将约束航线优化应用程序整合到航空电子机载系统的方法技术方案

本申请公开了将约束航线优化应用程序整合到航空电子机载系统的方法，其中涉及一种在航空电子机载系统中实现的整合约束航线优化应用程序的方法，所述航空电子机载系统包括DAL+核心计算机和用于管理应用程序的DAL‑外围计算机。该整合方法在最大限度地减少全局成本标准CG的可能的分布内确定在机载航空电子系统内的基本功能OPT_RTE_FU(i)的最佳功能和物理分布(212)，全局成本标准CG取决于多个参数，至少包括整合在DAL+数字核心计算机内的基本功能的额外开发成本，并且该整合方法执行应用程序的整合(214)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种将对受约束的飞行器的一个或多个航线进行优化的服务或应用程序整合到具有客户端-服务器类型的开放式构架的航空电子机载系统中的方法。本专利技术还涉及具有整合约束航线优化服务的开放式构架的机载系统的整合构架。本专利技术还涉及整合到机载航空电子系统中的约束航线优化服务的实现。本专利技术涉及机载系统领域，并更特别地，涉及在机载导航计算机上实现的航空电子系统，例如飞行管理系统FMS。
技术介绍
在传统方式中，将每个实时航空电子系统构造和开发为在限定的使用框架内满足特别是故障率(重置)和功能服务质量(QoS)方面的性能需求。机载航空电子系统限定于给定的环境(具有证明的性能等级)，并且具有不同的软件开发等级，该软件开发等级对应于不同的安全或关键性需求，成本或高或低。事实上，这些软件开发等级来自于根据国际标准RTCADO178C(美国)或ED-12C(欧洲民用航空电子标准(EUROCAE)的欧洲相应标准)的飞行器风险分析FHA(功能危害分析)，该飞行器风险分析FHA被称为“运行可靠性分析”。这种风险分析建立飞行器操作链中每个功能的贡献，以确定必须达到的最大故障等级。为了实现该目标，标准限制了硬件和软件的所需质量，所述功能嵌入到硬件和软件中，并由所述硬件和软件来实现所述功能。这些开发质量等级被称为“DAL”(开发保障等级)。目前的航空电子架构是历史的结果，其中经济上的考虑起到了重要的作用。因此，出于“认证信用”和增量资质的原因，也出于与接口有关的布线成本的原因，新的导航功能已经系统地整合在单个计算机内，即，飞行管理系统FMS、滑行系统TAXI或者自动驾驶仪PA。同样地，依据被监控的对象，监控功能也系统地整合在单个计算机中：TCAS(交通防撞系统)、TAWS(地形感知系统)、WMS(天气管理系统)，CMU(“通信管理单元”，空域相关约束)、EFB(“电子飞行包”，公司业务约束)。同样地，飞行器状态的监控集中在FWS(飞行警告系统)和OMS(机载维护系统)类型的计算机中。目前，在等级DALA(其对应于最高安全性等级)中开发自动驾驶仪PA，并且依据飞行器而在等级DALB或C中开发FMS(基于在过程中不断增加的使用，其有切换到DAL开发等级B的趋势)。在等级DALC或DALD中开发TCAS的一部分并且作为保护装置，当其他系统发生故障时，其不用于引导飞行器而用于预先警告危险。现在，对于相同功能，也就是说同一业务提供服务，可以估计DAL发展等级的每次变化使开发成本十倍地增加。事实上，当软件开发等级从D经过C和B增长到A时，安全性需求增加，这通过算法复杂性的增加和其验证程度而表明。因此，导航的视觉辅助功能(其风险分析FHA需要等级D)当前被整合到现有计算机中的一个(等级A到C的FMS或PA)，从而导致开发成本是在等级D硬件环境中的十倍到百倍。除了所述开发成本之外，将新功能或服务插入到现有构架中经常导致系统之间的复杂解决方案，其为机组人员和维修人员带来训练负荷，并且在为了实现功能而操作设备时增加出错的风险。