RU2413655C2 - Модульная система авионики самолета - Google Patents

Модульная система авионики самолета Download PDF

Info

Publication number
RU2413655C2
RU2413655C2 RU2008123940/11A RU2008123940A RU2413655C2 RU 2413655 C2 RU2413655 C2 RU 2413655C2 RU 2008123940/11 A RU2008123940/11 A RU 2008123940/11A RU 2008123940 A RU2008123940 A RU 2008123940A RU 2413655 C2 RU2413655 C2 RU 2413655C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
main processor
modules
module
cabinets
aircraft
Prior art date
Application number
RU2008123940/11A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2008123940A (ru
Inventor
Хайц ГИРЛИХ (DE)
Хайц ГИРЛИХ
Original Assignee
Эйрбас Дойчланд Гмбх
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Эйрбас Дойчланд Гмбх filed Critical Эйрбас Дойчланд Гмбх
Publication of RU2008123940A publication Critical patent/RU2008123940A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2413655C2 publication Critical patent/RU2413655C2/ru

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/04Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0421Multiprocessor system
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/20Pc systems
    • G05B2219/25Pc structure of the system
    • G05B2219/25033Pc structure of the system structure, control, syncronization, data, alarm, connect I-O line to interface
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/20Pc systems
    • G05B2219/25Pc structure of the system
    • G05B2219/25314Modular structure, modules

