一种通用化远程接口单元工作模态切换的方法

技术领域

本发明一种通用化远程接口单元工作模态切换及接口电路定义的方法属于民用飞机机载IMA平台技术领域。

背景技术

远程接口单元属于IMA平台技术领域，为多个飞机系统提供基础的共享资源—接口资源，通常不属于飞机的主要成员系统。

远程接口单元为整个飞机系统提供通用接口资源，因此接口种类多、数量大、接口安全位置在全机分布广，因此存在互联电缆数量多、长度长、重量大、通用的接口单元资源使用率低等一系列问题。所以，远程接口单元供应商通常根据接口信号的分布，对个别区域集中分配的信号采用专用的远程接口信号处理单元，对全机多区域广泛使用的信号则采用更加通用化的远程接口信号处理单元，因此整个飞机需要安装多种远程接口单元。确保多种远程接口单元工作的一致性、以及不同的远程接口单元与多种飞机驻留功能之间接口互联的安全性，将提高远程接口单元装机可靠性、降低系统集成的难度、提高了工作效率，还通过通用化设计减少了维护人员数量、降低了维护成本。

现有技术中尚没有一套完整、全面的通用化远程接口单元工作模态切换方法。

发明内容

本发明提出一种通用化远程接口单元工作模态切换的方法，该方法通过基础工作模态集和自定义工作模态集的部分或全部工作模态组成实现了远程接口单元的通用化，并定义了不同工作模态下的接口电路的状态确保接口电路安全工作。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种通用化远程接口单元工作模态切换的方法，所述远程接口单元通过确定基础工作模态、并与自定义工作模态的组合实现通用化需求；远程接口单元包括以下基本工作模态：

下电工作模态、复位工作模态、初始化工作模态、机上正常工作模态、机上被动式数据加载工作模态、地面车间维修工作模态、机上交互式测试工作模态、超温工作模态以及挂起工作模态；

针对于远程接口单元的当前工作模态，如外部触发条件满足当前工作模态的切换条件时，则切换出当前工作模态。

进一步地，当远程接口单元的当前工作模态为下电工作模态时，远程接口单元未通电，其接口电路均处于未加电状态，接口电路对外部互联设备无影响；当满足以下外部触发条件时，远程接口单元切换出当前工作模态：

远程接口单元通电，则切换到复位工作模态；

当远程接口单元的当前工作模态为复位工作模态时，远程接口单元内部元器件保持在复位状态，其接口电路处于钝化状态；当满足以下外部触发条件时，远程接口单元切换出当前工作模态：

元器件复位状态保持结束，切换到初始化工作模态；

所述钝化状态是指：

(1)如果接口电路的供电具有上下电控制能力，那么将这类接口电路的供电控制切换到下电状态，此时接口电路的状态即为钝化状态；

(2)对于没有供电控制的接口电路，按照不同的接口类型进行分类，并设置每一种类型达到钝化状态的条件；

所述钝化状态可通过加载包含接口信息的配置文件实现可配置；钝化操作由软件/固件根据配置信息进行自动切换控制。

进一步地，当远程接口单元的当前工作模态为初始化工作模态时，远程接口单元正在进行初始化，其接口电路处于缺省状态；当满足以下外部触发条件时，远程接口单元切换出当前工作模态：

条件1，初始化结束，采集远程接口单元状态离散量，如果满足正常工作的条件要求，切换到机上正常工作模态；

条件2，初始化结束，采集远程接口单元状态离散量，如果满足地面车间维修工作的条件要求，即远程接口单元采集到工作模式处于地面车间维修工作模式，那么就切换地面车间维修工作模态；

条件3，初始化时自检错误，包括位置编码校验出错或内部故障，切换到挂起工作模态；

其中，所述缺省状态通过加载包含接口信息的配置文件实现可配置，可配置信息包括：接口类型、缺省状态；缺省状态由各飞机系统根据功能的应用场景进行定义，远程接口单元的接口电路处于缺省状态时确保系统完全可以正常工作；对于数字总线，远程接口单元只能管理IMA平台缺省状态。

进一步地，当远程接口单元的当前工作模态为机上正常工作模态时，远程接口单元处于装机状态并检测飞机轮载信号，判断当前装机状态；

所述装机状态包括空中和地面两种情况，空中情况下远程接口单元所有功能模块按照软件调度正常运行，其接口电路将由缺省状态切换到功能软件控制的状态；当满足以下外部触发条件时，远程接口单元切换出当前工作模态：

