一种机载防撞系统中央维护系统及维护方法与流程

本发明涉及一种机载防撞系统中央维护系统及维护方法，特别是涉及一种适用于基于TCASII综合化机载防撞系统的机载防撞系统中央维护系统及维护方法。

背景技术：

TCASII是一个综合化机载防撞系统，主要用于为飞机提供空中安全分隔保证，达到防碰撞的目的。通过询问、接收、处理其他飞机应答机的回答信号，对周围的其他飞机进行监视，并计算监视范围内其他飞机相对本机的飞行趋势，给出交通告警和决断告警建议。

TCASII机载防撞系统本身的功能很多，系统组成及其复杂，包含机载防撞设备收发主机、S模式应答机、天线切换开关，定向天线，全向天线以及配套高频低频线缆等一系列硬件设备，其中还包含各种软硬件系统，其中任何一个部位发生问题都将会对TCASII机载防撞系统造成不同程度影响，而这些影响可能出现在各种复杂条件下的间歇故障或者硬故障，一旦设备发生故障后，如何快速定位及缩短维修时间是直接影响TCASII机载防撞系统用户使用。

目前的TCASII机载防撞系统针对本身的监控项目少且不系统，无法快速、准确定位故障，缺少完整的、系统的TCASII机载防撞系统硬件检测技术方案和软件检测技术方案，缺少启动自检与配置管理方案，无法满足现代综合航电系统要求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种能够系统地对机载防撞系统进行硬件检测和软件检测，记录故障日志，实现快速并准确地定位故障的机载防撞系统中央维护系统及维护方法。

本发明采用的技术方案如下：一种机载防撞系统中央维护系统；包括：

电源自检子系统，包括，

电源状态信息检测模块，对机载防撞系统的电源状态信息进行检测；

电源状态信息汇总模块，对机载防撞系统的电源状态信息进行汇总；

故障信息上报模块，将电源故障信息进行记录并上报到综合自检子系统；

综合自检子系统，包括，

故障信息收集模块，周期性检测机载防撞系统，收集其他自检子系统给出的所有故障原始信息；

故障信息对比模块，对收集的相应子系统的前后两次故障数据进行对比；

故障信息变化记录模块，根据对比结果，当故障信息发生变化时，记录该故障变化信息并上报给综合航电系统。

所述电源自检子系统包括电源自检电路及电源转换电路，对机载防撞系统的电源电压状态信息和或电流状态信息进行检测，实现机载防撞系统的电源自检功能。

综合自检子系统根据设计的故障数据库，周期监测TCASII机载防撞系统，收集TCASII机载防撞系统其他自检子模块给出的所有故障的原始信息，进行故障信息处理，当故障信息发生变化时，将故障变化信息发送给故障记录模块，同时上报综合航电系统。

所述中央维护系统还包括任务监控子系统，包括，

任务异常处理模块，对运行异常的任务进行异常处理；

任务异常记录模块，对运行异常的任务的异常信息进行记录。

所述任务监控子系统，实时监测机载防撞系统的任务运行情况，对TCASII机载防撞系统处于异常状态或者缺失状态的任务在线恢复，同时记录任务异常时间，生成任务异常记录，保存在TCASII机载防撞系统内，以便于进行TCASII机载防撞系统的故障排查以及维护，提高TCASII机载防撞系统可靠性，增加TCASII机载防撞系统故障排查及维护的手段。同时，针对任务监控子系统本身采用软件看门狗机制设置看门狗模块，保证任务监控子系统监控任务的正常运行。

所述中央维护系统还包括扩展自检子系统，包括扩展自检触发模块、指示灯及指示灯控制模块；

所述扩展自检触发模块用于发送扩展自检信号，触发机载防撞系统进行扩展自检；所述指示灯用于指示机载防撞系统相应设备当前状态；所述指示灯控制模块用于根据检测结果对机载防撞系统相应的指示灯进行控制点亮或熄灭。

设备处于地面状态，即轮载与起落架信号位于地面，指示TCASII机载防撞系统可以进行扩展自检，触发机载防撞系统的扩展自检功能，直观显示TCASII机载防撞系统当前设备状态的功能，可以直观快速定位一般类型故障，定位到LRU级别。

