1.综合模块化航空电子体系结构研究

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综合模块化航电(IMA)硬件单元

综合模块化航电(IMA)硬件单元

编 号:CTSO-C153日 期:局长授权批 准:中国民用航空技术标准规定本技术标准规定根据中国民用航空规章《民用航空材料、零部件和机载设备技术标准规定》(CCAR37)颁发。

中国民用航空技术标准规定是对用于民用航空器上的某些航空材料、零部件和机载设备接受适航审查时,必须遵守的准则。

综合模块化航电(IMA )硬件单元1. 目的本技术标准规定(CTSO )适用于为综合模块化航电(IMA )硬件单元申请技术标准规定项目批准书(CTSOA )的制造人。

本CTSO 规定了综合模块化航电硬件单元为获得批准和使用适用的CTSO 标记进行标识所必须满足的最低性能标准(MPS )。

2. 适用范围a. 本CTSO 适用于自其生效之日起提交的申请。

本CTSO 具体针对以下硬件单元:(1)硬件模块;(2)装载硬件模块的机柜或机架。

b. 符合本CTSO 要求的硬件单元可用来支持功能CTSO 设备或按照CCAR-21、23、25、27、29、33或35部批准的系统(例如,作为型号合格证组成部分批准的刹车系统)。

功能CTSO 的批准和飞机级批准不在本CTSO 的范围之内。

c. 附录3给出了硬件单元的相关术语。

d. 按本CTSO批准的综合模块化航电硬件单元,设计大改应获得CAAC的批准。

参见CCAR-21R3第21.313条。

3. 要求在本CTSO生效之日或生效之后制造并欲使用本CTSO标记进行标识的硬件单元,必须满足硬件单元最低性能标准。

本CTSO附录1给出了综合模块化航电硬件单元最低性能标准制定准则。

a. 功能:本CTSO适用于预期满足按本CTSO附录1准则制定的最低性能标准的设备。

本CTSO不针对预期执行的飞机级功能,而是为支持接收、处理和输出数据等通用功能的硬件提出环境鉴定试验要求。

获得本CTSO批准的硬件单元在加载相应软件程序时,也可能需要满足其他CTSO功能要求。

对于软件与硬件的组合,应使用适用的CTSO对其进行额外的CTSO功能批准。

民用飞机综合航电系统技术分析

民用飞机综合航电系统技术分析

I G I T C W技术 分析Technology Analysis62DIGITCW2022.121 民用飞机综合航电系统发展现状本文以波音787和空客A380的综合航电系统为例进行现状分析。

1.1 波音787波音787的综合航电系统采用开放式CCS 结构,具体构成为CDN (通用数据网)、CCR (通用计算设备)、RDC (远程数据采集器)等,构成相对复杂,结构成分较多。

其中,通用计算设备的机柜中安插若干个GCM (通用处理模块)、通用数据网(每秒100兆字节)以及LR M (可更换模块)。

波音787的综合航电系统还整合了非传统航电系统的处理与控制功能,具体包括燃油、环控、防火、电源、起落架、液压、防冰、舱门系统等。

除此之外,其计算机系统以ARINC 653为标准进行设计,以此控制系统改变流程期间的成本投入,同时提高系统的兼容属性,为日后迭代优化等工作提供支持。

该民用飞机的综合航电系统中还采用了网络技术以及与其相兼容的技术,由此可以实现数据的准确、高效传递。

数据链由核心网络、孔底数据链和通用核心系统组成,主要负责外界数据采集与上传。

其中,数据传输期间统一落实AFDX 标准,依托于LED 液晶显示屏的使用以及工业标准GUI 图形界面的设计,满足相关人员的数据查看与操控所需[1]。

1.2 空客A380空客A 380的综合航电系统以I M A 为主,所谓IMA ,是指集成模块化航空电子设备,同时辅以CTOS (商用货架产品)技术和Integeity-178B 操作系统。

在整个系统框架中,该飞机共使用32个IMA 模块,均属于场外可更换模块,分别应用于起落架、显示系统、告警系统、环控系统、引气系统、电传操纵系统、电气系统、自动驾驶系统、燃油系统和液压系统等。

