Um guia para a criação de suportes de simulação semi-naturais (HIL) de equipamentos de aeronaves





Olá!



Durante meu trabalho na indústria de aeronaves, meus colegas e eu acumulamos muita experiência no projeto e na criação de suportes de modelagem semi-naturais para equipamentos de bordo de aeronaves (Hardware-In-the-Loop, HIL) e suportes de prototipagem rápida (Model-In-the-Loop, MIL). Esta publicação é uma tentativa de consolidar nossa experiência em uma publicação. O texto resultante revelou-se bastante detalhado, mas a mão não se levanta para cortar algo. Além disso, ao encurtar em alguns lugares, uma relação causal pode desaparecer. Então, será explicado aqui:



  • Sobre as ferramentas utilizadas para automatizar o desenvolvimento do estande e seu suporte;
  • No software e hardware do complexo de simulação;
  • Abordagens para a construção dos stands HIL e MIL;
  • Sobre várias técnicas que agilizam a criação de um stand e simplificam a sua modernização e funcionamento.




Quem se importa - bem-vindo ao gato.





Histórico do problema



Somos um grupo de engenheiros com vasta experiência na indústria de aeronaves civis.



Estamos trabalhando na criação de equipamentos de bordo, estandes, simuladores para aeronaves SSJ-100 Sukhoi Superjet, MC-21, DA-42T, L-410UVP-E20.



Desde o primeiro estande, nos deparamos com a falta de orientações para quem vai construir uma bancada de teste com dezenas de milhares de fios, centenas de milhares de sinais e uma estrutura em constante mudança. Por causa daquele antigo anseio por conhecimento, meus colegas e eu decidimos compartilhar nossas melhores práticas - e se alguém estiver caminhando ao longo de nosso ancinho favorito agora?



Como vemos hoje, qualquer estande possui as seguintes características:



  1. Os estandes consistem em equipamentos - objeto de teste, rede de cabos, complexo de simulação, software para o complexo de simulação;
  2. Opcionalmente, dispositivos como mock-up de cockpit, sistema de visualização, sistemas de controle de carregamento, etc .;
  3. O objeto de teste muda constantemente conforme o produto se desenvolve;
  4. Os requisitos de teste estão mudando constantemente;
  5. O trabalho técnico do stand não contém todos os requisitos, a maior parte das funcionalidades terá de ser concluída em tempo real;
  6. Para que uma bancada de teste seja realmente útil, ela deve mudar mais rápido do que o objeto de teste.


Confrontado com a natureza volátil dos testes, percebemos que:



  1. Todas as partes de "ferro" do estande (rede de cabos, layout da cabine, etc.) devem ser facilmente modificadas;
  2. A arquitetura do complexo de imitação, a estrutura dos modelos e simuladores também devem ser facilmente modificados e controlados;
  3. Você não pode prescindir de ferramentas e ambiente de desenvolvimento;


Portanto, iniciaremos nossa apresentação com uma descrição das ferramentas de desenvolvimento e da arquitetura do complexo de simulação.




Parte 1. Ferramentas de desenvolvimento



Nesta seção, descrevemos duas das três ferramentas principais: o software dBricks e o ambiente de simulação ADS2R4. O terceiro elemento da cadeia de ferramentas, Simulink, provavelmente não precisa ser apresentado e descrito. Também é importante mencionar que esses três produtos, se manuseados corretamente, podem ser intimamente integrados entre si e simplificar a maioria dos processos de desenvolvimento do estande.



  1. dBricks é uma ferramenta de software russa para o desenvolvedor do complexo aviônico , desenvolvido pela PIRSS LLC
  2. ADS2R4 - ambiente do complexo de simulação, desenvolvido pela TechSAT




dBricks é usado para:



  1. Desenvolvimento de protocolos para interação de informações de equipamentos de bordo - objeto de teste;
  2. Formação automatizada da arquitetura de modelos matemáticos;
  3. Elaboração de documentação de projeto para rede de cabos do estande;
  4. Geração automatizada de arquivos de configuração que descrevem entradas / saídas no formato do ambiente complexo de simulação ADS2R4.




