飛機集中維護系統(tǒng)模擬裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種飛機集中維護系統(tǒng)模擬裝置及方法，裝置服務器端包括模擬飛機集中維護系統(tǒng)核心處理計算機和駕駛艙輸入和顯示裝置，客戶端包括模擬飛機集中維護系統(tǒng)中真實航電組件，其中A型航電組件故障模擬器安裝在服務器端，B型航電組件故障模擬器通過以太網(wǎng)路由器連接服務器端，C型航電組件故障模擬器通過以太網(wǎng)/航電接口轉(zhuǎn)換器連接以太網(wǎng)路由器，真實航電組件接口與C型航電組件故障模擬器等效，以太網(wǎng)/航電接口轉(zhuǎn)換器用于以太網(wǎng)和客戶端航電接口之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，本發(fā)明實現(xiàn)早期開發(fā)數(shù)字化仿真、單系統(tǒng)測試、多系統(tǒng)集成測試、完成實際飛行中的故障復現(xiàn)以及問題定位，模擬結(jié)果可靠，性價比高，可滿足多層次的飛行模擬、維護模擬、飛機系統(tǒng)仿真驗證需求。
【專利說明】飛機集中維護系統(tǒng)模擬裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及飛行模擬、維護模擬、飛機系統(tǒng)仿真驗證【技術領域】，特別涉及一種飛機集中維護系統(tǒng)模擬裝置及方法，實現(xiàn)在飛機設計階段、集成制造階段、運營服務階段中，飛機集中維護系統(tǒng)多層次的仿真驗證。
【背景技術】
[0002]飛機集中維護系統(tǒng)通過監(jiān)控航線可更換部件(LRU)的狀態(tài)實現(xiàn)對飛機各系統(tǒng)部件的故障隔離，并為維護人員提供標準化的排故方法，幫助維護人員了解飛機故障狀態(tài)，快速查找并及時排除故障，是現(xiàn)代飛機可維護性的重要體現(xiàn)。飛機集中維護系統(tǒng)的核心是集中式維護計算機，飛機上所有裝載自檢設備(BITE)的系統(tǒng)都連接到集中式維護計算機上。集中式維護計算機從飛機各系統(tǒng)接收故障信息，儲存并處理，并以不同的報告形式顯示。維護人員通過機長位和副駕駛位的兩個多功能控制顯示組件(MCDU)，與集中式維護計算機通訊，監(jiān)控所連接的航電組件的故障狀態(tài)，并可啟動測試。
[0003]對飛機集中維護系統(tǒng)的有效模擬是飛行模擬、維護模擬、飛機系統(tǒng)仿真驗證【技術領域】的重點技術。目前，飛機集中維護系統(tǒng)模擬技術主要存在的問題是:
國內(nèi)對集中式維護技術的研究尚處于起步階段，目前還沒有滿足飛機設計、集成、運營階段多層次仿真驗證需求的飛機集中維護系統(tǒng)模擬裝置；
單純數(shù)字化的飛機集中維護系統(tǒng)模擬裝置缺乏直觀的觀測效果和操作體驗，不能可靠地模擬飛機集中維護系統(tǒng)工作的電氣特性，造成實驗環(huán)境和真實飛機工作環(huán)境的不一致。
[0004]單純依賴真實航電組件組成的模擬裝置，價格昂貴，接口復雜，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一旦固定，難以根據(jù)多層次的模擬要求改變構(gòu)型，適用性不強。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為克服現(xiàn)有技術的不足，針對上述問題，提供一種飛機集中維護系統(tǒng)模擬裝置的技術方案及模擬方法，模擬裝置采用模塊式結(jié)構(gòu)，通以太網(wǎng)連接，根據(jù)不同層次的需求方便組合，采用實物MCDU模擬器和三維飛機系統(tǒng)模型，以求操作體驗優(yōu)異，滿足實際飛行和維護模擬訓練要求。
[0006]本發(fā)明是通過這樣的技術方案實現(xiàn)的:飛機集中維護系統(tǒng)模擬裝置，其特征在于，包括一個服務器端，一個以太網(wǎng)路由器，若干個客戶端裝置和以太網(wǎng)/航電接口轉(zhuǎn)換器；
所述服務器端連接到以太網(wǎng)路由器上，用于模擬飛機集中維護系統(tǒng)核心處理計算機和駕駛艙輸入和顯示裝置；
一個用于模擬機載真實集中式維護計算機功能的集中式維護計算機模擬器、一個機長位MCDU模擬器、一個機載打印機模擬器、一個副駕駛位MCDU模擬器、一個飛行模擬外部設備和飛機系統(tǒng)模型；