对于该综合航电系统的核心处理以及输入、输出模块而言,其统称为CPIOM ,组成要素较多,构成成分包括PCI 内部互联板、中央处理器线路板、输入线路板等。

综合模块化航空电子系统标准述评_丁全心

综合模块化航空电子系统标准述评_丁全心


通 用 功 能 模 块 标 准 ( CFM ) 定 义了通 用 功 能 模 块 的 功 能 和 基 本 定义了以下通用功能模块: 数 接口, 据处理模块( DPM ) , 信号处理模块 ( SPM ) , 图 像 处 理 模 块 ( GPM ) , 大 容量存储模块( MMM ) ,网 络 支 持 模块 ( NSM ) 以 及 电 源 转 换 模 块 ( PCM ) 。 标准给出了通用功能模块的逻 见图 3 。 辑单元组成,
应满 足 系 统 对 容 错 、 MOS 接口由软件标准定义, CPU 时间等) , 其中, 给出了系 MPI 由封装标准定义, 通信 / 网络标准 综合测试和维护的要求, 对 MLI 的网络属性给出了专门描述。 统故障的处理策略和流程 。 3 ) 系统初始化和关机 。 ① 模块逻辑接口的网络属性 。
其中包括 7 制定 了 系 统 要 求 指 南, 个部分, 该指南只提供指导建议, 并
通用功能模块逻辑单元组成 Logical unit composition of the common functional modules
[4 ]
不是强制性的 。 1 ) 系统管理指南 。 系统管理指南定义系统管理由 位于 系 统 管 理 层 的 应 用 程 序 管 理 ( AM) 和位于操作系统层的通用系统 管理( GSM ) 组成, 负责系统由加电、 起飞、 飞行到进场着陆、 系统关闭整 个阶段的控制管理。 2 ) 故障管理 。 故障管 理 描 述 了 系 统 、 部件及 其组合的故障管理, 要求每种故障 管理都应评估其覆盖面 、 准确性 、 速 使 用 资 源 ( 如 网 络 带 宽、 内 存、 度、
丁全心
1, 2
( 1. 光电控制技术重点实验室, 河南 洛阳 471009 ; 2. 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 , 河南 洛阳 471009 ) 综合模块化航空电子系统 ( IMA ) 是航电系统的发展方向, 其技术标 F22 、 F35 、 准对新型军机、 民机航电系统开发具有重要指导作用, 阵风、 A380 、 B787 等飞机的航电系统均采用了其有关概念和技术 。重点评述了 ASAAC 有关系统架构、 系统软件、 通信 / 网络、 通用功能模块、 封装等技术 标准, 以及 ARINC 等有关标准。

民用飞机智能化航电系统浅析

民用飞机智能化航电系统浅析

民用飞机智能化航电系统浅析作者:叶军晖马双云来源:《科技创新导报》2017年第29期摘要:航电系统是现代民用飞机的重要组成部分,本文简要介绍了民用飞机航电系统,重点详细介绍了基于智能化航电系统的综合模块化航空电子技术、先进导航与监视技术、先进显示技术以及空地一体化技术。

智能化航电系统旨在降低飞行机组和维护人员的工作负担,实现民用飞机的智能驾驶和智能维护,对于民用飞机航电系统的设计与研究具有参考价值与指导意义。

关键词:民用飞机智能化航电系统飞行机组维护中图分类号:V26 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2017)10(b)-0022-02随着科技水平与信息化水平的不断发展与进步,智能化科学已经成为了一门新兴的自然学科,并吸引了众多科研人员的广泛兴趣和研究。

近年来,依托于微电子技术、计算机技术、网络技术以及传感器技术的不断深入和研究,智能化技术在民用飞机领域的应用研究不断地受到越来越多的重视与青睐。

正是在这种智能化技术的不断研究的趋势下,作为民用飞机及其重要的机载系统,智能化航电系统旨在为智能飞机的实现提供技术支持,其满足的目标如下:(1)实现民用飞机的智能驾驶,最大程度地降低飞行机组的负担;(2)实现民用飞机的智能维护,提高飞机的维护效率、降低飞机的维护成本、减少机务的工作负担。

