ПОЛНОСТЬЮ ПАРАМЕТРИЗУЕМАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОННЫМИ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯМИ И ПРОЦЕДУРАМИ, ПРЕДНАЗНАЧЕННАЯ ДЛЯ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
FULLY PARAMETERIZABLE E-MAIL WARNINGS AND PROCEDURES CONTROL SYSTEM DESIGNED FOR AN AIRCRAFT

Настоящее изобретение относится к области систем управления полетами на борту летательного аппарата. Точнее оно относится к бортовым системам управления предупреждениями, которые собирают сигналы от летательного аппарата, определяют предупреждения, составляют список и управляют состоянием процедур, которые должны быть применены экипажем, и организуют связь с упомянутым экипажем.
Централизованная система предупреждений в полете, FWS (для Flight Warning System (Система оповещений в полете), имеет преимущество по отношению к предупреждениям для отдельных подсистем, которые не позволяли экипажу составить общее представление при появлении нескольких предупреждений одновременно. С другой стороны, разработка и техническое обслуживание таких систем является сложной и дорогой, так как они зависят не только от технических характеристик оборудования летательного аппарата, но и во многом от правил эксплуатации, установленных производителями авиационной техники и уточненных операторами. Поэтому важно иметь возможность легко изменять конфигурацию системы управления предупреждениями и процедурами, с одной стороны, для одной и той же модели летательного аппарата, в зависимости от заказа авиакомпании, которая эксплуатирует ее, или для одной и той же авиакомпании в течение долгого времени в сочетании с изменениями в правилах и отзывами по результатам эксплуатации и, с другой стороны, для нескольких моделей летательных аппаратов, когда последние демонстрируют наличие значительной общей доли компонентов, подсистем, либо эксплуатационных потребностей оператора. Эти условия не удовлетворяются системами управления предупреждениями и процедурами предшествующего уровня техники, которые демонстрируют характеристики, указывающие, что они были созданы, с учетом сертификационных ограничений, как монолитный последовательный код. Необходимы длительная разработка и подтверждения, проводимые в конце цикла разработки летательного аппарата, для интеграции разработок других подсистем летательного аппарата в систему предупреждений; во время разработки и в последующей фазе коммерческой эксплуатации летательного аппарата должны быть организованы регулярные обновления программного обеспечения.
Для решения этой проблемы общая идея изобретения состоит в том, чтобы структурировать систему управления предупреждениями и процедурами путем выделения, с одной стороны, общего ядра программного обеспечения, которое составляет не меняющуюся часть и которое сертифицировано, и, с другой стороны, конфигурируемой изменяемой части, чтобы позволить адаптировать систему предупреждений к изменениям в эксплуатационных потребностях летательного аппарата во время разработки или во время эксплуатации.
Система управления предупреждениями, в которой модуль для планирования задач может модифицироваться посредством конфигурационной таблицы, также известна из заявки на патент, поданной заявителем в публикации № FR2935818. Этот документ, таким образом, предлагает разложить на части часть программного кода системы управления предупреждениями, сделав модуль для планирования задач параметризуемым. Тем не менее, значительная часть системы управления предупреждениями должна по-прежнему разрабатываться в виде монолитного последовательного кода; предложенная архитектура не позволяет обходиться без времени на разработку программного обеспечения и времени на сертификацию.
