綜合模塊化航空電子系統的構型索引要求

趙凈凈

摘 要：綜合模塊化航空電子系統（Integrated Modular Avionics，IMA）已成為當今國際航空電子系統發展的主要趨勢，也是我國未來大型客機航空電子系統發展的方向。在民機上使用之前，IMA系統必需獲得適航認可，而IMA系統構型索引是適航認可IMA系統所要求的重要證據之一。由于IMA系統高度綜合、高度復雜、多方參與研發，如何組織各參與方的各類信息以便有效的、系統性的表達IMA系統的構型索引，成為一個難點。針對這一難點，該文基于IMA系統可增量式獲得適航認可這一特點，明確了IMA系統構型索引的組織方式，以及在該組織方式下構型索引應包含的主要信息，為我國大型客機IMA系統取證中準備構型索引提供了一種思路。

關鍵詞：綜合模塊化航空電子系統 構型索引 增量式認可 DO-297

中圖分類號：V243 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）03（c）-0003-02

為了適應當前航空電子系統技術的迅速發展，滿足未來大型客機對航空電子系統高靈活性、高可靠性以及便于升級換代的要求，開放式的綜合模塊化航空電子系統（Integrated Modular Avionics ，IMA）已成為當今國際航空電子系統發展的主要趨勢，也是我國未來大型客機航空電子系統發展的方向[1]。目前，HAWK Horizon、FD 728 jet、Embraer 170/190、Gulf stream等支線及公務機，B787、A380、A350等先進干線機[2]，以及我國正在發展的大型客機C919，均采用了IMA系統。

在民機上使用之前，IMA系統必需獲得適航認可。而IMA系統構型索引是適航認可IMA系統所要求的重要證據之一，它應提供IMA系統整個生命周期內完整的構型信息，保證IMA系統各子系統/部件的正確表達、IMA系統各子系統/部件之間關系的正確表達，將IMA系統各子系統/部件構型數據提供給其各子系統/部件使用，方便追蹤IMA系統各子系統/部件的工程和技術文檔（包括文檔的變更）[3]。

但是，IMA系統高度綜合、高度復雜，其包括模塊、基礎應用、IMA平臺、駐留應用、IMA系統、飛機級IMA系統等，涉及IMA研發者、駐留應用研發者、IMA系統集成者、型號合格證申請人等多個參與方。如何組織各參與方的各類信息以便有效的、系統性的表達IMA系統的構型索引，成為一個難點。該文基于IMA系統可增量式獲得適航認可這一特點，明確了IMA系統構型索引的組織方式，以及在該組織方式下構型索引應包含的主要信息，為我國大型客機IMA系統取證中準備構型索引提供了一種思路。

1 IMA系統增量式認可

RTCA DO-297提供了一個IMA系統獲得適航認可的方法：增量式認可[4]，即在取證過程中，IMA系統可通過分步完成如下六項任務來獲得IMA系統的最終適航認可。

（1）任務1：模塊認可。

在整個IMA系統的取證過程中，針對模塊認可這一任務，模塊認可申請人要向適航當局證明模塊的特性、性能和接口滿足相關規章和設計需求，得到適航當局認可后，即可獲得模塊的增量式認可。模塊認可申請人可以通過提供有證明文件的證據（例如符合性數據等）進行上述證明，這些證據也有利于任務2-任務6的完成。

在模塊認可過程中，允許認證申請人針對IMA平臺的單獨組件（例如，處理模塊、核心軟件服務（包括，操作系統、健康監控功能、故障管理功能）、電源模塊、接口模塊）獲得增量式認可。平臺本身也可以作為一個模塊來認可。

（2）任務2：駐留應用認可。

在整個IMA系統的取證過程中，針對駐留應用認可這一任務，駐留應用認證申請人要向適航當局證明駐留應用符合相關規章條款，滿足IMA系統分配的需求，可以提供被要求的特性和性能。在這個過程中，認證申請人應提供認可數據和符合性證據以支持駐留應用在IMA系統的集成。

（3）任務3：IMA系統認可。

在IMA系統認可過程中，IMA系統認可申請人要向適航當局證明集成的模塊、駐留應用和平臺能夠執行原定的功能，同時不影響其他駐留應用和模塊的正常工作。

（4）任務4：飛機級IMA系統。

IMA系統的安裝、集成與確認&驗證活動類似于在聯合式系統架構下所進行的那些活動，主要是證明飛機和駐留應用的各項功能都按照預期要求執行，支持飛機的安全性目標并能符合適用的規章。

在飛機安裝期間，與飛機功能相關的各駐留應用之間的交互，應該在飛機地面試驗和飛行試驗中進行驗證和確認。同樣，IMA系統與飛機其它系統之間的交互、接口和聯接也要得到驗證和確認。在任務3中沒有涉及到的IMA系統生命周期數據應該在任務4中完成。

（5）任務5：模塊或駐留應用的變更。

與所有飛機系統一樣，IMA系統需要有構型管理流程。在這一任務中，IMA系統認可申請人要制定構型管理流程，在流程中要明確IMA系統各參與方（研發者、供應商、集成者、型號合格證申請人）如何協調、落實變更。

（6）任務6：模塊或駐留應用的重用。

如果模塊或者駐留應用在以前機型中已經得到了適航認可，那么IMA系統認可申請人可以考慮模塊和駐留應用的重用。即，該一任務的主要目標是合理規劃對已經得到適航認可的模塊和駐留應用的生命周期數據的重用，最大程度地減少適航當局的審查。