Abstract

Изобретение относится к области архитектуры авионики. Модульная система авионики самолета содержит параллельные процессоры, несколько шкафов, расположенных в разных местах в самолете и объединенных в сеть. Шкафы содержат два основных процессорных модуля (СРМ1, СРМ2) и два модуля ввода-вывода (IOM1, IOM2). Модули ввода-вывода (IOM1, IOM2) служат интерфейсами для подлежащих управлению систем, для управления и промежуточного хранения данных, поступающих в шкаф или выдаваемых из него. Каждый основной процессорный модуль (СРМ1, СРМ2) имеет независимую связь с каждым IOM модулем и СРМ модулем и в каждом основном процессоре несколько независимых системных программ работают под управлением операционной системы. Система позволяет исключить монтажную шину, которая требуется в известных системах. Достигается повышение эффективности работы модульной системы и облегчается внесение изменений в приложения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Область техники
Настоящее изобретение имеет отношение к модульной системе авионики (авиационной электроники) самолета.
Предпосылки к созданию изобретения
Архитектура авионики, которую в настоящее время используют на самолетах, основана на технических требованиях в соответствии с Arinc 700. В соответствии с этими техническими требованиями изготовители устройств авионики предоставляют специально сделанный на заказ контроллер, который введен в типовой элемент замены (LRU) для каждой функции. Каждый LRU содержит следующие компоненты: источник питания, процессор, модули ввода-вывода, а также другие компоненты.
За счет использования интегрированной модульной авионики становится возможной более совершенная интеграция в результате использования вычислительных возможностей микропроцессоров для решения различных задач (коллективное использование ресурсов). Дополнительными преимуществами являются уменьшение числа компонентов и стандартизация компонентов.
В известной IMA архитектуре (архитектуре интегрированной модульной авионики) предусмотрено несколько шкафов, расположенных в разных местах в самолете. Для обмена данными все модули соединены с использованием монтажной шины (Arinc 659, в настоящее время SAFEbus фирмы Honeywell).
Данные датчиков различных функций поступают в основной процессор через модули ввода и монтажную шину. В основном процессоре операционная система определяет, какое системное программное обеспечение (какое приложение) следует использовать, и в какое время. Данные непосредственно передают в объединенные программные средства. После завершения обработки данные возвращают по монтажной шине на выходной модуль, откуда их передают на исполнительные механизмы или на другие системы.
Шкафы, в свою очередь, объединены в сеть (Arinc 629).
При таком решении монтажная шина образует узкое место системы, чтобы избежать коллапса, данные для передачи необходимо определять детерминистически.
Уже предприняты различные попытки решения этих проблем. Например, в патенте США 5,506,963 предложена процессорная система, работающая в реальном времени, в которой используют сопроцессор, который управляет интервалами времени специфического временного кадра, выделенного для процессора. Эти интервалы времени могут иметь различную длительность, причем назначение одной или нескольких схем разбивки (раскладки) определяется функцией/ приложением. В этом решении используют центральную шину данных с детерминистическим потоком данных. При этом необходимо использовать инструменты для задания потока данных, однако могут возникать конфликты данных, причем изменения функции возможны только во время выбора структуры шины данных.
В соответствии с патентом США 4,658,359 используют один компьютер для управления множеством компьютеров в сложной системе авионики. В результате один пользователь может производить обработку множества функций/ приложений на одном дисплее. Здесь приоритетными являются работа и изменение приложений системы связи при помоши исполнительного компьютера. Использование интегрированной модульной системы авионики с транспьютерами не рассматривается.
В соответствии с патентом США US 5,361,367 несколько процессоров с одним потоком команд и многими потоками данных (SIMD процессоров) предусмотрены в компьютере. Двумя наборами из соответствующих трех индивидуальных процессоров управляют при помощи главного компьютера, причем эти наборы соединены в множество регистров. Эти STMD процессоры связаны, для обмена данными, с образованием кольцевого размещения (кольца) или размещения в виде трубы. В результате получают процессор с высокой скоростью. Однако остаются проблемы, связанные с шиной данных при высоких скоростях передачи данных и в случае распределенных задач.
В соответствии с патентом ЕР 0,570,729 А2, в индивидуальных кристаллах выполнены восемь процессоров, которые соединены при помощи кубической топологии. По сравнению с известными микропроцессорами уменьшается количество штыревых контактов и сокращается время хранения в памяти. И в этом случае, предложенное решение повышает скорость процессорного кристалла (микросхемы).
Сущность изобретения:
В соответствии с изложенным, задачей настоящего изобретения является создание модульной системы авионики, в которой, за счет внедрения детерминистического потока данных, не используют центральную шину данных, так что не могут происходить конфликты данных в шинах данных.
В соответствии с настоящим изобретением предлагается система, которая содержит параллельные процессоры, например, транспьютеры; шкафы, которые содержат по меньшей мере два основных процессорных модуля (СРМ1, СРМ2) и по меньшей мере два модуля ввода-вывода (IOM1, IOM2); причем модули ввода-вывода (IOM1,IOM2) служат интерфейсами для подлежащих управлению систем, и служат для управления и промежуточного хранения данных, поступающих в шкаф или выдаваемых из него; каждый основной процессорный модуль (СРМ1, СРМ2) имеет независимую связь с каждым IOМ модулем и СРМ модулем; и в каждом основном процессоре несколько независимых системных программ работают под управлением операционной системы.
За счет использования параллельных процессоров, например, транспьютеров, исключается узкое место, созданное монтажной шиной, так как эти параллельные процессоры имеют связь с другими процессорами при помощи отдельных прямых линий передачи данных.
Указанные ранее и другие характеристики изобретения будут более ясны из последующего детального описания, приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи.
Краткое описание чертежей.
На фиг.1 схематично показана конфигурация IMА шкафа в соответствии с известным уровнем техники.
На фиг.2 показана конфигурация в соответствии с настоящим изобретением.
Подробное описание изобретения
В известной IMА архитектуре (архитектуре интегрированной модульной авионики), показанной на фиг.1, предусмотрено несколько шкафов, расположенных в разных местах в самолете. Каждый шкаф содержит следующие модули: модули электропитания (PSM), модули ввода-вывода (IOМ) и основные процессорные модули (СРМ). Все модули получают питание от источника электропитания и объединены для обмена данными при помощи монтажной шины (Arinc 659 - SAFEbus, фирма Honeywell).
Данные от датчиков различных функций передаются в основной процессор при помощи модулей ввода и монтажной шины. В основном процессоре операционная система определяет, какое системное программное обеспечение (какое приложение) следует использовать, и в какое время. Данные непосредственно передают в объеденные программные средства. После завершения обработки данные возвращают по монтажной шине на выходной модуль, откуда их передают на исполнительные механизмы или на другие системы. В свою очередь шкафы объединены в сеть (Arinc 629).
При таком решении монтажная шина образует узкое место системы. Чтобы избежать коллапса, данные для передачи необходимо определять детерминистически.
Для того чтобы исключить необходимость использования такой монтажной шины и, таким образом, исключить узкое место системы, предлагается архитектура для шкафа, которая основана на параллельных процессорах, например на транспьютерах. IMA архитектура, показанная на фиг.2, соответствует этой конфигурации.
По соображениям резервирования шкаф содержит по меньшей мере два основных процессорных модуля (СРМ1, СРМ2) и по меньшей мере два модуля ввода-вывода (IОM1, IOM2).
Модули IOМ используют в качестве устройства сопряжения (интерфейса) с датчиками, исполнительными механизмами, системами и шинами. Эти модули служат для управления и промежуточного хранения данных, поступающих в шкаф и выдаваемых из него.
Каждый основной процессор имеет независимую связь с каждым ЮМ модулем и СРМ модулем. В СРМ несколько независимых системных программ работают под управлением операционной системы.
Эта архитектура, которая основана на транспьютерах, обеспечивает следующие преимущества по сравнению с известным уровнем техники:
1. Отсутствуют центральная шина данных и двунаправленные шины данных и использованы только однонаправленные шины данных, так что не могут происходить конфликты данных в шинах.
2. Не требуются инструменты для проектирования детерминистического потока данных.
3. Возможно изменение приложений без необходимости изменения структуры шины данных.