Изобретение предлагает решить эту проблему, и с этой целью предметом изобретения является система управления предупреждениями и процедурами, предназначенная для летательного аппарата, содержащая ядро программного обеспечения на борту летательного аппарата и инструмент параметризации для ядра программного обеспечения, отличающаяся тем, что инструмент параметризации содержит модуль преобразования для преобразования конфигурационного файла, описывающего эксплуатационные потребности системы управления предупреждениями и процедурами, в базу данных двоичных параметров, которая выполнена с возможностью параметризовать ядро программного обеспечения. Ядро программного обеспечения содержит по меньшей мере четыре элементарных ячейки:
- первую ячейку для получения и консолидации набора сигналов летательного аппарата;
- вторую ячейку для характеризации набора переменных состояния летательного аппарата, генерируемых на основании сигналов летательного аппарата;
- третью ячейку для вычисления по меньшей мере одного отдельного события, содержащего по меньшей мере одно предупреждение или одну процедуру, генерируемую на основании консолидированных сигналов летательного аппарата/или переменных состояния;
- четвертую ячейку для планирования отдельных событий для связи с экипажем;
каждая из ячеек содержит программный механизм, параметризуемый с помощью базы данных двоичных параметров.
Преимуществом является то, что конфигурационный файл описывает эксплуатационную потребность с помощью набора параметров, которые структурированы в соответствии с заранее заданной областью конфигурации, причем упомянутая область конфигурации состоит из отдельных задач, содержащих по меньшей мере одно предупреждение или одну процедуру, при этом каждая отдельная задача описывается значениями параметров в заранее заданном списке, содержащем по меньшей мере один параметр следующего типа: предупреждение, звук предупреждения, фаза полета, инициирующее событие, сигнал летательного аппарата, контекст, процедура, содержание процедуры, элемент или меню; разрешенный диапазон значений, соответствующий каждому параметру.
Преимущественно, инструмент параметризации преобразует конфигурационный файл, закодированный на языке XML и соответствующий области конфигурации, в базу данных двоичных параметров, которая выполнена с возможностью параметризовать каждую из элементарных ячеек ядра программного обеспечения.
Преимущественно, программные механизмы четырех элементарных ячеек подтверждаются отдельно; подтверждение установления последовательности между ячейками облегчается благодаря интерфейсам между ячейками логического типа, ограничивающим комбинаторику тестов совокупности ячеек независимо от параметризации.
Изобретение также относится к способу параметризации системы управления предупреждениями и процедурами, предназначенной для летательного аппарата, имеющей признаки, описанные выше, отличающемуся тем, что он содержит первый этап проверки области конфигурации конфигурационного файла, представляющего собой эксплуатационные потребности упомянутой системы управления предупреждениями и процедурами, и второй этап преобразования конфигурационного файла в базу данных двоичных параметров, которая выполнена с возможностью параметризовать общую систему управления предупреждениями и процедурами, которая подтверждена для упомянутой области конфигурации.
Изобретение также относится к способу разработки системы управления предупреждениями и процедурами, предназначенной для летательного аппарата, имеющей признаки, описанные выше, отличающемуся тем, что он содержит этап определения области конфигурации для задач, которые должны быть выполнены, причем упомянутая область конфигурации выполнена с возможностью, путем параметризации, покрывать широкий спектр эксплуатационных потребностей системы управления предупреждениями и процедурами, этап программирования программных механизмов каждой из элементарных ячеек и этап параметризации логики для выполнения задач каждой из элементарных ячеек.
Наконец, изобретение относится к способу технического обслуживания системы управления предупреждениями и процедурами, предназначенной для летательного аппарата, имеющей признаки, описанные выше, отличающемуся тем, что он содержит этап преобразования конфигурационного файла, описывающего эксплуатационные потребности системы управления предупреждениями и процедурами, в двоичную базу данных параметров и этап параметризации системы управления предупреждениями и процедурами с помощью базы данных двоичных параметров, производимый во время операции технического обслуживания на летательном аппарате.
Изобретение будет более понятно, и станут очевидны другие преимущества при чтении подробного описания вариантов воплощения, приведенных в качестве примера на следующих чертежах:
- фигура 1 представляет взаимосвязи системы управления предупреждениями и процедурами с другими бортовыми системами;
- фигуры 2a и 2b представляют иллюстративную упрощенную функциональную архитектуру системы управления предупреждениями и процедурами согласно изобретению;
- фигура 3 представляет пример логики работы на уровне задачи согласно одному варианту воплощения изобретения.