ADS2R4 é um teste em tempo real e tempo de execução de simulação projetado especificamente para o desenvolvimento, teste e validação de uma arquitetura aviônica que atende aos requisitos de integridade e versatilidade. 



Sobre a ferramenta dBricks 



dBricks é a principal ferramenta usada para acelerar o desenvolvimento e integração de aviônicos complexos. A ferramenta é um banco de dados para processar os seguintes dados de projeto:



  1. Protocolos de comunicação;
  2. Diagramas estruturais e conceituais;
  3. Diagramas e tabelas de conexão;
  4. Desenhos de montagem e tabelas de chicotes;
  5. Especificações de requisitos para desenvolvedores de software.


O uso da ferramenta oferece as seguintes vantagens:



  1. Uma única ferramenta para trabalhar com dados garante a compatibilidade de todos os resultados do trabalho;
  2. A interface multiusuário permite que uma grande equipe de desenvolvimento distribuída trabalhe simultaneamente;
  3. Controle integrado de conexões e configurações de software;
  4. Saída de dados automatizada na forma de vários relatórios, tabelas, diagramas, documentos e arquivos em um formato legível;
  5. Saída automatizada de dados em formato legível por máquina, inclusive para a configuração do sistema ADS2, equipamentos de rede;
  6. Interação com outros sistemas CAD, se necessário.


É claro que o formato dos arquivos gerados automaticamente é adaptado aos requisitos do projeto.



A própria ferramenta dBricks possui funcionalidade de acesso à API, que é utilizada para gerar seus próprios scripts de geração de documentos, e também pode ser utilizada para preencher e atualizar o conteúdo do banco de dados.



O uso de dBricks garante aos desenvolvedores de estandes:



  1. Geração rápida e automatizada de arquivos de configuração ADS2, que não conterão 100% de erros de cópia manual (“fator humano”);
  2. O cabeamento do estande pode ser desenvolvido com base em dados da rede de cabos de bordo de um objeto (por exemplo, uma aeronave) armazenado em dBricks.


Detalhes da arquitetura da ferramenta dBricks

Sobre a conexão de equipamentos em dBricks no nível físico 



dBricks .



. :



  1. ;
  2. , , ARINC 429 27;
  3. : , , ;
  4. ().






. 1:



. , , .





. 2:



, , : , , .. , .. , . — . , dBricks , , :



  1. ;
  2. .


, , .. - «» .



dBricks



dBricks . . .



, . . . .



. :



  1. ;
  2. – , ;
  3. – , , , , ;
  4. – , , , ..;


– . , . , , ( ):



  1. dBricks , , ;
  2. , .. ;
  3. , . , , , . , , : , , .;



    , , (, 32 , 64 ) (, , ). . .
  4. , , , ;
  5. () (). ( ) ( ).




. 3:



Sobre um complexo de simulação baseado em ADS2



ADS2 é um ambiente de software abrangente e altamente adaptável e plataforma de hardware em tempo real para prototipagem, integração, teste, validação e verificação de aviônicos na indústria aeroespacial, desenvolvido pela TechSAT.



A estrutura básica do sistema ADS2 inclui os seguintes componentes: 



  1. A parte de hardware, que inclui AWPs especializados (baseados em Windows ou Linux), placas de entrada-saída, dispositivos de comutação de linha de comunicação (incluindo controle da conexão OI ), etc. 
  2. O ambiente de software ADS2 Core é um sistema distribuído em tempo real que integra todos os componentes ADS2.
  3. Software de suporte de hardware de baixo nível inerente, como drivers de dispositivo em execução no núcleo ADS2.
  4. O módulo shell gráfico ADS2 é um serviço que permite ao operador controlar o sistema ADS2 em tempo real.


