一种飞行控制系统对多总线二余度信号的监控表决方法与流程

阅读：评论：0

1.本发明属于飞行控制系统的多总线余度管理技术，具体涉及一种飞行控制系统对多总线二余度信号的监控表决方法。

背景技术：

2.民用飞机通过a429、a664、sib总线等常见航空总线，提供了飞控、航电等机载系统和设备间传输信号的公共路径，可实现系统内部和系统间的数据交互。
3.arinc 664总线是一种为航空电子系统中子系统间的数据交换而定义的电气特性的实时总线协议，它是由工业标准的以太网通信协议经过适应性改进形成的，具有相对更高的可靠性、对恶劣环境更强的适应性和更高的实时性。航电系统数据主干网使用arinc 664数据总线协议。sib(system internal bus)总线是国内某大型客机的标准总线协议，使用心跳字、crc校验等保证总线数据传输可靠性。
4.余度管理技术是飞行控制系统设计的关键，使用余度信号可以提高飞行控制系统的可靠性，对于飞机关键设备，一般使用多总线传输余度信号源。为了确保主飞行控制系统能够在单总线信号传输失效时能够获取可靠的航电设备信号，在实际工程应用中对源信号普遍采取多余度设计，例如使用arinc 664总线和sib总线多总线传输的方式。使用多余度信号配合适当的监控表决方法，从而满足适航当局对飞行控制系统指令信号完整性和可用性的要求，提高飞行安全。监控表决方法通过对信号进行比较超差，区分余度信号中的有效与无效信号，在总线有效性和数据包有效情况下将有效信号传输给后续控制律模块。
5.当前做法中，关键信号例如发动机转速信号仅用一种总线进行传输，当该总线失效时，飞控系统无法获得该信号，造成飞控系统控制降级。而且，当前做法中对发动机的关键信号的监控的不完善，导致飞控系统和发动机控制系统的功能融合度较低。本专利的做法能够使得飞控系统更有效地使用发动机控制系统的信号。

