УДК 623.74:681.518.3
ДИАГНОСТИРОВАНИЕ АВИАЦИОННЫХ БОРТОВЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ В РЕЖИМЕ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ
В. В. Шишкин, С. В. Черкашин, А. Н. Кочетков
Рассмотрена система проектирования диагностического обеспечения и диагностирования авиационных бортовых информационных систем в режиме реального времени, используемая в наземных автоматизированных станциях контроля авиационного электронного оборудования и системах комплексной отладки и проверки бортовых информационных систем.
Ключевые слова: летательные аппараты, надежность, аппаратное и программное обеспечение, автоматизированное проектирование, программно-диагностический комплекс.
Авиационные бортовые информационные системы (АБИС) представляют собой сложные аппаратно-программные комплексы, принимающие и обрабатывающие до 12 000 единиц информации, поступающей от датчиков и смежных систем по таким цифровым и аналоговым бортовым интерфейсам как ARINC-429, ARINC-708, ARINC-717, MIL-STD-1553, IEEE-488, CAN, RS-232/422/485, ЦАП, АЦП, дискретные сигналы, интерфейс телевизионной информации. В качестве информации для обработки поступают барометрическая высота, скорость полета, угол атаки, боковая перегрузка, вертикальная перегрузка, угол крена машины, курс полета по гирокомпасу, тангаж, мгновенный расход топлива двигателя, число оборотов двигателя, ход штурвала, отклонение руля направления, отклонение стабилизатора, отклонение закрылков и многое другое. Следует отметить, что часть информации принимается и обрабатывается в режиме жесткого реального времени.
Авиационные бортовые информационные системы российского производства предыдущего поколения и действующие в настоящее время установлены на бортах более тридцати типов летательных аппаратов, таких как Ил-76, Ту-204, Ил-96, Ил-114 и их модификаций. С развитием цифровой техники, уменьшени-
ем массогабаритных параметров модулей и блоков, увеличением количества выполняемых функций интерфейсными устройствами стала возможным доработка элементов данных систем и разработка систем нового поколения. Разработанные АБИС нового поколения эксплуатируются на бортах более двадцати модификаций летательных аппаратов, на таких как Ту-204, Ту-214, Ту-334, Ан-148, АНСАТ, Ка-226, Ка-32А11ВС и пр. Однако рост вычислительных мощностей цифровой техники привел к ужесточению временных требований к АБИС по приему и передаче информации.
Развитие АБИС сопровождается постоянным усложнением их составных частей. Надежность элементов системы напрямую определяет надежность пилотирования летательного аппарата, так как при помощи индикаторов АБИС пилотам отображается навигационная и пилотажная информация. В условиях авиационного применения блоков и индикаторов АБИС резко повышаются требования по временным, надежностным, массогабаритным и энергетическим характеристикам. Одним из основных инструментов обеспечения требуемого уровня надежности является диагностирование. Основное назначение диагностирования АБИС состоит в повышении надежности системы во время ее эксплуатации, а
также в уменьшении производственного брака на этапе изготовления.
Таким образом, повышенные требования к надежности АБИС, большое разнообразие обрабатываемой информации, широкая номенклатура и частая модификация АБИС потребовали разработки единой универсальной автоматизированной системы проектирования диагностического обеспечения (ДО) и диагностирования, обеспечивающей эффективное решение задач диагностирования на всех этапах жизненного цикла АБИС.
Для решения данной задачи была разработана функциональная модель процесса проектирования ДО и диагностирования АБИС на всех этапах жизненного цикла (рис. 1).
Функциональная модель показывает структуру диагностического обеспечения АБИС с распределением процессов его создания по этапам жизненного цикла. В модели представлено четыре этапа жизненного цикла АБИС:
• согласование и утверждение технических заданий.
• проектирование и разработка авиационной бортовой информационной системы и диагностического обеспечения:
— проектирование и разработка наземной автоматизированной станции контроля;
— проектирование, разработка и отладка отдельных блоков
АБИС и контрольно-проверочных программ (КПП) блоков;
— проектирование, разработка и отладка функционального программного обеспечения (ФПО) АБИС.
• производство и испытания блоков и системы в комплексе.
• эксплуатация АБИС на борту летательного аппарата.
Анализ ДО АБИС показал, что применять стандартную кон-
трольно-измерительную и контрольно-проверочную аппаратуру в целях диагностирования современных систем с большим количеством блоков и интерфейсов взаимодействия сложно.