1 民用飞机航电系统介绍航电系统是民用飞机的重要组成部分,被喻为飞机的“大脑”与“五官”,具备提供飞机状态与参数显示功能、提供飞机数据网络功能、提供飞机与外部通信功能、提供飞机安全准确且准时地沿既定路线飞行的引导功能、以及提供飞机健康管理功能等。

现代民用飞机航电系统包括了综合处理处理系统、导航系统、通信系统、显示系统、机载维护系统、信息系统、飞行记录系统等机载电子系统组成。

2 智能化航电系统技术依托于不同的航电系统的机载系统/设备,智能化航电系统技术主要应用于综合模块化航空电子技术、先进导航与监视技术、先进显示技术以及空地一体化技术,具体如下。

航电体系结构发展历程

航电体系结构发展历程

航电体系结构发展历程1航电体系结构发展历程20世纪40年代至60年代前期,战机的航电设备都有专用的传感器、控制器、显示器和模拟计算机。

设备之间交联较少,基本上相互独立,不存在中心控制计算机。

这是第一代航电结构,称为分立式n。

21、离散式‘3。

1或模拟式结构哺1(Independent/AnalogAvion-ics),代表机型有F一4。

其特点是专用性强、灵活性差、信息交换困难。

20世纪60年代中期,数字计算机开始大量用于机载导航和火控计算,形成控制中心,其他模拟计算子系统比如大气数据系统等通过A/D,D/A转换与之交互。

由于具有中心控制计算机,所以这一时期的航电被称为集中式体系结构[of,代表机型有F一111 D等。

20世纪70年代,集中式结构里的模拟计算机逐渐为数字计算机所取代,形成了功能各自独立的子系统或航电设备,通过1553B多路数据总线交联并与中心计算机进行通信。

这种集中分布式结构[[}l是航空电子数字信息化的结果,实现了信息链后端控制与显示部分的资源共享。

而模块化软件设计技术的使用既降低了研制经费、缩短了研制周期,又增强了系统的可维护性和可扩展性。

代表机型有F一15 ,F一16等。

由于集中式和集中分布式体系结构都处于航电计算机由模拟式向数字式全面过渡阶段,因而大多数研究者倾向于将二者划到一起,统称为联合式〔‘一,],归属第二代航电体系结构。

20世纪80年代,宝石柱计划[[s]刻画了一种新的综合航电结构,提出了模块化、开放式、高容错性和高灵活性等需求。

它以VLSI技术、数字信号处理技术和图像处理技术为基础,通过对射频部件和天线口径的广泛共享,实现了航电各子系统(如雷达、电子战等)的传感器信号和数据的高度综合处理。

代表机型是F-220199。

年以来,综合航空电子随着宝石台计划[[al的开展得到进一步延伸。

它采用开放式体系结构,充分应用商用货架(COTS)产品实现软件和硬件功能单元.使用统一光纤网连接所有功能区,并推动雷达、电子战、CNI等射频部件的综合,整个系统的综合能力较宝石柱计划阶段大为增强,因此又被称为先进综合航空电子[6-7]。

综合模块化航空电子(IMA)适航符合性方法研究

综合模块化航空电子(IMA)适航符合性方法研究

综合模块化航空电子(IMA)适航符合性方法研究作者:黄跃智来源:《科技视界》2016年第05期【摘要】综合模块化航空电子(IMA)已在一些新研和改进的机型中广泛运用。

本文在系统阐述IMA定义和合格审定指导材料的基础上,全面论述了IMA平台开发过程的设计考虑、认可时需满足的目标、认可过程中产生的符合性数据。

【关键词】综合化;模块化;设计考虑;符合性目标【Abstract】The integrated modular avionics(IMA) are being installed on a number of new or modified aircraft. This paper provides a definition of IMA, and overview of the existing IMA development and certification guidance, and then describes the design consideration, objectives,related activities and data of the IMA system.【Key words】Integrated; Modular; Design consideration; Compliance objectives0 引言综合模块化航空电子(IMA)是20世纪90年代发展起来的,由具有不同处理能力的硬件模块、不同应用功能的软件模块和使其相互联系及运行的总线组成,实现了系统模块硬件、软件的标准化与通用化,实现资源共享,系统重构,减少体积、重量、功耗,进一步降低系统的开发成本和维护成本。