所述客戶端裝置包括A型航電組件故障模擬器、B型航電組件故障模擬器、C型航電組件故障模擬器和真實航電組件其中: A型航電組件故障模擬器安裝在服務器端內(nèi)；
B型航電組件故障模擬器通過以太網(wǎng)路由器連接到服務器端；
C型航電組件故障模擬器通過以太網(wǎng)/航電接口轉(zhuǎn)換器連接到以太網(wǎng)路由器；
真實航電組件通過以太網(wǎng)/航電接口轉(zhuǎn)換器連接到以太網(wǎng)路由器；
所述飛機系統(tǒng)模型與顯示裝置相連，通過顯示裝置顯示飛機系統(tǒng)工作狀態(tài)；
所述總線數(shù)據(jù)分配器，將以太網(wǎng)路由器和集中式維護計算機模擬器相連，用于集中式維護計算機模擬器輸入輸出數(shù)據(jù)的緩沖和通道分配管理。
[0007]所述集中式維護計算機模擬器，用于模擬機載真實集中式維護計算機功能，機長位MCDU模擬器、副駕駛位MCDU模擬器分別用于機長位置和副駕駛位置維護數(shù)據(jù)的輸入和顯示；MCDU模擬器的輸入?yún)^(qū)包括字母、數(shù)字、符號輸入鍵和功能鍵，顯示區(qū)可以顯示14行24列的文本信息；所述機載打印機模擬器，通過RS-232串口線與集中式維護計算機模擬器相連，用于打印輸出故障報告；所述飛機系統(tǒng)模型，與集中式維護計算機模擬器、飛行模擬外部設備、顯示裝置相連，采用三維方式模擬飛機系統(tǒng)在正常工作和維護時的狀態(tài)。
[0008]所述飛行模擬外部設備，包括USB總線連接的飛機駕駛桿、方向舵腳蹬模擬器，分別與飛機系統(tǒng)模型相連，用于飛機系統(tǒng)模型的參數(shù)指令的輸入。
[0009]A型航電組件故障模擬器是模擬真實航電組件故障邏輯特性的軟件程序模擬器，包括故障設置與存儲模塊、ARINC604數(shù)據(jù)編碼/譯碼模塊、UDP通訊模塊，A型航電組件故障模擬器不具有獨立的硬件系統(tǒng)，安裝在服務器端內(nèi)，作為虛擬以太網(wǎng)成員，直接與服務器端內(nèi)的總線數(shù)據(jù)分配器相連并通信，傳輸數(shù)據(jù)以32位ARINC429數(shù)據(jù)字為基本數(shù)據(jù)包，用于集中維護系統(tǒng)邏輯級的仿真。
[0010]B型航電組件故障模擬器，是將A型航電組件故障模擬器移植到基于ARM的嵌入式系統(tǒng)或基于Windows的桌面式計算機上，將B型航電組件故障模擬器獨立于服務器端，來實現(xiàn)遠程分布式客戶端；計算機作為遠程分布式客戶端的控制系統(tǒng)，控制遠程分布式客戶端與服務器端通信型航電組件故障模擬器通過以太網(wǎng)路由器連接到服務器端，以太網(wǎng)上傳輸數(shù)據(jù)格式與A型航電組件故障模擬器相同；B型航電組件故障模擬器用于集中維護系統(tǒng)分布式協(xié)同仿真。
[0011]C型航電組件故障模擬器)，是在B型航電組件故障模擬器基礎上擴展以太網(wǎng)與航電接口轉(zhuǎn)換模塊，實現(xiàn)具有真實航電組件電氣接口特性的遠程分布式客戶端；以太網(wǎng)與航電接口轉(zhuǎn)換模塊包括:W5100以太網(wǎng)模塊、STM32F103控制核心ARM嵌入式處理器、ARINC429接口和離散接口，用于在以太網(wǎng)數(shù)據(jù)和真實航電的ARINC429總線、離散控制信號之間進行自動數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；C型航電組件故障模擬器通過以太網(wǎng)/航電接口轉(zhuǎn)換器連接到以太網(wǎng)路由器，再連接到服務器端，用于集中維護系統(tǒng)電氣特性的仿真。
[0012]真實航電組件包括航電組件接口，航電組件接口與太網(wǎng)/航電接口轉(zhuǎn)換器連接，真實航電組件通過以太網(wǎng)/航電接口轉(zhuǎn)換器連接到以太網(wǎng)路由器，再連接到服務器端，用于集中維護模擬系統(tǒng)在真實電氣特性條件下的系統(tǒng)級混合仿真。
[0013]利用所述飛機集中維護系統(tǒng)模擬裝置實現(xiàn)的集中式維護計算機模擬方法，其特征在于，集中式維護計算機模擬器工作于兩種模式:
A:監(jiān)控模式:集中式維護計算機模擬器掃描所連接各個航電組件故障模擬器的自檢故障并進行存儲，當飛機系統(tǒng)模型處于空中狀態(tài)時，集中式維護計算機模擬器總是處于監(jiān)控模式；