所述中央维护系统还包括启动自检子系统，包括，

接收启动自检命令模块，接收下发的启动自检命令；

测试条件判断模块，判断当前机载防撞系统是否具备启动自检条件；

自检结果发送模块，将自检结果发送到综合航电系统。

启动自检子系统，由外部或综合航电系统下发启动自检命令，进行当次TCASII机载防撞系统自检，并得到自检结果，将自检结果返回给综合航电系统。

基于上述机载防撞系统中央维护系统的维护方法，具体方法为：对机载防撞系统的各个电源的电源状态信息进行周期性逐个自检，与给定的合格阈值进行比较，确定各个电源的电源状态信息是否正确，逐个检测完后，如果有电源存在故障，则记录故障信息并上报电源模块故障给综合自检子系统；综合自检子系统收集机载防撞系统其他自检子系统的上报的所有故障原始信息，与故障数据库中相对应的故障原始信息进行对比，当故障信息发生变化后，将故障变化信息进行存储并上报给综合航电系统。

所述维护方法还包括任务监控维护方法，监控任务读取所有TCASII机载防撞系统任务状态，进行任务状态监测，检测是否存在任务异常或者任务缺失，如果存在任务异常或者任务缺失，监控任务删除异常任务或者重新创建缺失任务，针对异常任务，初始化异常任务所涉及到的系统变量，重新创建该任务，记录任务异常时间以及任务异常或者任务缺失事件到任务监控日志。针对监控任务自身的监控，设计软件看门狗模块，监控该监控任务，检测是否存在任务异常或者任务缺失，如果存在任务异常或者任务缺失，删除异常任务或者重新创建缺失任务，针对异常任务，还要重新创建该任务，记录任务异常时间以及任务异常或者任务缺失事件到任务监控日志。

所述维护方法还包括扩展自检方法，具体方法为：在具备扩展自检的条件下，触发机载防撞系统的扩展自检功能；指示灯控制模块根据检测结果对相应的指示灯进行控制点亮或熄灭，指示机载防撞系统相应设备当前状态，直观显示机载防撞系统当前设备状态的功能。

所述维护方法还包括启动自检方法，具体方法为：机载防撞系统接收到空地方式命令，且空地方式为“地面”，航电系统下发启动自检开始测试命令，如果机载防撞系统不具备测试条件，返回“测试禁止”应答信息，发送“测试停止”命令；如果接收到的空地方式为“空中”，同时接收到航电系统下发的启动自检命令，返回“测试禁止”应答信息，发送“测试停止”命令；否则，发送“测试进行中”应答信息给综合化航电系统，并开始启动测试；机载防撞系统开始启动自检测试，运行综合自检进行测试，获得测试结果，并将测试结果返回给综合化航电系统，返回内容为“测试通过”或者“测试故障”来指示TCASII机载防撞系统工作状态正常还是故障，发送“测试停止”命令。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：能够系统地对机载防撞系统进行硬件检测和软件检测，记录故障日志，实现快速并准确地定位故障。

附图说明

图1为本发明其中一具体实施例的电源自检方法的方法流程图。

图2为本发明其中一具体实施例的电源自检方法的技术方案图。

图3为本发明其中一具体实施例的扩展自检方法的技术方案图。

图4为本发明其中一具体实施例的扩展自检方法的方法流程图。

图5为本发明其中一具体实施例的任务监控方法的方案图。

图6为本发明其中一具体实施例的任务监控方法的方法流程图。

图7为本发明其中一具体实施例的启动自检方法的方案程图。

图8为本发明其中一具体实施例的启动自检方法的方法流程图。

图9为本发明其中一具体实施例的综合自检方法的方案图。

图10为本发明其中一具体实施例的综合自检方法的方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本说明书（包括摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

具体实施例1

在本具体实施例中，针对电源自检子系统，设计了电源自检电路和电源转换电路，由FPGA和A/D采样电路等组成TCASII机载防撞系统的电源自检采集模块，自检采集模块采集自检数据上报给TCASII机载防撞系统，TCASII机载防撞系统根据确定的电源自检阈值进行电源模块自检。其具体实现流程为：