Claims (2)

1. Модульная система авионики самолета, которая содержит несколько шкафов, расположенных в разных местах в самолете и объединенных в сеть, причем указанные шкафы используют для контроля или обработки сигналов, поступающих от датчиков и/или от исполнительных механизмов и других систем самолета, или передаваемых на них, причем система содержит параллельные процессоры, шкафы содержат по меньшей мере два основных процессорных модуля (СРМ1, СРМ2) и по меньшей мере два модуля ввода-вывода (IOM1, IOM2), причем модули ввода-вывода (IOM1, IOM2) служат интерфейсами для подлежащих управлению систем, и служат для управления и промежуточного хранения данных, поступающих в шкаф или выдаваемых из него, отличающая тем, что каждый основной процессорный модуль (СРМ1, СРМ2) имеет независимую связь, при помощи однонаправленных отдельных прямых линий передачи данных, с каждым IOМ модулем и СРМ модулем и в каждом основном процессоре несколько независимых системных программ работают под управлением операционной системы.
2. Модульная система авионики по п.1, отличающаяся тем, что конфигурация системы реализована при помощи транспьютеров.
RU2008123940/11A 2005-11-18 2006-11-16 Модульная система авионики самолета RU2413655C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005055000.2 2005-11-18
DE102005055000A DE102005055000A1 (de) 2005-11-18 2005-11-18 Modulares Avioniksystem eines Flugzeuges

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008123940A RU2008123940A (ru) 2009-12-27
RU2413655C2 true RU2413655C2 (ru) 2011-03-10

Family

ID=37836801

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008123940/11A RU2413655C2 (ru) 2005-11-18 2006-11-16 Модульная система авионики самолета

Country Status (9)

Country Link
US (1) US8255095B2 (ru)
EP (1) EP1949248A1 (ru)
JP (1) JP2009516275A (ru)
CN (1) CN101310266A (ru)
BR (1) BRPI0617882A2 (ru)
CA (1) CA2627492A1 (ru)
DE (1) DE102005055000A1 (ru)
RU (1) RU2413655C2 (ru)
WO (1) WO2007057189A1 (ru)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2483005C2 (ru) * 2007-09-03 2013-05-27 Эрбюс Операсьон Структура, распределенная между системой fadec и компонентами авионики
RU2595507C2 (ru) * 2014-04-21 2016-08-27 Открытое Акционерное Общество "Авиационная Холдинговая Компания "Сухой" Платформа интегрированной модульной авионики боевых комплексов
CN106681957A (zh) * 2016-12-26 2017-05-17 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种分布式模块化航电核心处理平台架构
RU189187U1 (ru) * 2018-06-20 2019-05-15 Акционерное общество "Саратовский электроприборостроительный завод имени Серго Орджоникидзе" Бортовая вычислительная система для интегрированной модульной авионики