B:交互模式:當飛機系統(tǒng)模型處于地面狀態(tài)時，可選擇進入交互模式，此時集中式維護計算機模擬器只與一部航電組件故障模擬器通訊，讀出其BITE內(nèi)存中的內(nèi)容并啟動不同的測試；
集中式維護計算機模擬器的工作流程，包括如下次序步驟:
Ca)系統(tǒng)上電初始化，默認進入監(jiān)控模式；
(b)檢測飛機系統(tǒng)模型的空地狀態(tài):如果處于空中狀態(tài)，則駐留在監(jiān)控模式，定時掃描連接的所有航電組件故障模擬器，監(jiān)控自動故障報告，并對故障進行存儲；如果處于地面狀態(tài)，進入步驟(C)；
(c)檢測是否有機長位MCDU模擬器或副駕駛位MCDU模擬器發(fā)出查詢命令，如果沒有，則駐留在監(jiān)控模式，定時掃描連接的所有航電組件故障模擬器，監(jiān)控自動故障報告，并對故障進行存儲；反之，如檢測到機長位MCDU模擬器或副駕駛位MCDU模擬器中的一部MCDU模擬器發(fā)出查詢命令，則進入步驟(d)；
Cd)抑制另一部MCDU模擬器的查詢命令，進入交互模式；
Ce)執(zhí)行當前查詢命令，將對應解碼出來MCDU模擬器的查詢命令轉(zhuǎn)換成交互命令發(fā)送給航電組件故障模擬器；
Cf)檢測30秒內(nèi)航電組件故障模擬器是否有維護信息或者頁面數(shù)據(jù)返回，如果有維護信息或者頁面數(shù)據(jù)返回，進入步驟(g);反之，進入步驟(j);
(g)將接收到的維護信息或者頁面數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后發(fā)給正在工作或處于查詢狀態(tài)的MCDU模擬器；
(h)接收新的MCDU命令，判斷命令內(nèi)容:如果是MCDU查詢命令，進入步驟(i);如果是交互模式退出命令，進入步驟(j)；
(i)返回步驟(e)，繼續(xù)執(zhí)行當前查詢命令；
(j)清除抑制命令，回到步驟(b)。
[0014]有益效果:
發(fā)明提供的飛機集中維護系統(tǒng)模擬裝置，采用模塊式結(jié)構(gòu)，通過統(tǒng)一的以太網(wǎng)連接，可根據(jù)不同層次的需求方便組合，易于結(jié)構(gòu)布局和標準化施工，適用面廣。采用實物MCDU模擬器和三維飛機系統(tǒng)模型，操作體驗優(yōu)異，很好地滿足了實際飛行和維護模擬訓練中需要極強臨場代入感的工作要求。針對多層次的航電系統(tǒng)驗證應用需求，不需要單獨設計專用的航電組件故障模擬器，可根據(jù)模擬重點的不同，自由組合A、B、C三型航電組件故障模擬器，并可接入真實航電組件，模擬結(jié)果可靠，性價比高。
[0015]本發(fā)明提供的飛機集中維護系統(tǒng)模擬方法，統(tǒng)一了服務器端與客戶端的接口，完整地實現(xiàn)了集中維護系統(tǒng)的工作過程，通過組合接入A、B、C三型航電組件故障模擬器和真實航電組件，可實現(xiàn)早期開發(fā)數(shù)字化仿真、單系統(tǒng)測試、多系統(tǒng)集成測試、完成實際飛行中的故障復現(xiàn)以及問題定位。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明提供的飛機集中維護系統(tǒng)模擬裝置框圖；
圖2為本發(fā)明提供的飛機集中維護系統(tǒng)模擬裝置服務器端控制臺示意圖；圖3為本發(fā)明提供的飛機集中維護系統(tǒng)模擬裝置客戶端框圖；
圖4為本發(fā)明提供的集中式維護計算機模擬器工作流程圖；
圖5為本發(fā)明提供的飛機集中維護系統(tǒng)模擬裝置通訊接口信號流向圖；
圖6為本發(fā)明提供的飛機集中維護系統(tǒng)模擬裝置交互數(shù)據(jù)包的格式。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0018]如圖1所示，本發(fā)明提供的飛機集中維護系統(tǒng)模擬裝置包括:一個服務器端1，包括:一個集中式維護計算機模擬器10，用于模擬機載真實集中式維護計算機功能和管理，與機長位MCDU模擬器11、副駕駛位MCDU模擬器13、機載打印機模擬器12、總線數(shù)據(jù)分配器17之間的通訊，并與飛機系統(tǒng)模型15交換飛機狀態(tài)信息；
