычислительных модулей крейта 1, причем вторые вычислительные модули первой пары вычислительных модулей (соответственно 20 и 24) третьими и четвертыми группами входов-выходов соединены соответственно с первыми и вторыми группами входов-выходов, а вторые вычислительные модули второй пары вычислительных модулей (соответственно 22 и 26) своими третьими и четвертыми группами входов-выходов подключены соответственно к третьей и четвертой группам входов-выходов соответствующей подсистемы (соответственно 15 и 16), при этом коммутаторы 17 и 18 своей пятой группой входов-выходов, а первый и второй вычислительные модули (соответственно 19 и 20, 21 и 22, а также 23 и 24, 25 и 26) каждой пары вычислительных модулей каждой подсистемы (соответственно 15 и 16) своей пятой группой входов-выходов соединены соответственно с шестой по девятую группами входов-выходов соответствующей подсистемы крейта 2, причем с первой по девятую группы входов-выходов первой подсистемы 15 крейта 2 подключены к соответствующим с девятнадцатой по двадцать седьмую группам входов-выходов платформы интегрированной модульной авионики, с двадцать восьмой по тридцать шестую группы входов-выходов которой соединены соответственно с первой по девятую группами входов-выходов второй подсистемы 16 крейта 2.
Вычислительные модули (с 6 по 13 и с 19 по 26) предназначены для реализации задаваемых программных процедур и выполнены в виде, например, процессорных блоков типа VPX3-127 (см., например, http://www.cwcembedded.com/products/0/3/516.html) и условно содержат по четыре программных блока каждый, коммутаторы 4, 5, 17, 18 предназначены для работы в соответствии со своим функциональным назначением и выполнены, например, в виде блоков типа VPX3-683 (см., например, http://www.cwcembedded.com/products/6/28/523.html).
Платформа интегрированной модульной авионики работает следующим образом.
В каждом вычислительном модуле (соответственно с 6 по 13 и с 19 по 26) формируют по четыре программных блока, которые на представленной в Приложении блок-схеме алгоритма работы платформы обозначены буквами: в вычислительных модулях 6, 8, 10, 12, 19, 21, 23 и 25 - А, Б, В и Г, а в вычислительных модулях 7, 9, 11, 13, 20, 22, 24 и 26 - Д, Ж, И и К (см. Приложение).
При этом в программном блоке А вычислительного модуля 6 пары вычислительных модулей 6 и 7, вычислительного модуля 8 пары вычислительных модулей 8 и 9, вычислительного модуля 10 пары вычислительных модулей 10 и 11, вычислительного модуля 12 пары вычислительных модулей 12 и 13, вычислительного модуля 19 пары вычислительных модулей 19 и 20, вычислительного модуля 21 пары вычислительных модулей 21 и 22, вычислительного модуля 23 пары вычислительных модулей 23 и 24, а также вычислительного модуля 25 пары вычислительных модулей 25 и 26 осуществляют прием информации и выдачу сигналов управления по каналам с интерфейсом ARINC 429 (см. стандарты ARINC, например, https://www.arinc.com/cf/store/category.cfm?prod_group_id=1) на системы авионики через пятую группу входов-выходов первых вычислительных модулей каждой пары.
В программном блоке Д вторых вычислительных модулей (вычислительных модулей 7, 9, 11, 13, 20, 22, 24 и 26 соответственно) соответствующей пары вычислительных модулей осуществляют прием информации от датчиков летательного аппарата (не показаны) и выдачу сигналов управления на его (ЛА) исполнительные механизмы по каналам с интерфейсом ARINC 825 (CAN) на пятую группу входов-выходов вторых вычислительных модулей каждой соответствующей пары. Информация от программного блока Д поступает в программный блок Б по каналам PCI-Express (см., например, http://www.pcisig.com/specifications/pciexpress/) через первую группу входов-выходов первого и второго модуля пары.
В программных блоках Б производят предварительную обработку информации, поступающей от соответствующих программных блоков А и Д.
В программных блоках Г обрабатывают информацию от систем авионики с интерфейсом ARINC 664 (AFDX). Эта информация поступает через третьи и четвертые группы входов-выходов первых вычислительных модулей каждой пары соответствующего крейта от коммутаторов его первой и второй подсистем.
Информация от программных блоков Б и Г поступает в программные блоки В для обеспечения алгоритмов работы основных систем авионики (например, системы самолетовождения, технического обслуживания и управления общесамолетным оборудованием).
Результаты вычислений из программных блоков В передают в каждый программный блок И через первые группы входов-выходов первого и второго вычислительного модуля первой пары. Результаты вычислений из программных блоков В передают также в соответствующий первый вычислительный модуль каждой второй пары первой подсистемы соответствующего крейта через вторые группы входов-выходов первого вычислительного модуля соответствующей первой пары вычислительных модулей.
