飛機綜合航電系統(tǒng)集成驗證平臺互聯(lián)技術研究

鄭凱

摘 要：由于現(xiàn)代飛機航電系統(tǒng)的綜合化程度和復雜度不斷增強，在地面試驗階段需要建設一些試驗設施進行集成和驗證試驗。飛機綜合航電系統(tǒng)集成驗證平臺互聯(lián)技術用于這些試驗設施的數(shù)據(jù)交互、資源共享。該技術利用對象管理組織OMG發(fā)布的數(shù)據(jù)分發(fā)服務（DDS）規(guī)范實現(xiàn)各試驗設施之間的互聯(lián)，并設計了一套數(shù)據(jù)映射機制，結合DDS面向數(shù)據(jù)的特性，從頂層定義各實驗設施之間的數(shù)據(jù)發(fā)布/訂閱關系，保證數(shù)據(jù)的有序交互。該技術能有效整合現(xiàn)有的試驗資源，構建更大規(guī)模的試驗環(huán)境。

關鍵詞：航電系統(tǒng) 集成驗證 互聯(lián) DDS

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）12（c）-0043-02

Research on the Interconnection Technology of Aircraft Integrated Avionics System Integration Verification Platform

Zheng Kai

（Shanghai Aircraft Design and Research Institute， Shanghai， 201210， China）

Abstract：Due to improvement of integrity and complexity in modern aircraft avionics system， some dedicated test facilities need to be built during the phase of ground integration and verification test. The aircraft avionics test bench interconnection technology is designed for data interconnection and resource sharing between these test facilities. This technology utilizes DDS specification released by OMG implementing interconnection of test facilities， and based on DDSs feature create a data mapping mechanism to establish the relationship of data publisher/subscriber to manage data communication. This technology can integrate the existing test resources and be capable to build a more integrated and complex test environment.

Key Words：Avionics；Integration and Verification；Inter-connected；DDS

現(xiàn)代航空電子系統(tǒng)已經成為飛機上最為重要和復雜的系統(tǒng)之一[1]。在系統(tǒng)的集成和驗證階段，需要安排大量的地面試驗。針對不同子系統(tǒng)、驗證需求以及測試場景的要求，往往需要搭建多個側重不同功能的綜合化試驗平臺。這些試驗設施往往彼此孤立，且可能采用不同的構架和技術，無法互聯(lián)。導致需要為這些試驗設施配置一些相同的資源：例如仿真模型等，且彼此的資源和數(shù)據(jù)并不能共享。為此，本文設計了一套開放的互聯(lián)協(xié)議，實現(xiàn)各試驗臺的資源共享、復用仿真系統(tǒng)中現(xiàn)有的仿真組件，實現(xiàn)試驗資源的整合，更高效、靈活地利用現(xiàn)有的試驗設施。

1 系統(tǒng)架構

因為各試驗設施采用的軟件架構、數(shù)據(jù)網絡的通信協(xié)議不盡相同，無法直接互聯(lián)。因此，在各試驗設施之上架設一套公共的數(shù)據(jù)網絡，并兼容各試驗設施的數(shù)據(jù)網絡，實現(xiàn)試驗設施的互聯(lián)。這套互聯(lián)協(xié)議包括：與各試驗設施內數(shù)據(jù)網絡的適配、數(shù)據(jù)映射，并具備網絡QoS服務的能力。

2 系統(tǒng)原理設計

2.1 數(shù)據(jù)互聯(lián)網絡

常規(guī)性的綜合試驗臺為了內部各節(jié)點的數(shù)據(jù)交互，都構建了用戶數(shù)據(jù)/控制信號交互的網絡，所以數(shù)據(jù)互聯(lián)網絡本質上就是實現(xiàn)各試驗臺內部的數(shù)據(jù)網絡的互聯(lián)，是一個實時性的分布式網絡，如圖1。為了保證最大的兼容性，數(shù)據(jù)互聯(lián)網絡采用開放的協(xié)議，且獨立于各試驗臺。數(shù)據(jù)互聯(lián)層網絡只專注于數(shù)據(jù)的交互，通過適配程序實現(xiàn)與試驗臺內部數(shù)據(jù)網絡的交互。

