[发明专利]一种基于ASAAC体系的IMA系统全面故障管理系统

说明书

技术领域

本发明涉及的是综合模块化航空电子(IMA)系统中的全面故障管理技术领域。具体的说，涉及一种综合模块化航空电子系统中的全面故障管理方法、结构、逻辑关系以及实现方式。

背景技术

综合模块化航空电子系统是大型客机航空电子系统发展的重要方向。通过航空电子系统综合化技术，可以有效提升大型客机功能系统的有效性和经济性。故障管理是航空电子系统的重要组成部分，担负着故障检测、预测、识别、隔离、恢复等功能，是实现航空电子系统综合化预期目标和保证飞机安全性、保障性、经济可承受性的关键。

目前国际上已有的IMA系统的相关标准包括欧洲的联合标准航空电子系统结构委员会的ASSAC标准NATO STANAG 4626和美国航空无线电公司的ARINC 653标准。

ASSAC标准通过系统管理技术、运行蓝图和各种故障检测机制(FDM)分别监测应用层(AL)、操作系统层(OS)、模块支持层(MSL)和硬件层(HW)的健康状态。任何故障检测机制一旦发现故障，将向操作系统健康监测服务(OS-HM)报告。该服务响应通用系统管理健康监控(GSM-HM)请求，并将故障信息传递给资源健康监控(RE-HM)程序。ASAAC标准IMA系统故障处理方式如图1所示。资源健康监控(RE-HM)根据运行蓝图(RTBP)提供的信息过滤故障，排除伪故障，并将确认的故障提交给本级资源管理程序，由其依据运行蓝图提供的信息进行相应处理。例如：故障隔离、重启、关机或系统重构。如果在此级别不能正确处理故障，那么就将此故障提交到上一级(综合区域级或航空电子系统级)健康监控程序、故障处理程序，然后根据更详细的运行蓝图信息进行故障处理。但是ASAAC标准未体现分区机制，而现代航空电子系统的发展趋势是采用分区操作系统。

ARINC 653《航空电子应用软件标准接口》针对航空电子应用软件接口规范，定义了标准的应用程序接口(API)和系统服务，即APEX层，把应用程序和操作系统隔离，还要求通过时间分区、空间分区以保证不同应用的隔离。ARINC 653标准里面的故障管理采用进程级、分区级和模块级三层健康监控和故障恢复策略，但是没有系统级的故障管理措施，不能覆盖整个航电系统。

另外，ASAAC标准和ARINC 653标准都只给出了故障发生后的故障管理方法，没有包含故障预测功能。而故障预测可以提前预报故障的发生，防患于未然，而且能够辅助维修决策，大大降低使用和保障费用，是提高飞机的安全性、维修性、保障性和经济可承受性必须具备的能力之一。

对于故障预测的研究，以预测和健康管理(PHM)技术为代表。现有的航空电子系统PHM技术采用分层融合式体系结构，即模块/单元层PHM、区域级PHM和平台级PHM。但是该结构没有考虑综合模块化航空电子系统的开放式结构的独特性，与ASAAC标准的IMA系统管理的层次结构划分方式(资源级、综合区域级和飞机级)不符。此外，PHM主要是从维修保障的角度出发，侧重于对部件剩余有效寿命进行预测，为系统故障前的视情维修提供决策支持，对已经发生的故障的及时恢复、处理等措施的关注有限，对于飞机飞行过程中的安全性的考虑不足。

发明内容

针对ASAAC标准故障管理策略中缺乏故障预测功能，航空电子系统PHM技术对已经发生的故障的及时恢复、处理等措施的关注不足以及现有的航空电子PHM结构与ASAAC标准的IMA系统管理的层次结构划分方式不符的问题，本发明提出了一种基于扩展ASAAC体系中的通用系统管理功能的既符合ASAAC架构，而且涉及到的故障管理功能全面的IMA系统故障管理系统。

本发明完整的技术方案包括：

一种综合模块化航空电子系统全面故障管理系统，采用资源级、综合区域级和系统级的三级分层融合式全面故障管理结构，包括资源级全面故障管理子系统、综合区域级全面故障管理子系统和系统级全面故障管理子系统，所述各级全面故障管理子系统均包括健康监控子功能组件、故障诊断子功能组件、故障预测子功能组件测和故障处理子功能组件，各级内部的子功能组件按顺序通过横向数据流连接，实现本级全面故障管理功能；本级故障管理结构无法处理的故障上报给上层健康监控子功能组件；同时上一层的故障管理的各子功能组件分别通过纵向数据流接收下层相应子功能组件的输入。

所述健康监控子功能组件为健康监控管理器，所述故障诊断子功能组件为系统故障诊断推理机，所述故障预测子功能组件为故障预测推理机，所述故障处理子功能组件为故障处理管理器；