Ou seja, a composição mínima obrigatória do sistema ADS2 inclui o núcleo do software ADS2 (computador em tempo real e estação de trabalho de controle), um conjunto arbitrário de componentes padrão (como placas de E / S e drivers correspondentes) e módulos adicionais e sistemas de expansão exigidos pelo cliente. 



Sobre o equipamento ADS2



Um sistema ADS2 típico consiste nos seguintes componentes principais:  



  1. ADS2 ( Windows Linux). ADS2, , , ADS2. 
  2. , - . : 



    • ( ADS2) 
    •  
    • - , AFDX, CAN, ARINC 429, MIL-STD-1553 (), RS-485, Ethernet ..


  3. - - (FAST) , Ethernet (TCP/UDP).
  4. «Timemaster» ADS2.




O sistema ADS2 básico é facilmente escalonável de um pequeno sistema de desktop a um grande sistema distribuído. Caso seja necessário aumentar a funcionalidade ou alterar a configuração do sistema ADS2, não será necessário alterar o software do próprio sistema devido à utilização de um ambiente homogêneo de hardware e software no mesmo. É muito importante considerar isso logo no início da criação do estande. Pela nossa experiência, durante o funcionamento, a necessidade de alterar a configuração do sistema surge no momento mais inoportuno, por isso não subestime este aspecto. 



Detalhes da arquitetura do ambiente ADS2R4

ADS2



ADS2.





. 4: ADS2







  1. ADS2 RT Core – , ADS2. ADS2 « » (Current Values Table, CVT) . ADS2 , ADS2 .
  2. - ADS2 – - , ADS2. - ADS2.
  3. ADS2 GUI Tools Suite – ADS2, , , , ADS2. : , , ..
  4. ADS2 API – API , ADS2 -.


CVT



CVT – , , , (   ADS2). CVT — , , . CVT CVT — , . CVT , , . :



  1. – integer, floating point, string, ;
  2. – sampling queuing (FIFO);
  3. – , , , , integer strings.


, CVT, , . CVT , A B. , , , - A, B . A B ; (, , ). , CVT, ( ) . - . 



, , . . ADS2 , . CVT, , : , , , , , . 



ADS2 CVT . - CVT, - .





. 5: CVT



-



ADS2 ( .. ) - (I/O channels). . CVT. CVT - ADS2. (I/O map configuration). ADS2 /:



  1. ARINC 429, AFDX, CAN, MIL-STD-1553 (), .. ;
  2. RS-232, RS-485, RS-422 ..;
  3. ;
  4. ;
  5. Ethernet.


- :



  1. (, 16- - : );
  2. (, CVT , CVT, ).




. 6: - ( )



- , CVT . :



  1. AFDX (ARINC 664);
  2. ARINC 429;
  3. CAN (ARINC 825);
  4. MIL-STD-1553 ();
  5. ;
  6. ;
  7. (RS232, RS422, RS485);
  8. RVDT/LVDT;
  9. ;
  10. , .


dBricks ADS2



dBricks , ADS2:



  1. CVT;
  2. CVT;
  3. -.


CVT dBricks. 



CVT . 



: «Flight Warning Application» «1» :



  • In_IRU1_Roll ( №1)
  • In_IRU2_Roll ( №2)
  • In_IRU3_Roll ( №3)
  • Out_Excessive_Roll_Warning ( )




. 7: CVT



CVT dBricks. , «In_IRU1_Roll» «Flight Warning Application» «Out_Roll_Angle» «Main» «IRU1»:





. 8: CVT



/ « » dBricks. , Out_Roll_Angle ARINC429 325, BNR ( ), 11, 14, 90, , 10. -.





. 9:



, dBricks , ADS2, -, 1 .



CVT CVT. .