电源自检子系统采用周期自检方式进行电源模块自检，每次逐个检测电源模块的供电电压，从电源自检采集模块获得经过电压值转换到固定范围内的电压值，检测电压值是否正确，针对单个供电电压采用按照设计的阈值至少两次的多次读取，同时进行滤波，得到较为准确的数据值；将获取的准确供电电压值，与给定的合格阈值进行比较，确定该路供电电压是否正确，并设置相应的标志位，直至所有的电源检测完毕；将故障结果上报综合自检子系统，如果电源模块存在故障，则将故障信息记录到故障记录模块中，用于后续对故障快速定位使用。

另外，当所读取的电源自检数据相差巨大时且为短暂出现时，采用最新结果进行电源自检判定，如果出现频率超过设定阈值，则上报电源模块故障。

设计故障数据库，综合自检子系统，根据设计的故障数据库，周期监测TCASII机载防撞系统所有自检信息，收集TCASII机载防撞系统其他自检子系统给出的所有自检故障原始信息，进行自检信息处理，当故障发生变化时，将故障变化信息编码后存储在故障记录模块，同时将故障重新编码后上报综合航电系统。在本具体实施例中，针对收集的TCASII机载防撞系统所有自检信息，分别进行分类判断，得出本次故障数据库结果，并将前一周期的记录的故障数据库结果与本次监测故障数据库进行对比；通过与前次故障数据库对比，当故障发生变化，将TCASII机载防撞系统故障信息记录到TCASII机载防撞系统故障记录模块，同时将TCASII机载防撞系统故障信息及分类后的大类故障信息编码后上报综合航电系统。通过与前次故障数据库对比处理后，将本次故障数据库覆盖历史故障数据库。

另外，综合自检子系统将本周期内收集TCASII机载防撞系统本周期故障信息数据库与上周期故障数据库进行比较，记录比较结果，并将故障数据库进行故障分类得出大类故障（LRU级别）结果，并将结果保存起来；综合自检模块将本周期得到的故障数据库，和故障信息大类故障结果，按照变化情况，进行故障结果上报，将故障结果按照规定的故障格式上报航综合航电系统；同时将故障结果记录到故障记录模块。

具体实施例2

在具体实施例1的基础上，监控任务读取所有TCASII机载防撞系统任务状态，进行任务状态监测，检测是否存在任务异常或者任务缺失，如果存在任务异常或者任务缺失，监控任务删除异常任务或者重新创建缺失任务，针对异常任务，初始化异常任务所涉及到的系统变量，重新创建该任务，记录任务异常时间以及任务异常或者任务缺失事件到任务监控日志。针对监控任务自身的监控，设计软件看门狗，监控该监控任务，检测是否存在任务异常或者任务缺失，如果存在任务异常或者任务缺失，删除异常任务或者重新创建缺失任务，针对异常任务，还要重新创建该任务，记录任务异常时间以及任务异常或者任务缺失事件到任务监控日志。

如果任务异常或任务缺失连续3次被初始化后仍然存在任务异常或任务缺失，则进行删除该被监控任务，重新创建被监控任务，并将该事件记录到任务监控日志。

如果被监控任务连续3次被删除并重新创建后，如果仍不能消除任务异常或任务缺失，则将整个过程记录到任务监控日志。

具体实施例3

在具体实施例1或2的基础上，该功能主要用于地面检查使用，空中不能使用。设备处于地面状态，即轮载与起落架信号位于地面，指示TCASII机载防撞系统可以进行扩展自检，在本具体实施例中，按下TCASII机载防撞系统前面自检按钮，保持按下状态2秒以上，触发TCASII机载防撞系统扩展自检功能。