Для ясности одинаковые элементы будут иметь одинаковые обозначения на различных фигурах.
Если не указано иное, в описании и фигурах заглавные буквы, акронимы и сокращения имеют значения, указанные в таблице ниже.
Заглавные буквы/сокращения
Значение
A/C
Летательный аппарат
ARINC 664p7
Сеть бортового радиоэлектронного оборудования
AMS
Система управления бортовым радиоэлектронным оборудованием
ARINC
Корпорация «Авиационное радио»
BITE
Встроенный тест оборудования
С/W
Система предупреждающей и аварийной сигнализации
CAS
Система предупреждения экипажа
CKL
Контрольный список или процедуры
CDS
Система отображения информации в кабине экипажа
CASDB
База данных системы предупреждения экипажа
CKLDB
База данных контрольного списка
SYSDB
Системная база данных
CMF/CMS
Функция/Система управления связью
CSCI
Элемент конфигурации программного обеспечения
DCA
Приложение концентрации данных
DFFWS
Файл определения FWS
ECP
Панель управления двигателем и дисплеем FWS
EWD
Дисплей двигателя и предупреждений
FWA
Приложение оповещений в полете
FWS
Система оповещений в полете
HMI/MMI
Человеко-машинный интерфейс или интерфейс человек-машина
IMA
Интегрированное модульное бортовое радиоэлектронное оборудование
MWC
Главная предупредительная сигнализация
NVM
Постоянная память
INOP SYS
Недействующая система
T2CAS
Система предотвращения столкновения с землей и летательными аппаратами
TFTP
Простейший протокол передачи файлов
WXR
Метеорологическая радиолокационная система
XML
Расширяемый язык разметки
Фигура 1 представляет взаимосвязи системы управления предупреждениями и процедурами с другими бортовыми системами.
Система FWS встроена в режиме резервирования в два компьютера архитектуры IMA (интегрированное модульное бортовое радиоэлектронное оборудование, которое может быть встроено в компьютер), непротиворечивость выходных данных которых проверяется на каждом этапе вычислений. Поэтому каждый компьютер FWS/FWA имеет в качестве входных данных данные от двойного компьютера на соответствующем этапе, а также отправляет ему свои результаты. Кроме того, FWS принимает в качестве входных данных данные A/C (то есть: дискретные сигналы, загруженные из бортовых компьютеров, используемых для обнаружения сбоев присоединенной части электронного оборудования), и данные DCA на n каналах (позволяющие сопоставлять сбои между собой). Наконец, четыре системы преимущественно отправляют свои выходные данные компьютеру FWS:
- выходные данные панели управления централизованной подсистемы мониторинга электроники летательного аппарата (ECP), которая загружает действия пилота (подтверждения пунктов, прохождение контрольного списка, доступ к системным страницам и к спискам процедур);
- состояния кнопки C/W уведомлений и предупреждений в выходных данных системы FWS;
- выходные данные системы предупреждения столкновений с землей и летательными аппаратами T2CAS; эта система управляет расположением летательного аппарата относительно рельефа и относительно траекторий различных других обнаруженных летательных аппаратов и отправляет предупреждения системе FWS в случае траектории, ведущей к столкновению;
- выходные данные метеорологической радиолокационной системы WXR; эти выходные данные позволяют выдавать предупреждения относительно очень опасных метеоусловий.
Эти данные приспособлены для использования системой FWS (Функция "Обработка входных данных"). В известных системах логика предупреждения экипажа и состояния A/C и логика управления предупреждениями реализованы для обработки входных данных, обработанные данные предоставляются ядру родовой функции FWS. Логические средства в отношении предупреждений экипажа предназначены для активации текущих предупреждений для данного элемента оборудования. Во время совершения проверки контрольного списка (активируемого первым типом логики), логика состояния выводит контрольный список статусов. Логические средства предупреждений A/C идентичны первому типу логики, но являются общими для набора компьютеров, а не для одного компьютера. Параметры текущей фазы полета также обеспечиваются для ядра FWS.