技术实现要素：

6.本发明的目的是：提出一种飞行控制系统对多总线二余度信号的监控表决方法，使得飞行控制系统能够在单总线信号传输失效时获取可靠有效的设备信号
7.本发明的技术方案：一种飞行控制系统对多总线二余度信号的监控表决方法，所述方法包括：
8.使用航电arinc 664总线和sib总线，分别传输arinc 429数据包，并分别进行有效性判别；
9.对所述arinc 429数据包进行信号解析，获取到arinc 429数据包二余度信号，并对arinc 429数据包进行数据有效性判断；
10.使用监控器对arinc 429数据包二余度信号，进行故障判断；
11.根据总线优先级，选择传输总线数据包，输出arinc 429数据包二余度信号的表决值。
12.进一步的，使用航电arinc 664总线和sib总线分别传输arinc429数据包，包括：
13.航电设备通过arinc 664总线，将arinc 429数据包发送给飞控计算机fcm；
14.航电设备同时通过arinc 429总线将arinc 429数据包发送给作动器控制器ace；
15.ace通过sib总线将所述arinc 429数据包转发给飞控计算机fcm。
16.进一步的，航电arinc 664总线信号有效性判断包括：
17.对航电arinc 664总线信号进行传输完整性校验和fsb校验均有效。
18.进一步的，对航电arinc 664总线信号进行传输完整性校验，包括：
19.对航电arinc 664总线信号进行源完整性、位完整性、顺序完整性、时间完整性的检查，当硬件提供有效码时，认为航电arinc 664总线信号有效。
20.进一步的，对航电arinc 664总线信号进行fsb校验，包括：
21.当fsb校验值为3时，认为航电arinc 664总线信号有效。
22.进一步的，sib总线信号有效性判断包括：
23.当循环冗余校验均有效，且心跳字有更新时，则认为sib总线信号有效。
24.进一步的，对arinc 429数据包进行数据有效性判断包括：
25.当arinc 429数据包的符号状态位ssm和奇校验均有效时，则认为arinc 429数据包数据有效。
26.进一步的，使用监控器对arinc 429数据包二余度信号进行故障判断，具体包括：
27.当航电arinc 664总线信号有效、arinc 429数据包数据有效，且arinc 429数据包二余度信号一致时，则无比较故障，否则，有比较故障；
28.或者，当sib总线信号有效、arinc 429数据包数据有效，且arinc429数据包二余度信号一致时，则无比较故障，否则，有比较故障。
29.进一步的，所述总线优先级为：当通过sib发送的信号有效且一致，则飞控系统优先使用sib发送来的数据。
30.进一步的，根据总线优先级，选择传输总线数据包，输出arinc429数据包二余度信号的表决值，包括：
31.当监控器指示sib总线传输的二余度a429总线信号都有效时，选择sib总线数据包，表决值取有效a429信号的平均值，并置该信号表决值有效标志。
32.当监控器指示sib总线传输的a429信号只有一个余度信号有效时，选择sib总线数据包，表决值取有效a429模拟量信号，并置该信号表决值有效标志。
33.当监控器指示sib总线传输的二余度a429总线信号都无效，且指示二余度a664总线信号都有效时，选择航电arinc 664总线数据包，表决值取有效a429信号的平均值，并置该信号表决值有效标志。
34.当监控器指示二余度a429总线信号都无效，且指示只有a664信号一个余度信号有效时，选择航电arinc 664总线数据包，表决值取有效a664模拟量信号，并置该信号表决值有效标志。
35.当监控器指示a429信号和a664全部失效时，取安全值为表决值，并置该信号表决值无效标志。
36.本发明的有益效果：针对多总线二余度信号的监控表决方法可靠，使得飞行控制系统能够在单总线信号传输失效时获取可靠有效的设备信号；同时飞控系统优先使用sib
发送来的数据的设计，主要考虑增加ace的优先级，即使在飞控计算机fcm失效情况下，作动器控制器ace依然可以收到重要数据。
37.本技术提供一种飞行控制系统对多总线传输的发动机转速信号的监控表决方法。所述方法含有如下模块：使用航电arinc 664总线和sib总线分别传输arinc 429数据包，并分别进行有效性判别的总线有效性判断模块；经过信号解析，获取到余度输入信号中每个通道的通道值，并进行arinc 429数据包的数据有效性判断模块；使用监控器进行二余度信号比较故障判断，得到余度信号有效性的监控模块；根据总线优先级选择传输总线数据包，输出二余度信号表决值的表决模块。二余度发动机转速信号经过以上模块判别，该信号的完整性得以监控，产生的发动机转速有效标和发动机转速值，供飞控系统控制律使用。
附图说明
38.图1为本技术提供的一种飞行控制系统对多总线传输的发动机转速信号的监控表决方法；
39.图2为本技术提供的一种飞行控制系统对多总线传输余度信号的总线有效性判断模块；