在本具体实施例中，扩展自检测试模块检测轮载信号、起落架信号以及前面板自检按钮信号，如果条件具备，即轮载、起落架信号在地面，且前面板自检按钮处于按下状态时TCASII机载防撞系统的S模式应答机或者收发主机，分别进入到各自的扩展自检状态机，在扩展自检状态机运行过程中，首先给出全部点亮前面板指示灯信号，持续3秒后给出检测结果，即仅点亮自检结果指示灯，当自检按钮恢复正常后，自检结果指示灯在3秒后熄灭。否则一直指示自检结果指示灯，直到自检按钮恢复正常后，自检结果指示灯在3秒后熄灭。通过按压TCASII机载防撞系统S模式应答机和ACAS收发主机前面板自检按钮，直观显示TCASII机载防撞系统当前设备状态的功能，可以直观快速定位一般类型故障，定位到LRU级别。

在本具体实施例中，在TCASII机载防撞系统S模式应答机前面板设计如下：前面板由指示灯以及自检按钮组成，指示灯分别为“正常”指示灯，“故障”指示灯，“控制”指示灯，“上天线”指示灯，“下天线”指示灯，“高度”指示灯；TCASII机载防撞系统收发主机前面板设计如下：前面板由指示灯以及自检按钮组成，指示灯分别为“正常”指示灯，“故障”指示灯，“上天线”指示灯，“下天线”指示灯，“应答机总线”指示灯。

在本具体实施例中，设计TCASII机载防撞系统指示灯控制模块，以FPGA器件实现，控制指示灯的开关，读取自检按钮输入信号，根据TCASII机载防撞系统给出的自检结果，分类控制指示灯。

在TCASII机载防撞系统CPU模块的扩展自检模块与TCASII机载防撞系统指示灯控制模块进行通信，将TCASII机载防撞系统自检结果进行精确分类后，以小数量的指示灯信号指示更多的情况，快速定位LRU级别的故障方向，以及接口数据缺失情况。

在本具体实施例中，指示灯逻辑关系如下：

TCASII机载防撞系统S模式应答机与ACAS收发主机总线故障或者S模式应答机故障则指示灯“应答机总线”点亮，代表应答机总线故障；

TCASII机载防撞系统ACAS收发主机自身正常，则ACAS收发主机的“正常”灯点亮，否则不点亮；

TCASII机载防撞系统ACAS收发主机内部故障，则ACAS收发主机的“故障”灯点亮，否则不点亮；

TCASII机载防撞系统上定向天线故障，则ACAS收发主机的“上天线”灯点亮，否则不点亮；

TCASII机载防撞系统下定向天线故障，则ACAS收发主机的“下天线”灯点亮，否则不点亮；

TCASII机载防撞系统S模式应答机自身故障，则S模式应答机的“故障”灯点亮，否则不点亮；

TCASII机载防撞系统S模式应答机自身正常，则S模式应答机的“正常”灯点亮，否则不点亮；

TCASII机载防撞系统未收到控制数据，则S模式应答机的“控制”灯点亮，否则不点亮；

TCASII机载防撞系统未收到高度据，则S模式应答机的“高度”灯点亮，否则不点亮；

TCASII机载防撞系统上全向天线故障，则S模式应答机的“上天线”灯点亮，否则不点亮；

TCASII机载防撞系统下全向天线故障，则S模式应答机的“下天线”灯点亮，否则不点亮；

根据以上设计，可以分析TCASII机载防撞系统ACAS收发主机与S模式应答机分组情况，组合控制来分析隔离定位到故障件的LRU级别。

具体实施例4

TCASII机载防撞系统接收到空地方式命令，且空地方式为“地面”，航电系统下发启动自检开始测试命令，如果TCASII机载防撞系统不具备测试条件，返回“测试禁止”应答信息，发送“测试停止”命令；如果接收到的空地方式为“空中”，同时接收到航电系统下发的启动自检命令，返回“测试禁止”应答信息，发送“测试停止”命令；否则，发送“测试进行中”应答信息给综合化航电系统，并开始启动测试；TCASII机载防撞系统开始启动自检测试，运行综合自检进行测试，获得测试结果，并将测试结果返回给综合化航电系统，返回内容为“测试通过”或者“测试故障”来指示TCASII机载防撞系统工作状态正常还是故障，发送“测试停止”命令。

另外，如果在返回测试结果给综合化航电系统之前，接收到综合化航电系统下发的“启动自检测试停止”命令；如果在未接收到综合化航电系统发送的空地方式指令，返回“测试禁止”应答信息。