В известных системах ядро FWS разделено на три функции управления (предупреждения экипажа, состояния и контрольный список) и четыре функции для управления предупреждениями на выходе (область CAS/CKL, управляющая активированными предупреждениями и вызывающая процедуру контрольного списка, INOP SYS, управляющая предупреждениями, которые активированы и отфильтрованы и, не вызывающая ни предупреждение, ни процедуру - экипаж увидит только сигнальный свет INOP SYS, аудио предупреждения, предупреждения кнопок C/W). Аудио предупреждения выбираются из базы данных аудио сообщений, предусмотренных для этой цели. Визуальные предупреждения отображаются на экранах, предусмотренных с этой целью в кабине пилота и кабине экипажа. Протоколы Arinc 661 и TFTP позволяют осуществлять связь с CDS (Система отображения информации в кабине экипажа). Протокол CMF позволяет отправлять данные о сбоях системе централизованного обслуживания, отслеживать все аномалии, обнаруженные во время полета.
Фигуры 2a и 2b представляют иллюстративную упрощенную функциональную архитектуру системы управления предупреждениями и процедурами согласно изобретению. В частности, фигура 2a описывает инструмент 10 параметризации, содержащий модуль 11 проверки и преобразования для преобразования конфигурационного файла 12 в базу данных двоичных параметров 13. Фигура 2b описывает общее ядро 14 программного обеспечения, параметризуемого с помощью базы данных двоичных параметров 13 и способного организовать связь предупреждений и процедур с экипажем посредством интерфейса 15 человек-машина (MMI), размещенного в кабине летательного аппарата. Общее ядро 14 программного обеспечения составляет систему FWS на борту летательного аппарата, встроенную в режиме резервирования в компьютеры 16 архитектуры IMA. Таким образом, оно принимает набор внешних сигналов.
Система управления предупреждениями и процедурами согласно изобретению структурирована в виде двух различных поднаборов, бортового общего ядра 14 программного обеспечения на борту летательного аппарата и инструмента 10 параметризации для общего ядра 14 программного обеспечения. Целью этой структуры является рационализация разработки между стабильной частью программного обеспечения, которая составляет предмет сертификации в соответствии с действующими сертификационными потребностями и, особенно, стандартом DO178C для категории "программный код бортового радиоэлектронного оборудования", и параметризуемой частью, зависящей от изменяющихся спецификаций производителя или оператора летательного аппарата и также являющейся предметом стандарта DO178C для категории "файл параметров". Таким образом, система FWS согласно изобретению может быть обновлена во время технического обслуживания или во время простой остановки в пути путем загрузки базы данных двоичных параметров соответствующей, например, требованиям стандарта DO200. Загрузка выполняется простым образом, не требует перекомпиляции программ, прежние параметры просто перезаписываются новыми путем обмена файлом земля/борт, например, с помощью протокола FTP (Протокол передачи файлов) или TFTP (Простейший протокол передачи файлов) в ходе действий по обновлению при централизованной разработке или действий по техническому обслуживанию, когда летательный аппарат стоит у выхода на посадку аэропорта.
Таким образом, система управления предупреждениями и процедурами может быть адаптирована к изменениям в эксплуатационных потребностях, например, из-за изменения спецификаций компонентов, или спецификаций производителя летательного аппарата, или из-за изменения условий эксплуатации, специфичных для оператора, например, распределения уровней приоритета по задачам, содержания процедур, таблиц стилей отображения или же логики для выполнения задачи и отображения на MMI 15.
