[發(fā)明專利]一種基于ASAAC體系的IMA系統(tǒng)全面故障管理系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2017-10-13
• 公開（公告）號: CN107947959A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王坤;鮑曉紅
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L29/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是綜合模塊化航空電子(IMA)系統(tǒng)中的全面故障管理技術(shù)領(lǐng)域。具體的說，涉及一種綜合模塊化航空電子系統(tǒng)中的全面故障管理方法、結(jié)構(gòu)、邏輯關(guān)系以及實現(xiàn)方式。

背景技術(shù)

綜合模塊化航空電子系統(tǒng)是大型客機(jī)航空電子系統(tǒng)發(fā)展的重要方向。通過航空電子系統(tǒng)綜合化技術(shù)，可以有效提升大型客機(jī)功能系統(tǒng)的有效性和經(jīng)濟(jì)性。故障管理是航空電子系統(tǒng)的重要組成部分，擔(dān)負(fù)著故障檢測、預(yù)測、識別、隔離、恢復(fù)等功能，是實現(xiàn)航空電子系統(tǒng)綜合化預(yù)期目標(biāo)和保證飛機(jī)安全性、保障性、經(jīng)濟(jì)可承受性的關(guān)鍵。

目前國際上已有的IMA系統(tǒng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)包括歐洲的聯(lián)合標(biāo)準(zhǔn)航空電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)委員會的ASSAC標(biāo)準(zhǔn)NATO STANAG 4626和美國航空無線電公司的ARINC 653標(biāo)準(zhǔn)。

ASSAC標(biāo)準(zhǔn)通過系統(tǒng)管理技術(shù)、運行藍(lán)圖和各種故障檢測機(jī)制(FDM)分別監(jiān)測應(yīng)用層(AL)、操作系統(tǒng)層(OS)、模塊支持層(MSL)和硬件層(HW)的健康狀態(tài)。任何故障檢測機(jī)制一旦發(fā)現(xiàn)故障，將向操作系統(tǒng)健康監(jiān)測服務(wù)(OS-HM)報告。該服務(wù)響應(yīng)通用系統(tǒng)管理健康監(jiān)控(GSM-HM)請求，并將故障信息傳遞給資源健康監(jiān)控(RE-HM)程序。ASAAC標(biāo)準(zhǔn)IMA系統(tǒng)故障處理方式如圖1所示。資源健康監(jiān)控(RE-HM)根據(jù)運行藍(lán)圖(RTBP)提供的信息過濾故障，排除偽故障，并將確認(rèn)的故障提交給本級資源管理程序，由其依據(jù)運行藍(lán)圖提供的信息進(jìn)行相應(yīng)處理。例如：故障隔離、重啟、關(guān)機(jī)或系統(tǒng)重構(gòu)。如果在此級別不能正確處理故障，那么就將此故障提交到上一級(綜合區(qū)域級或航空電子系統(tǒng)級)健康監(jiān)控程序、故障處理程序，然后根據(jù)更詳細(xì)的運行藍(lán)圖信息進(jìn)行故障處理。但是ASAAC標(biāo)準(zhǔn)未體現(xiàn)分區(qū)機(jī)制，而現(xiàn)代航空電子系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是采用分區(qū)操作系統(tǒng)。

ARINC 653《航空電子應(yīng)用軟件標(biāo)準(zhǔn)接口》針對航空電子應(yīng)用軟件接口規(guī)范，定義了標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用程序接口(API)和系統(tǒng)服務(wù)，即APEX層，把應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)隔離，還要求通過時間分區(qū)、空間分區(qū)以保證不同應(yīng)用的隔離。ARINC 653標(biāo)準(zhǔn)里面的故障管理采用進(jìn)程級、分區(qū)級和模塊級三層健康監(jiān)控和故障恢復(fù)策略，但是沒有系統(tǒng)級的故障管理措施，不能覆蓋整個航電系統(tǒng)。

另外，ASAAC標(biāo)準(zhǔn)和ARINC 653標(biāo)準(zhǔn)都只給出了故障發(fā)生后的故障管理方法，沒有包含故障預(yù)測功能。而故障預(yù)測可以提前預(yù)報故障的發(fā)生，防患于未然，而且能夠輔助維修決策，大大降低使用和保障費用，是提高飛機(jī)的安全性、維修性、保障性和經(jīng)濟(jì)可承受性必須具備的能力之一。

對于故障預(yù)測的研究，以預(yù)測和健康管理(PHM)技術(shù)為代表。現(xiàn)有的航空電子系統(tǒng)PHM技術(shù)采用分層融合式體系結(jié)構(gòu)，即模塊/單元層PHM、區(qū)域級PHM和平臺級PHM。但是該結(jié)構(gòu)沒有考慮綜合模塊化航空電子系統(tǒng)的開放式結(jié)構(gòu)的獨特性，與ASAAC標(biāo)準(zhǔn)的IMA系統(tǒng)管理的層次結(jié)構(gòu)劃分方式(資源級、綜合區(qū)域級和飛機(jī)級)不符。此外，PHM主要是從維修保障的角度出發(fā)，側(cè)重于對部件剩余有效壽命進(jìn)行預(yù)測，為系統(tǒng)故障前的視情維修提供決策支持，對已經(jīng)發(fā)生的故障的及時恢復(fù)、處理等措施的關(guān)注有限，對于飛機(jī)飛行過程中的安全性的考慮不足。

發(fā)明內(nèi)容

針對ASAAC標(biāo)準(zhǔn)故障管理策略中缺乏故障預(yù)測功能，航空電子系統(tǒng)PHM技術(shù)對已經(jīng)發(fā)生的故障的及時恢復(fù)、處理等措施的關(guān)注不足以及現(xiàn)有的航空電子PHM結(jié)構(gòu)與ASAAC標(biāo)準(zhǔn)的IMA系統(tǒng)管理的層次結(jié)構(gòu)劃分方式不符的問題，本發(fā)明提出了一種基于擴(kuò)展ASAAC體系中的通用系統(tǒng)管理功能的既符合ASAAC架構(gòu)，而且涉及到的故障管理功能全面的IMA系統(tǒng)故障管理系統(tǒng)。

本發(fā)明完整的技術(shù)方案包括：

一種綜合模塊化航空電子系統(tǒng)全面故障管理系統(tǒng)，采用資源級、綜合區(qū)域級和系統(tǒng)級的三級分層融合式全面故障管理結(jié)構(gòu)，包括資源級全面故障管理子系統(tǒng)、綜合區(qū)域級全面故障管理子系統(tǒng)和系統(tǒng)級全面故障管理子系統(tǒng)，所述各級全面故障管理子系統(tǒng)均包括健康監(jiān)控子功能組件、故障診斷子功能組件、故障預(yù)測子功能組件測和故障處理子功能組件，各級內(nèi)部的子功能組件按順序通過橫向數(shù)據(jù)流連接，實現(xiàn)本級全面故障管理功能；本級故障管理結(jié)構(gòu)無法處理的故障上報給上層健康監(jiān)控子功能組件；同時上一層的故障管理的各子功能組件分別通過縱向數(shù)據(jù)流接收下層相應(yīng)子功能組件的輸入。

所述健康監(jiān)控子功能組件為健康監(jiān)控管理器，所述故障診斷子功能組件為系統(tǒng)故障診斷推理機(jī)，所述故障預(yù)測子功能組件為故障預(yù)測推理機(jī)，所述故障處理子功能組件為故障處理管理器；