Como Simulink é usado em ADS2



Simulink é uma ferramenta de software poderosa amplamente utilizada na indústria aeroespacial. O sistema ADS2 implementa uma interação conveniente e compreensível com Simulink para o desenvolvimento de modelos de componentes de computador. Em combinação com o uso de dBricks para armazenamento de dados de protocolos de comunicação, é possível criar uma cadeia integrada de ferramentas que acelera significativamente o processo de desenvolvimento e depuração.



Detalhes de integração Simulink e ADS2
Simulink ADS2 :



  1. ADS2 CVT ADS2, Windows;
  2. CVT ADS2;
  3. ADS2 API C++;
  4. Simulink C++ (S-);
  5. S- - ;
  6. S- Simulink.


, C++, Windows, Linux. , Windows Linux, .



Simulink :



  1. Simulink;
  2. ( ) S- Simulink;
  3. - S- . ADS2 S-;
  4. Simulink. , , S-;
  5. ADS2 Simulink;
  6. ;
  7. C++ Simulink;
  8. C++ Linux;
  9. .


. , () ( ) . , ( , , ..) . ADS2 . , . Simulink ADS2, . Simulink ADS2, ARINC 429 . , , , (). , , Simulink ADS2. , Simulink Windows, , , , .



. 10 Simulink ADS2






Parte 2. Stands



Suporte para modelagem semi-natural do complexo de equipamentos de bordo (Teste HIL)



De acordo com os requisitos do programa, o estande pode resolver uma, várias ou todas as seguintes tarefas:



  1. Apoio ao desenvolvimento de aviônicos;
  2. Ensaios abrangentes de equipamentos de bordo, incluindo testes em circuito fechado com piloto, interação com simuladores de equipamentos de bordo, imitação da dinâmica de voo da aeronave e condições externas;
  3. Conduzir uma avaliação inicial da operação do equipamento de bordo pela tripulação de voo;
  4. Testes de certificação, incluindo testes de resistência dos aviônicos a possíveis falhas; trabalhar nos modos de decolagem e pouso em condições de visibilidade mínima, elaborando os modos de aproximação do solo, etc .;
  5. Desenvolvimento de documentação operacional;
  6. Treinamento de pilotos de linha em uma instalação de treinamento técnico correspondente, digamos, ao nível 4 do FTD.


Que complexo de imitação usar



Como complexo de simulação, propomos a utilização de uma solução baseada no sistema ADS2, uma vez que este oferece as seguintes capacidades:



  1. , ;
  2. ;
  3. Simulink ;
  4. . ;
  5. ;
  6. ;
  7. .


A utilização de uma solução baseada no sistema ADS2 é mais eficaz quando se utiliza a geração automatizada de arquivos de configuração (tabelas de configuração e pontos CVT, modelos de sistema) com a ferramenta dBricks. 



Uma das tarefas mais demoradas ao desenvolver um estande aviônico é a configuração de modelos de sistema e placas de E / S. Com dBricks, essa tarefa leva uma hora. A única coisa que precisa ser feita é atribuir qual das placas de E / S ADS2 será responsável por qual canal do equipamento simulado. Depois disso, todos os arquivos de configuração necessários podem ser gerados automaticamente.



Complexo de simulação típico de uma aeronave moderna


1 3 — 6 ADS2. 

: ADS2; , ..; .
2 1 ADS2. Windows.

: ; ; Simulink ; /.
3 1 — 3 Windows .  . ADS2 UDP .
4 - (FAST ADS2) 1 — 10 - ()
5 - 10-40 - . , .  :

  • ARINC 429;
  • ARINC 664;
  • ARINC 825;
  • (RS232, RS422, RS485);
  • ;
  • ;
  • .






Integração de simuladores de terceiros



Alguns fornecedores de sistemas estão preocupados com seu know-how e se recusam a fornecer os dados necessários para criar modelos de seus sistemas. Os engenheiros são um bom exemplo. Normalmente, os fornecedores de motores fornecem seus simuladores para operar o estande. Esses simuladores são geralmente conectados a um sistema de simulação de bancada central via Ethernet ou, no pior dos casos, por meio de algumas interfaces especiais, como "Memória reflexiva". Em qualquer caso, o ADS2 pode suportar qualquer interface. 



