Бортовые информационные системы летательных аппаратов

На своей основной работе занимаюсь разработкой бортовых информационных систем для летательных аппаратов. Тема очень интересная, но слишком обширная для одного топика. Так что я начну с самых основ и первую свою статью на хабре посвящу общему описанию бортовой аппаратуры воздушного транспорта.




Системы сбора данных


  • система измерения параметров двигателей;
  • барометрические и радиолокационные высотомеры;
  • измерители воздушной скорости;
  • датчики температуры и давления;
  • инерциальная навигационная система;
  • и т.п.

В задачи систем сбора данных (ССД) входит измерение различных сигналов и физических величин, характеризующих состояние летательного аппарата (ЛА). Как правило такая система состоит из одного или нескольких датчиков подключенных к вычислительным блокам. Каждый вычислительный блок представляет из себя небольшую маломощную ЭВМ, в которой данные от датчиков фильтруются, обрабатываются и преобразуются к стандартизованному коду (например, ГОСТ 18977-79).

Системы отображения информации


  • комплексный пилотажный индикатор;
  • комплексный индикатор навигационной информации;
  • пульт управления;
  • индикатор на лобовом стекле;
  • нашлемная система индикации;
  • и т.п.

Системы отображения информации (СОИ) выдают членам экипажа пилотажную и навигационную информацию, данные от радионавигационных систем, систем автоматического пилотирования и т.п. Также они обеспечивают двусторонний обмен данными между бортовыми информационными системами ЛА и членами экипажа.
В современных летательных аппаратах устанавливаются индикаторы на основе цветных жидкокристаллических матриц, специальным образом доработанных для возможности применения в жестких климатических условиях и при прямой солнечной засветке. В состав индикаторов также входят процессорный модуль, графический контроллер и разнообразные интерфейсы связи — по сути это полноценный компьютер с собственным дисплеем, а часто и клавиатурой в виде кнопочного обрамления.
Пульт управления отличается от индикатора расширенной клавиатурой и довольно скромным дисплеем.
Индикатор на лобовом стекле и нашлемная система индикации являются первыми в истории системами дополненной реальности. Их функции схожи с жидкокристаллическими индикаторами, отличается лишь сам принцип отображения — картинка рисуется на почти прозрачных экранах проекционным методом.

Системы радионавигации


Неавтономные системы радионавигации

  • радиотехническая система ближней навигации;
  • система посадки;
  • спутниковая навигационная система;
  • система предупрежения столкновений;
  • и т.п.

Основными функциями неавтономных радионавигационных систем является вождение летательных аппаратов по курсу, привод на аэродром, помошь при заходе на посадку. Такие системы состоят из двух частей: системы радиомаяков на земле (также на борту других ЛА или КА) и приёмников на борту ЛА, который по параметрам принятого от радиомаяка сигнала, определяет направление на данный радиомаяк. Радиомаяки ведут вещание на немного разных частотах в пределах четко фиксированных диапазонов, что даёт возможность настроиться на конкретный радиомаяк.

Автономные системы радионавигации

  • автоматический радиокомпас;
  • радиовысотомер;
  • доплеровский измеритель скорости и угла сноса;
  • метеонавигационная РЛС;
  • и т.п.

Автономные системы радионавигации, в отличае от неавтономных не требуют для своей работы внешних источников сигнала. Передатчики и приёмники таких систем находятся на одном и том же ЛА. Их задача — определение характеристик полёта воздушного судна радиолокационным методом.

Системы радиосвязи


  • система дальней радиосвязи;
  • система ближней радиосвязи;
  • система внутренней связи между членами экипажа;
  • радиолокационный ответчик системы управления воздушным движением;
  • система спутниковой связи;
  • система аварийной связи.

Для связи в пределах прямой видимости применяется СВЧ-радиостанции. Для дальней связи (от 300 до 3000 км) применяется ВЧ-радиостанция, также в ВЧ диапазоне работает и система аварийной связи. Общение между членами экипажа ЛА осуществляется по проводной связи.
Радиолокационный ответчик УВД предназначен для передачи информации о местоположении ЛА службам управления воздушным движением. Он состоит из двух приёмопередатчиков работающих на верхние и нижние килевые антенны. При приёме запроса от наземных служб, ответчик формирует и отправляет информационное слово состоящее из текущих координат ЛА, высоте полета, скорости, а в отечественных системах ещё и об остатке топлива на борту ЛА.