40.图3为本技术提供的一种飞行控制系统对a429数据信号的数据有效性判断模块；
41.图4为本技术提供的一种飞行控制系统对余度信号的监控模块。
具体实施方式
42.如图1所示，本技术提供一种飞行控制系统对多总线二余度信号的监控表决方法，方法包括：
43.步骤101：如图2所示，使用航电arinc 664总线和sib总线，分别传输arinc 429数据包，并分别进行有效性判别；
44.具体的，使用航电arinc 664总线和sib总线分别传输arinc 429数据包，包括：
45.航电设备通过arinc 664总线，将arinc 429数据包发送给飞控计算机fcm；
46.航电设备同时通过arinc 429总线将arinc 429数据包发送给作动器控制器ace；
47.ace通过sib总线将所述arinc 429数据包转发给飞控计算机fcm。
48.具体的，航电arinc 664总线信号有效性判断包括：对航电arinc664总线信号进行传输完整性校验和fsb校验均有效。
49.更具体的，对航电arinc 664总线信号进行传输完整性校验，包括：对航电arinc 664总线信号进行源完整性、位完整性、顺序完整性、时间完整性的检查，当硬件提供有效码时，认为航电arinc 664总线信号有效。
50.更具体的，对航电arinc 664总线信号进行fsb校验，包括：当fsb校验值为3时，认为航电arinc 664总线信号有效。
51.实际应用中，依据arinc 664part7协议描述，传输完整性校验在传输层、网络层、数据链路层进行，通过硬件提供的有效码完成源完整性、位完整性、顺序完整性、时间完整性的检查，从而保证总线传输数据的完整性；664数据包以5个fds数据块为一组，分别是fsb、ds1、ds2、ds3、ds4，每个fds数据块32位，fsb位于每组数据块的首位，表征该组后面四个数据块的有效性，fsb校验在应用层进行，完成应用软件间端到端的数据位完整性校验，
当fsb为3时，认为航电arinc 664总线信号有效。
52.具体的，sib总线信号有效性判断包括：当循环冗余校验(crc)均有效，且心跳字有更新时，则认为sib总线信号有效。
53.需要说明的是，循环冗余校验(crc)均有效，心跳字有变化。经过计算的crc校验码放在原始数据的尾进行组合后发送，通过比较后进行数据传输错误判别；在判断接收数据是否更新时，通常在消息中设置个心跳位，通过心跳不断更新，判断当前总线传输数据是否为最新包。
54.步骤102：如图3所示，对所述arinc 429数据包进行信号解析，获取到arinc 429数据包二余度信号，并对arinc 429数据包进行数据有效性判断；
55.具体的，对arinc 429数据包进行数据有效性判断包括：
56.当arinc 429数据包的符号状态位ssm和奇校验均有效时，则认为arinc 429数据包数据有效。
57.实际应用中，每一帧arinc 429数据由五个部分组成，分别是：标志码(label)、识别码(sdi)、数据区(data)、符号状态位(ssm)和奇偶校验位(parity)。ssm为0时，认为总线数据有效；奇校验保证arinc429的32位中为1的数据个数总是为奇数。
58.需要说明的是，arinc 429数据包二余度信号为二余度发动机转速信号。
59.步骤103：如图4所示，使用监控器对arinc 429数据包二余度信号，进行故障判断；
60.具体的，当航电arinc 664总线信号有效、arinc 429数据包数据有效，且arinc 429数据包二余度信号一致时，则无比较故障，否则，有比较故障；
61.或者，当sib总线信号有效、arinc 429数据包数据有效，且arinc429数据包二余度信号一致时，则无比较故障，否则，有比较故障。
62.步骤104：根据总线优先级，选择传输总线数据包，输出arinc 429数据包二余度信号的表决值。
63.具体的，所述总线优先级为：当通过sib发送的信号有效且一致，则飞控系统优先使用sib发送来的数据。
64.具体的，步骤104包括：
65.当监控器指示sib总线传输的二余度a429总线信号都有效时，选择sib总线数据包，表决值取有效a429信号的平均值，并置该信号表决值有效标志。
66.当监控器指示sib总线传输的a429信号只有一个余度信号有效时，选择sib总线数据包，表决值取有效a429模拟量信号，并置该信号表决值有效标志。
67.当监控器指示sib总线传输的二余度a429总线信号都无效，且指示二余度a664总线信号都有效时，选择航电arinc 664总线数据包，表决值取有效a429信号的平均值，并置该信号表决值有效标志。
68.当监控器指示二余度a429总线信号都无效，且指示只有a664信号一个余度信号有效时，选择航电arinc 664总线数据包，表决值取有效a664模拟量信号，并置该信号表决值有效标志。
69.当监控器指示a429信号和a664全部失效时，取安全值为表决值，并置该信号表决值无效标志。
70.其中，所述安全值为上一拍的表决值。

