飛機綜合航電系統集成驗證平臺互聯技術研究

鄭凱

摘 要：由于現代飛機航電系統的綜合化程度和復雜度不斷增強，在地面試驗階段需要建設一些試驗設施進行集成和驗證試驗。飛機綜合航電系統集成驗證平臺互聯技術用于這些試驗設施的數據交互、資源共享。該技術利用對象管理組織OMG發布的數據分發服務（DDS）規范實現各試驗設施之間的互聯，并設計了一套數據映射機制，結合DDS面向數據的特性，從頂層定義各實驗設施之間的數據發布/訂閱關系，保證數據的有序交互。該技術能有效整合現有的試驗資源，構建更大規模的試驗環境。

關鍵詞：航電系統 集成驗證 互聯 DDS

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：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

現代航空電子系統已經成為飛機上最為重要和復雜的系統之一[1]。在系統的集成和驗證階段，需要安排大量的地面試驗。針對不同子系統、驗證需求以及測試場景的要求，往往需要搭建多個側重不同功能的綜合化試驗平臺。這些試驗設施往往彼此孤立，且可能采用不同的構架和技術，無法互聯。導致需要為這些試驗設施配置一些相同的資源：例如仿真模型等，且彼此的資源和數據并不能共享。為此，本文設計了一套開放的互聯協議，實現各試驗臺的資源共享、復用仿真系統中現有的仿真組件，實現試驗資源的整合，更高效、靈活地利用現有的試驗設施。

1 系統架構

因為各試驗設施采用的軟件架構、數據網絡的通信協議不盡相同，無法直接互聯。因此，在各試驗設施之上架設一套公共的數據網絡，并兼容各試驗設施的數據網絡，實現試驗設施的互聯。這套互聯協議包括：與各試驗設施內數據網絡的適配、數據映射，并具備網絡QoS服務的能力。

2 系統原理設計

2.1 數據互聯網絡

常規性的綜合試驗臺為了內部各節點的數據交互，都構建了用戶數據/控制信號交互的網絡，所以數據互聯網絡本質上就是實現各試驗臺內部的數據網絡的互聯，是一個實時性的分布式網絡，如圖1。為了保證最大的兼容性，數據互聯網絡采用開放的協議，且獨立于各試驗臺。數據互聯層網絡只專注于數據的交互，通過適配程序實現與試驗臺內部數據網絡的交互。

鑒于此，數據互聯網絡采用DDS（Data Distribution Service）技術。它是對象管理組織（OMG）在HLA及CORBA等標準的基礎上制定的新一代分布式實時通信中間件技術規范[2]。DDS以數據為中信的發布/訂閱通信模型，并提供豐富的QoS服務質量策略，能保障數據進行實時、高效、靈活地分發[3]，可滿足數據互聯網絡的通信應用需求。

同時，DDS的語言無關、跨平臺的能力，可以保證各試驗平臺的兼容。各試驗臺基于自身的數據網絡協議，開發相應的數據適配模塊，實現與DDS網絡的銜接。

2.2 數據分發服務

在互聯網絡中，需要一個節點負責配置和維護數據的映射關系。根據試驗需求，由用戶配置在互聯的試驗臺之間交互的數據，并根據數據流向建立發布/訂閱關系[4]。由此節點將訂閱/發布關系以及數據配置信息下發到各試驗設施的適配模塊。對于數據的發布端，適配模塊從本地的數據網絡中獲取數據并發布到互聯網絡中；對于數據的訂閱者，適配模塊從互聯網絡中獲取數據并轉發到本地的數據網絡中；從而實現數據的交互。圖2為數據分發配置的一個簡單示例。

該配置節點需要維護一張全局、涉及所有試驗臺的參數，并分配唯一的ID。在用戶配置好相關數據的發布/訂閱關系后，針對各試驗臺分別生成相應的配置表，發布給對應試驗臺的適配器。適配器將配置表的參數映射到本地試驗臺內部的參數，實現數據的交互。

2.3 試驗臺適配器設計

適配器用于試驗臺內部數據網絡與數據互聯網絡的橋接。因為各試驗臺的運行環境、網絡協議、數據結構都有差異，所以需要開發各自的適配程序。適配器根據來自配置節點的數據映射表，獲得DDS網絡數據與本地試驗臺數據的映射關系，從而實現與數據網絡的互聯。由于DDS提供的面向數據的發布/訂閱機制，使得本地的適配器不需要知道其他試驗臺的信息，使得適配模塊專注于面對數據的服務。

3 應用

試驗臺數據互聯網絡可以有效降低試驗臺仿真環境搭建的投入。交付的仿真模型不需要針對每個試驗臺（因為運行環境和仿真架構不同）編譯一套可執行程序，只需要能集成在一個試驗臺中，網絡內的其他試驗設施即可共享該仿真資源。也為整合更多的試驗資源提供可實施的途徑。在航電系統的集成驗證階段，整合后的試驗資源也能支持飛機的更為復雜的測試用例和測試場景。

參考文件

[1] 楊志云，羅通俊，黃進武.我國大型飛機航空電子系統的發展與思考[J].電訊技術，2007，47（4）：1-5.

[2] OBJECT MANAGEMENT GROUP.Real-time CORBA Specification[R].Highlander Engineering Inc，2005：67-69.

[3] 謝陽杰，吳家鑄.數據分發服務DDS的研究[C]//全國計算機技術與應用學術會議.2008.

[4] 孫昊翔.DDS和以數據為中心的通信方式[J].科技和產業，2013（7）：153-158.