Согласно изобретению, весь набор эксплуатационных потребностей системы управления предупреждениями и процедурами сгруппирован в конфигурационном файле 12. Этот конфигурационный файл 12 преобразуется инструментом 10 параметризации в базу данных двоичных параметров 13. Общее ядро 14 программного обеспечения, параметризованное с помощью базы 13 данных, позволяет осуществлять управление на борту летательного аппарата предупреждениями в соответствии с эксплуатационными потребностями, выраженными в конфигурационном файле 12.
Соответственно, область конфигурации, представляющая собой изменчивость эксплуатационных потребностей электронной системы управления предупреждениями и процедурами, определяется на первом этапе разработки системы управления полетом. Согласно изобретению, область конфигурации состоит из набора отдельных задач; при этом отдельная задача, например предупреждение или процедура, которая должна быть выполнена, описываются значениями параметров в заранее заданном списке. В возможном варианте воплощения изобретения список конфигурируемых параметров для каждой отдельной задачи содержит:
- определение звуков предупреждений: тип звука, продолжительность, уровень громкости звука, тип повторения;
- определение фаз полета: бинарное дерево решений с фазами полета и логикой решающих узлов, определением верности фазы полета, устойчивое к частичному отсутствию поступлений от различных логических средств решающих узлов;
- определение предупреждений: инициирующего события, средств визуального и звукового оповещения, приоритета, текстового сообщения, типа предупреждения, запрещающих фаз полета, запрещающего контекста, соответствующей процедуры;
- определение инициирующих событий: список сигналов летательного аппарата с правилами их расформатирования и консолидации, последовательную таблицу операций, преобразующих список сигналов и контекстов в инициирующее событие;
- определение сигналов летательного аппарата: список сигналов летательного аппарата с правилами их расформатирования и консолидации;
- определение контекстов: список сигналов летательного аппарата с правилами их расформатирования и консолидации, последовательную таблицу операций, преобразующую список сигналов в контекст;
- определение процедур: заголовок, тип, позиция в меню, список присоединенных процедур, список автоматически завершенных процедур, содержание процедуры;
- определение содержания процедуры: композицию в страницах и элементах;
- определение элемента: категорию, содержание текста, графический стиль, присоединенную системную страницу, событие автоподтверждения;
- определение меню: число линий, определение подменю или заголовка процедуры.
Для каждого из параметров списка разрешен диапазон значений.
Цель области конфигурации состоит в том, чтобы покрыть расширенный спектр эксплуатационных потребностей. Чтобы уменьшить усилия, затрачиваемые на разработку программного обеспечения и соответствующую сертификацию, стремятся покрыть областью конфигурации несколько типов летательных аппаратов и требования большого числа последующих операторов летательного аппарата.
Согласно изобретению конфигурационный файл 12 описывает эксплуатационные потребности системы управления предупреждениями и процедурами посредством набора параметров, который структурирован в соответствии с областью конфигурации. Этот размеченный текстовый файл параметров может быть сформирован с использованием языка высокого уровня, такого как XML (расширенный язык разметки).
Как описано в дальнейшем, общее ядро программного обеспечения сконструировано так, чтобы оно могло быть параметризовано для заранее заданной области конфигурации, такой как описано выше. Таким образом, когда необходимо обновление системы управления предупреждениями и процедурами, новая эксплуатационная потребность описывается с помощью конфигурационного файла в соответствии с областью конфигурации, для которой было первоначально разработано общее ядро. Модуль преобразования преобразует этот конфигурационный файл в базу данных двоичных параметров, которая может параметризовать общее ядро программного обеспечения. Преимущественно, список параметров области конфигурации и их разрешенные диапазоны изменения сконфигурированы так, чтобы покрыть расширенный спектр эксплуатационных потребностей, с целью ограничения деятельности по разработке и сертификации программного обеспечения только общим ядром программного обеспечения.