鑒于此，數(shù)據(jù)互聯(lián)網絡采用DDS（Data Distribution Service）技術。它是對象管理組織（OMG）在HLA及CORBA等標準的基礎上制定的新一代分布式實時通信中間件技術規(guī)范[2]。DDS以數(shù)據(jù)為中信的發(fā)布/訂閱通信模型，并提供豐富的QoS服務質量策略，能保障數(shù)據(jù)進行實時、高效、靈活地分發(fā)[3]，可滿足數(shù)據(jù)互聯(lián)網絡的通信應用需求。

同時，DDS的語言無關、跨平臺的能力，可以保證各試驗平臺的兼容。各試驗臺基于自身的數(shù)據(jù)網絡協(xié)議，開發(fā)相應的數(shù)據(jù)適配模塊，實現(xiàn)與DDS網絡的銜接。

2.2 數(shù)據(jù)分發(fā)服務

在互聯(lián)網絡中，需要一個節(jié)點負責配置和維護數(shù)據(jù)的映射關系。根據(jù)試驗需求，由用戶配置在互聯(lián)的試驗臺之間交互的數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)流向建立發(fā)布/訂閱關系[4]。由此節(jié)點將訂閱/發(fā)布關系以及數(shù)據(jù)配置信息下發(fā)到各試驗設施的適配模塊。對于數(shù)據(jù)的發(fā)布端，適配模塊從本地的數(shù)據(jù)網絡中獲取數(shù)據(jù)并發(fā)布到互聯(lián)網絡中；對于數(shù)據(jù)的訂閱者，適配模塊從互聯(lián)網絡中獲取數(shù)據(jù)并轉發(fā)到本地的數(shù)據(jù)網絡中；從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互。圖2為數(shù)據(jù)分發(fā)配置的一個簡單示例。

該配置節(jié)點需要維護一張全局、涉及所有試驗臺的參數(shù)，并分配唯一的ID。在用戶配置好相關數(shù)據(jù)的發(fā)布/訂閱關系后，針對各試驗臺分別生成相應的配置表，發(fā)布給對應試驗臺的適配器。適配器將配置表的參數(shù)映射到本地試驗臺內部的參數(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互。

2.3 試驗臺適配器設計

適配器用于試驗臺內部數(shù)據(jù)網絡與數(shù)據(jù)互聯(lián)網絡的橋接。因為各試驗臺的運行環(huán)境、網絡協(xié)議、數(shù)據(jù)結構都有差異，所以需要開發(fā)各自的適配程序。適配器根據(jù)來自配置節(jié)點的數(shù)據(jù)映射表，獲得DDS網絡數(shù)據(jù)與本地試驗臺數(shù)據(jù)的映射關系，從而實現(xiàn)與數(shù)據(jù)網絡的互聯(lián)。由于DDS提供的面向數(shù)據(jù)的發(fā)布/訂閱機制，使得本地的適配器不需要知道其他試驗臺的信息，使得適配模塊專注于面對數(shù)據(jù)的服務。

3 應用

試驗臺數(shù)據(jù)互聯(lián)網絡可以有效降低試驗臺仿真環(huán)境搭建的投入。交付的仿真模型不需要針對每個試驗臺（因為運行環(huán)境和仿真架構不同）編譯一套可執(zhí)行程序，只需要能集成在一個試驗臺中，網絡內的其他試驗設施即可共享該仿真資源。也為整合更多的試驗資源提供可實施的途徑。在航電系統(tǒng)的集成驗證階段，整合后的試驗資源也能支持飛機的更為復雜的測試用例和測試場景。

參考文件

[1] 楊志云，羅通俊，黃進武.我國大型飛機航空電子系統(tǒng)的發(fā)展與思考[J].電訊技術，2007，47（4）：1-5.

[2] OBJECT MANAGEMENT GROUP.Real-time CORBA Specification[R].Highlander Engineering Inc，2005：67-69.

[3] 謝陽杰，吳家鑄.數(shù)據(jù)分發(fā)服務DDS的研究[C]//全國計算機技術與應用學術會議.2008.

[4] 孫昊翔.DDS和以數(shù)據(jù)為中心的通信方式[J].科技和產業(yè)，2013（7）：153-158.