条件1，复位触发事件，通常包括：看门狗超时、恢复操作、手动复位、自动复位，切换到复位工作模态；

条件2，远程接口单元采集到工作模式处于地面加载模式、且接收到加载器发送的加载请求，切换到机上被动式数据加载工作模态；

条件3，远程接口单元装机、满足地面条件且接收到地面维护测试设备发送的测试请求，切换到机上交互式测试工作模态；

条件4，温度监控结果超出正常工作范围，切换到超温工作模态。

进一步地，当远程接口单元的当前工作模态为机上被动式数据加载工作模态时，远程接口单元处于装机状态、且检测到飞机轮载信号处于地面状态，此时收到数据加载器通过加载总线发送来的数据加载指令请求，远程接口单元将被动式接收外部数据加载器发送来的数据并固化，当前工作模态对接口电路没有特殊要求，因此设计接口电路为缺省状态；当满足以下外部触发条件时，远程接口单元切换出当前工作模态：

条件1，远程接口单元接收到加载结束指令，切换到初始化工作模态；

条件2，温度监控结果超出正常工作范围，切换到超温工作模态。

进一步地，当远程接口单元的当前工作模态为地面车间维修工作模态时，远程接口单元处于未装机的地面状态，在试验室使用专用测试台进行底层硬件或固件升级、软件升级、故障定位；当前工作模态可能会涉及对接口电路的故障定位，需要分类处理：

对于涉及到故障定位的接口电路，由专用故障定位软件根据故障定位需求设置I/O接口电路的状态；其他无测试要求的接口电路设置为缺省状态；当满足以下外部触发条件时，远程接口单元切换出当前工作模态：

条件1，远程接口单元接收到地面车间维修结束指令，切换到初始化工作模态；

条件2，温度监控结果超出正常工作范围，切换到超温工作模态。

进一步地，当远程接口单元的当前工作模态为机上交互式测试工作模态时，远程接口单元装机、且检测到飞机轮载信号处于地面状态，此时收到机上维护系统通过维护总线发送来的测试指令请求；

远程接口单元此时应与地面维护用测试设备互联进行交互式测试，维护人员通过测试设备提供接口电路输入激励并发送自检测指令给远程接口单元，远程接口单元根据自检测命令发送状态数据给测试设备进行采集并控制相应的输出接口电路，达到故障诊断的目的；

当前工作模态可能会涉及对接口电路的测试，需要分类处理：对于涉及到测试的接口电路，此时接口电路状态由自检测命令控制、根据维护需求设置I/O接口电路的状态；其他无测试要求的接口电路设置为缺省状态；当满足以下外部触发条件时，远程接口单元切换出当前工作模态：

条件1，远程接口单元通过复位操作退出当前模式，切换到复位工作模态；

条件2，温度监控结果超出正常工作范围，切换到超温工作模态。

进一步地，当远程接口单元的当前工作模态为超温工作模态时，远程接口单元处于功能模态，温度检测电路发现当前工作温度范围超出预设工作范围，只保留温度监控功能正常工作、其他功能电路均停止工作，其接口电路处于钝化状态；当满足以下外部触发条件时，远程接口单元切换出当前工作模态：

温度监控结果处于正常工作范围内，切换到初始化工作模态。

进一步地，当远程接口单元的当前工作模态为挂起工作模态时，远程接口单元停止工作，其接口电路处于钝化状态；当满足以下外部触发条件时，远程接口单元切换出当前工作模态：

远程接口单元被手动复位，切换到复位工作模态。

进一步地，对于复位工作模态、初始化工作模态、机上正常工作模态、机上被动式数据加载工作模态、地面车间维修工作模态、机上交互式测试工作模态、超温工作模态以及挂起工作模态，当外部供电设备停止对远程接口单元供电后，远程接口单元立即从当前工作模态切换到下电工作模态；

对于初始化工作模态、机上正常工作模态、机上被动式数据加载工作模态、地面车间维修工作模态、机上交互式测试工作模态、超温工作模态以及挂起工作模态，当复位事件触发后，通常包括：通常包括：看门狗超时、恢复操作、手动复位、自动复位，远程接口单元立即从当前工作模态切换到复位工作模态。

与现有技术相比，本发明具有以下技术特点：

本发明通过设计出通用化远程接口单元工作模态切换及接口电路安全工作状态，提高远程接口单元装机可靠性、降低系统集成的难度、提高了工作效率，还通过通用化设计减少了维护人员数量、降低了维护成本。