目前提出的解决方案包括公开号为FR3012880的第一法国专利申请，以及在2014年5月16日提交并且登记备案号为14/01108的第二法国专利申请，旨在整合到航空电子系统中，包括核心模块和外围模块，不需要修改核心模块的软件元素而增加功能，并且仅使用由核心模块提供的通用服务。因此，使得在高开发等级的核心模块(例如，FMS和/或PA)上整合新服务或功能的影响最小。然而，将开发等级比核心模块低的外围类型的新硬件插入到现有的所谓“传统”构架中并且支持可兼容的开发等级的新功能，其本身具有很高的开发成本，特别是对于将数千架飞行器重新布线，将新计算机的硬件整合到机架从而与其他设备及其电源接合。因此，仍然存在限定这样的航空电子机载系统的构架的技术问题：该航空电子机载系统具有更好的灵活性与适应性，并且可以以最低的成本保证整合新的导航功能，同时确保客户端的整个DAL等级。因此，存在这样的需要，特别是在涉及到在可以整合约束飞行器航线优化服务的服务器-客户端类型的开放架构式的机载导航系统内限定导航构架时。应当注意，在操作上有利的当前强大的约束航线优化器是基于未认证的软件技术而开发的，该软件技术消耗大量的计算时间和内存，并且不适合现有航空电子计算机。同样地，建模外部约束(交通、天气或地形的获取和剪切)的功能由专用计算机来执行，所述专用计算机不能被整合到FMS类型的当前“优化”航线计算系统中。因此，这需要重新限定可以计算各个类型(交通、地形、天气、飞行器状态、空域、操作)的受约束的优化操作航线的飞行器系统之间的协作和功能，这最大限度地减少了整合到开放式构架导航系统的成本，所述开放式构架导航系统的核心是FMS和/或PA类型的高DAL计算机以及至少一个较低DAL的外围计算机，这最大限度地减少员工培训和维护成本，并且更具体地最大限度地减少对高关键性的计算机的影响(特别是FMS，FMS由于其尺寸和关键性而在飞行器内开发成本最高)。技术问题是提出一种在操作上、功能上和物理上将用于在各种约束(交通、地形、天气、飞行器状态、空域、操作)下优化航线的服务或应用程序整合到“客户端-服务器”类型的机载航空电子系统中的方法，其在额外硬件、接口和软件方面、在复用硬件、接口和软件方面、以及在任务数量及硬件和软件限定时间(qualificationtime)方面，最大限度地减少用于应用程序整合的开发的装置，并且在维护和员工培训时间方面，最大限度地减少操作应用程序的方式，同时确保客户端的飞行器整体的DAL等级。技术问题是还提出一种用于在各种约束(交通、地形、天气、飞行器状态、空域、操作)下优化飞行器航线的应用程序，其在操作上、功能上和物理上整合到“客户端-服务器”类型的开放式架构的机载航空电子系统中，其在额外硬件、接口和软件方面、在复用硬件、接口和软件方面、在任务数量及硬件和软件限定时间方面，最大限度地减少用于应用程序整合的开发的装置，并且在维护和员工培训时间方面，最大限度地减少操作应用程序的方式，同时确保客户端的飞行器整体的DAL等级。技术问题是进一步提出一种具有“客户端-服务器”类型的开放式构架的整合机载航空电子系统，其在操作上、功能上和物理上整合在各种约束(交通、地形、天气、飞行器状态、空域、操作)下优化航线的应用程序，同时在额外硬件、接口和软件方面、在复用硬件、接口和软件方面，在任务数量及硬件和软件限定时间方面，最大限度地减少用于应用程序整合的开发的装置，并且在维护和员工培训时间方面，最大限度地减少操作应用程序的方式，遵守飞行器整体的DAL等级。
技术实现思路
