单处理器3级电子飞行包制造技术

一种为飞机提供计算服务并且与飞机航空电子设备通信的电子飞行包可在一个单处理器上通过对操作系统进行具体的修改来执行飞机设计经过批准的C级应用及设计未经过批准的A/B级应用，从而控制存储器及处理器访问，由此提供与C级应用及A/B级应用在不同的处理器上执行的双处理器系统相媲美的隔离性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】单处理器3级电子飞行包相关申请的交叉引用本申请要求于2010年2月23日提交的美国临时申请61/307，012的利益并且通过结合引用在此。
技术介绍
本专利技术涉及在飞机中提供辅助计算机功能的电子飞行包(EFB)，并且具体地涉及 永久安装在飞机上并适合同时托管并执行A级、B级以及C级应用的3级EFB。EFB是设计为使机组人员更简单、更有效并使用更少的纸张来执行飞行管理任务的计算机系统。EFB的通常的计算平台g在減少或代替纸质參考资料如飞机操作手册、导航图及其他传统上需要的被机组人员带上飞机的在飞行员的手提飞行包中的物品。在美国，EFB设备由联邦航空管理局(FAA)依照咨询通告(AC) 120-76A来控制，并且在欧洲，由欧洲航空安全局(EASA)依照临时指导单页(TGL) 36来控制，以上内容通过结合引用在此。在许多情况中，已开发了被设计为提供g在代替纸质參考的数据并电子地将其显示在EFB上的应用程序，用干与商用现货(COTS)操作系统(OSes)及软件组件一起使用，例如具有.NET框架组件的微软Windows OS。这些应用的实例是用于显示手册及參考文件的文件阅读器、终端图表浏览器及电子记录应用。随着EFB的成熟及流行，在驾驶员座舱中的具有显示器的附加计算机系统的可用性被充分发挥，以提供与主飞行显示器系统及多功能显示器传统上相关联的附加功能性。这些内容包括显示与飞机的当前状态(包括位置、方向及飞行计划)相关的航空电子设备数据。除了 EFB的传统功能之外，这些附加的功能被分为三类应用A级、B级及C级。A级应用包括传统呈现在纸件格式上的预先构成的数据的固定展现(电子飞行员手册、參考文件、设备清单及维护手册)。B级应用包括可操纵动态数据及展现(終端图表、性能计算、机舱视频)的交互式应用。C级应用包括典型地与主飞行显示器相关联的项目，并且会影响飞行安全及机组人员工作量。C级应用的一个实例为显示本机位置的交互式移动地图或者与为跟踪过程或合并与分割(M&S)提供指导的广播式自动相关监视(ADS-B)处理器交互的应用，以上内容通过结合引用在此。每个AC-120-76A，C级应用需要通过其失败对机组人员安全及工作量的影响所决定的严密性的飞机认证服务(AIR)设计经过批准。航空无线电技术委员会(RTCA)公布了D0-178B “机载系统中的软件设计考虑及设备认证”，这是FAA接受的为获取在航空电子设备中使用的软件的设计经过批准的指导。RTCA有限公司是一家在美国华盛顿DC的私营的非盈利性公司。D0-178B是获取FAA设计保证批准的ー种手段，但并不是唯一手段。每个AC120-76A，物理EFB硬件基于安装及用途被分为三级之一。这些级是I级、2级及3级。I级的EFB通常是便携式的并且不能附装到飞机上的基于COTS的系统(如便携式电脑或平板电脑)。2级的EFB通常也是基于COTS的系统并且是便携式的，但是在正常运行中被连接到飞机上。3级的EFB是安装的航空电子设备，并且与I级及2级的EFB不同的是其需要满足依照其在飞机上的预期功能的管理要求。RTCA有限公司公布了 D0-160F “机载设备的环境条件及测试过程”，这是ー个FAA批准接受的为获取在航空电子设备中使用的硬件的AIR批准的指导，以上内容通过结合引用在此。A级和/或B级(此后为A/B级)应用可被托管在任何级的EFB上，并且不需要设计经过批准。然而，C级应用不需要设计经过批准，并且只可托管在3级的EFB上，除了在应用具有技术标准规定(TSO)并且其他托管在I级或2级的EFB上的应用具有较小的或不具有安全性影响及不干扰具有TSO的C级应用的那些情况下。当在一个单个3级的EFB上托管A/B级应用及C级应用吋，重要的是将设计经过批准的C级应用及飞机接ロ从A/B级应用相隔离，从而使得不存在对飞机上的连接到或托管在EFB上的任何挑剔安全性的组件或软件的来自A/B级应用的反效果或干扰。当前用于隔离设计经过批准的软件并保护连接到EFB上的飞机组件的ー种方法是在一个单ー的EFB中使用两个单独处理器，ー个处理器托管ー个如基于Linux用户的操作系统及C级应用的设计经过批准的操作系统，而另ー个处理器托管ー个COTS操作系统，如美国华盛顿的微软公司制造的Window過操作系统。连接这两个处理器的电路通过该设计经过批准的操作系统提供对COTS操作系统的硬件控制，允许其控制、监测及限制其运行以保护连接到该EFB上的飞机接ロ。由这两个単独的处理器提供的物理隔离提供了 C级应用从A/B级应用的充分隔离。
技术实现思路