, . , (10-15 ) ( , ..). , , , , , , ...





A rede de cabos é um dos componentes mais importantes de qualquer estande. As abordagens e ferramentas usadas para projetar e fabricar um cabeamento podem ter um impacto significativo no projeto e cronograma de fabricação de um estande. Usamos uma abordagem que tem se mostrado eficaz em vários projetos diferentes. Aqui estão seus princípios básicos:



  • , , 100% . , , :

    — ;

    — ;
  • ( ) . :

    — ;

    — 5 ;

    — .




. 11:

  • , , , ;




WAGO 2002-1871 ( ) DIN .





. 12: WAGO



  WAGO :





. 13.: WAGO





. 13.: WAGO



  • . – WAGO, . – - ( ADS2). , , . 

    :






. 14:



  • dBricks. :

    — , , ..;

    — , dBricks , 100% (« »);

    — .


1-2 - ( ).



Como criar um layout de cockpit



O layout do cockpit, como regra, deve:



  1. Fornecer local para instalação do equipamento do objeto de teste, normalmente localizado na cabine do piloto;
  2. Fornece acesso conveniente (se possível) ao objeto de teste, fiação deste equipamento, mecanismos, etc.;
  3. Repita o layout da cabine;
  4. Repita a visualização da área ao redor da cabine.


O layout do cockpit está sujeito a mudanças frequentes, principalmente antes da primeira decolagem da aeronave, por isso iniciamos o desenvolvimento da aviônica com um mock-up do cockpit e então passamos para a decisão final.



Layout inicial do cockpit Um layout inicial do cockpit



pode ser desenvolvido a partir da visão inicial do cockpit. Ao mesmo tempo, pequenas alterações no layout standard podem não ser aplicadas ao layout original do cockpit. Ao mesmo tempo, o projeto do layout inicial da cabine deve fornecer acesso tecnológico aos painéis traseiros dos dispositivos. Abaixo está um exemplo de um layout de cockpit inicial semelhante, deve-se observar que todos os painéis laterais são facilmente removíveis e, em geral, a estrutura é modular.





Figura: 15: Layout inicial da cabine



Sempre que possível, recomendamos não usar uma plataforma elevada, embora haja pelo menos duas boas razões para usá-la para o layout da cabine:



  1. Alguns sistemas de visualização requerem espaço livre sob o piso da cabine. Para usar um sistema de visualização cilíndrico, geralmente é necessário elevar o layout da cabine a uma altura de 1,2-1,5 metros. Um colimador, projeção esférica ou sistema de visualização baseado em monitores simples não requer isso.
  2. No caso de usar postes de pedal ou outros controles mecânicos, é necessário algum espaço sob o piso da cabine. Nesse caso, o layout da cabine também deve ser instalado a uma altura de cerca de 50 centímetros do nível do chão.


, . . , , , , . , ..







O layout final da cabine deve corresponder às dimensões da cabine de comando real para atender aos requisitos de certificação. Dependendo da composição das inspeções e da abordagem das autoridades, pode ser necessária a criação de um mock-up “final” adicional da cabine que reproduz a cabine real. Para esta tarefa, é recomendado o uso de partes reais da fuselagem com locais reais de instalação de equipamentos, assentos de piloto, etc. Por exemplo, para o stand do Electronic Bird do programa SSJ-100, uma amostra de uma cabine de comando real foi usada, originalmente usada para depurar uma linha de montagem. Não podia ser usado em uma aeronave real, pois não atendia aos requisitos formais de produção, mas era totalmente adequado para as tarefas de bancada de testes.



