Дипломная (вкр): Разработка бортового модема для обмена данными FANS В самолетов В-757/767

Вывод на дисплеи пилотов сообщений, принятых от наземного центра УВД, а также передача этих сообщений на другие самолетные системы.

Автоматический, без участия пилота, выбор высокочастотного устройства, через которое сообщение будет передано на наземную станцию.

Автоматический выбор наземной станции, с которой будет производиться связь.

В настоящее время в блок обслуживания воздушного движения включены все функции ACARS.

Блок обслуживания воздушного движения имеет модульную схему, что полностью соответствует требованиям общей концепции FANS и позволяет дорабатывать его под новые требования без какого-либо кардинального изменения конструкции (рис. 4-13).

FANS 1 позволяют:

• Уменьшенные разделения

• Более своевременные высотные разрешения изменения

• Гибкие обычные операции

• Отправка на необходимой навигации работа (RNP) только маршруты

• Эффективные операции по следу пересечения Пегас FMC является FANS 1 способное.

Система глобального позиционирования (GPS) и необходимая навигационная работа (RNP) основные характеристики. Эти варианты требуются, чтобы позволять эксплуатация вентиляторов:

• Канал связи услуг по воздушному движению (ATS DL).

Этот выбор также обеспечивает автоматический зависимое наблюдение

• ACARS или канал связи метода 2/AOA VDL

• SATCOM, если операции FANS желаемый за пределами диапазона канала связи УКВ. Эти варианты доступны, но нет требуемый для операций FANS:

• Необходимое время прибытия (RTA)

• Интерфейс принтера FMC

Рис.4. Компьютерная система управления полетами 767-200ER /-300ER

Время мониторов начиная с последнего экспериментального толчка кнопки

• Пульт управления способа

• Пульты управления EFIS

• Пульт управления EICAS

Будущего аэронавигационного системы (FANS)

• MCDUs

• Толчок к разговору микрофона УКВ/половины

• Пульт управления VOR

Авиакомпания определяет критерии в стратегическом файле

• Вся особенность, можно выбрать на или прочь

• EICAS приведение в готовность уровней, можно выбрать на или прочь

• Выбор времени критериев, можно выбрать в пределах предопределенных пределов

• Требует, чтобы возможность для клиента снабдила Авиакомпанию

Модифицируемая информация (AMI).

Рис.5. Компьютерная система управления полетами 767-200ER/-300ER

Монитор настороженности команды

Необходимое время прибытия (RTA обеспечивается способность определение и фиксирует время прибытия для существующего плана полета). FMC вычисляет скорость RTA. Самолет поддерживает скорость RTA.

Самолет достигает SMO 1307.5Z.

• RTA вычисляется для сегмента CRZ.

• CLB и DES - ЭКОНОМИКА.

• Точность 30 секунд.

Взлететь.

• Первоначально черты показов.

• Показы рекомендовали взлет время после входа времени RTA.

Рис.6. Компьютерная система управления полетами 767-200ER/-300ER

• Если никакие RTA не фиксируют, или время введено, ожидаемое время взлета может быть введенный и все предсказания поездки будет основаны на введенном времени взлета.

RTA фиксируют.

• Любой дорожный точка в активном плане полета.

Максимальная скорость.

• Неплатежи к MMO минус 0.02.

• Команда может войти в максимум.

скорость при желании.

Варианты могут быть отобраны:

• Операционный коммуникационный канал связи авиакомпании (AOC DL);

• Канал связи услуг по воздушному движению (ATS DL);

• Канал связи взлета;

• Зависимей от установки ACARS MU/CMU система;

Канал связи FMCS/ACARS

• Меню Access ACARS через FMC

(MCDU) или многоцелевой интерактивный дисплейный блок (MIDU)

Рис.7. Компьютерная система управления полетами 767-200ER/-300ER

Интерфейс ACARS

• Обеспечивает соответствующую гибкость сообщения минимизируя коммуникационный груз.

• Совместимость функции метода S.

• Совместимость SATCOM.

• Требует MCDU или MIDU и ACARS или метода 2 VDL.

• Условия для ACARS или метода 2 VDL предложили это предусмотрел бы будущее внедрение ACARS или метод 2 VDL.

• Частичные условия, предлагаемые для будущей модернизации от ARINC 724B ACARS к коммуникации ARINC 758 управленческие единицы (CMU).

• Голосовая защита способа, доступная, чтобы позволить сосредоточьте систему УКВ, которая будет использоваться для обоих голосов и передача данных.

• Канал связи услуг по воздушному движению (ATS DL) является дополнительной функцией Пегаса FMC. ATS DL зависит от выбор метода 2/AOA VDL или канала связи ACARS.

• ATS DL объединяет функции уведомления о средствах ATS (AFN), автоматического иждивенца наблюдение и канал связи авиадиспетчерской службы (ATC DL). AFN уведомляет авиадиспетчерскую службу, поэтому это самолет оборудован и готов получить коммуникации канала связи. Наблюдения допускают автоматический сообщение положения самолета и поглощенных данных. Наблюдения способны к одновременному сообщению к четыре средства ATC и одно средство авиакомпании. Способность отключить ОБЪЯВЛЕНИЯ через многофункциональное дисплейный блок контроля (MCDU) обеспечен.