然而,IMA的开发和审定尚没有一套完整的通用的指导材料。

本文主要目的是探索设计和审定IMA时满足相关适航要求的方法。

1 综合模块化航空电子(IMA)概述综合模块化航空电子(IMA)自诞生以来,处于不断的进化当中,各机构有不同的定义。

综合模块化航电软件系统测试方法研究综述

综合模块化航电软件系统测试方法研究综述
郑 军 胡 军 柯昌 黄志球 博
( 中国航空综合技术研究所质量 3程技术 中心 - 北京 1 0 8 0 2) 0
( 南京航 空航 天大学计 算机科 学与技 术学 院 江苏 南京 201) 106


现代 飞行器 系统 中开始广 泛采用综合模块化航 电 I MA(nert d lr voi ) It a dMoua A in s 体系架构,MA 中软件 系统 的高质量 g e c I
已在航 空 、 航天应用领域 开始 得到使 用。我 国也 相应地 建立 了
航 空电子应用软件接 口标准 ( G B 3 7 ) 即: J 5 5 。
11 I . MA模 块 的架构

使得现代 飞行 器的航电系统能有效地应对各类 飞行任务 日益复
杂化所带来 的系统 高性能 、 能复杂性 要求 , 功 以及 降低 高额的设

i a ay e s n l z d;te h v r l y tm sig sr tg s w l a h si g p o e u e i e e t e e so MA o t a e s se r l sr td; h n te o e a s l s e t t tae y a el st e t t r c d r so d f r n v l fI e n e n f l s f r y t msa ei u tae w l i l yteg n rl e ur f a l h e e a r q i me t o h MA y tm e t g e v rn n s ae b e y e pa n d n e ns f eI t ss e tsi n i me t r r f x li e . n o il Ke wo d y rs I tg a e vo is S f a e t sig S se t s n T si g p o e u e T si g e v rn n n e t d a in c o t r e t y t m e t g r w n i e t r c d r e t n i me t n n o

综合模块化航电系统软件技术研究

综合模块化航电系统软件技术研究
t y . F i r s t l y, s t a r t i n g r f o m t h e a r c h i t e c t u r e o f i n t e ra g t e d mo d u l a r a v i o n i c s , t h e d e f i n i t i o n o f s o f t wa r e i n t e r f a c e
李骁 丹 , 殷永峰 , 张 弛
( 北 京航 空航天 大学 可靠 性 与系统工 程学 院 , 北京 1 0 0 1 9 1 )
摘 要: 从 软件 可靠性 的角度 对综合模块化航 电( I MA) 系统进行 了讨论 。从 I MA 系统的体 系结构入 手 , 研 究 了软
件接 口定义 以及 系统失效。具体分析 了 I MA软件研 制过程 中各 角 色的作 用以及这种责任 的分散所 带来的 问题。
ห้องสมุดไป่ตู้
t h e o n g o i n g d e v e l o p m e n t a n d t e s t i n g w o r k o f d — o m e s t i c f o u r - g e n e r a t i o n l f i g h t p r o j e c t i s p r o v i d e d .
a nd S y s t e m f a i l u r e a r e r e s e a r c h e d. Th e r o l e s i n t h e d e v e l o p me n t p r o c e s s o f I MA s o f t wa r e a n d t h e p r o b l e ms
结合 国 内的发展现状 , 探 讨 了I M A 系统测试各层次 内容 , 为 国内正在进行 的四代机项 目的研制及测 试工作提供 了
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综合模块化航空电子体系结构研究张凤鸣, 褚文奎, 樊晓光, 万 明(空军工程大学工程学院,西安 710038)摘 要:军用航空电子系统体系结构关系到战机的可靠性、安全性、可用性、生存性、扩展性和维修性等方面。

综合模块化航空电子(I M A )是目前机载航空电子系统结构发展的最高阶段,其特征和优势已经在美国四代机上得到充分展现和发挥,为我国四代机综合航电的研制工作提供了参考依据。