本专利技术提供了一种可在ー个单处理器上执行A/B级及C级应用的3级EFB (电子飞行包)，由此提供了在重量、功耗、及成本上的实质性的节约。通过识别A/B级应用可能干扰C级应用执行的ー组机制，本专利技术人已通过对限制对存储器、进程、及显示器资源的访问的操作系统的修改实现了硬件隔离的效果。这些修改允许具有与多处理器系统等效的隔离的单处理器架构。确切地，本专利技术提供了ー种3级电子飞行包，该电子飞行包具有包括至少ー个核的一个单处理器及与该处理器通信并保持一个操作系统的电子存储系统。该电子飞行包提供了与飞机数据网络通信的一个网络接ロ，以连接到包括导航系统及与该处理器通信的显示器的其他飞机设备上。根据由该操作系统强制执行的预定规则，在该电子存储系统中的A/B级应用对该电子存储器、显示器、及处理器的访问被限制，从而阻塞A/B级应用的执行与C级应用的执行所造成的潜在干扰。因此，本专利技术的至少ー个实施方案的特征是提供执行在一个单处理器上的重要的和不重要的应用之间的分离，而不需要単独的处理器。该操作系统可限制用于通信的套接字缓冲区的总大小，例如，通过将套接字缓冲区的总大小限制为ー个预定的每套接字最大数据分配以及将总套接字数量限制为ー个预定的最大套接字数量。如通常在本领域所理解，套接字缓冲区是在计算机存储器中的用于计算机执行的进程之间的通信的存储区域。因此，本专利技术的至少ー个实施方案的特征是防止A/B级应用的过量套接字缓冲区分配(这样的缓冲区典型地在操作系统的存储空间中)干扰操作系统运行。操作系统可禁止网络广播式消息。因此，本专利技术的至少ー个实施方案的特征是保证消息是处于可被监测以防止电子欺骗的定义的特定端点之间。电子存储系统可包括非易失性数据存储并且每个应用程序可被分配到ー个具有读及执行但无写权限的ー个分区。因此，本专利技术的至少ー个实施方案的特征是防止A/B级应用通过磁盘覆盖改变C级应用使用的数据。易失性数据存储的保留可被限制在每个应用的一个预定的最大存储量上。只有在所有的C级应用已保留了易失性数据存储后，每个A/B级应用才能保留易失性数据存储。进ー步地，本专利技术的至少ー个实施方案的特征是防止A/B级应用使用的过量易失性存储器通过拒绝易失性存储器到C级应用而干扰C级应用。易失性数据存储的保留可被限制在所有应用的ー个预定的总最大存储量上。因此，本专利技术的至少ー个实施方案的特征是防止由易失性存储器的过分配导致的系统不稳定性。该操作系统可通过将寄存器加载到控制访问该易失性数据存储的一个存储管理単元中来强制实施该预定的总最大值及ー个预定的每应用最大值。因此，本专利技术的至少ー个实施方案的特征是采用ー个存储管理単元以通过A/本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.02.23 US 61/307,0121.ー种3级电子飞行包，包括 ー个单处理器，该单处理器具有至少ー个核； ー个电子存储系统，该电子存储系统与该处理器通信并保持一个操作系统； 一个网络接ロ，该网络接ロ与一个飞机数据网络通信以连接到包括多个导航系统的其他飞机设备上； 一个显示器，该显示器与该处理器通信； 其中根据由该操作系统强制执行的预定规则，该操作系统执行以限制在该电子存储系统中的A/B级应用对该电子存储器、该显示器、及该处理器的访问从而阻塞A/B级应用的执行与C级应用的执行所造成的潜在干扰； 其中该C级应用的设计是经过批准的以与该飞机数据网络进行交互，而该A/B级应用的设计是未经过批准的以与该飞机数据网络进行交互。2.如权利要求I所述的3级电子飞行包，其中该操作系统限制用于通信的多个套接字缓冲区的总大小。3.如权利要求2所述的3级电子飞行包，其中这些套接字缓冲区的总大小由一个预定的每套接字最大数据分配及一个预定的最大套接字数量所限制。4.如权利要求I所述的3级电子飞行包，其中网络广播式消息是被禁止的。5.如权利要求I所述的3级电子飞行包，其中该电子存储系统包括非易失性数据存储，并且其中每个应用被分配给具有读及执行但无写权限的ー个分区。6.如权利要求I所述的3级电子飞行包，其中该电子存储系统包括一个易失性数据存储，并且其中只有在所有的C级应用已经是已保留的易失性数据存储后，每个A/B级应用才是已保留的易失性数据存储。7.如权利要求6所述的3级电子飞行包，其中易失性数据存储的ー个保留被限制在每个应用的一个预定的最大存储量上。8.如权利要求7所述的3级电子飞行包，其中易失性数据存储的保留被限制在所有应用的ー个预定的总最大存储量上。9.如权利要求7所述的3级电子飞行包，其中该操作系统通过在一个控制访问该易失性数据存储的存储管理単元中加载多个寄存器来强制执行该预定的总最大值及每个应用的一个预定的最大值。10.如权利要求I所述的3级电子飞行包，其中该操作系统为这些应用的不同进程的执行控制该单处理器的调度，并且为每个应用提供ー个有限的最大调度百分比。11.如权利要求10所述的3级电子飞行包，其中这些应用的不同进程为该单处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾森·舒勒，乔纳森·斯卡夫，安德鲁·林格伦，米迦·菲迪克，彼得·斯哥芝，戴维·奥克扎斯基，拉姆·古浦塔，丽雅·车仁雅库娃，尤金·泽巴克，尼古拉斯·赫鲁彻斯基，斯蒂芬·楚拉，马修·亨格福德，杰弗里·赫林，戴维·琼斯，伯纳德·纽曼，约翰·莱斯滕，
申请(专利权)人：美国宇航公司，
类型：
国别省市：