飛機(jī)綜合航電系統(tǒng)集成驗(yàn)證平臺(tái)互聯(lián)技術(shù)研究

鄭凱

摘 要：由于現(xiàn)代飛機(jī)航電系統(tǒng)的綜合化程度和復(fù)雜度不斷增強(qiáng)，在地面試驗(yàn)階段需要建設(shè)一些試驗(yàn)設(shè)施進(jìn)行集成和驗(yàn)證試驗(yàn)。飛機(jī)綜合航電系統(tǒng)集成驗(yàn)證平臺(tái)互聯(lián)技術(shù)用于這些試驗(yàn)設(shè)施的數(shù)據(jù)交互、資源共享。該技術(shù)利用對(duì)象管理組織OMG發(fā)布的數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)（DDS）規(guī)范實(shí)現(xiàn)各試驗(yàn)設(shè)施之間的互聯(lián)，并設(shè)計(jì)了一套數(shù)據(jù)映射機(jī)制，結(jié)合DDS面向數(shù)據(jù)的特性，從頂層定義各實(shí)驗(yàn)設(shè)施之間的數(shù)據(jù)發(fā)布/訂閱關(guān)系，保證數(shù)據(jù)的有序交互。該技術(shù)能有效整合現(xiàn)有的試驗(yàn)資源，構(gòu)建更大規(guī)模的試驗(yàn)環(huán)境。

關(guān)鍵詞：航電系統(tǒng) 集成驗(yàn)證 互聯(lián) DDS

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(jīng)成為飛機(jī)上最為重要和復(fù)雜的系統(tǒng)之一[1]。在系統(tǒng)的集成和驗(yàn)證階段，需要安排大量的地面試驗(yàn)。針對(duì)不同子系統(tǒng)、驗(yàn)證需求以及測(cè)試場(chǎng)景的要求，往往需要搭建多個(gè)側(cè)重不同功能的綜合化試驗(yàn)平臺(tái)。這些試驗(yàn)設(shè)施往往彼此孤立，且可能采用不同的構(gòu)架和技術(shù)，無(wú)法互聯(lián)。導(dǎo)致需要為這些試驗(yàn)設(shè)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(shè)計(jì)了一套開(kāi)放的互聯(lián)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)各試驗(yàn)臺(tái)的資源共享、復(fù)用仿真系統(tǒng)中現(xiàn)有的仿真組件，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)資源的整合，更高效、靈活地利用現(xiàn)有的試驗(yàn)設(shè)施。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

因?yàn)楦髟囼?yàn)設(shè)施采用的軟件架構(gòu)、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議不盡相同，無(wú)法直接互聯(lián)。因此，在各試驗(yàn)設(shè)施之上架設(shè)一套公共的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，并兼容各試驗(yàn)設(shè)施的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)設(shè)施的互聯(lián)。這套互聯(lián)協(xié)議包括：與各試驗(yàn)設(shè)施內(nèi)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的適配、數(shù)據(jù)映射，并具備網(wǎng)絡(luò)QoS服務(wù)的能力。

2 系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)

2.1 數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)

常規(guī)性的綜合試驗(yàn)臺(tái)為了內(nèi)部各節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)交互，都構(gòu)建了用戶數(shù)據(jù)/控制信號(hào)交互的網(wǎng)絡(luò)，所以數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)上就是實(shí)現(xiàn)各試驗(yàn)臺(tái)內(nèi)部的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)，是一個(gè)實(shí)時(shí)性的分布式網(wǎng)絡(luò)，如圖1。為了保證最大的兼容性，數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)采用開(kāi)放的協(xié)議，且獨(dú)立于各試驗(yàn)臺(tái)。數(shù)據(jù)互聯(lián)層網(wǎng)絡(luò)只專(zhuān)注于數(shù)據(jù)的交互，通過(guò)適配程序?qū)崿F(xiàn)與試驗(yàn)臺(tái)內(nèi)部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的交互。