一個機長位MCDU模擬器11和一個副駕駛位MCDU模擬器13,分別用于機長位置和副駕駛位置維護數(shù)據(jù)的輸入和顯示，MCDU模擬器的輸入?yún)^(qū)包括字母、數(shù)字、符號輸入鍵和功能鍵，顯示區(qū)可以顯示14行24列的文本信息；
一個機載打印機模擬器12,用于打印輸出故障報告；
一套飛行模擬外部設備14，包括USB總線連接的飛機駕駛桿、方向舵腳蹬模擬器，用于飛機系統(tǒng)模型的參數(shù)指令的輸入；
一個飛機系統(tǒng)模型15，用于飛機系統(tǒng)工作狀態(tài)的模擬；
一個顯示裝置16，用于顯示 飛機系統(tǒng)工作狀態(tài)；
一個總線數(shù)據(jù)分配器17，用于集中式維護計算機模擬器10輸入輸出數(shù)據(jù)的緩沖和通
道分配管理。
[0019]一個以太網(wǎng)路由器2，用于服務器端和多個客戶端之間以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的分配與傳輸。
[0020]若干個以太網(wǎng)/航電接口轉(zhuǎn)換器3，連接以太網(wǎng)路由器2和真實航電組件以及C型航電組件故障模擬器5，用于以太網(wǎng)和航電接口之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。
[0021]若干個客戶端裝置，包括:若干A型、B型、C型航電組件故障模擬器和真實航電組件。A型航電組件故障模擬器4安裝在服務器端內(nèi)，直接與總線數(shù)據(jù)分配器17連接；B型航電組件故障模擬器5通過以太網(wǎng)路由器2連接到服務器端；C型航電組件故障模擬器6通過以太網(wǎng)/航電接口轉(zhuǎn)換器3連接到以太網(wǎng)路由器2，再連接到服務器端；真實航電組件通過以太網(wǎng)/航電接口轉(zhuǎn)換器3連接到以太網(wǎng)路由器2，再連接到服務器端。
[0022]如圖2所示，服務器端控制臺包括:一個工作臺21，包括工作臺面、多屏顯示支架和設備機柜。
[0023]一個控制計算機22，安裝在工作臺21設備機柜內(nèi)，用于服務器端控制功能的實現(xiàn)。
[0024]一個主駕駛位MCDU硬件模擬器23和一個副駕駛位MCDU硬件模擬器24，型號為MCDU-S2011，安裝在工作臺21設備機柜上，通過USB總線連接到控制計算機22上。
[0025]一個機載維護打印機硬件模擬器25，安裝在兩個MCDU硬件模擬器23和24中間，通過RS-232總線連接到控制計算機22上。
[0026]一個主顯示器26，由三個比例為4:3的19英寸液晶顯示器組成，安裝在工作臺21多屏顯示支架上，通過DVI總線連接到控制計算機22上。[0027]—個駕駛艙頂板模擬器27，以水平傾角45度安裝在工作臺21多屏顯示支架上，通過DVI總線或USB總線連接到控制計算機22上。
[0028]一個主駕駛操縱桿安裝架28和一個副駕駛操縱桿安裝架29，安裝在工作臺21工作臺面下，用于安裝民航駕駛桿模擬器Saitek Pro Flight Yoke, Yoke通過USB總線連接到控制計算機22上。
[0029]一個主駕駛方向舵腳蹬安裝架30和一個副駕駛方向舵腳蹬安裝架31，安裝在工作臺21設備機柜兩側(cè),用于安裝方向舵腳瞪模擬器Saitek Pro Flight Rudder Pedals,該模擬器通過USB總線連接到控制計算機22上。
[0030]一個附件收納抽屜32，安裝在工作臺21設備機柜底層，由于收納鍵盤、鼠標等外部人體工學輸入設備。
[0031]如圖3所示，飛機集中維護系統(tǒng)模擬裝置的客戶端裝置:
客戶端裝置，包括:若干A型、B型、C型航電組件故障模擬器和真實航電組件。
[0032]A型航電組件故障模擬器4是模擬真實航電組件故障邏輯特性的軟件程序模擬器，包括故障設置與存儲模塊41、ARINC604數(shù)據(jù)編碼/譯碼模塊42、UDP通訊模塊43，A型航電組件故障模擬器4不具有獨立的硬件系統(tǒng)，安裝在服務器端內(nèi)，作為虛擬以太網(wǎng)成員，直接與服務器端內(nèi)的總線數(shù)據(jù)分配器通訊，傳輸數(shù)據(jù)以32位ARINC429數(shù)據(jù)字為基本數(shù)據(jù)包，用于集中維護系統(tǒng)邏輯級的仿真。