Этап согласования и утверждения технических заданий Техническое
_ задание _
на разработку АБИС
Техническое
задание на разработку НАСК
Техническое
задание на разработку блоков АБИС и КПП блоков
Разработка контрольно-проверочной программы блока
Этап разработки НАСК
Проектирование
наземной автоматизированной станции контроля
Разработка наземной автоматизированной станции контроля
Техническое задание на разработку комплексного диагностического обеспечения АБИС
Техническое
задание на разработку ФПО и ВСК АБИС
Этап разработки блоков
Этап разработки ФПО
Проектирование и разработка
макетного образца блока
Разработка моделей дефектов аппаратного уровня описания блока
Разработка моделей дефектов архитектурного уровня описания блока
Разработка моделей дефектов функционального уровня описания блока
Отладка блока средствами НАСК, КПП и тестов блока
Разработка тестов по уровням описания блока
Разработка моделей дефектов системного
уровня описания системы ч_,
г--
Разработка моделей дефектов архитектурного уровня описания системы
Разработка и отладка ОПО и ВСК
Разработка тестов комплексного диагностирования системы
Проектирование и изготовление стенда комплексной проверки системы
Отладка ФПО и ВСК средствами стенда и внешних . тестов .
Рис. 1. Функциональная модель процесса разработки диагностического обеспечения и диагностирования АБИС на всех этапах жизненного цикла
Датчики и Системы • № 10.2010- _ 25
Для эффективного диагностирования система контроля должна быть построена на основе индустриальных компьютеров с интерфейсными модулями, обеспечивающими взаимодействие со всеми линиями связи АБИС. Современные системы диагностирования АБИС представляют собой программно-аппаратные комплексы, аппаратной частью которых могут выступать как наземные автоматизированные станции контроля (НАСК) для проверки отдельных блоков АБИС, так и стенды комплексной отладки и проверки (СКОП) АБИС.
Из функциональной модели следует, что процессы разработки аппаратного и программного обеспечения АБИС должны идти параллельно с процессами проектирования и разработки ее ДО. Для автоматизации процесса диагностирования и минимизации средств контроля необходимо разработать универсальную программную инструментальную систему, в задачу которой должны входить и разработка диагностического обеспечения, и его исполнение как на НАСК, так и на СКОП АБИС. Как показано в функциональной модели, система должна обеспечивать разработку диагностического обеспечения для диагностирования АБИС на различных уровнях представления. При проверке отдельных блоков АБИС объект контроля необходимо рассматривать на аппаратном, архитектурном и функциональном уровнях описания. При комплексной отладке АБИС необходимо представлять ее как на системном, так и на архитектурном уровнях. Инструментальная система должна быть разработана единовременно и использоваться на различных этапах жизненного цикла авиационных бортовых информационных систем и при разработке очередных АБИС. Создание электронных библиотек до разработки тестов блоков и систем также позволит
ускорить процесс разработки ДО новых АБИС.
Таким образом, общая структура диагностического обеспечения АБИС включает в себя следующее аппаратное и программное обеспечение:
— наземные автоматизированные станции контроля;
— стенды комплексной отладки и проверки систем;
— инструментальную систему подготовки и исполнения тестов;
— тесты отдельных блоков АБИС;
— контрольно-проверочные программы блоков;
— тесты комплексного диагностирования АБИС.
Проведенный анализ современных НАСК [1—3], показал, что, производители авиационного оборудования предпочитают использовать системы диагностирования собственного производства. Это объясняется несколькими причинами. Во-первых, диагностическое обеспечение должно быть максимально надежным ввиду ответственного участка применения. Полагаться на не сертифицированный продукт, разработанный сторонним производителем в такой ситуации опасно. Во-вторых, процессы проектирования и разработки АБИС идут параллельно с процессами проектирования и разработки ДО. По этой причине многие предприятия-производители авиационного оборудования для каждой системы разрабатывают собственное автоматизированное тестовое оборудование. НАСК и СКОП позволяют существенно облегчить процесс диагностирования и увеличить номенклатуру объектов контроля. Но для повышения универсальности НАСК и СКОП требуется наличие универсального программного обеспечения, которое обеспечит процессы подготовки ДО и проведения диагностирования на всех этапах жизненного цикла АБИС.
Проведенный анализ современных систем автоматизированного проектирования ДО, таких, как Professional ATLAS Workstation System фирмы TYX (США) [4], ADA Based Environment for Test фирмы Boeing (США) [5], Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench фирмы National Instruments (США) [6], показал, что в настоящее время системы проектирования ДО интегрированы с автоматизированным тестовым оборудованием, что позволяет ускорить процессы создания ДО и диагностирования. Однако рассмотренные системы подготовки ДО не учитывают специфику диагностирования АБИС российского производства. На некоторых из них создание тестовых заданий требует высокой квалификации программиста. На других процесс отладки занимает много времени. Не все удобны для тестовых заданий различных размеров. Некоторые системы имеют ограниченный интерфейс отображения исполнения тест
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.