Se você planeja usar um layout de cockpit como parte de um simulador com um nível, digamos FTD nível 4
4 CFR, 60. 1b Table B1A «Minimum FTD Requirements – General FTD Requirements QPS REQUIREMENTS» : «The FTD must have equipment (e.g., instruments, panels, systems, circuit breakers, and controls) simulated sufficiently for the authorized training/checking events to be accomplished. The installed equipment must be located in a spatially correct location and may be in a flight deck or an open flight deck area. Additional equipment required for the authorized training/checking events must be available in the FTD, but may be located in a suitable location as near as practical to the spatially correct position. Actuation of equipment must replicate the appropriate function in the airplane. Fire axes, landing gear pins, and any similar purpose instruments need only be represented in silhouette.» .








Figura: 16: Layout da cabine SSJ-100 no estande da Electronic Bird



Qual sistema para imitar o ambiente visual externo usar



Há um grande número de soluções de ambiente visual disponíveis comercialmente para simuladores de vôo e bancos de teste. As soluções variam de monitores simples a sistemas colimadores de última geração. Em nossa experiência, o uso de um sistema de simulação de um ambiente visual externo pode ser necessário em apenas duas situações:



  1. Usando o suporte como um simulador (por exemplo, FTD nível 4),
  2. Alguns testes de certificação.


CFR 60 Table B1A section 6.a : «The FTD may have a visual system, if desired, although it is not required. If a visual system is installed, it must meet the following criteria...». , FTD Level 4. , , 6.a.1-6.a.7 CFR 60. 



A maioria dos testes de certificação é realizada nas piores condições de visibilidade possíveis, o que geralmente significa a aplicação de regras de voo por instrumentos e visibilidade zero. O único tipo de teste de certificação em que a qualidade do sistema de simulação do ambiente visual externo realmente importa é a avaliação dos mínimos de decolagem / aproximação. A realização desses testes no estande economiza de 20 a 40 voos de teste. Em nossa experiência, as autoridades não exigiam um sistema de simulação de última geração para usar os resultados dos testes de bancada como meio de validação. Em qualquer caso, as autoridades certificadoras devem ser consultadas caso esses testes sejam realizados no estande.



Na vida real, os engenheiros quase nunca usam um sistema de visualização, pois se concentram no comportamento do equipamento. Os pilotos de teste geralmente ficam satisfeitos com o sistema mais simples de simulação do ambiente visual externo. O sistema de visualização do ambiente externo pode ser útil para as atividades de marketing da empresa e para a formação de diversas publicações na imprensa.



Assim, parece lógico escolher uma solução utilizando um sistema de projeção cilíndrico ou esférico, que proporcionará:



  1. Campo com campo de visão de 120x60 graus.
  2. Custo inicial moderado do sistema e o custo de sua operação.


Como colocar objetos de teste na bancada



Propomos o uso de racks de telecomunicações disponíveis comercialmente (racks de servidores) para acomodar equipamentos que normalmente estão localizados fora da cabine. A única dificuldade pode ser causada pela necessidade de localizar equipamentos que requerem resfriamento forçado. Este problema pode ser resolvido de várias maneiras:



  1. O desenvolvimento de um sistema de refrigeração especial, que é um ventilador de alta pressão com um absorvedor de som e dutos de ar;
  2. Instalação de ventiladores simples de baixa pressão em estruturas especiais sob o dispositivo refrigerado. No entanto, os ventiladores de baixa pressão nem sempre fornecem o desempenho necessário;
  3. Instalação de ventiladores de alta pressão em estruturas especiais sob o dispositivo refrigerado. Esta solução tem alto desempenho, mas produz muito ruído;
  4. Instalação de uma porta especial com ar condicionado integrado em um rack de telecomunicações, por exemplo, Rittal SK.


Como criar um sistema de distribuição de energia



O sistema de distribuição de energia é projetado para distribuir o fornecimento de energia para a OI. Copia o sistema SES instalado na aeronave.