[0033]B型航電組件故障模擬器5，是將A型航電組件故障模擬器4移植到基于ARM的嵌入式系統(tǒng)或基于Windows的桌面式計算機44上，將B型航電組件故障模擬器5獨立于服務器端1，來實現(xiàn)遠程分布式客戶端；計算機44作為遠程分布式客戶端的控制系統(tǒng)，控制遠程分布式客戶端與服務器端I通信型航電組件故障模擬器5通過以太網(wǎng)路由器2連接到服務器端1，以太網(wǎng)上傳輸數(shù)據(jù)格式與A型航電組件故障模擬器4相同；B型航電組件故障模擬器5用于集中維護系統(tǒng)分布式協(xié)同仿真；
C型航電組件故障模擬器6，是在B型航電組件故障模擬器5基礎上，擴展以太網(wǎng)與航電接口轉(zhuǎn)換模塊45，實現(xiàn)的具有真實航電組件電氣接口特性的遠程分布式客戶端；以太網(wǎng)與航電接口轉(zhuǎn)換模塊45包括:W5100以太網(wǎng)模塊46、STM32F103控制核心ARM嵌入式處理器47、ARINC429接口 48和離散接口 49，用于在以太網(wǎng)數(shù)據(jù)和真實航電的ARINC429總線、離散控制信號之間進行自動數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。C型航電組件故障模擬器6通過以太網(wǎng)/航電接口轉(zhuǎn)換器3連接到以太網(wǎng)路由器2，再連接到服務器端，用于集中維護系統(tǒng)電氣特性的仿真；真實航電組件的接口，與對應的C型航電組件故障模擬器6相同，通過以太網(wǎng)/航電接口轉(zhuǎn)換器3連接到以太網(wǎng)路由器2，再連接到服務器端，用于集中維護系統(tǒng)在真實電氣特性條件下的系統(tǒng)級混合仿真；
集中式維護計算機模擬器工作于兩種模式:監(jiān)控模式一集中式維護計算機掃描所連接航電組件故障模擬器的自檢故障并進行存儲，當飛機系統(tǒng)模型處于空中狀態(tài)時，集中式維護計算機模擬器總是處于監(jiān)控模式；交互模式一某一時刻只與一部航電組件故障模擬器通訊，讀出其BITE內(nèi)存中的內(nèi)容并啟動不同的測試，當飛機系統(tǒng)模型處于地面狀態(tài)時，可選擇進入交互模式。
[0034]如圖4所示，本發(fā)明提供的集中式維護計算機模擬器工作流程，包括按順序進行的下列步驟: (a)系統(tǒng)上電初始化，默認進入監(jiān)控模式；
(b)檢測飛機系統(tǒng)模型的空地狀態(tài):如果處于空中狀態(tài)，則駐留在監(jiān)控模式，定時掃描連接的所有航電組件故障模擬器，監(jiān)控自動故障報告，并對故障進行存儲；如果處于地面狀態(tài)，進入步驟(C)；
(c)檢測是否有MCDU模擬器的查詢命令，如果沒有，則駐留在監(jiān)控模式，定時掃描連接的所有航電組件故障模擬器，監(jiān)控自動故障報告，并對故障進行存儲；反之，進入步驟(d)；
Cd)抑制另一部MCDU模擬器的查詢命令，進入交互模式；
Ce)執(zhí)行當前查詢命令，將對應解碼出來MCDU模擬器的查詢命令轉(zhuǎn)換成交互命令發(fā)送給航電組件故障模擬器；
Cf)檢測30秒內(nèi)航電組件故障模擬器是否有維護信息或者頁面數(shù)據(jù)返回，如果有維護信息或者頁面數(shù)據(jù)返回，進入步驟(g);反之，進入步驟(j);
(g)將接收到的維護信息或者頁面數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后發(fā)給正在工作或處于查詢狀態(tài)的MCDU模擬器；
(h)接收新的MCDU命令，判斷命令內(nèi)容:如果是MCDU查詢命令，進入步驟(i);如果是交互模式退出命令，進入步驟(j)；
(i)返回步驟(e)，繼續(xù)執(zhí)行當前查詢命令；
(j )清除抑制命令，回到步驟(b )。
[0035]如圖5所示，為本發(fā)明提供的飛機集中維護系統(tǒng)模擬裝置通訊接口信號流向圖。
[0036](a)MCDU模擬器與集中式維護計算機模擬器之間通訊的數(shù)據(jù)格式和時序特性符合ARINC739 規(guī)范:
從MCDU模擬器到航電組件模擬器的通訊以按鍵請求270命令字開始。
[0037]如果集中式維護計算機模擬器接收到MCDU模擬器的按鍵信息與IS0#5表格中查詢到的不匹配，則在200毫秒中內(nèi)向MCDU模擬器發(fā)送NAK命令字，MCDU模擬器收到NAK命令字后，向集中式維護計算機模擬器重新發(fā)送按鍵命令字。