Системы автоматического пилотирования


  • автоматическая система повышения устойчивости и управляемости;
  • вычислительная система управления полётом;
  • вычислительная система управления тягой;
  • вычислительная система самолетовождения.

Системы автоматического пилотирования предназначены для повышения безопасности полета ЛА. Данные системы уменьшают колебания ЛА по всем осям, автоматически балансируют ЛА, согласовывают отклонение управляющих плоскостей, снижают влияние турбулентности, а также снижает нагрузку на рычагах управления. Также в задачи данных систем входит авоматический полёт ЛА по маршруту, автоматическая посадка, а в режиме ручного полёта — прокладывание оптимального маршрута движения ЛА.

В зависимости от типа ЛА, на нём может присутствовать специфическое для него оборудование. Например на гражданских пассажирских ЛА имеется система громкой связи и развлекательная мультимедийная система. На военных ЛА можно обнаружить систему управления вооружением, прицельные и разведывательные комплексы, радиолокационные станции, специфические пилотажно-навигационные системы.

Надеюсь тема окажется интересна хабрасообществу. В дальнейшем планирую написать подробнее по каждой из систем, в особенности по системам отображения, а также описать основные тенденции в развитии отечественной и зарубежной авионики.

Литература


1. «Радиотехнические системы» Казаринов Ю.М., Москва, 1990
2. «Авиационные приборы и системы» Клюев Г.И., Ульяновск, УлГТУ, 2000
3. «Справочник пилота и штурмана гражданской авиации» Васин И.Ф., Москва, 1990

UPD: Вставил красивую картинку (найдена на просторах интернета)
UPD2: Добавил метеолокатор (спасибо Rayslava)
UPD3,4: Исправил несколько ошибок в тексте (благодарности spacediver и Ermak)
Share post
AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

More
Ads

Comments 33

    +8
    Мне сходу интересно, как сильно отличается процесс разработки ПО от привычного большинству. Какой набор инструментов используется, какие ОС и т.д. Пишите обязательно!
      +6
      У нас примерно так происходит: утверждается перечень компонентов, они за собой тянут ОСРВ. Потом на очереди драйвера для железок, если контора выпускающая железку их сделала для нужной ОСи, иначе — пишем сами.
      ОС применяли очень разные — от самописных реалтаймовых линуксов, до таких известных как QNX, VxWorks, ОС2000.
      Инструментарий поставляется с ОСРВ, но IDE каждый вправе выбирать себе по вкусу. Я вот часто в Kate пишу небольшие кусочки программ, для серьезных дел в ход идет Eclipse. Отладка посредством RS232, RS485 и Ethernet, в зависимости от способностей отлаживаемого модуля.
        0
        Спасибо, а ЯП там какие-то экзотические или все гораздо проще — С/С++?
          +1
          Чаще всего C и Asm, реже С++. Что-то совсем специфическое уже давно не встречается.
            0
            приведите, пожалуйста, какие-нибудь примеры кода в следующей статье, думаю, многим будет интересно
              +2
              Извините, но даже кусок кода взятый «с потолка» под таким комментарием публиковать не хочется.
          0
          И сильно Ethernet на борту применяется? Я думал, там больше всякие CAN, RS485 etc.
            +5
            Тссс! Я этого не говорил, никаких Ethernet, только Arinc646 и ничего кроме :)
              0
              А mil-std1553 и подобные?
                0
                В зависимости от топологии основной информационной магистрали, применяется либо МКИО (mil-std1553b, он же ГОСТ Р 52070-2003), либо ПКИО (Arinc429, он же ГОСТ 18977-79)
              +1
              В зависимости от конторы и толковости руководства и инженеров. Надеюсь не раскрою никакой секретной информации и никто меня пинать за это не будет, но вот, к примеру на SuperJet используется гигабитный Ethernet (по крайней мере при проведении испытаний). На испытываемых в данный момент истребителях используется гигабитный FibreChannel. Пресловутый ирландский КАМ500 (горячо любимый ГСС) использует IRIG-106 (последовательная шина). Большинство навигационных систем и систем траекторных измерений лупят в RS-232/422/485. ARINC 429 и MIL-STD 1553 это классика, которой навалом на любом ЛА. Ну и полный ворох всяких аналоговых источников вроде вибродатчиков, тензомодулей, акустики, разовых команд и прочего.
                0
                Судя по тому, что видел как пасажир, системы in flight entertainment представляют собой отдельные linux-комп’ютеры с PXE-загрузкой, думаю, Ethernet в них используется
            +1
            Интересно, насколько в наших самолётах проявляются уязвимости вроде описанных здесь:
            Исследователь продемонстрировал перехват управления самолетом при помощи Android-приложения
              +4
              Чтобы воспользоваться уязвимостью из этой статьи, необходимо сначала внедрить код в Flight Management Systems, что может сделать человек имеющий физический доступ к БЦВМ. Суть уязвимости — невозможность выявить факт внедрения кода, если кратко. Это очень актуальная и современная проблема. Знаюодну организацию, которая работает по этому направлению.
                +1
                По которому? Внедрения кода или защиты от внедрения?
                  +1
                  Разрабатывают методы обнаружения внедрений
              +1
              О, очень интересно! Чем больше деталей, тем лучше. Скажите, а как с авиационной адаптацией шины CAN нынче, применяется?
                0
                В отечественной авиации аппаратуры с ARINC825 пока нет, но ожидается
                  +1
                  На Ту-204СМ есть как минимум одна система, где ARINC 825 — основная шина.
                    0
                    Интересно, спс
                      0
                      Не в курсе про то как в Ту-204СМ с этим делом. В другом проекте A825 заявлен, но не реализован в первой очереди.
                  0
                  По всей видимости сервис flightradar24.com построен на основе Радиолокационных ответчиков систем управления воздушным движением.
                    –1
                    Вы правы. Информация от ответчиков УВД поступает в диспетчерские службы, а от них на серверы флайрадара.
                    По непроверенной информации, запаздывание (примерно 1 минуту) там сделано специально, чтобы не перегружать информационную инфраструктуру диспетчерских служб.
                      +1
                      Довольно просто, ответчик УВД (ADS-B) работает в радиодиапазоне, приемник можно купить на eBay. Среди сообщества flightradar24 много тех, у кого приемники есть, и они через API сайта передат инфорацию на сервер, соотвертсвенно, «покрытие» имеется там, где есть контрибюторы, и нет, где их нет/мало (часть Африки, большая часть Сибири, и.т.д.)
                        0
                        Я думал это какая-то централизованная инициатива, а оно вот как оказывается. Надо будет подробней почитать про этот проект. Спасибо за информацию.
                      –2
                      Картинка сразу напомнила этот мульт.
                        +1
                        В системах сбора данных погодный локатор забыли. А ведь это крайне интересная штуковина.