为此目的，本专利技术的主题是一种在功能上和物理上将约束飞行器航线优化应用程序整合到航空电子机载系统中的方法，所述航空电子机载系统包括：-DAL+数字核心计算机，其具有第一关键性等级DAL+，被整合到外围计算机以及具有低于或等于第一关键性等级DAL+的第二关键性等级DAL-的数据库的最初架构中，并且通过托管第一多个通用开放式服务Serv_DAL+(j)而用作服务器，以及-DAL-外围计算机，其用于管理约束航线优化应用程序，具有低于或等于第一关键性等级DAL+的第二关键性等级DAL-，并且通过通信网络将服务请求调度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在功能上和物理上整合约束飞行器航线优化应用程序的方法，所述约束飞行器航线优化应用程序被整合到航空电子机载系统中，所述航空电子机载系统包括：DAL+数字核心计算机(4)，其具有第一关键性等级DAL+，被整合到外围计算机(6、8、10、12、14)以及具有低于或等于第一关键性等级DAL+的第二关键性等级DAL‑的数据库的最初架构中，并且通过托管第一多个通用开放式服务Serv_DAL+(j)而用作服务器，以及DAL‑外围计算机(6)，其用于管理约束航线优化应用程序，DAL‑外围计算机(6)具有低于或等于第一关键性等级DAL+的第二关键性等级DAL‑，并且通过通信网络(20)将服务请求调度到DAL+数字核心计算机(4)和/或最初架构的外围计算机(8、10、12、14)和数据库而用作客户端；其特征在于，在功能上和物理上整合约束航线优化应用程序的方法包括以下步骤：‑在功能上将约束航线优化应用程序OPT_RTE分解成第二多个基本功能OPT_RTE_FU(i)(208)；‑根据第二多个基本功能OPT_RTE_FU(i)，确定能够部分地或全部地由至少一个通用开放式服务执行的基本功能的第一列表，并且对于每个基本功能确定通用开放式服务的第一子列表(210)；‑在最大限度地减少全局成本标准CG的可能的分布内，确定在机载航空电子系统内的基本功能OPT_RTE_FU(i)的最佳功能和物理分布，所述全局成本标准CG取决于多个参数，至少包括整合在DAL+数字核心计算机内的基本功能的额外开发成本(212)；以及‑根据确定基本功能的最佳功能和物理分布的步骤中确定的在机载航空电子系统内的最佳功能和物理分布，通过实际上实施基本功能及其调度而执行约束航线优化应用程序的整合(214)。...

【技术特征摘要】
2015.07.07 FR 15014391.一种在功能上和物理上整合约束飞行器航线优化应用程序的方法，所述约束飞行器航线优化应用程序被整合到航空电子机载系统中，所述航空电子机载系统包括：DAL+数字核心计算机(4)，其具有第一关键性等级DAL+，被整合到外围计算机(6、8、10、12、14)以及具有低于或等于第一关键性等级DAL+的第二关键性等级DAL-的数据库的最初架构中，并且通过托管第一多个通用开放式服务Serv_DAL+(j)而用作服务器，以及DAL-外围计算机(6)，其用于管理约束航线优化应用程序，DAL-外围计算机(6)具有低于或等于第一关键性等级DAL+的第二关键性等级DAL-，并且通过通信网络(20)将服务请求调度到DAL+数字核心计算机(4)和/或最初架构的外围计算机(8、10、12、14)和数据库而用作客户端；其特征在于，在功能上和物理上整合约束航线优化应用程序的方法包括以下步骤：-在功能上将约束航线优化应用程序OPT_RTE分解成第二多个基本功能OPT_RTE_FU(i)(208)；-根据第二多个基本功能OPT_RTE_FU(i)，确定能够部分地或全部地由至少一个通用开放式服务执行的基本功能的第一列表，并且对于每个基本功能确定通用开放式服务的第一子列表(210)；-在最大限度地减少全局成本标准CG的可能的分布内，确定在机载航空电子系统内的基本功能OPT_RTE_FU(i)的最佳功能和物理分布，所述全局成本标准CG取决于多个参数，至少包括整合在DAL+数字核心计算机内的基本功能的额外开发成本(212)；以及-根据确定基本功能的最佳功能和物理分布的步骤中确定的在机载航空电子系统内的最佳功能和物理分布，通过实际上实施基本功能及其调度而执行约束航线优化应用程序的整合(214)。