2 IMA系統的構型索引

按照RTCA DO-297方法，IMA系統可以通過上述六項任務，采取逐步集成的方式獲得增量式認可。類似的，IMA系統構型索引也可以按照上述任務（任務1-任務6）范疇組織：針對任務1-任務4，各項任務對應一份對應層級的構型索引，作為向適航當局表明符合性的證據之一，即IMA系統構型索引可分為：模塊構型索引、駐留應用構型索引、IMA系統構型索引、飛機級IMA系統構型索引；針對任務5，主要目標是對構型索引進行維護和更新；針對任務6，主要目標是重用相應的構型索引。endprint

為了完整地的提供IMA系統整個生命周期的構型索引信息，模塊構型索引、駐留應用構型索引、IMA系統構型索引、飛機級IMA系統構型索引應包含如下必要信息。

2.1 模塊構型索引

模塊構型索引標識了模塊以及模塊整個生命周期環境的構型。該索引的編制用于幫助模塊（包括其生命周期環境）再生產。至少應包含：

（1）模塊的描述和構型。

（2）組成模塊的每個部件。

（3）以前開發過的模塊（如果有）。

（4）模塊的生命周期數據，包括模塊認可數據和模塊符合數據。

（5）存檔和發布介質。

（6）用于建造模塊的指導或圖紙。

（7）模塊生命周期環境的標識。

（8）用于開發和驗證模塊的開發工具和驗證工具的標識，包括相關的工具鑒定數據。

（1）用于驗證模塊測試環境標識。

（2）數據完整性檢查（如果有）。

2.2 駐留應用構型索引

駐留應用構型索引包括兩部分：軟件生命周期環境構型索引和軟件構型索引。

2.2.1 軟件生命周期環境構型索引

軟件生命周期環境構型索引標識了軟件生命周期環境的構型。該索引的編制有助于硬件和軟件生命周期環境的再生，以便軟件的再產生、再驗證或者軟件修改。內容至少應：

（1）標識軟件生命周期環境硬件和其操作系統軟件。

（2）標識軟件開發過程中使用的工具。例如包括編譯器、鏈接編輯器、加載器、數據集成工具（例如計算、嵌入式校驗求和或循環冗余校驗、根據相關選擇代碼自動產生器）。

（3）標識用于驗證軟件產品的測試環境，例如，軟件測試和分析工具。

（4）標識鑒定的工具以及其相關的工具鑒定數據。

2.2.2 軟件構型索引

軟件構型索引標識軟件產品的構型，應提供特定的構型標識和版本標識。軟件構型索引至少應標識：

（1）軟件產品。

（2）可執行目標代碼。

（3）每個源代碼部件。

（4）在軟件產品中以前開發過的軟件（如果有）。

（5）軟件生命周期數據。

（6）歸檔和發布介質。

（7）制作可執行目標代碼的指令，如包括編譯和鏈接的指令和數據；在再生、測試或者修改時，復原軟件所使用的流程。

（8）如果它分開包裝，參考軟件生命周期環境構型索引（3.2.1）.

（9）可執行目標代碼的數據完整性檢查（如果有）。

（10）如果有，對用戶可更改軟件進行更改的流程、方法和工具。

2.3 IMA系統構型索引

IMA系統構型索引應包含下列信息，并且/或者提供包括下列信息的其他數據的參考：

（1）位于IMA系統內部的硬件和軟件部件的物理位置標識。

（2）每個IMA系統部件的構型標識。

（3）開發、集成和確認&驗證環境的構型索引。

（4）集成到IMA系統所必須遵循的操作或維護程序和限制。

（5）在相關規章下建立IMA系統安全的全部系統設計特性和能力應進行標識。

（6）IMA平臺和駐留應用之間的相互接口和關系。

（7）與飛機其他系統的接口（例如，總線，專用鏈接等）。

（8）描述與備件間允許互換和/或混合使用的信息（如果有）。

（9）被鑒定了的工具以及相關工具鑒定數據的標識。

（10）IMA系統部件構型索引的參考.

（11）加載、驗證、維護正確的IMA系統構型，以及保證IMA系統與飛機設計一致的指導。

2.4 飛機級IMA系統構型索引

飛機級IMA系統構型索引應包含3.3節中要求的相關信息，除此之外，還應包含IMA系統安裝、集成、確認和驗證所需的其他數據。

3 結語

開放式的綜合模塊化航空電子系統（Integrated Modular Avionics ，IMA）已成為當今國際航空電子系統發展的主要趨勢，也是我國未來大型客機航空電子系統發展的方向。對于適航當局在IMA系統取證過程中關注的構型索引，該文基于IMA系統可增量式獲得適航認可這一特點，明確了IMA系統構型索引的組織方式，以及在該組織方式下構型索引應包含的主要信息，為我國大型客機IMA系統取證中準備構型索引提供了一種思路。

參考文獻

[1] 周強.新一代民機航空電子互連技術發展[J].電光與控制，2009，16（4）：1-6.

[2] 王曉梅.民用飛機系統機電綜合的發展[J].科技創新導報，2011（32）：93.

[3] FAA.Order1800.66，Configuration Management Policy[S]. U.S.：FAA，2007.

[4] SC-200. RTCA DO-297，Integrated Modular Avionics （IMA） Development Guidance and Certification Considerations[S]. Washington： SC-200，2005.endprint