一种航空电子接口数据管理系统

孟 军，滕建方，颜伟平，朱俊云

（航空工业洪都，江西 南昌，330024）

0 引 言

航空电子系统具备发展迅速、扩展性要求高的特点，子系统以及设备之间通过总线网络进行数据交互，这些数据传输一般由接口控制文件（interfance control document,ICD）来进行约束，接口控制文件设计是航空电子系统设计中必不可少的重要组成部分，航空电子系统数据种类多，数量庞大，并且因设计完善产生的数据变更十分频繁，传统上使用WORD 文档的形式对这些文件进行管理，带来耗时多、易出错、效率低等问题，并且仅限于对文件本身的管理。本文提出一种ICD 数据的管理系统，实现ICD 数据库的录入、查询、管理和维护功能，并能够自动生成结构化的元数据，包含所有信号属性信息，供航空电子系统后续的开发、仿真、测试使用。

1 接口数据管理方式

国外在航空设计领域，主要有基于DOORS 工具和基于XML 语言对ICD 进行管理：

1）基于DOORS 工具的设计管理方法，运用DOORS 的固有功能，配合DOORS 内嵌编译语言-DXL 的二次开发能力，定制适合飞机各系统的ICD数据管理模板。DOORS 模块类WORD 的显示方式，可以方便、直观的供设计人员查阅ICD 数据。对模块的特殊编辑方式（可设置为只读、独占编辑、共享编辑），提供了协同、协调工作能力，更有效的提高了设计人员对ICD 数据的处理能力[1]。

2）基于XML 语言的ICD 数据管理，通过XML脚本快速便捷的对其进行校验，并产生问题报告，设计人员基于报告对问题进行归零，通过这种迭代验证方法，可以快速产生各设计阶段稳定的ICD 版本，这就加快了ICD 的校验和审核效率。在达到各阶段稳定版本后，将该版本ICD 导入数据库，并通过解析器进行显示，供设计人员参考使用。

两种方式均实现了接口数据的规范化设计与校验、协同设计，但没有从整个航空电子系统的设计、开发、测试的体系角度去设计与管理。

国内相应的也有对应的航空电子接口控制文档工具，可以直观地对接口控制文档进行设计与编辑[2-4]，但这都是专注于接口数据本身的管理。

2 一种新的解决方案

本文提出一种基于元数据的接口数据管理系统，具有以下特点：采用工具化的设计手段，将原来文档化的接口数据进行数字化管理，并将这些数据的属性、逻辑进行提炼，形成元数据；考虑多人协同设计的需求，采用了浏览器/服务器模式，即功能实现的核心部分集中到服务器上，开发人员只需要通过浏览器与服务器上的数据库进行数据交互；考虑不同使用场景的需求，工具支持主流的总线信号、非总线信号设计，并根据定制的标准与规范，对所有的信号进行校验。

2.1 系统组成

系统由服务端模块、设计端模块、浏览端模块和管理端模块四个功能模块组成。

2.1.1 服务端模块

服务端模块主要实现设计功能和分析功能，模块通过底层的数据库进行数据存储，通过HTTP 协议与设计端、管理端和浏览端交互。

设计功能实现对飞机（机型）、设备、通道、消息、信号层级的设计过程的交互、存储功能，在当前的航空电子系统设计中，会涉及到众多通信协议的运用，对应协议接口的定义和设计，都在服务端中进行支持，服务端模块提供对应的设计过程交互和存储服务，目前支持的协议类型有AFDX 总线、1553B 总线、429 总线、串行数字信号、离散信号、模拟信号、同步信号、射频信号、音频信号、视频信号、电源信号、参考信号、脉冲信号。

分析功能包括信号池处理、符合分析、变更分析、关联影响分析、一致性分析、动态分析、静态分析功能。其中核心的是信号池处理功能，系统通过设计端输入的接口控制文件以及额外的相关要素，对每个信号进行处理并形成元数据，以1553B 信号为例，元数据相关属性参数见表1。

系统可以导出这些结构化的元数据，可被机器识别，供后续开发、仿真、测试各个环节使用，如飞行员操作程序开发环境、仿真运行环境、试验监视环境等，为这些环节提供数据访问和操作服务，从而提高航电系统的全流程开发效率，缩短项目研制周期。

表1 1553B 元数据示例

2.1.2 设计端模块

设计端模块实现飞机（机型）、设备、通道、消息、信号层级内容的设计交互人机界面。

2.1.3 浏览端模块

浏览端模块提供AFDX 总线、1553B 总线、429总线、串行数字信号、离散信号、模拟信号、同步信号、射频信号、音频信号、视频信号、电源信号、参考信号、脉冲信号的浏览、查看、搜索、排序的交互UI 界面。

2.1.4 管理端模块

管理端模块，实现项目、标准/规则、权限的管理交互功能，用于对系统的业务管理操作。

2.2 航电系统体系化设计数据流图

接口数据管理系统各个模块之间的数据交换通过以太网传输，与外部应用的数据交互可以通过以太网或者定制的任意方式，接口数据管理系统与飞行员操作程序开发环境、仿真运行环境、试验监视环境的数据交互关系如图1 所示。

通过接口数据管理系统生产并导出的结构化元数据，传输至飞行员操作程序开发环境、试验监控系统、仿真分析环境。在仿真分析环境中，可以利用元数据生成激励数据输送至真实的全物理试验环境进行仿真测试，也可以生成和机载完全一致的数据激励飞行员操作程序开发环境的人机界面，进行开发与验证，不再需要输入额外的专用测试数据；在试验监视系统中，利用元数据可以直接解析出各个仿真分析环境和真实试验环境的数据，不再是机器的二进制码，而是对人友好的、可识别的信号名称和数值，节省了测试时间，提高了测试效率。

3 结 语

本文提出的接口控制文件数据管理方法，已经开发出了浏览器/服务器模式，为航空电子系统的ICD设计提供各种总线与非总线类型协议的接口设计工具和所有接口数据的关联、变更的影响分析环境，最重要的是对信号赋予属性和逻辑，形成元数据，实现了航空电子系统工程化的数据互联互通的方法，提高了航空电子系统体系化设计、开发、测试、验证的效率，缩短了研制周期，为提高航空电子系统性能和可靠性创造了条件。

图1 系统数据流图