回顾了机载航空电子体系结构的发展史,分析了推动I M A 体系结构发展的3个主要因素,归纳了I M A 的特点,从信息流处理的角度对I M A 体系结构进行了划分,并研究了适应于I M A 的两种典型的综合航电软件体系结构,指出了发展趋势。

最后就我国综合航电体系结构的研究和发展所面临的问题进行了初步探讨。

关键词:综合模块化航空电子;航空电子体系结构;软件体系结构;四代机中图分类号:V243 文献标志码:A 文章编号:1671-637X (2009)09-0047-05Research on Arch itecture of I n tegra ted M odul ar Av i on i csZHANG Feng m ing, CHU W enkui, F AN Xiaoguang, WAN M ing(Engineering College,A ir Force Engineering University,Xi πan 710038,China )Abstract:The architecture of avi onic syste m is of great i m portance for reliability,safety,availability,survivability,extensibility and maintainability of the whole aircraft syste m.I ntegrated Modular Avi onics(I M A )is the ne west avi onic architecture,which has been fully used in F 222and F 235with great perfor mances .Devel opment of integrated avi onics in China can get s ome references and experiences fr om I M A and its app licati ons .Based on the evoluti on of avi onics architectures,three maj or fact ors that dr ove the devel opment of I M A are analyzed,and features of I M A are summarized .I M A architecture and its s oft w are architectures are then p resented .The I M A architecture is divided fr om the vie w of infor mati on p r ocessing .T wo of the most typ ical s oft w are architectures used in I M A are compared with each other and the devel opment tendency of s oft w are architecture is discussed .A t last,s ome advices are p resented about how t o research and devel op avi onics architecture in China .Key words:I ntegrated Modular Avi onics (I M A );avi onic architecture;s oft w are architecture;the 4thgenerati on aircraft0 引言如果说发动机是战机的“心脏”,那么军用航空电子系统(简称航电)则是战机的“大脑”或“中枢神经”。

它承载了战机绝大多数任务,比如电子战、通信/导航/识别(CN I )等,是决定战机作战效能的重要因素。

从这个意义上说,没有先进的航电,就没有先进的战机,收稿日期:2008-08-31 修回日期:2008-10-21基金项目:总装预研基金(9140A17020307JB3201);空军工程大学工程学院优秀博士论文创新基金(BC07003)作者简介:张凤鸣(1963—),男,重庆梁平人,教授,博导,研究方向为综合航电、信息系统工程与智能决策。

也就无法完成现代战争赋予的使命。

综合模块化航空电子(I M A )是当前航电体系结构发展的最高阶段,在国内通常被称为综合航电。

随着我国四代机和“大运”等项目的开展,研制相应的综合航电成为一项迫切的任务。

本文研究I M A 体系结构的根本目的在于为我国四代机甚至“大运”上的综合航电的研制进行初步的探索。

1 航电体系结构发展历程20世纪40年代至60年代前期,战机的航电设备都有专用的传感器、控制器、显示器和模拟计算机。

设备之间交联较少,基本上相互独立,不存在中心控制计算机。

这是第一代航电结构,称为分立式[1-2]、离散 第16卷 第9期2009年9月 电 光 与 控 制Electr onics Op tics &Contr ol Vol .16 No .9Sep.2009式[3-5]或模拟式结构[6](I ndependent/Anal og Avion2 ics),代表机型有F-4。

其特点是专用性强、灵活性差、信息交换困难。

20世纪60年代中期,数字计算机开始大量用于机载导航和火控计算,形成控制中心,其他模拟计算子系统比如大气数据系统等通过A/D、D/A转换与之交互。

由于具有中心控制计算机,所以这一时期的航电被称为集中式体系结构[3],代表机型有F-111D等。

20世纪70年代,集中式结构里的模拟计算机逐渐为数字计算机所取代,形成了功能各自独立的子系统或航电设备,通过1553B多路数据总线交联并与中心计算机进行通信。

这种集中分布式结构[2]是航空电子数字信息化的结果,实现了信息链后端控制与显示部分的资源共享。

而模块化软件设计技术的使用既降低了研制经费、缩短了研制周期,又增强了系统的可维护性和可扩展性。

代表机型有F-15、F-16等。

由于集中式和集中分布式体系结构都处于航电计算机由模拟式向数字式全面过渡阶段,因而大多数研究者倾向于将二者划到一起,统称为联合式[1-5],归属第二代航电体系结构。

