Метод розробки автоматизованого інформаційного забезпечення інтегрованих модульних систем авіоніки: моніторинг, діагностика та підвищення надійності
DOI:
https://doi.org/10.18372/2073-4751.80.19768Ключові слова:
інтегрована модульна авіоніка (IMA), автоматизована інформаційна підтримка, моніторинг в реальному часі, діагностика; архітектура системи, ефективність обслуговуванняАнотація
Досягнення в авіоніці значно модернізували сучасні системи повітряних суден. Інтегрована модульна авіоніка (IMA) відіграє вирішальну роль у забезпеченні ефективної, надійної та зручної архітектури авіоніки шляхом консолідації кількох функцій на загальних обчислювальних ресурсах. У статті представлено метод розробки автоматизованого програмного забезпечення інформаційної підтримки для IMA, зосереджуючись на моніторингу в реальному часі, діагностиці та управлінні станом модулів авіоніки. Запропонований підхід наголошує на автоматизації збору та обробки даних, що дозволяє раннє виявлення несправностей, прогнозоване технічне обслуговування та швидке реагування на збої компонентів або погіршення якості. Інтегруючи можливості автоматизованого моніторингу, оператори повітряних суден можуть підвищити надійність системи, мінімізувати час простою та оптимізувати планування технічного обслуговування. У статті висвітлюються ключові аспекти кібербезпеки, зокрема захист від зовнішніх загроз, виявлення вторгнень і безпечна передача даних між модулями IMA. Оскільки мережеві авіонічні системи стають все більш поширеними, впровадження надійних заходів безпеки є важливим для запобігання несанкціонованому доступу, маніпулюванню даними або системним збоям, які можуть загрожувати безпеці польотів. Крім того, це дослідження вивчає ключові аспекти проектування архітектури системи, наголошуючи на модульності, масштабованості та відповідності галузевим стандартам, таким як ARINC 653 і DO-178C. Модульний характер IMA забезпечує більшу гнучкість у проектуванні системи, дозволяючи інтегрувати нові функції або оновлювати існуючі модулі без значної реконфігурації. Відповідність стандартам авіаційної безпеки та сертифікація програмного забезпечення гарантує відповідність рішень автоматизованої інформаційної підтримки нормативним вимогам. Для оптимізації продуктивності системи надаються рекомендації щодо вдосконалення алгоритмів діагностики та моніторингу. Передові методи аналізу даних, включаючи машинне навчання та прогнозну аналітику, досліджуються для підвищення точності виявлення несправностей і оптимізації графіків технічного обслуговування. Використовуючи аналітику даних у режимі реального часу, оператори можуть впроваджувати стратегії технічного обслуговування на основі стану, зменшуючи непотрібні перевірки та підвищуючи загальну надійність системи. Результати цього дослідження підтверджують, що інтеграція автоматизованих систем інформаційної підтримки значно підвищує ефективність і надійність авіоніки на основі IMA. Впроваджуючи розширені можливості моніторингу та діагностики, ці системи сприяють підвищенню доступності літака, зниженню витрат на технічне обслуговування та підвищенню безпеки польотів. Крім того, забезпечуючи відповідність сучасним авіаційним стандартам, такі рішення відповідають найкращим галузевим практикам і нормативним вимогам. Отже, розробка та впровадження програмного забезпечення автоматизованої інформаційної підтримки для IMA є важливим кроком на шляху до досягнення вищих рівнів оперативної ефективності, надійності та кібербезпеки в сучасній авіації. Оскільки системи авіоніки продовжують розвиватися, інтеграція інтелектуальних рішень для моніторингу буде важливою для задоволення зростаючих вимог до літаків наступного покоління, забезпечуючи при цьому відповідність суворим стандартам безпеки та сертифікації.
Посилання
ARINC Specification 653. Avion-ics Application Software Standard Interface. URL: https://www.sae.org/standards/content/arinc653p3a-1/.
ARINC 664 Aircraft Data Net-works. Part7: Avionics Full Duplex Switched Ethernet (AFDX) Network. An-napolis : Aeronautical Radio, Inc., 2005. 18 p.
ISO/IEC 7498-1:1994(E). Infor-mation technology. Open System Intercon-nection. Basic Reference Model: The Basic odel. Geneva : ISO/IEC, 1994. 62 p.
DO-178B Software Considera-tions in Airborne Systems and Equipment Certification. Dept. of Measurement and Information Systems. URL: https://inf.mit.bme.hu/sites/default/files/materials/taxonomy/term/445/13/13_CES_DO-178B.pdf.
RTCA DO-255 / EUROCAE ED-96. Requirements Specification for Avionics Computer Resource (ACR). URL: https: // standards. globalspec. com / std / 1968378 / RTCA% 20DO-255.