Программный блок К каждого соответствующего второго вычислительного модуля первой пары вычислительных модулей обеспечивает поступление графической информации по каналам PCI-Express от соответствующего второго вычислительного модуля второй пары через вторые группы входов-выходов. Эту информацию передают в программный блок И соответствующего второго вычислительного модуля первой пары, где ее сравнивают с результатами вычислений в блоке В соответствующего первого вычислительного модуля первой пары. При полном совпадении информации от программных блоков В и К, графические коды передают из программного блока И в программный блок Ж, который обеспечивает выдачу графической информации по каналам ARINC 664 через третьи и четвертые группы входов-выходов второго вычислительного модуля соответствующей пары вычислительных модулей на систему индикации.
Обеспечение высокой надежности и отказоустойчивости платформы достигается использованием совместно двух программных средств контроля и реконфигурации:
- программных средств встроенного контроля в каждом вычислительном модуле каждой пары (программные модули К1 и К2). Результаты встроенного контроля от программных модулей К1 и К2 передаются в программный модуль В;
- распределенного программного автомата контроля и реконфигурации в программных модулях В, реализованного, например, как многоканальные структуры с автоматом межканального обмена, программного контроля и восстановления информации в каналах (АМКВИ) (см. статью «IOTS-подход: анализ вариантов структур отказоустойчивых бортовых комплексов при использовании электронных компонентов Industry», http://www.chip-news.ru/archive/chipnews/200307/index.html).
Распределенный программный автомат контроля и реконфигурации устанавливают во все вычислительные модули платформы (в программные модули В). Этот программный автомат производит мониторинг работы всех пар модулей платформы и обеспечивает взаимный обмен результатами вычислений и результатами встроенного контроля в реальном масштабе времени. На основе сравнения результатов работы всех модулей распределенный программный автомат контроля и реконфигурации исключает из работы неисправные модули и модули с искаженными результатами вычислений.
Работа пар вычислительных модулей первой и второй подсистем крейтов платформы интегрированной модульной авионики аналогична.
При этом достигается высокая степень надежности за счет четырехкратного резервирования работы всех пар вычислительных модулей и за счет двукратного резервирования первой и второй подсистем крейта платформы интегрированной модульной авионики.
При работе всех пар вычислительных модулей платформы интегрированной модульной авионики, содержащей два крейта, высокая степень надежности достигается за счет восьмикратного резервирования работы всех пар вычислительных модулей и за счет четырехкратного резервирования подсистем первого и второго крейта платформы интегрированной модульной авионики, содержащей два крейта.
Пример блок-схемы алгоритма работы платформы интегрированной модульной авионики приведен в приложении к заявке.
Claims (2)
1. Платформа интегрированной модульной авионики, выполненная в виде одного или двух крейтов, содержащих по две подсистемы с установленными в каждой коммутатором и двумя парами вычислительных модулей, причем первый и второй вычислительные модули каждой пары соединены между собой первыми группами входов-выходов, а первые и вторые вычислительные модули первой пары каждой подсистемы - вторыми группами входов-выходов подключены ко вторым группам входов-выходов соответственно первого и второго вычислительных модулей второй пары соответствующей подсистемы, при этом первые вычислительные модули первой и второй пары третьими группами входов-выходов соединены соответственно с первой и второй группами входов-выходов коммутатора своей подсистемы, а четвертыми группами входов-выходов подключены соответственно к третьим и четвертым группам входов-выходов коммутатора другой подсистемы крейта, причем вторые вычислительные модули первой пары вычислительных модулей третьими и четвертыми группами входов-выходов соединены соответственно с первыми и вторыми группами входов-выходов, а вторые вычислительные модули второй пары вычислительных модулей своими третьими и четвертыми группами входов-выходов подключены соответственно к третьей и четвертой группам входов-выходов соответствующей подсистемы, при этом коммутаторы своей пятой группой входов-выходов, а первый и второй вычислительные модули каждой пары вычислительных модулей каждой подсистемы своей пятой группой входов-выходов соединен соответственно с пятой по девятую группами входов-выходов соответствующей подсистемы крейта, причем с первой по девятую группы входов-выходов первой подсистемы крейта подключены к соответствующим с первой по девятую группам входов-выходов платформы интегрированной модульной авионики, с десятой по восемнадцатую группы входов-выходов которой соединены соответственно с первой по девятую группами входов-выходов второй подсистемы крейта.
