[發明專利]一種基于ARINC653標準機載電子設備健康監控體系

有效

• 申請號: 201310542993.0
• 申請日: 2013-11-05
• 公開（公告）號: CN103544092A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 劉冬;鄧健;王承惠
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司西安飛機設計研究所
• 主分類號: G06F11/30
• 分類號: G06F11/30
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 李建英

1.一種基于ARINC653標準機載電子設備健康監控體系，其特征是，健康監控體系包括五級功能區，按健康事件處理級別從小到大分為：(1)任務級健康監控功能區(2)分區級健康監控功能區（3）模塊級健康監控功能區（4）設備級綜合診斷功能區（5）飛機級健康處理功能區，所述的健康事件包括軟件事件和系統事件兩種類型，健康事件由事件ID、發生時刻和最終狀態三部分組成，飛機所有健康事件ID按照適航要求分系統章節編寫，一種故障唯一的對應一個獨立的事件ID；

（1）任務級健康監控功能區

（1.1）任務級健康監控功能區駐留在機載電子設備CPU模塊運行操作系統各分區內的任務層；

（1.2）任務級健康監控功能區包括任務級健康事件檢測模塊、任務級健康事件派遣模塊、任務級健康事件處理模塊；

（1.3）任務級健康事件檢測模塊檢測本分區內各任務發送來的健康事件；任務級健康事件派遣模塊將健康事件根據任務級健康處理列表將本分區內的軟件事件派遣到健康事件處理模塊進行處理；

（1.4）任務級健康事件處理模塊根據任務級健康處理列表中的索引調用相應處理策略函數，對健康事件中的軟件事件進行處理;任務級健康事件處理模塊對健康事件的處理僅限于對本分區內任務的操作；

（1.5）任務級健康事件處理模塊對處理成功的軟件事件進行本地處理記錄存儲，對于處理失敗的軟件事件，由健康事件處理功能模塊將這個軟件事件派遣給分區級健康監控功能區；

（1.6）對于不屬于健康處理列表中的軟件事件，健康事件處理功能模塊將這個軟件事件派遣給分區級健康監控功能區；

（1.7）健康事件派遣模塊將本分區各任務發來的系統事件通過分區間通訊直接派遣至模塊級健康監控分區；

（2）分區級健康監控功能區

（2.1）分區級健康監控功能區駐留在CPU模塊運行操作系統分區內核層；

（2.2）分區級健康監控功能區包括分區級健康事件檢測模塊、分區級健康事件派遣模塊、健康事件處理模塊；

（2.3）分區級健康事件檢測模塊檢測由任務級健康監控功能區派遣上來的軟件事件；分區級健康事件派遣模塊根據分區級健康處理列表將軟件事件派遣到分區級健康事件處理模塊進行事件處理；

（2.4）分區級健康事件處理模塊根據分區級健康處理列表中的索引調用相應處理策略函數，對軟件事件進行處理；分區級健康事件處理模塊對事件的處理僅限于對本分區的操作，包括分區關閉、分區等待和分區冷/熱啟動；分區級健康事件處理模塊對處理成功的軟件事件進行本地處理記錄存儲；

（2.5）對于不屬于分區級健康處理列表中的軟件事件，分區級健康事件處理模塊將這個軟件事件派遣給模塊級健康監控功能區；

（3）模塊級健康監控功能區

（3.1）模塊級健康監控功能區駐留在CPU模塊運行操作系統內核層以及ARINC653操作系統的一個獨立分區中；

（3.2）模塊級健康監控功能區包括模塊級健康監控檢測模塊、模塊級健康事件派遣模塊、模塊級健康事件處理模塊和一個健康監控處理分區；

（3.3）模塊級健康事件檢測模塊檢測由分區級健康監控功能區派遣上來的軟件事件；模塊級健康事件派遣模塊根據模塊級健康處理列表將軟件事件派遣到模塊級健康事件處理模塊進行事件處理；模塊級健康事件處理模塊對事件的處理僅限于對操作系統內核、分區內核以及分區調度表的操作，包括軟件關閉、系統復位等待、系統冷/熱啟動以及分區調度表初始化；

（3.4）模塊級健康事件處理模塊根據模塊級健康處理列表中的索引調用相應處理策略函數，對軟件事件進行處理并進行本地存儲記錄；

（3.5）由任務級健康事件處理模塊上報的系統事件由健康監控處理分區獨立處理；健康監控處理分區是ARINC653標準下的一個獨立運行的軟件分區，占有獨立CPU運行時間窗口；