Converter 115VAC para 28VDC e 115VAC 400Hz é simples, pois existem muitas soluções disponíveis no mercado. Portanto, este não é o assunto desta descrição.



Adotamos a seguinte abordagem:



  1. Inicialmente, um layout especial do sistema de distribuição é usado;
  2. Antes do início do teste de certificação, o modelo é substituído por um sistema de distribuição real.


O layout inicial do SPP é feito usando componentes disponíveis comercialmente, como grampos WAGO, relés, fusíveis, etc. Todos esses dispositivos são montados em um trilho DIN ou superfície semelhante de fácil acesso. Os diagramas para todas as conexões devem repetir o SES "real" da aeronave. A aparelhagem de estado sólido pode ser usada desde o início. O SES de uma aeronave real, via de regra, está sujeito a várias alterações e atualizações, principalmente nos estágios iniciais de projeto. Todas essas mudanças podem ser implementadas com muito mais facilidade usando um layout facilmente modificável do que um painel de comando compacto de aeronave “real”.

O layout do sistema de distribuição pode ser substituído por uma amostra real antes do teste de certificação.



Suporte de prototipagem rápida para equipamentos aerotransportados (teste MIL)



De acordo com os requisitos do programa, o estande pode resolver uma, várias ou todas as seguintes tarefas:

  1. Avaliação das leis de controle de vôo;
  2. Avaliação preliminar ou layout de dashboards (indicadores, controles);
  3. Depuração de fluxos de troca de informações de equipamentos;
  4. Avaliação dos requisitos de hardware antes de sua transferência para os departamentos responsáveis ​​pela produção de hardware e desenvolvimento de software;
  5. Realizar avaliações e verificações antecipadas da tolerância a falhas do sistema.


Que complexo de imitação usar



Como um complexo de simulação para o estande de prototipagem rápida, propomos o uso de uma solução baseada no sistema ADS2 pelas mesmas razões que para o estande de simulação semi-natural. 



Complexo de imitação típico do estande:
1 1 ADS2. 

:

  • ADS2;
  • , ..;
  • .
2 1 ADS2. Windows.

:

  • ;
  • ;
  • Simulink ;
  • /.
3 2-3 ADS2. Windows. ,
4 1 Windows . . ADS2 UDP






Como desenvolver modelos matemáticos 



Qualquer test bed evolui conforme o projeto avança. Portanto, ninguém pode oferecer um conjunto “completo” ou “melhor” de modelos de desenvolvimento. Para que um suporte de prototipagem rápida seja útil ao longo da vida de um projeto e ainda exija um investimento razoável, você precisa ser flexível e tentar usar uma abordagem ao estilo de Pareto. No entanto, tentaremos fornecer exemplos do conjunto de modelos "inicial" e "estendido" para ilustrar o caso médio.



O conjunto inicial de modelos em nosso exemplo é projetado para dar suporte ao seguinte trabalho:



  1. Desenvolvimento e verificação de legislações para testes de sistemas de controle;
  2. Demonstração e verificação do layout inicial do indicador PFD .


Na fase de teste inicial, não há necessidade de implementar modelos eletrônicos de controle de vôo complexos que incluem redundância, reconfiguração, atraso, etc. Não há necessidade de testar aplicativos complexos como o FMS . Portanto, a seguinte lista preliminar de modelos pode ser usada:

Lista preliminar de modelos
1 Simulink . , , XPlane, . Simulink .
2 Simulink , , .
3 Simulink .
4 Simulink , , (, ).
5 Simulink ( ),
6 Simulink , .
7 PFD simulation C++   Python , , , , TAWS TCAS




Um conjunto "avançado" de modelos deve suportar os seguintes trabalhos:



  1. Verificações avançadas das leis de controle de vôo, incluindo redundância, atraso, tratamento de falhas, etc.;
  2. A capacidade de verificar as leis e a lógica do controle do piloto automático;
  3. Simulação completa e avaliação do ambiente de informações do cockpit, incluindo mensagens PFD, ND , FMS, CAS , páginas sinóticas e controles;
  4. Depuração de fluxos de troca de informações de equipamentos, incluindo análise do caminho de cada parâmetro da fonte ao usuário final;
  5. Análise das consequências das falhas;
  6. Valide os requisitos de software antes de passar para a fase de desenvolvimento de software que exige muita mão de obra, de acordo com DO-178.