• ATC DL позволяет двухсторонним текстовым сообщениям быть посланными между пилотом и диспетчером. Сообщения получены и создал использование MCDU. Способность сохранить и вспомнить сообщения и загрузить информация об уровне в план полета предоставлена.

Рис.8. Компьютерная система управления полетами 767-200ER/-300ER

ATS Data Link

Рис. 9. Компьютерная система управления полетами 767-200ER/-300ER

Эксплуатационный коммуникационный канал связи (AOC DL)

• Канал связи AOC - дополнительная функция из Пегаса FMC. Канал связи AOC зависит от выбора VDL метод 2 или канал связи ACARS.

• Эта особенность обеспечивает канал связи коммуникация работы, маршрут взлета, дорожный точка ветры, сообщая дорожный точка, спуск прогнозы, модификации маршрута, и дополнительная информация об аэропорте непосредственно в FMC.

Рис. 10. Компьютерная система управления полетами 767-200ER/-300ER

канал связи

Канал связи взлета FMCS (показанный ниже) является отдельным выбор, зависящий от выбора AOC DL. Это особенность позволяет линия связи данных о взлете к FMC.

Рис.11. Компьютерная система управления полетами 767-200ER/-300ER

Интерфейс принтера

GPS и подходы NDB

Предусматривает печать FMC план полета и сообщения канала связи ATC.

Рис.12. Компьютерная система управления полетами 767-200ER/-300ER

• Выбор, доступно для интерфейса принтера FMC.

• FMC печатает линии связи и переданные из пространства сообщения ATC.

• FMC взаимодействует с ARINC 740, принтер на 744 или 744 А.

• Выбор, доступный для выбора FMC ненаправленный радиомаяк приближается в военно-морском база данных.

• Отдельный доступный выбор для выбора GPS FMC подходы “неточности”

В базе данных NAV.

Угол курса полета - вертикальное отношение - вертикальная скорость.

• Угол курса полета.

• Фактический.

• Вертикальное отношение.

• К дорожной точки и высота в 3R.

• Требуемый поддержать вертикальное отношение.

• Вертикальная скорость.

Рис.13. Компьютерная система управления полетами 767-200ER/-300ER

.5 Анализ существующего варианта бортового модема, устанавливаемого на самолете

Как отмечалось выше, в настоящее время происходит быстрый рост интенсивности воздушного движения во всем мире. В связи с этим резко возрастает нагрузка на диспетчеров УВД, что увеличивает влияние человеческого фактора на безопасность полетов. Поэтому разработка средств автоматизации воздушного движения, которые позволят снизить нагрузку на диспетчера является на сегодняшний день очень актуальной задачей.

В целях ускорения роста темпов автоматизации воздушного движения организацией по контролю воздушного пространства стран Евросоюза (EUROCONTROL) была принята программа по развитию радиолокационного, радионавигационного и радиосвязного оборудования летательных аппаратов и аэропортов автоматизации воздушного движения (CNS/ATM - communication, navigation, surveillance-Air traffic management). В частности, в рамках этой программы предусмотрено внедрение средств обмена информацией между воздушным судном и центром управления воздушным движением [11].

Для этих целей на борту воздушного судна устанавливается устройство для сбора полетной информации, необходимой для автоматической генерации наземным центром УВД команд пилоту. Эта информация накапливается в определенном устройстве (буфере), и по запросу наземной станции через высокочастотное устройство, например, через УКВ радиостанцию, поддерживающую режим передачи данных (VHF Data Link), передается в эфир. Наземный цент УВД получает необходимую информацию, и на ее основе формирует команду пилоту, которая в дискретно-адресном режиме передается на борт самолета. После приема и обработки эта команда поступает на специальный дисплей в виде SMS сообщения, и, после ее выполнения пилотом, формируется ответ в центр УВД. Весь обмен информацией происходит в автоматическом режиме, без участия диспетчера. Диспетчер вмешивается в работу системы только в исключительных, внештатных ситуациях [11,12].

Для целей управления воздушным движением в настоящее время применятся сеть ATN (Сеть авиационной электросвязи). Однако рассмотренный выше модем не работает с сетью ATN, а работает только с сетью ACARS, где обмен данными по управлению воздушным движением весьма ограничен.

В связи с этим предлагается доработать существующий вариант блока обслуживания воздушного движения с целью возможности работы в сети ATN в соответствии с требованиями технологии FANS В+.

Предлагаемая доработка состоит из двух частей:

а) Доработка аппаратной части;

б) Доработка программной части.

Доработка аппаратной части заключается в применении в блоке нового процессора, способного обрабатывать дополнительные данные при работе в сети ATN.