Фигура 3 представляет иллюстративную функциональную архитектуру общего ядра программного обеспечения, параметризуемого согласно изобретению. Общее ядро программного обеспечения содержит четыре элементарных ячейки:
- первую ячейку 21 для получения и консолидации набора сигналов летательного аппарата, переданных системе управления предупреждениями и процедурами FWS. Она может содержать внутренние данные (неисправность части электронного оборудования или двигателя, давления в кабине, высоту, скорость и т.д.) или внешние данные (выходные данные системы предотвращения столкновений, выходные данные метеосистемы, сообщения оператора, диспетчерские указания и т.д.). Она может также содержать данные, измененные экипажем в ответ на предупреждение так, чтобы позволить проверку замкнутого типа правильности выполнения процедуры;
- вторую ячейку 22 для характеризации набора переменных состояния летательного аппарата, таких как, например, состояние предупреждения или автоматическое подтверждение пункта выполняющейся процедуры;
- третью ячейку 23 для вычисления по меньшей мере одного отдельного события, такого как предупреждение или процедура, генерируемого на основании консолидированных сигналов летательного аппарата и/или переменных состояния;
- четвертую ячейку 24 для планирования отдельных событий для связи с экипажем. На практике она может содержать машину состояний, которая может хранить, задавать приоритеты или делать выбор для ряда отдельных событий для связи с экипажем, например через звуковые предупреждения или через MMI кабины.
Как показано на фигуре 3, каждая элементарная ячейка содержит подмножество параметров конфигурации для базы данных двоичных параметров 13 и управляется общим программным механизмом. Четыре программных механизма элементарных ячеек составляют неизменяемую часть общего ядра программного обеспечения. Каждая из элементарных ячеек была подтверждена отдельно для всего набора конфигурационных возможностей, то есть для набора возможных значений параметров области конфигурации. Подтверждение установления последовательности облегчается самой природой интерфейсов между ячейками, которые являются исключительно логическими, что ограничивает комбинаторику тестов совокупности ячеек, независимо от параметризации.
Как показано на фигуре 3, первая ячейка сбора и консолидации обменивается набором логических сигналов со второй ячейкой для определения характеристик набора переменных состояния летательного аппарата. Первая ячейка и вторая ячейка обмениваются набором логических сигналов с третьей ячейкой для вычисления по меньшей мере одного отдельного события. Вторая ячейка и третья ячейка обмениваются набором логических сигналов с четвертой ячейкой для планирования отдельных событий для связи с экипажем.
Структурирование заранее заданной области конфигурации и разделение на четыре параметризуемых элементарных ячейки, управляемых четырьмя общими программными механизмами согласно изобретению позволяет выгодно выделить неизменяемые части системы управления предупреждениями и процедурами. Становится возможным разложить на части набор строк кода программного обеспечения. Неизменяемые части, которые зависят, например, от аппаратных конфигураций компонентов, общих для ряда летательных аппаратов, или которые зависят от регулирующих средств исполнительной логики, изолируются от параметризуемых изменяемых частей. Эксплуатационные условия использования, зависящие от оператора, назначение уровней приоритета отдельных событий, содержание процедур, таблицы стилей отображения, а также логика для выполнения задач и отображения в значительной мере обрабатываются как групповые параметры в конфигурационном файле.
На первом этапе разработки определяется область конфигурации для набора параметров, представляющая собой изменчивость эксплуатационных потребностей различных летательных аппаратов, для функции предупреждения. Общее ядро программного обеспечения, состоящее из четырех элементарных ячеек, разработано и подтверждено для этой области конфигурации. Сертификация общего ядра программного обеспечения, применимого для всей области конфигурации, покрывает расширенный спектр эксплуатационных потребностей. Становится возможным проводить параллельно разработку системы управления предупреждениями и процедурами с задачами разработки летательного аппарата, также возможно обновлять систему управления предупреждениями и процедурами посредством простой операции по параметризации.
Примеры, описанные выше, приведены в качестве иллюстрации вариантов воплощения изобретения. Они никоим образом не ограничивают объем изобретения, который определен в прилагаемой формуле изобретения.