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007052139A1 (de) * 2007-10-31 2009-05-20 Airbus Deutschland Gmbh Verfahren und Anordnung zum Bereitstellen einer Fehlerdiagnose für zumindest ein System
US8467913B2 (en) 2007-10-31 2013-06-18 Airbus Operations Gmbh Method and arrangement for providing a fault diagnosis for at least one system
FR2926375B1 (fr) * 2008-01-11 2010-02-12 Airbus France Procede d'execution d'une application informatique, kit et aeronef associes
US8370002B2 (en) * 2009-04-03 2013-02-05 The Boeing Company Multi-mission remote aerial refueling operator system
US8295995B2 (en) * 2009-04-22 2012-10-23 Hamilton Sundstrand Corporation Distributed approach to electronic engine control for gas turbine engines
FR2945646B1 (fr) * 2009-05-18 2012-03-09 Airbus France Methode d'aide a la realisation et de validation d'une plateforme avionique
FR2945647A1 (fr) * 2009-05-18 2010-11-19 Airbus France Methode d'optimisation d'une plateforme avionique
DE102009041599A1 (de) 2009-09-15 2011-04-14 Airbus Operations Gmbh Steuervorrichtung, Ein-/Ausgabevorrichtung, Verbindungsschaltevorrichtung und Verfahren für ein Flugzeug-Steuersystem
JP5607919B2 (ja) * 2009-12-16 2014-10-15 川崎重工業株式会社 統合型航空機搭載電子システム
FR2960668A1 (fr) * 2010-05-27 2011-12-02 Airbus Operations Sas Procede et dispositif de configuration incrementale de modules de type ima
FR2960680B1 (fr) * 2010-05-28 2013-05-17 Airbus Operations Sas Systeme embarque a bord d'un aeronef
US20110308823A1 (en) * 2010-06-17 2011-12-22 Dharmendr Len Seebaluck Programmable controller for a fire prevention system
US20120095663A1 (en) * 2010-10-14 2012-04-19 Hamilton Sundstrand Corporation Fmu mounted eec for small aircraft engine applications
US20120203401A1 (en) * 2011-02-08 2012-08-09 Jonathan Mark Dunsdon Onboard Maintenance System Network Optimization
CN105373136A (zh) * 2014-10-22 2016-03-02 航天恒星科技有限公司 基于vpx架构的综合电子系统
CN104866355B (zh) * 2015-05-29 2018-04-17 中国航空无线电电子研究所 一种应用于ima系统的应用多态性设计方法
CN105549462A (zh) * 2015-12-09 2016-05-04 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 一种航电任务一体化处理系统
CN105553592B (zh) * 2015-12-10 2018-04-17 中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所 一种ima处理机系统时钟同步方法
FR3045852B1 (fr) * 2015-12-16 2018-02-02 Thales Procede de transmission de messages avec calage temporel entre modules electroniques, systeme avionique et procede de configuration
FR3071980B1 (fr) * 2017-10-04 2019-09-27 Airbus Operations Dispositif d'extension de ports destine a un aeronef
US11048389B2 (en) * 2019-09-16 2021-06-29 Mid-Continent Instrument Co., Inc. Customizable multi-function display

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4680698A (en) * 1982-11-26 1987-07-14 Inmos Limited High density ROM in separate isolation well on single with chip
US4658359A (en) 1984-12-31 1987-04-14 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Method for managing redundant resources in a complex avionics communication system
US5361367A (en) 1991-06-10 1994-11-01 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Highly parallel reconfigurable computer architecture for robotic computation having plural processor cells each having right and left ensembles of plural processors
FR2682202B1 (fr) 1991-10-03 1994-03-11 Sextant Avionique Procede et dispositif pour la gestion temps reel d'un systeme comprenant au moins un processeur apte a gerer plusieurs fonctions.
EP0570729A3 (en) 1992-05-22 1994-07-20 Ibm Apap i/o programmable router
US5560027A (en) * 1993-12-15 1996-09-24 Convex Computer Corporation Scalable parallel processing systems wherein each hypernode has plural processing modules interconnected by crossbar and each processing module has SCI circuitry for forming multi-dimensional network with other hypernodes
US5577204A (en) 1993-12-15 1996-11-19 Convex Computer Corporation Parallel processing computer system interconnections utilizing unidirectional communication links with separate request and response lines for direct communication or using a crossbar switching device
FR2760103B1 (fr) 1997-02-25 2000-02-04 Sextant Avionique Architecture modulaire de pilotage d'un aerodyne presentant un faible cout tout en etant apte a assurer un niveau eleve de securite de fonctionnement
RU12478U1 (ru) 1999-09-07 2000-01-10 Общество с ограниченной ответственностью "Авионика-Вист" Многофункциональный бортовой вычислительный комплекс
RU2163728C1 (ru) 2000-02-29 2001-02-27 Общество с ограниченной ответственностью "Авионика-Вист" Адаптер мультиплексных каналов информационного обмена
US6664656B2 (en) * 2000-09-14 2003-12-16 The Boeing Company Aircraft electrical power distribution network
FR2819598B1 (fr) * 2001-01-16 2003-04-11 Thomson Csf Dispositif de synchronisation tolerant aux pannes pour reseau informatique temps reel
US6654685B2 (en) * 2002-01-04 2003-11-25 The Boeing Company Apparatus and method for navigation of an aircraft
US20050216700A1 (en) * 2004-03-26 2005-09-29 Hooman Honary Reconfigurable parallelism architecture
US7421526B2 (en) * 2005-08-24 2008-09-02 Honeywell International Inc. Reconfigurable virtual backplane architecture
US8467913B2 (en) * 2007-10-31 2013-06-18 Airbus Operations Gmbh Method and arrangement for providing a fault diagnosis for at least one system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Yann-Hang Lee: "An integrated scheduling mechanism for fault-tolerant modular avionics systems", Aerospace conference, 1998 IEEE Snowmass at Aspen, USA 21-28 march 1998. "Real-time Kernel exploits transputer for multiprocessor embedded systems", Computer disign, Pennwell publ. Littleton, Massachusetts, US, 01 august 1990. Urban G: "A survivable avionics system for space applications", Fault-tolerant computing, 1998. Digest of papers. Twenty-eighth annual international symposium on Munich, Germany 23-25 June 1998, Los Alamitos, CA, USA, IEEE Comput. Soc, US, 23 June 1998. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2483005C2 (ru) * 2007-09-03 2013-05-27 Эрбюс Операсьон Структура, распределенная между системой fadec и компонентами авионики
RU2595507C2 (ru) * 2014-04-21 2016-08-27 Открытое Акционерное Общество "Авиационная Холдинговая Компания "Сухой" Платформа интегрированной модульной авионики боевых комплексов
CN106681957A (zh) * 2016-12-26 2017-05-17 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种分布式模块化航电核心处理平台架构
RU189187U1 (ru) * 2018-06-20 2019-05-15 Акционерное общество "Саратовский электроприборостроительный завод имени Серго Орджоникидзе" Бортовая вычислительная система для интегрированной модульной авионики