（3.6）健康監控處理分區包括系統故障檢索模塊、系統故障處理模塊、設備在線監控模塊和心跳監控模塊；

（3.7）健康監控處理分區中的系統故障檢索模塊檢測到由各分區任務級健康事件處理模塊上報的系統故障，系統故障檢索模塊將檢測到的系統故障查詢系統故障處理列表，根據處理列表中的索引調用系統故障處理模塊中相應的處理函數。

（3.8）對于不屬于系統故障處理列表中的系統事件，健康監控處理分區將這個系統事件派遣給設備級綜合診斷功能區；

（3.9）設備在線監控模塊通過獲取設備對外通訊狀況，收集與本設備交聯的外部網絡其他設備的健康狀態，認為通訊良好的設備處于在線狀態，認為超時通訊異常的設備處于掉線狀態；設備在線監控模塊負責收集與本設備交聯的所有外部設備在線狀態，并將這些在線狀態通過分區間端口轉發給各個分區，作為數據使用依據；

（3.10）駐留在健康監控分區的心跳監控模塊負責監聽多CPU單元余度的計算設備的其他CPU單元或總線通訊單元的周期健康握手信號，并同時發送本模塊的周期健康信息。若心跳監控模塊未能按照事先約定收到與預期一致的周期健康握手信號，則判斷對方CPU單元故障或總線通訊單元；否則判斷對方CPU單元或總線通訊單元正常；心跳監控模塊將自身和對方CPU單元、總線通訊單元的健康狀態發送給設備級綜合診斷功能區，做為余度切換的依據；

（4）設備級綜合診斷功能區

（4.1）設備級綜合診斷功能區駐留在計算機設備中的一個獨立硬件區域，該區域具有獨立的CPU單元，具有與計算機設備內部件相連的復位電路，具有對計算機設備內部件的電源線路的電子開關；

（4.2）設備級綜合診斷功能區包括系統事件接收模塊、綜合診斷處理模塊、智能電源模塊和設備級健康事件發送模塊；

（4.3）系統事件接收模塊檢測模塊級健康監控分區發送來的系統健康事件和心跳信息；

（4.4）系統事件接收模塊將系統健康事件通過查詢設備級事件處理列表，根據處理列表中索引的處理策略調用綜合診斷處理模塊進行處理；設備級綜合診斷區的處理策略包括：對失效CPU單元、總線通訊單元進行復位或者電源關斷；

（4.5）綜合診斷處理模塊對模塊級健康監控分區發送來的心跳信息進行判斷，對于確定失效的CPU單元或總線通訊單元，綜合診斷處理模塊通過復位電路對失效的CPU單元或總線通訊單元進行一次復位操作；對于復位失敗的CPU單元或總線通訊單元，綜合診斷區處理模塊通過智能電源模塊對其切斷電源，關閉工作；

（4.6）綜合診斷處理模塊將完成的復位操作、電源操作記錄發送給設備級健康事件發送模塊，由設備級健康事件發送模塊將操作記錄通過總線健康報文發送給飛機級健康處理功能區；

（5）飛機級健康處理功能區

（5.1）飛機級健康處理功能區是位于飛機總線網絡核心的健康系統處理設備，是具有獨立CPU運算單元、總線通訊能力的獨立模塊或者計算設備；

（5.2）飛機級健康處理功能區包括飛機健康事件報文接收模塊、飛機健康分析模塊、飛機健康告警模塊和飛機健康記錄模塊；

（5.3）飛機健康事件報文接收模塊接收由飛機總線網絡傳遞來的健康報文，將健康報文根據報文ID派遣給飛機健康分析模塊；飛機健康分析模塊對健康報文中的健康事件信息進行分析，通過查詢預先設計的飛機設備功能拓撲列表，判斷出健康事件對飛機所造成的功能損失程度；對于損失程度需要告警的，由飛機健康分析模塊向飛機健康告警模塊以及其他任務系統設備發送相應的告警命令，飛機健康告警模塊接收到告警命令后向飛機座艙告警計算機進行告警；其他相關機載任務設備根據健康事件進行安全性功能調整；

（5.4）飛機健康事件報文接收模塊將所有接收到得健康報文發送給飛機健康記錄模塊，飛機健康記錄模塊將健康報文進行非易失本地存儲，供地勤人員下載檢查。