                        И ещё, в каком порядке будут статьи выходить, по настроению автора или по пожеланиям читателей? :)
                          0
                          Метеолокатор добавил, спасибо.

                          Статьи будут выходить по настроению. Мне достаточно сложно дается писательская деятельность, так что усложнять себе жизнь четким планом не хочется. Пожелания приветствуются, но обещать придерживаться им, к сожалению, не буду.
                          +1
                          Расскажите, пожалуйста, а какое образование должно быть, чтобы заниматься этими системами?
                          Где у нас в стране этим занимаются?

                          Я когда-то говорила с профессором, который занимался эргономичностью применительно к пультам управления. Ну то есть не занимался, а скорее плакался о ее отсутствии) Он говорил, что, например, у Туполева, вообще никто не заморачивался и считалось, что интерфейсы/эргономика и все такое это уже ненужная роскошь, лишь бы летало. И это было достаточно похоже на правду, потому что в маевской библиотеке я не нашла даже методички про человекопонятность и удобство пультов. А сейчас как с этим дела?
                            0
                            У нас занимаются разработкой авиационных процедурных тренажеров, образование — большинство из МАИ, есть и люди далекие от авиации, но знакомые с нужными языками и система (VxWorks, C).
                              0
                              Из известных мне университетов занимающихся данной тематикой — СПбГАУП и МАИ. Часто люди приходят из ВУЗов другой направленности (корабелка, политех, военмех), главное базу в области микроэлектроники и программирования получить, остальное можно добить проходя практику на предприятиях и в процессе работы.

                              Работы по эргономичности кабин ЛА как правило закрытые. В свободном доступе литературы не очень много, но если приложить усилия, то можно найти. ГОСТы по компановке кабин, кстати, не на пустом месте появились.
                                0
                                Думаю, что эргономика кабин, как и техника безопасности пишется кровью. И «бытовая» эргономика там не применима.
                                  0
                                  Надеюсь, что не той кровью, которой писалась эта «эргономика» на штатовской АЭС:

                                  image

                                  Пример из книги Дональда Нормана: сотрудники приделали к рычагам два разных пивных набалдашника, чтобы они хоть чем-то отличались друг от друга кроме подписи.

                            Only users with full accounts can post comments. Log in, please.