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008123940A (ru) 2009-12-27
EP1949248A1 (en) 2008-07-30
WO2007057189A1 (en) 2007-05-24
CN101310266A (zh) 2008-11-19
DE102005055000A1 (de) 2007-05-24
US8255095B2 (en) 2012-08-28
CA2627492A1 (en) 2007-05-24
US20100153684A1 (en) 2010-06-17
BRPI0617882A2 (pt) 2011-08-09
JP2009516275A (ja) 2009-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2413655C2 (ru) Модульная система авионики самолета
US9092594B2 (en) Node card management in a modular and large scalable server system
US9952282B1 (en) Combined analog architecture and functionality in a mixed-signal array
US8095811B2 (en) Reducing power consumption while synchronizing a plurality of compute nodes during execution of a parallel application
US20130179622A1 (en) System and method for transmitting and receiving data using an industrial expansion bus
RU156778U1 (ru) Реконфигурируемая вычислительная система
EP2179359A1 (en) Proactive power management in a parallel computer
CN109885526B (zh) 一种基于OpenVPX总线的信息处理平台
US20020029358A1 (en) Method and apparatus for delivering error interrupts to a processor of a modular, multiprocessor system
KR101039185B1 (ko) 대용량 병렬 컴퓨터 시스템의 연산 노드의 패스트 백업
US20100257294A1 (en) Configurable provisioning of computer system resources
US7200700B2 (en) Shared-IRQ user defined interrupt signal handling method and system
Šetka et al. Modular signal processing unit for motion control applications based on system-on-chip with FPGA
EP2755137A1 (en) Avionics data testing
Urbina et al. Multi-core architecture for autosar based on virtual electronic control units
CN114020669A (zh) 一种基于cpld的i2c链路系统及服务器
CA3113750A1 (en) Data processing apparatus having multiple processors and multiple interfaces
CN112799800B (zh) 一种轻量级低压保护装置平台化开发方法
KR100718082B1 (ko) 멀티포트 i2c 컨트롤러 및 그의 동작제어방법
US20240004362A1 (en) Method for operating a control device
CN114063725B (zh) 用于计算和存储集群的模块化基础设施
KR100848882B1 (ko) 원자력 발전소 안전 계통의 디지털 신호처리 장치 및 방법
Bradley Migrating from TMS320DM6446 to TMS320DM6437
CN112070654A (zh) 一种飞机航电系统多功能显示器图形显示控制模块
Xiangyang design of array signal processing system based on TMS320C6678

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171117