2.根据权利要求1所述的在功能上和物理上整合约束飞行器航线优化应用程序的方法，其中：-在可能的分布内，确定在机载航空电子系统内的基本功能OPT_RTE_FU(i)的最佳功能和物理分布(212)，以最大限度地减少第一全局成本标准CG1，第一全局成本标准CG1仅考虑整合在DAL+数字核心计算机内的基本功能的额外开发成本；以及-根据在机载航空电子系统内通过使用第一标准CG1确定的最佳功能和物理分布，通过实际上实施基本功能及其调度而执行约束航线优化应用程序的整合(214)。3.根据权利要求1所述的在功能上和物理上整合约束飞行器航线优化应用程序的方法，其中-在可能的分布内，确定在机载航空电子系统内的基本功能OPT_RTE_FU(i)的最佳功能和物理分布(212)，以最大限度地减少第二全局成本标准CG2，第二全局成本标准CG2还考虑DAL+核心计算机和外围计算机之间的通信接口的开发成本、响应时间成本和维护成本，以最大限度地减少通信交换；以及-根据在机载航空电子系统内通过使用第二标准CG2确定的最佳功能和物理分布，通过实际上实施基本功能及其调度而执行约束航线优化应用程序的整合(214)。4.根据权利要求1和3中任一项所述的在功能上和物理上整合约束飞行器航线优化应用程序的方法，其中-在可能的分布内，确定在机载航空电子系统内的基本功能OPT_RTE_FU(i)的最佳功能和物理分布(212)，以最大限度地减少第三全局成本标准CG3，第三全局成本标准CG3还考虑DAL+核心计算机中低DAL等级的某些代码段的开发，以从维护和演进的角度最大限度地减少整体复杂性；以及-根据在机载航空电子系统内通过使用第三标准CG3确定的最佳功能和物理分布，通过实际上实施基本功能及其调度而执行约束航线优化应用程序的整合(214)。5.根据权利要求1和3-4中任一项所述的在功能上和物理上整合约束飞行器航线优化应用程序的方法，其中-在可能的分布内，确定在机载航空电子系统内的基本功能OPT_RTE_FU(i)的最佳功能和物理分布(212)，以最大限度地减少第四全局成本标准CG4，第四全局成本标准CG4还考虑在等级DAL-的外围计算机中使用的DAL+等级代码库，以最大限度地减少DAL+核心计算机的资源使用；以及-根据在机载航空电子系统内通过使用第四标准CG4确定的最佳功能和物理分布，通过实际上实施基本功能及其调度而执行约束航线优化应用程序的整合(214)。6.根据权利要求1-5中任一项所述的在功能上和物理上整合约束飞行器航线优化应用程序的方法，进一步包括以下的额外步骤：在已经确定机载航空电子系统(2)内的基本功能OPT_RTE_FU(i)的最佳功能和物理分布后执行该额外步骤，并且该额外步骤包括：通过仿真或模拟来验证和评估约束航线优化应用程序的性能，和/或验证在核心计算机和外围计算机中实现的初始服务的性能。7.根据权利要求1-6中任一项所述的在功能上和物理上整合约束飞行器航线优化应用程序的方法，其中-DAL+数字核心计算机(4)托管服务Serv_DAL+(j)，所述服务Serv_DAL+(j)用于根据指定的制导模式来计算飞行计划、横向航迹和时间预测，其用于实现形成约束航线优化应用程序的部分基本功能；以及-DAL+数字核心计算机(4)连接到引航飞行器的计算机。8.根据权利要求1-7中任一项所述的在功能上和物理上整合约束飞行器航线优化应用程序的方法，其中，第一多个通用服务Serv_DAL+(j)包括以下服务：-计算飞行器的位置，-插入/修改飞行计划，-计算横向航迹，-计算垂直航迹，-计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·内夫耶，H·奥芬格，P·皮埃尔，
申请(专利权)人：泰勒斯公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR