[发明专利]一种基于ARINC653标准机载电子设备健康监控体系

摘要

本发明属于飞机航电系统技术，涉及一种基于ARINC653标准机载电子设备健康监控体系。本发明对异常事件采用逐级注入，诊断决策、分级处理的方式，从软件任务级到操作系统，从机载电子设备层到全机系统综合诊断，采用分级分层的方式，将故障事件按照健康监控等级分派个不同级别的处理环节，处理权限也按照健康监控等级逐步放大。通过这种分级处理、逐级上报的方式，该方法有效的实现飞机的机载健康管理。不同级别的处理权限保证了故障的处理的安全性，事件的逐级上报提高了对系统故障事件处理效率和飞机对健康状态的感知。有效的增强了飞机故障诊断恢复能力，增强了飞机的测试性、安全性。

主权项

一种基于ARINC653标准机载电子设备健康监控体系，其特征是，健康监控体系包括五级功能区，按健康事件处理级别从小到大分为：(1)任务级健康监控功能区(2)分区级健康监控功能区（3）模块级健康监控功能区（4）设备级综合诊断功能区（5）飞机级健康处理功能区，所述的健康事件包括软件事件和系统事件两种类型，健康事件由事件ID、发生时刻和最终状态三部分组成，飞机所有健康事件ID按照适航要求分系统章节编写，一种故障唯一的对应一个独立的事件ID；（1）任务级健康监控功能区（1.1）任务级健康监控功能区驻留在机载电子设备CPU模块运行操作系统各分区内的任务层；（1.2）任务级健康监控功能区包括任务级健康事件检测模块、任务级健康事件派遣模块、任务级健康事件处理模块；（1.3）任务级健康事件检测模块检测本分区内各任务发送来的健康事件；任务级健康事件派遣模块将健康事件根据任务级健康处理列表将本分区内的软件事件派遣到健康事件处理模块进行处理；（1.4）任务级健康事件处理模块根据任务级健康处理列表中的索引调用相应处理策略函数，对健康事件中的软件事件进行处理;任务级健康事件处理模块对健康事件的处理仅限于对本分区内任务的操作；（1.5）任务级健康事件处理模块对处理成功的软件事件进行本地处理记录存储，对于处理失败的软件事件，由健康事件处理功能模块将这个软件事件派遣给分区级健康监控功能区；（1.6）对于不属于健康处理列表中的软件事件，健康事件处理功能模块将这个软件事件派遣给分区级健康监控功能区；（1.7）健康事件派遣模块将本分区各任务发来的系统事件通过分区间通讯直接派遣至模块级健康监控分区；（2）分区级健康监控功能区（2.1）分区级健康监控功能区驻留在CPU模块运行操作系统分区内核层；（2.2）分区级健康监控功能区包括分区级健康事件检测模块、分区级健康事件派遣模块、健康事件处理模块；（2.3）分区级健康事件检测模块检测由任务级健康监控功能区派遣上来的 软件事件；分区级健康事件派遣模块根据分区级健康处理列表将软件事件派遣到分区级健康事件处理模块进行事件处理；（2.4）分区级健康事件处理模块根据分区级健康处理列表中的索引调用相应处理策略函数，对软件事件进行处理；分区级健康事件处理模块对事件的处理仅限于对本分区的操作，包括分区关闭、分区等待和分区冷/热启动；分区级健康事件处理模块对处理成功的软件事件进行本地处理记录存储；（2.5）对于不属于分区级健康处理列表中的软件事件，分区级健康事件处理模块将这个软件事件派遣给模块级健康监控功能区；（3）模块级健康监控功能区（3.1）模块级健康监控功能区驻留在CPU模块运行操作系统内核层以及ARINC653操作系统的一个独立分区中；（3.2）模块级健康监控功能区包括模块级健康监控检测模块、模块级健康事件派遣模块、模块级健康事件处理模块和一个健康监控处理分区；（3.3）模块级健康事件检测模块检测由分区级健康监控功能区派遣上来的软件事件；模块级健康事件派遣模块根据模块级健康处理列表将软件事件派遣到模块级健康事件处理模块进行事件处理；模块级健康事件处理模块对事件的处理仅限于对操作系统内核、分区内核以及分区调度表的操作，包括软件关闭、系统复位等待、系统冷/热启动以及分区调度表初始化；（3.4）模块级健康事件处理模块根据模块级健康处理列表中的索引调用相应处理策略函数，对软件事件进行处理并进行本地存储记录；（3.5）由任务级健康事件处理模块上报的系统事件由健康监控处理分区独立处理；健康监控处理分区是ARINC653标准下的一个独立运行的软件分区，占有独立CPU运行时间窗口；（3.6）健康监控处理分区包括系统故障检索模块、系统故障处理模块、设备在线监控模块和心跳监控模块；（3.7）健康监控处理分区中的系统故障检索模块检测到由各分区任务级健康事件处理模块上报的系统故障，系统故障检索模块将检测到的系统故障查询系统故障处理列表，根据处理列表中的索引调用系统故障处理模块中相应的处理函数。（3.8）对于不属于系统故障处理列表中的系统事件，健康监控处理分区将这个系统事件派遣给设备级综合诊断功能区；（3.9）设备在线监控模块通过获取设备对外通讯状况，收集与本设备交联 的外部网络其他设备的健康状态，认为通讯良好的设备处于在线状态，认为超时通讯异常的设备处于掉线状态；设备在线监控模块负责收集与本设备交联的所有外部设备在线状态，并将这些在线状态通过分区间端口转发给各个分区，作为数据使用依据；（3.10）驻留在健康监控分区的心跳监控模块负责监听多CPU单元余度的计算设备的其他CPU单元或总线通讯单元的周期健康握手信号，并同时发送本模块的周期健康信息。若心跳监控模块未能按照事先约定收到与预期一致的周期健康握手信号，则判断对方CPU单元故障或总线通讯单元；否则判断对方CPU单元或总线通讯单元正常；心跳监控模块将自身和对方CPU单元、总线通讯单元的健康状态发送给设备级综合诊断功能区，做为余度切换的依据；（4）设备级综合诊断功能区（4.1）设备级综合诊断功能区驻留在计算机设备中的一个独立硬件区域，该区域具有独立的CPU单元，具有与计算机设备内部件相连的复位电路，具有对计算机设备内部件的电源线路的电子开关；（4.2）设备级综合诊断功能区包括系统事件接收模块、综合诊断处理模块、智能电源模块和设备级健康事件发送模块；（4.3）系统事件接收模块检测模块级健康监控分区发送来的系统健康事件和心跳信息；（4.4）系统事件接收模块将系统健康事件通过查询设备级事件处理列表，根据处理列表中索引的处理策略调用综合诊断处理模块进行处理；设备级综合诊断区的处理策略包括：对失效CPU单元、总线通讯单元进行复位或者电源关断；（4.5）综合诊断处理模块对模块级健康监控分区发送来的心跳信息进行判断，对于确定失效的CPU单元或总线通讯单元，综合诊断处理模块通过复位电路对失效的CPU单元或总线通讯单元进行一次复位操作；对于复位失败的CPU单元或总线通讯单元，综合诊断区处理模块通过智能电源模块对其切断电源，关闭工作；（4.6）综合诊断处理模块将完成的复位操作、电源操作记录发送给设备级健康事件发送模块，由设备级健康事件发送模块将操作记录通过总线健康报文发送给飞机级健康处理功能区；（5）飞机级健康处理功能区（5.1）飞机级健康处理功能区是位于飞机总线网络核心的健康系统处理设备，是具有独立CPU运算单元、总线通讯能力的独立模块或者计算设备；（5.2）飞机级健康处理功能区包括飞机健康事件报文接收模块、飞机健康分析模块、飞机健康告警模块和飞机健康记录模块；（5.3）飞机健康事件报文接收模块接收由飞机总线网络传递来的健康报文，将健康报文根据报文ID派遣给飞机健康分析模块；飞机健康分析模块对健康报文中的健康事件信息进行分析，通过查询预先设计的飞机设备功能拓扑列表，判断出健康事件对飞机所造成的功能损失程度；对于损失程度需要告警的，由飞机健康分析模块向飞机健康告警模块以及其他任务系统设备发送相应的告警命令，飞机健康告警模块接收到告警命令后向飞机座舱告警计算机进行告警；其他相关机载任务设备根据健康事件进行安全性功能调整；（5.4）飞机健康事件报文接收模块将所有接收到得健康报文发送给飞机健康记录模块，飞机健康记录模块将健康报文进行非易失本地存储，供地勤人员下载检查。