鑒于此，數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)采用DDS（Data Distribution Service）技術(shù)。它是對(duì)象管理組織（OMG）在HLA及CORBA等標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上制定的新一代分布式實(shí)時(shí)通信中間件技術(shù)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(wù)質(zhì)量策略，能保障數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)、高效、靈活地分發(fā)[3]，可滿足數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的通信應(yīng)用需求。

同時(shí)，DDS的語(yǔ)言無(wú)關(guān)、跨平臺(tái)的能力，可以保證各試驗(yàn)平臺(tái)的兼容。各試驗(yàn)臺(tái)基于自身的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，開(kāi)發(fā)相應(yīng)的數(shù)據(jù)適配模塊，實(shí)現(xiàn)與DDS網(wǎng)絡(luò)的銜接。

2.2 數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)

在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，需要一個(gè)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)配置和維護(hù)數(shù)據(jù)的映射關(guān)系。根據(jù)試驗(yàn)需求，由用戶配置在互聯(lián)的試驗(yàn)臺(tái)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(guān)系[4]。由此節(jié)點(diǎn)將訂閱/發(fā)布關(guān)系以及數(shù)據(jù)配置信息下發(fā)到各試驗(yàn)設(shè)施的適配模塊。對(duì)于數(shù)據(jù)的發(fā)布端，適配模塊從本地的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中獲取數(shù)據(jù)并發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中；對(duì)于數(shù)據(jù)的訂閱者，適配模塊從互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中獲取數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)發(fā)到本地的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中；從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互。圖2為數(shù)據(jù)分發(fā)配置的一個(gè)簡(jiǎn)單示例。

該配置節(jié)點(diǎn)需要維護(hù)一張全局、涉及所有試驗(yàn)臺(tái)的參數(shù)，并分配唯一的ID。在用戶配置好相關(guān)數(shù)據(jù)的發(fā)布/訂閱關(guān)系后，針對(duì)各試驗(yàn)臺(tái)分別生成相應(yīng)的配置表，發(fā)布給對(duì)應(yīng)試驗(yàn)臺(tái)的適配器。適配器將配置表的參數(shù)映射到本地試驗(yàn)臺(tái)內(nèi)部的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互。

2.3 試驗(yàn)臺(tái)適配器設(shè)計(jì)

適配器用于試驗(yàn)臺(tái)內(nèi)部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的橋接。因?yàn)楦髟囼?yàn)臺(tái)的運(yùn)行環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都有差異，所以需要開(kāi)發(fā)各自的適配程序。適配器根據(jù)來(lái)自配置節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)映射表，獲得DDS網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)與本地試驗(yàn)臺(tái)數(shù)據(jù)的映射關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。由于DDS提供的面向數(shù)據(jù)的發(fā)布/訂閱機(jī)制，使得本地的適配器不需要知道其他試驗(yàn)臺(tái)的信息，使得適配模塊專(zhuān)注于面對(duì)數(shù)據(jù)的服務(wù)。

3 應(yīng)用

試驗(yàn)臺(tái)數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)可以有效降低試驗(yàn)臺(tái)仿真環(huán)境搭建的投入。交付的仿真模型不需要針對(duì)每個(gè)試驗(yàn)臺(tái)（因?yàn)檫\(yùn)行環(huán)境和仿真架構(gòu)不同）編譯一套可執(zhí)行程序，只需要能集成在一個(gè)試驗(yàn)臺(tái)中，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的其他試驗(yàn)設(shè)施即可共享該仿真資源。也為整合更多的試驗(yàn)資源提供可實(shí)施的途徑。在航電系統(tǒng)的集成驗(yàn)證階段，整合后的試驗(yàn)資源也能支持飛機(jī)的更為復(fù)雜的測(cè)試用例和測(cè)試場(chǎng)景。

參考文件

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[3] 謝陽(yáng)杰，吳家鑄.數(shù)據(jù)分發(fā)服務(wù)DDS的研究[C]//全國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)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(chǎn)業(yè)，2013（7）：153-158.