孟 軍，滕建方，顏偉平，朱俊云

（航空工業(yè)洪都，江西 南昌，330024）

0 引 言

航空電子系統(tǒng)具備發(fā)展迅速、擴展性要求高的特點，子系統(tǒng)以及設(shè)備之間通過總線網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)交互，這些數(shù)據(jù)傳輸一般由接口控制文件（interfance control document,ICD）來進行約束，接口控制文件設(shè)計是航空電子系統(tǒng)設(shè)計中必不可少的重要組成部分，航空電子系統(tǒng)數(shù)據(jù)種類多，數(shù)量龐大，并且因設(shè)計完善產(chǎn)生的數(shù)據(jù)變更十分頻繁，傳統(tǒng)上使用WORD 文檔的形式對這些文件進行管理，帶來耗時多、易出錯、效率低等問題，并且僅限于對文件本身的管理。本文提出一種ICD 數(shù)據(jù)的管理系統(tǒng)，實現(xiàn)ICD 數(shù)據(jù)庫的錄入、查詢、管理和維護功能，并能夠自動生成結(jié)構(gòu)化的元數(shù)據(jù)，包含所有信號屬性信息，供航空電子系統(tǒng)后續(xù)的開發(fā)、仿真、測試使用。

1 接口數(shù)據(jù)管理方式

國外在航空設(shè)計領(lǐng)域，主要有基于DOORS 工具和基于XML 語言對ICD 進行管理：

1）基于DOORS 工具的設(shè)計管理方法，運用DOORS 的固有功能，配合DOORS 內(nèi)嵌編譯語言-DXL 的二次開發(fā)能力，定制適合飛機各系統(tǒng)的ICD數(shù)據(jù)管理模板。DOORS 模塊類WORD 的顯示方式，可以方便、直觀的供設(shè)計人員查閱ICD 數(shù)據(jù)。對模塊的特殊編輯方式（可設(shè)置為只讀、獨占編輯、共享編輯），提供了協(xié)同、協(xié)調(diào)工作能力，更有效的提高了設(shè)計人員對ICD 數(shù)據(jù)的處理能力[1]。

2）基于XML 語言的ICD 數(shù)據(jù)管理，通過XML腳本快速便捷的對其進行校驗，并產(chǎn)生問題報告，設(shè)計人員基于報告對問題進行歸零，通過這種迭代驗證方法，可以快速產(chǎn)生各設(shè)計階段穩(wěn)定的ICD 版本，這就加快了ICD 的校驗和審核效率。在達到各階段穩(wěn)定版本后，將該版本ICD 導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫，并通過解析器進行顯示，供設(shè)計人員參考使用。

兩種方式均實現(xiàn)了接口數(shù)據(jù)的規(guī)范化設(shè)計與校驗、協(xié)同設(shè)計，但沒有從整個航空電子系統(tǒng)的設(shè)計、開發(fā)、測試的體系角度去設(shè)計與管理。

國內(nèi)相應(yīng)的也有對應(yīng)的航空電子接口控制文檔工具，可以直觀地對接口控制文檔進行設(shè)計與編輯[2-4]，但這都是專注于接口數(shù)據(jù)本身的管理。

2 一種新的解決方案

本文提出一種基于元數(shù)據(jù)的接口數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，具有以下特點：采用工具化的設(shè)計手段，將原來文檔化的接口數(shù)據(jù)進行數(shù)字化管理，并將這些數(shù)據(jù)的屬性、邏輯進行提煉，形成元數(shù)據(jù)；考慮多人協(xié)同設(shè)計的需求，采用了瀏覽器/服務(wù)器模式，即功能實現(xiàn)的核心部分集中到服務(wù)器上，開發(fā)人員只需要通過瀏覽器與服務(wù)器上的數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)交互；考慮不同使用場景的需求，工具支持主流的總線信號、非總線信號設(shè)計，并根據(jù)定制的標(biāo)準與規(guī)范，對所有的信號進行校驗。

2.1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)由服務(wù)端模塊、設(shè)計端模塊、瀏覽端模塊和管理端模塊四個功能模塊組成。

2.1.1 服務(wù)端模塊

服務(wù)端模塊主要實現(xiàn)設(shè)計功能和分析功能，模塊通過底層的數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)存儲，通過HTTP 協(xié)議與設(shè)計端、管理端和瀏覽端交互。