[0038]在200毫秒內(nèi)，集中式維護計算機模擬器向MCDU模擬器發(fā)送按鍵收到確認信息(ACK命令字)，接著按照MCDU模擬器的頁面組織方式，集中式維護計算機模擬器向MCDU模擬器發(fā)送頁面信息。待發(fā)送完成后，如果MCDU模擬器接收信息完整，則在1.5秒鐘內(nèi)向集中式維護計算機模擬器發(fā)送ACK確認命令字。
[0039]如果MCDU模擬器在發(fā)送按鍵信息后200毫秒沒收到ACK字，則重新發(fā)送按鍵命令。在MCDU模擬器接收完集中式維護計算機模擬器發(fā)送的頁面信息的情況下，如果數(shù)據(jù)信息不完整，MCDU模擬器會向集中式維護計算機模擬器發(fā)送NAK命令字請求重發(fā)頁面信息。
如果集中式維護計算機模擬器收到NAK命令字，表示某條記錄發(fā)送錯誤或者部分丟失，向MCDU模擬器重新發(fā)送整個頁面信息。
[0040](b)集中式維護計算機模擬器與航電組件故障模擬器之間通訊的數(shù)據(jù)格式和時序特性符合ARINC604規(guī)范:
首先由集中式維護計算機模擬器發(fā)出含有ENQ或按鍵代碼的227命令字，當航電組件故障模擬器接收到該命令后，返回RTS應答。
[0041]RTS命令中的字塊總數(shù)為組件發(fā)送過來一個菜單頁的所有命令字總數(shù)，包括每個菜單項的初始字STX、控制字S0H、中間信息DATA和結(jié)束字ETX或最終結(jié)束字Ε0Τ，除了最后一個菜單項以EOT命令字結(jié)束外，此前的菜單項結(jié)束字均為ETX，且結(jié)束字中不填充頁面字符對應的編碼。
[0042]一個菜單項記錄包括一個初始字STX、控制字S0H、中間信息DATA、結(jié)束字ETX/Ε0Τ，菜單頁的一行為一個完整的菜單項。
[0043]控制字SOH中包含該菜單項的行號和首字符的列位置。當一個菜單項僅含有一個SOH控制字時，此行中間包含的空格字符也將發(fā)送到集中式維護計算機模擬器，集中式維護計算機模擬器直接解碼并存儲；當一個菜單項含有兩個SOH控制字時，說明該行中間的空格字符不發(fā)送，解碼時將一行的左右兩部分按照兩個SOH中的列位置參數(shù)定位后存儲。
[0044]收到菜單頁的結(jié)束標志Ε0Τ，然后判斷RTS命令字中的字塊總數(shù)，如果正確則向航電組件故障模擬器發(fā)送ACK命令，否則發(fā)送NAK命令。
[0045]如圖6所示為本發(fā)明提供的飛機集中維護系統(tǒng)模擬裝置交互數(shù)據(jù)包的具體格式。
[0046]飛機集中維護系統(tǒng)模擬裝置的交互數(shù)據(jù)采用32位的AM數(shù)據(jù)編碼包。每個數(shù)據(jù)字的第1-8位為標識位，第32位是奇偶校驗位，采用奇校驗。
[0047]數(shù)據(jù)包中第一個字為初始字--第9-15位是用二進制表示的數(shù)據(jù)包中記錄字計數(shù)值；第17-22位是數(shù)據(jù)包中的記錄序列號；位號23-24是數(shù)據(jù)包中的信息類型;第16位備用。
[0048]數(shù)據(jù)包中第二個字是一個可選的控制字:第9-13位是用二進制表示的列計數(shù)值；第15-16位用于表示傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包信息的數(shù)據(jù)類型；第17-20位用于表示行計數(shù)值；第21-23位用于字符顏色編碼;第24位用于字體大小編碼；第16位備用。。
[0049]跟隨在初始字或控 制字后的是中間字，中間字的個數(shù)根據(jù)實際情況確定:每個字的第9-31應分成三個7位字節(jié)(第9-15位，第17-23位，第25-31位)，其中每個字節(jié)包括一個IS0#5字母表字符。
[0050]每一菜單項的最后一個標識號位為356數(shù)據(jù)字為結(jié)束字:結(jié)束字與中間字的格式相同，但最左邊的字符區(qū)(第31-25位)為ETX ;結(jié)束字的任何未用位的位置由二進制“零”填充。
[0051]數(shù)據(jù)包的最后一個結(jié)束字為最終結(jié)束字:最左邊的字符區(qū)(第31-25位)為Ε0Τ，空格符號用于填充不使用的字符區(qū)，對應IS0#5字母表的編碼為“SP”。
[0052]每一個數(shù)據(jù)包的發(fā)送完后，由接收端檢查初始字中的“記錄字計數(shù)”參數(shù)與接收到的數(shù)據(jù)字個數(shù)是否一致:如果兩者相符，會收到消息確認字ACK ;否則，收到命令字NAK。這兩個命令字的第13-24位用于表不應答的航電組件故障模擬器設備號,第31-25位表不IS0#5字母表字符ACK或NAK。