技术特征：

1.一种飞行控制系统对多总线二余度信号的监控表决方法，其特征在于，所述方法包括：使用航电arinc 664总线和sib总线，分别传输arinc 429数据包，并分别进行有效性判别；对所述arinc 429数据包进行信号解析，获取到arinc 429数据包二余度信号，并对arinc 429数据包进行数据有效性判断；使用监控器对arinc 429数据包二余度信号，进行故障判断；根据总线优先级，选择传输总线数据包，输出arinc 429数据包二余度信号的表决值。2.根据权利要求1所述的监控表决方法，其特征在于，使用航电arinc 664总线和sib总线分别传输arinc 429数据包，包括：航电设备通过arinc 664总线，将arinc 429数据包发送给飞控计算机fcm；航电设备同时通过arinc 429总线将arinc 429数据包发送给作动器控制器ace；ace通过sib总线将所述arinc 429数据包转发给飞控计算机fcm。3.根据权利要求1所述的监控表决方法，其特征在于，航电arinc664总线信号有效性判断包括：对航电arinc 664总线信号进行传输完整性校验和fsb校验均有效。4.根据权利要求3所述的监控表决方法，其特征在于，对航电arinc 664总线信号进行传输完整性校验，包括：对航电arinc 664总线信号进行源完整性、位完整性、顺序完整性、时间完整性的检查，当硬件提供有效码时，认为航电arinc 664总线信号有效。5.根据权利要求3所述的监控表决方法，其特征在于，对航电arinc 664总线信号进行fsb校验，包括：当fsb校验值为3时，认为航电arinc 664总线信号有效。6.根据权利要求1所述的监控表决方法，其特征在于，sib总线信号有效性判断包括：当循环冗余校验(crc)均有效，且心跳字有更新时，则认为sib总线信号有效。7.根据权利要求1所述的监控表决方法，其特征在于，对arinc429数据包进行数据有效性判断包括：当arinc 429数据包的符号状态位ssm和奇校验均有效时，则认为arinc 429数据包数据有效。8.根据权利要求1所述的监控表决方法，其特征在于，使用监控器对arinc 429数据包二余度信号进行故障判断，具体包括：当航电arinc 664总线信号有效、arinc 429数据包数据有效，且arinc 429数据包二余度信号一致时，则无比较故障，否则，有比较故障；或者，当sib总线信号有效、arinc 429数据包数据有效，且arinc429数据包二余度信号一致时，则无比较故障，否则，有比较故障。9.根据权利要求1所述的监控表决方法，其特征在于，所述总线优先级为：当通过sib发送的信号有效且一致，则飞控系统优先使用sib发送来的数据。10.根据权利要求9所述的监控表决方法，其特征在于，根据总线优先级，选择传输总线数据包，输出arinc 429数据包二余度信号的表决值，包括：
当监控器指示sib总线传输的二余度a429总线信号都有效时，选择sib总线数据包，表决值取有效a429信号的平均值，并置该信号表决值有效标志。当监控器指示sib总线传输的a429信号只有一个余度信号有效时，选择sib总线数据包，表决值取有效a429模拟量信号，并置该信号表决值有效标志。当监控器指示sib总线传输的二余度a429总线信号都无效，且指示二余度a664总线信号都有效时，选择航电arinc 664总线数据包，表决值取有效a429信号的平均值，并置该信号表决值有效标志。当监控器指示二余度a429总线信号都无效，且指示只有a664信号一个余度信号有效时，选择航电arinc 664总线数据包，表决值取有效a664模拟量信号，并置该信号表决值有效标志。当监控器指示a429信号和a664全部失效时，取安全值为表决值，并置该信号表决值无效标志。

技术总结

本申请提供一种飞行控制系统对多总线二余度信号的监控表决方法，所述方法包括：使用航电ARI NC 664总线和S I B总线，分别传输ARI NC 429数据包，并分别进行有效性判别；对所述ARI NC 429数据包进行信号解析，获取到ARI NC 429数据包二余度信号，并对ARI NC429数据包进行数据有效性判断；使用监控器对AR I NC 429数据包二余度信号，进行故障判断；根据总线优先级，选择传输总线数据包，输出ARI NC 429数据包二余度信号的表决值。据包二余度信号的表决值。据包二余度信号的表决值。