20世纪80年代,宝石柱计划[6]刻画了一种新的综合航电结构,提出了模块化、开放式、高容错性和高灵活性等需求。

它以VLSI技术、数字信号处理技术和图像处理技术为基础,通过对射频部件和天线口径的广泛共享,实现了航电各子系统(如雷达、电子战等)的传感器信号和数据的高度综合处理。

代表机型是F2 22。

1990年以来,综合航空电子随着宝石台计划[6]的开展得到进一步延伸。

它采用开放式体系结构,充分应用商用货架(COTS)产品实现软件和硬件功能单元,使用统一光纤网连接所有功能区,并推动雷达、电子战、CN I等射频部件的综合,整个系统的综合能力较宝石柱计划阶段大为增强,因此又被称为先进综合航空电子[6-7]。

代表机型是目前正处于试飞定型阶段的F2 35。

通常而言,综合式和先进综合式分别划归于第三、四代航电体系结构。

不过国外倾向于使用I M A[8-9]来统一表达宝石柱和宝石台所定义的结构。

与上述划分角度不同,有研究者也试图从总线和单元模块(bl ock)发展的角度将航电结构发展划分为分布式模拟结构、分布式数字结构、联合式数字结构和I M A4个阶段[10]。

总的来看,到目前为止,航电体系结构已经发展了三代(分立式、联合式和综合模块化)、5个阶段(离散式、集中式、集中分布式、综合式和先进综合式)。

图1描述了航电体系结构的演化进程。

图1 航电体系结构演化进程Fig.1 Evoluti on of avi onics architectures2 综合模块化航空电子体系结构2.1 推动I M A发展的主要因素纵观航电结构发展史,可以发现有3个主要因素推动了I M A的发展。

1)技术发展。

高性能计算机、半导体、信号处理、软件工程等技术在航电领域的应用和发展,推动了航电向单元模块的细粒度、设备的集约化、体系结构的开放性、系统的高性能等方向发展,为I M A的产生提供了先决技术条件。

2)性能需要。

新军事革命思想以及现代或将来的作战环境对战机提出了越来越高的任务性能和操作性能等需求,比如超视距全向多目标作战、150飞行小时的平均无故障时间等[8]。

这些为I M A的实现提供了性能指标。

3)经济压力。

联合式战机寿命周期费用(L ife Cy2 cle Cost,LCC)日益增长造成国防经费负担加重,与减少国防经费开支的理念相悖。

因而减少战机LCC为I M A发展提供了约束条件。

从本质上来看,这三者是辩证统一的。

降低LCC 是发展I M A的根本目的,提高战机性能是I M A的实现目标,这二者既依赖于相关技术的发展,又能推动新技术的产生和发展。

反之,那些能够应用到I M A的技术的产生和发展将有助于实现提高战机性能的目标,也有助满足降低战机LCC的约束条件。

2.2 I M A的特点I M A本质上是一个分布式实时计算机网络,其主要目标是将分布式体系结构的灵活性扩展到对不同关键级别的功能程序的支持上。

概括来说,I M A主要具有如下一些特点[8-13]:1)系统综合化。

I M A最大限度地推进系统综合,一方面硬件资源能为应用程序所共享、信息高度融合,另一方面I M A能够统一控制、调度和显示,利于战术决策和系统管理。

2)结构层次化。

I M A通过各类标准接口将软件隔离成应用程序层、操作系统层和硬件模块支持程序层,弱化了三者之间的耦合程度,使得应用程序只与飞84第16卷 电 光 与 控 制机功能有关而与硬件无关,无须变更硬件即可载入新的应用程序,增强了软件的可移植性。

同样,硬件实现与飞机功能程序无关,有利于硬件部件的更新换代。

3)功能软件化。

I M A 越来越多地利用软件取代原来由硬件实现的功能,所有应用程序共享硬件资源,减少配置子系统个数,节省飞机重量、空间、成本,提升资源利用率,并为后续扩展预留空间。

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