Доработка программной части заключается в составлении нового алгоритма работы программы, учитывающего возросший объем данных при работе в сети ATN. Предлагается выделить из модуля алгоритма преобразования сообщений блока в сообщение ACARS дополнительный программный модуль по преобразованию сообщений для сети ATN.

Глава II. Разработка бортового модема для обмена данными Fans в самолетов В-757/767

.1 Разработка схемы бортового модема

Процессорный модуль, как и в существующем варианте, выполняет основные функции обработки ATSU, взаимодействует с различными блоками ATSU через интерфейс внутренней шины.

Для расширения функциональных возможностей процессорного модуля при обработке информации от двух сетей, его предлагается построить на базе микропроцессора PENTIUM ММХ (166 МГц).

Технология ММХ существенно улучшила архитектуру микропроцессоров фирмы Intel (Pentium ММХ). Она разработана для ускорения выполнения мультимедийных и коммуникационных программ. Команды ММХ выполняют одну и ту же функцию с различными частями данных, например, 8 байт графических данных передаются в процессор как одно упакованное 64 -разрядное число и обрабатываются одной командой.

Блок-схему предлагаемого устройства можно представить в виде, приведенном на (рис. 14).

Устройство представляет собой микропроцессорную систему гарвардской архитектуры, то есть с раздельными шинами управления, адреса и данных.

В гарвардской архитектуре характеристики устройств памяти для инструкций и памяти для данных не обязательно должны быть одинаковыми. В частности, ширина слова, тактирование, технология реализации и структура адресов памяти могут различаться. В некоторых системах инструкции могут храниться в памяти только для чтения, в то время как для сохранения данных обычно требуется память с возможностью чтения и записи. В некоторых системах требуется значительно больше памяти для инструкций, чем памяти для данных, поскольку данные обычно могут подгружаться с внешней или более медленной памяти. Такая потребность увеличивает битность (ширину) шины адреса памяти инструкций по сравнению с шиной адреса памяти данных [13].

Рис. 14. Внутренняя архитектура процессорного модуля

Модуль ядра процессора включает в себя непосредственно микропроцессор, синхронную динамическую оперативную память (SDRAM), перепрограммируемую постоянную энергонезависимую память для хранения программы (EPROM) и шину интерфейса с периферийными устройствами.

Упрощенно модуль ядра процессора можно представить в виде, приведенном на (рис. 15).

Назначение элементов модуля ядра процессора следующее:

микропроцессор, который выполняет операции системного программного обеспечения;

Программируемую логическую схему Volcano ASIC производства компании AIRBUS, которая управляет доступами к микропроцессору и доступом синхронно-динамической памяти (SDRAM). Также эта схема включает в себя код коррекции ошибок Рида-Соломона, который исправляет однократные или некоторые многократные ошибки в передаче данных, во время доступа к синхронно-динамической памяти (SDRAM). Она также управляет доступами к электрически стираемой перепрограммируемой флэш-памяти (EPROM) и (EEPROM), сигналами прерывания, осуществляет контроль систем блока источника питания и проверкой чрезмерного падения напряжения, взаимосвязь с другими модулями процессорного блока через интерфейс шины.

ASIC (аббревиатура от англ. application-specific integrated circuit, «интегральная схема для специфического применения») - интегральная схема, специализированная для решения конкретной задачи. В отличие от интегральных схем общего назначения, специализированные интегральные схемы применяются в конкретном устройстве и выполняют строго ограниченные функции, характерные только для данного устройства; вследствие этого выполнение функций происходит быстрее и, в конечном счёте, дешевле.

Микропроцессоры общего назначения способны исполнить любой алгоритм. Однако по скорости их нельзя сравнить с заказными интегральными схемами, предназначенными для конкретных приложений (ASIC), реализующих те и только те функции, которые необходимы для решения вполне конкретной задачи. При должной настройке ASIC на данную проблему можно получить микросхему, которая будет значительно меньше, дешевле и быстрее, чем универсальный программируемый микропроцессор.

Есть и третий вариант ПЛИС, т. е. такие аппаратные схемы, которые могут быть модифицированы практически в любой момент в процессе их использования. Они состоят из конфигурируемых логических блоков, подобных переключателям с множеством входов и одним выходом. В цифровых схемах такие переключатели реализуют базовые двоичные операции AND, NAND, OR, NOR и XOR. В большинстве современных микропроцессоров функции логических блоков фиксированы и не могут модифицироваться.

Принципиальное отличие ASIC состоит в том, что и функции блоков, и конфигурация соединений между ними могут меняться с помощью специальных сигналов, посылаемых схеме. В некоторых ASIC-микросхемах используются логические матрицы (так называемые Базовые Матричные Кристаллы - навсегда в процессе производства путем «прожига», в то время как ПЛИС могут постоянно перепрограммироваться и менять топологию соединений в процессе использования. В качестве ОЗУ предлагается применить блок синхронной динамической памяти с произвольным доступом (SDRAM), общим объемом памяти 192 мегабайта, 128 из которых используется для хранения данных, а 64 Мегабайта используется кодом коррекции ошибок Рида-Соломона.