Como resultado, a lista de modelos finais é muito mais longa. A lista abaixo não é completa nem precisa. No entanto, acreditamos que pode fornecer uma indicação do que resta a ser feito.

Lista de modelos avançados
1 Simulink
2 Simulink , , , , FAA.
3 Simulink .
4 Simulink , , .
5 Simulink , , . .
6 Simulink , : .
7 Simulink : ADC, IRU, GPS, VOR, DME, RA, ILS . .
8 Simulink , : , , , , , , , , ..
9 Simulink , , , .
10 C++ Python PFD, ND, FMS, TAWS, CAS, , CAS .. , , , ..
11 C++ Python
12 C++ Python - , , / , ..
13 Simulink, C++ Python :FWS, DCA, SWS, CMS .




Para uma transição suave entre o conjunto inicial e estendido de modelos, os seguintes critérios para sistemas de modelagem devem ser atendidos:



  1. Arquitetura escalável de sistemas de modelagem;
  2. Usando ferramentas para gerenciar a configuração de fluxos de dados;
  3. Geração automatizada de configurações de modelo de interface. Deve incluir principalmente partes de E / S de modelos Simulink e partes de código de E / S para modelos desenvolvidos em C ++ ou Python;
  4. Sistema de controle de configuração.


Deve-se notar separadamente que se a mesma arquitetura for usada para arquibancadas de prototipagem rápida e para arquibancadas de modelagem semi-natural, muitos dos modelos acima são desenvolvidos uma vez e podem ser facilmente reutilizados como parte de qualquer uma das arquibancadas.



Como criar um layout de cockpit



Normalmente, usamos a seguinte abordagem para o layout do estande MIL:



  1. Todos os aviônicos, incluindo indicadores, painéis de controle, etc. são modelados em monitores de tela de toque disponíveis no mercado. A funcionalidade de controle de toque é necessária principalmente para interagir com controles remotos;
  2. Os controles primários, ou seja, os manípulos laterais (ou volantes), pedais e manípulo de tração são modelados usando dispositivos de jogo semelhantes;
  3. Todos os indicadores são montados em um suporte de montagem com uma montagem de monitor tipo VESA padrão.
  4. Os controles primários são fixados em superfícies de metal especiais.




Figura: 17 Conceito de layout do cockpit








Resultado



O desenho do estande é muito simples quando você entende porque esta ou aquela decisão foi tomada. Este material foi criado com base em muitos anos de trabalho, bem como na experiência de aplicação de soluções técnicas bem e mal sucedidas.



No momento, estamos ativamente envolvidos na criação de um suporte de simulação semi-natural para uma pequena aeronave. Para este projeto, foi proposto o uso de um novo desenvolvimento doméstico do RHYTHM produzido pela empresa de mesmo nome como base para o complexo de simulação. Não temos experiência em trabalhar com RHYTHM, mas tudo acontece pela primeira vez.

Aqui está o que sabemos atualmente sobre esta decisão:



  • O custo do RHYTHM tem garantia de ser inferior ao ADS2 do TechSAT;
  • Não existe uma solução pronta no caso de escalar o sistema, mas já temos ideias de como fazer rapidamente se necessário;
  • Doenças infantis inevitáveis ​​são compensadas pelo suporte técnico imediato do desenvolvedor.




Com base nos resultados do nosso trabalho, definitivamente compartilharemos nossa experiência de uso do RHYTHM em um projeto real. 



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