設(shè)計功能實現(xiàn)對飛機（機型）、設(shè)備、通道、消息、信號層級的設(shè)計過程的交互、存儲功能，在當(dāng)前的航空電子系統(tǒng)設(shè)計中，會涉及到眾多通信協(xié)議的運用，對應(yīng)協(xié)議接口的定義和設(shè)計，都在服務(wù)端中進行支持，服務(wù)端模塊提供對應(yīng)的設(shè)計過程交互和存儲服務(wù)，目前支持的協(xié)議類型有AFDX 總線、1553B 總線、429 總線、串行數(shù)字信號、離散信號、模擬信號、同步信號、射頻信號、音頻信號、視頻信號、電源信號、參考信號、脈沖信號。

分析功能包括信號池處理、符合分析、變更分析、關(guān)聯(lián)影響分析、一致性分析、動態(tài)分析、靜態(tài)分析功能。其中核心的是信號池處理功能，系統(tǒng)通過設(shè)計端輸入的接口控制文件以及額外的相關(guān)要素，對每個信號進行處理并形成元數(shù)據(jù)，以1553B 信號為例，元數(shù)據(jù)相關(guān)屬性參數(shù)見表1。

系統(tǒng)可以導(dǎo)出這些結(jié)構(gòu)化的元數(shù)據(jù)，可被機器識別，供后續(xù)開發(fā)、仿真、測試各個環(huán)節(jié)使用，如飛行員操作程序開發(fā)環(huán)境、仿真運行環(huán)境、試驗監(jiān)視環(huán)境等，為這些環(huán)節(jié)提供數(shù)據(jù)訪問和操作服務(wù)，從而提高航電系統(tǒng)的全流程開發(fā)效率，縮短項目研制周期。

表1 1553B 元數(shù)據(jù)示例

2.1.2 設(shè)計端模塊

設(shè)計端模塊實現(xiàn)飛機（機型）、設(shè)備、通道、消息、信號層級內(nèi)容的設(shè)計交互人機界面。

2.1.3 瀏覽端模塊

瀏覽端模塊提供AFDX 總線、1553B 總線、429總線、串行數(shù)字信號、離散信號、模擬信號、同步信號、射頻信號、音頻信號、視頻信號、電源信號、參考信號、脈沖信號的瀏覽、查看、搜索、排序的交互UI 界面。

2.1.4 管理端模塊

管理端模塊，實現(xiàn)項目、標(biāo)準/規(guī)則、權(quán)限的管理交互功能，用于對系統(tǒng)的業(yè)務(wù)管理操作。

2.2 航電系統(tǒng)體系化設(shè)計數(shù)據(jù)流圖

接口數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)各個模塊之間的數(shù)據(jù)交換通過以太網(wǎng)傳輸，與外部應(yīng)用的數(shù)據(jù)交互可以通過以太網(wǎng)或者定制的任意方式，接口數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)與飛行員操作程序開發(fā)環(huán)境、仿真運行環(huán)境、試驗監(jiān)視環(huán)境的數(shù)據(jù)交互關(guān)系如圖1 所示。

通過接口數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)生產(chǎn)并導(dǎo)出的結(jié)構(gòu)化元數(shù)據(jù)，傳輸至飛行員操作程序開發(fā)環(huán)境、試驗監(jiān)控系統(tǒng)、仿真分析環(huán)境。在仿真分析環(huán)境中，可以利用元數(shù)據(jù)生成激勵數(shù)據(jù)輸送至真實的全物理試驗環(huán)境進行仿真測試，也可以生成和機載完全一致的數(shù)據(jù)激勵飛行員操作程序開發(fā)環(huán)境的人機界面，進行開發(fā)與驗證，不再需要輸入額外的專用測試數(shù)據(jù)；在試驗監(jiān)視系統(tǒng)中，利用元數(shù)據(jù)可以直接解析出各個仿真分析環(huán)境和真實試驗環(huán)境的數(shù)據(jù)，不再是機器的二進制碼，而是對人友好的、可識別的信號名稱和數(shù)值，節(jié)省了測試時間，提高了測試效率。

3 結(jié) 語

本文提出的接口控制文件數(shù)據(jù)管理方法，已經(jīng)開發(fā)出了瀏覽器/服務(wù)器模式，為航空電子系統(tǒng)的ICD設(shè)計提供各種總線與非總線類型協(xié)議的接口設(shè)計工具和所有接口數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)、變更的影響分析環(huán)境，最重要的是對信號賦予屬性和邏輯，形成元數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了航空電子系統(tǒng)工程化的數(shù)據(jù)互聯(lián)互通的方法，提高了航空電子系統(tǒng)體系化設(shè)計、開發(fā)、測試、驗證的效率，縮短了研制周期，為提高航空電子系統(tǒng)性能和可靠性創(chuàng)造了條件。

圖1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