[0053]根據(jù)上述說明，結(jié)合本領域技術可實現(xiàn)本發(fā)明的方案。
【權(quán)利要求】
1.飛機集中維護系統(tǒng)模擬裝置，其特征在于，包括一個服務器端(I)，一個以太網(wǎng)路由器(2)，若干個客戶端裝置和以太網(wǎng)/航電接口轉(zhuǎn)換器(3)； 所述服務器端(I)連接到以太網(wǎng)路由器(2)上，用于模擬飛機集中維護系統(tǒng)核心處理計算機和駕駛艙輸入和顯示裝置； 一個用于模擬機載真實集中式維護計算機功能的集中式維護計算機模擬器(10)、一個機長位MCDU模擬器(11)、一個機載打印機模擬器(12)、一個副駕駛位MCDU模擬器(13 )、一個飛行模擬外部設備(14)和飛機系統(tǒng)模型(15)；
所述客戶端裝置包括A型航電組件故障模擬器(4)、B型航電組件故障模擬器(5)、C型航電組件故障模擬器(6)和真實航電組件(7)其中: A型航電組件故障模擬器(4)安裝在服務器端(I)內(nèi)； B型航電組件故障模擬器通過以太網(wǎng)路由器連接到服務器端； C型航電組件故障模擬器通過以太網(wǎng)/航電接口轉(zhuǎn)換器連接到以太網(wǎng)路由器； 真實航電組件(7)通過以太網(wǎng)/航電接口轉(zhuǎn)換器連接到以太網(wǎng)路由器； 所述飛機系統(tǒng)模型與(15)顯示裝置(16)相連，通過顯示裝置(16)顯示飛機系統(tǒng)工作狀態(tài)；
所述總線數(shù)據(jù)分配器(17)，將以太網(wǎng)路由器(2)和集中式維護計算機模擬器(10)相連，用于集中式維護計算機模擬器(10)輸入輸出數(shù)據(jù)的緩沖和通道分配管理。
2.如權(quán)利要求1所述飛機集中維護系統(tǒng)模擬裝置，其特征在于，所述集中式維護計算機模擬器(10)，用于模擬機載真實集中式維護計算機功能，機長位MCDU模擬器(11 )、副駕駛位MCDU模擬器(13)分別用于機長位置和副駕駛位置維護數(shù)據(jù)的輸入和顯示；MCDU模擬器的輸入?yún)^(qū)包括字母、數(shù)字、符號輸入鍵和功能鍵，顯示區(qū)可以顯示14行24列的文本信息；所述機載打印機模擬器(12)，通過RS-232串口線與集中式維護計算機模擬器(10)相連，用于打印輸出故障報告；所述飛機系統(tǒng)模型(15)，與集中式維護計算機模擬器(10)、飛行模擬外部設備(14)、顯示裝置(16)相連，采用三維方式模擬飛機系統(tǒng)在正常工作和維護時的狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述飛機集中維護系統(tǒng)模擬裝置，其特征在于，所述飛行模擬外部設備(14)，包括USB總線連接的飛機駕駛桿、方向舵腳蹬模擬器，分別與飛機系統(tǒng)模型(15)相連，用于飛機系統(tǒng)模型的參數(shù)指令的輸入。
4.如權(quán)利要求1所述飛機集中維護系統(tǒng)模擬裝置，其特征在于，A型航電組件故障模擬器(4)是模擬真實航電組件故障邏輯特性的軟件程序模擬器，包括故障設置與存儲模塊(41)、ARINC604數(shù)據(jù)編碼/譯碼模塊(42)、UDP通訊模塊(43)，A型航電組件故障模擬器(4)不具有獨立的硬件系統(tǒng)，安裝在服務器端(I)內(nèi)，作為虛擬以太網(wǎng)成員，直接與服務器端(I)內(nèi)的總線數(shù)據(jù)分配器相連并通信，傳輸數(shù)據(jù)以32位ARINC429數(shù)據(jù)字為基本數(shù)據(jù)包，用于集中維護系統(tǒng)邏輯級的仿真。
5.如權(quán)利要求1所述飛機集中維護系統(tǒng)模擬裝置，其特征在于，B型航電組件故障模擬器(5)，是將A型航電組件故障模擬器(4)移植到基于ARM的嵌入式系統(tǒng)或基于Windows的桌面式計算機(44)上，將B型航電組件故障模擬器(5)獨立于服務器端(I )，來實現(xiàn)遠程分布式客戶端；計算機(44)作為遠程分布式客戶端的控制系統(tǒng)，控制遠程分布式客戶端與服務器端(I)通信；B型航電組件故障模擬器(5)通過以太網(wǎng)路由器(2)連接到服務器端(1)，以太網(wǎng)上傳輸數(shù)據(jù)格式與A型航電組件故障模擬器(4)相同；B型航電組件故障模擬器(5)用于集中維護系統(tǒng)分布式協(xié)同仿真。