Burns A. Integrated Modular Avi-onics: Development, Deployment, and Inte-gration. Chichester : Wiley, 2016. 320 p.
Dori D. Model-Based Systems Engineering with OPM and SysML. New York : Springer, 2016. 411 p.
Moir I., Seabridge A. Aircraft Systems: Mechanical, Electrical, and Avion-ics Subsystems Integration. 4th ed. Chiches-ter : Wiley, 2013. 616 p.
Avizienis A., Randell B., Land-wehr C. (eds.) Dependable Computing for Critical Applications. New York : Springer, 1991. 523 p.
Jones J. V. Reliability, Maintain-ability, and Supportability: Best Practices for Systems Engineers. 3rd ed. Hoboken : Wiley, 2006. 528 p.
Jukes M. Aircraft Data Monitor-ing Systems. Farnham : Ashgate, 2015. 384 p.
Rierson L. Safety Assessment of Software for Aircraft Systems. New York : CRC Press, 2013. 610 p.
Ducard G. J. Fault Diagnosis and Fault-Tolerant Control and Guidance for Aerospace Vehicles. London : Springer, 2009. 268 p.
Kopetz H. Real-Time Systems: Design Principles for Distributed Embedded Applications. 2nd ed. New York : Springer, 2011. 378 p.
Mukherjee A. S., Malshe A. K. Avionics Systems: Principles and Design. New Delhi : Hindustan Book Agency, 2009. 384 p.
Ghannem A. et al. Search-based requirements traceability recovery: A multi-objective approach. 2017 IEEE Congress on Evolutionary Computation (CEC) : proceedings, Donostia, Spain, 05–08 June 2017 / IEEE. 2017. P. 1183–1190. DOI: https://doi.org/10.1109/CEC.2017.7969440.
Kim D., Lee S. H., Yang D. C. Fault diagnosis and monitoring of avionics systems based on integrated modular avion-ics architecture. IEEE Access. 2018. Vol. 6. P. 50185–50192. DOI: 10.1109/ACCESS.2018.2870811.
Cheng K., Tan Y., Zhao L. Relia-bility improvement in IMA systems through multi-level diagnostics. Journal of Aero-space Information Systems. 2019. Vol. 16(10). P. 456–465. DOI: 10.2514/1.I010737.
Liu Y., Jiang Z., Li X. Automated monitoring and diagnostic techniques for integrated modular avionics systems. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. 2020. Vol. 56(4). P. 2938–2951. DOI: 10.1109/TAES.2020.297561.
Kim D., Lee S. H., Yang D. C. Fault diagnosis and monitoring of avionics systems based on integrated modular avion-ics architecture. IEEE Access. 2018. Vol. 6. P. 50185–50192. DOI: 10.1109/ACCESS.2018.2870811.
Cheng K., Tan Y., Zhao L. Relia-bility improvement in IMA systems through multi-level diagnostics. Journal of Aero-space Information Systems. 2019. Vol. 16, no. 10. P. 456–465. DOI: 10.2514/1.I010737.
Liu Y., Jiang Z., Li X. Automated monitoring and diagnostic techniques for integrated modular avionics systems. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. 2020. Vol. 56, no. 4. P. 2938–2951. DOI: 10.1109/TAES.2020.2975614.
Gao F., Wang H., Zhu C. A relia-bility assessment method for real-time avi-onics systems with diagnostics capability. Chinese Journal of Aeronautics. 2021. Vol. 34, no. 9. P. 1154–1164. DOI: 10.1016/j.cja.2020.11.004.
Kovalenko Y., Konakhovych H., Kozlyuk I. Species optimae perficiendi indi-cibus technicis operationis et adaequationis systematum electronicarum radiophonicae aircraft. Acta inquisitionis et applicationis internationalis (IJERA). 2020. Vol. 10(09). P. 48–58. URL: www.ijera.com:10.9790/9622-1009044858
Kovalenko Y. Methods of devel-oping integrated modular avionics systems. Scientific Journal of Polonia University. 2021. Vol. 43(6). P. 324–334. DOI: 10.23856/4341.
Kovalenko Y., Kozlyuk І. Relia-bility of computer structures of integrated modular avionics for hardware configura-tions. System research and information technologies. 2021. No. 2. P. 84–93. DOI: 10.20535/SRIT.2308-8893.2021.2.07.
Kovalenko Y. A Programmable Logic Controller (PLC); Programming Lan-guage Structural Analysis. Advances in In-telligent Systems and Computing. 2017. Vol. 543, P. 234–242, 2017. DOI: 10.1007/978-3-319-48923-0_29.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).