2. Платформа интегрированной модульной авионики по п.1, содержащая два крейта, при этом коммутаторы первой и второй подсистем первого крейта своими шестыми группами входов-выходов соответственно подключены к шестым группам входов-выходов коммутаторов первой и второй подсистем второго крейта, причем с первой по восемнадцатую группы входов-выходов платформы интегрированной модульной авионики соединены с соответствующими с первой по восемнадцатую группами входов-выходов первого крейта, а с девятнадцатой по тридцать шестую группы входов-выходов платформы подключены к соответствующим с первой по восемнадцатую группам входов-выходов второго крейта.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009127190/08A RU2413280C1 (ru) | 2009-07-14 | 2009-07-14 | Платформа интегрированной модульной авионики |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009127190/08A RU2413280C1 (ru) | 2009-07-14 | 2009-07-14 | Платформа интегрированной модульной авионики |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009127190A RU2009127190A (ru) | 2011-01-20 |
| RU2413280C1 true RU2413280C1 (ru) | 2011-02-27 |
Family
ID=46307236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009127190/08A RU2413280C1 (ru) | 2009-07-14 | 2009-07-14 | Платформа интегрированной модульной авионики |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2413280C1 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2514098C2 (ru) * | 2012-07-12 | 2014-04-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" | Модульный бортовой комплекс средств цифровой радиосвязи |
| RU2592193C1 (ru) * | 2015-03-23 | 2016-07-20 | Публичное акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Иркут" | Интегрированный комплекс бортового оборудования разнородной архитектуры |
| RU2632241C2 (ru) * | 2012-04-24 | 2017-10-03 | Таль | Параметризуемая система автоматического пилотирования, предназначенная для летательного аппарата |
| RU2667040C1 (ru) * | 2017-09-05 | 2018-09-13 | Публичное акционерное общество "ОАК - центр комплексирования" | Интегрированная вычислительная система самолета МС-21 |
-
2009
- 2009-07-14 RU RU2009127190/08A patent/RU2413280C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| «Multi-Modal Digital Avionics for Commercial Applications», разделы 11.3.1-11.3.4, рис.11.6, http://acast.grc.nasa.gov/main/documents/acast/mmda-reports, 28.09.2007. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2632241C2 (ru) * | 2012-04-24 | 2017-10-03 | Таль | Параметризуемая система автоматического пилотирования, предназначенная для летательного аппарата |
| RU2514098C2 (ru) * | 2012-07-12 | 2014-04-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Полет" | Модульный бортовой комплекс средств цифровой радиосвязи |
| RU2592193C1 (ru) * | 2015-03-23 | 2016-07-20 | Публичное акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Иркут" | Интегрированный комплекс бортового оборудования разнородной архитектуры |
| RU2667040C1 (ru) * | 2017-09-05 | 2018-09-13 | Публичное акционерное общество "ОАК - центр комплексирования" | Интегрированная вычислительная система самолета МС-21 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009127190A (ru) | 2011-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101604162B (zh) | 一种民机航电综合模块化核心处理系统 | |
| CN106843038B (zh) | 一种遥感卫星图像处理载荷多任务主控系统 | |
| RU2413280C1 (ru) | Платформа интегрированной модульной авионики | |
| EP2113842A1 (en) | Scaleable self-checking processing platform | |
| CN110376876B (zh) | 一种双系同步的安全计算机平台 | |
| Yeh | Safety critical avionics for the 777 primary flight controls system | |
| CN105550074B (zh) | 航天计算机 | |
| RU108868U1 (ru) | Платформа интегрированной модульной авионики | |
| RU2008145071A (ru) | Способ и вычислительная система отказоустойчивой обработки информации критических функций летательных аппаратов | |
| JP2016184373A5 (ja) | 電子機器 | |
| CN106470141A (zh) | 一种基于gjb289a总线的机电数据交换方法 | |
| CN103885421B (zh) | 一种标准总线控制器 | |
| US8570180B2 (en) | Rack server system | |
| RU88462U1 (ru) | Платформа интегрированной модульной авионики | |
| US9361043B2 (en) | Information processing and control system for inter processing apparatus control of storage devices | |
| EP2755137A1 (en) | Avionics data testing | |
| US11099936B2 (en) | Aircraft integrated multi system electronic architecture | |
| CN111091770B (zh) | 一种空客a320显示组件的驱动测试装置 | |
| Chakraborty | Fault tolerant fail safe system for railway signalling | |
| Kahe | Triple-triple redundant reliable onboard computer based on multicore microcontrollers | |
| EP3048760A1 (en) | Modular signal interface unit | |
| Xue et al. | The distributed dissimilar redundancy architecture of fly-by-wire flight control system | |
| Bukov et al. | Integration of an equipment complex with a selected configuration | |
| RU2487397C2 (ru) | Электронная плата, выполненная с возможностью исполнения команды, происходящей из системы моделирования, и команды, происходящей из диагностического модуля, и соответствующий способ моделирования | |
| Kuang et al. | Design of airborne electrical load management center with high reliability based on dissimilar redundant technique |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20111222 |