6.如權(quán)利要求1所述飛機集中維護系統(tǒng)模擬裝置，其特征在于，C型航電組件故障模擬器(6)，是在B型航電組件故障模擬器(5)基礎上擴展以太網(wǎng)與航電接口轉(zhuǎn)換模塊(45)，實現(xiàn)具有真實航電組件電氣接口特性的遠程分布式客戶端；以太網(wǎng)與航電接口轉(zhuǎn)換模塊(45)包括:W5100以太網(wǎng)模塊(46)、STM32F103控制核心ARM嵌入式處理器(47)、ARINC429接口(48)和離散接口(49)，用于在以太網(wǎng)數(shù)據(jù)和真實航電的ARINC429總線、離散控制信號之間進行自動數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；(:型航電組件故障模擬器(6)通過以太網(wǎng)/航電接口轉(zhuǎn)換器(3)連接到以太網(wǎng)路由器(2)，再連接到服務器端(1)，用于集中維護系統(tǒng)電氣特性的仿真。
7.如權(quán)利要求1所述飛機集中維護系統(tǒng)模擬裝置，其特征在于，真實航電組件(7)包括航電組件接口，航電組件接口與太網(wǎng)/航電接口轉(zhuǎn)換器(3 )連接，真實航電組件(7 )通過以太網(wǎng)/航電接口轉(zhuǎn)換器(3)連接到以太網(wǎng)路由器(2)，再連接到服務器端(1)，用于集中維護模擬系統(tǒng)在真實電氣特性條件下的系統(tǒng)級混合仿真。
8.利用權(quán)利要求1所述飛機集中維護系統(tǒng)模擬裝置實現(xiàn)的集中式維護計算機模擬方法，其特征在于，集中式維護計算機模擬器(10)工作于兩種模式: A:監(jiān)控模式:集中式維護計算機模擬器(10)掃描所連接各個航電組件故障模擬器的自檢故障并進行存儲，當飛機系統(tǒng)模型處于空中狀態(tài)時，集中式維護計算機模擬器(10)總是處于監(jiān)控模式； B:交互模式:當飛機系統(tǒng)模型處于地面狀態(tài)時，可選擇進入交互模式，此時集中式維護計算機模擬器(10)只與一部航電組件故障模擬器通訊，讀出其BITE內(nèi)存中的內(nèi)容并啟動不同的測試； 集中式維護計算機模擬器(10)的工作流程，包括如下次序步驟: Ca)系統(tǒng)上電初始化，默認進入監(jiān)控模式； (b)檢測飛機系統(tǒng)模型的空地狀態(tài):如果處于空中狀態(tài)，則駐留在監(jiān)控模式，定時掃描連接的所有航電組件故障模擬器，監(jiān)控自動故障報告，并對故障進行存儲；如果處于地面狀態(tài)，進入步驟(C)； (c)檢測是否有機長位MCDU模擬器(11)或副駕駛位MCDU模擬器(13)發(fā)出查詢命令，如果沒有，則駐留在監(jiān)控模式，定時掃描連接的所有航電組件故障模擬器，監(jiān)控自動故障報告，并對故障進行存儲；反之，如檢測到機長位MCDU模擬器(11)或副駕駛位MCDU模擬器(13)中的一部MCDU模擬器發(fā)出查詢命令，則進入步驟(d)； Cd)抑制另一部MCDU模擬器的查詢命令，進入交互模式； Ce)執(zhí)行當前查詢命令，將對應解碼出來MCDU模擬器的查詢命令轉(zhuǎn)換成交互命令發(fā)送給航電組件故障模擬器； Cf)檢測30秒內(nèi)航電組件故障模擬器是否有維護信息或者頁面數(shù)據(jù)返回，如果有維護信息或者頁面數(shù)據(jù)返回，進入步驟(g);反之，進入步驟(j); (g)將接收到的維護信息或者頁面數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后發(fā)給正在工作或處于查詢狀態(tài)的MCDU模擬器； (h)接收新的MCDU命令，判斷命令內(nèi)容:如果是MCDU查詢命令，進入步驟(i);如果是交互模式退出命令，進入步驟(j)；(i)返回步驟(e)，繼續(xù)執(zhí)行當前查詢命令；(j)清除抑制命令，回到.步驟(b)。
【文檔編號】H04L12/24GK103475522SQ201310410380
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月10日
【發(fā)明者】樊智勇, 孫毅剛, 王娟, 周德新 申請人:中國民航大學