附图说明

图1为通用化远程接口单元工作模态切换示意图。

具体实施方式

远程接口单元属于IMA平台技术领域，为多个飞机系统提供基础的共享资源—接口资源，本发明定义了一种通用化的远程接口单元工作模态及其切换，通过基础工作模态集和自定义工作模态集的部分或全部工作模态组成实现了远程接口单元的通用化，以解决机上多种远程接口单元对不同工作模式应用场景的需求；同时，还定义了不同工作模态下的接口电路的状态，并确保了远程接口单元与飞机驻留功能驻留互联的安全性和可靠性。

一种通用化远程接口单元工作模态切换及接口电路安全工作的方法，该方法通过确定基础工作模态和自定义工作模态组成实现了远程接口单元的通用化，并定义了不同工作模态下的接口电路的状态确保接口电路安全工作，远程接口单元包括以下基本工作模态：

基础工作模态：下电工作模态、复位工作模态、初始化工作模态、机上正常工作模态；自定义工作模态：机上被动式数据加载工作模态、地面车间维修工作模态、机上交互式测试工作模态、超温工作模态以及挂起工作模态。

针对于远程接口单元的当前工作模态，如外部触发条件满足当前工作模态的切换条件时，则切换出当前工作模态。

下面对每个工作模态下的接口电路状态及其切换出当前工作模态的条件进行详细说明。

1.下电工作模态

当远程接口单元的当前工作模态为下电工作模态时，远程接口单元未通电，其接口电路均处于未加电状态，接口电路对外部互联设备无影响；当满足以下外部触发条件时，远程接口单元切换出当前工作模态：

远程接口单元通电，则切换到复位工作模态；

当远程接口单元的当前工作模态为复位工作模态时，远程接口单元内部元器件保持在复位状态，其接口电路处于钝化状态；当满足以下外部触发条件时，远程接口单元切换出当前工作模态：

元器件复位状态保持结束，切换到初始化工作模态；

所述钝化状态是指：

(1)如果接口电路的供电具有上下电控制能力，那么将这类接口电路的供电控制切换到下电状态，此时接口电路的状态即为钝化状态；

(2)对于没有供电控制的接口电路，按照不同的接口类型进行分类，并设置每一种类型达到钝化状态的条件；本发明的实施例中提供以下接口类型的钝化状态的设计：

2-1总线类型：

AFDX：设置E/S(端系统)为复位模式(或空闲模式)

CAN：设置接收为0V

ARINC429：设置输出为0V

2-2典型离散量输入

GND/OPEN：通过内部上拉电源和反向电流抑制二极管，确保输入电路不低于13kΩ+/-15％

28V/OPEN:通过反向电流抑制二极管确保输入电路不低于30kΩ+/-15％

2-3典型离散量输出

GND/OPEN：控制接口电路到开路状态；

28V/OPEN：控制接口电路到开路状态；

2-4典型模拟量输入

电流型输入：切换控制电路的输入阻抗不低于120Ω

电压型输入：切换控制电路的输入阻抗不低于99kΩ

2-5典型模拟量输出

电流型输出：控制模拟量输出控制电路到开路状态，输出电流为0mA；

电压型输出：控制模拟量输出控制电路到开路状态，输出电压为0V；

2-6典型近端传感器

双线温度传感器：设置激励输入阻抗不低于2kΩ，Excitation on Rin_exc>2kΩ,Rin_sense>20kΩ

近端传感器：禁止采集(无激励信号)

L/R VDT:Rin_primary>1MΩRin_secondary>99kΩ

所述钝化状态可通过加载包含接口信息的配置文件实现可配置；钝化操作由软件/固件根据配置信息进行自动切换控制。

2.初始化工作模态

当远程接口单元的当前工作模态为初始化工作模态时，远程接口单元正在进行初始化，其接口电路处于缺省状态；当满足以下外部触发条件时，远程接口单元切换出当前工作模态：

条件1，初始化结束，采集远程接口单元状态离散量，如果满足正常工作的条件要求，切换到机上正常工作模态；

条件2，初始化结束，采集远程接口单元状态离散量，如果满足地面车间维修工作的条件要求，即远程接口单元采集到工作模式处于地面车间维修工作模式，那么就切换地面车间维修工作模态；

条件3，初始化时自检错误，包括位置编码校验出错或内部故障，切换到挂起工作模态；

其中，所述缺省状态通过加载包含接口信息的配置文件实现可配置，可配置信息包括：接口类型、缺省状态；缺省状态由各飞机系统根据功能的应用场景进行定义，远程接口单元的接口电路处于缺省状态时确保系统完全可以正常工作；对于数字总线，远程接口单元只能管理IMA平台缺省状态。在飞机上电时，当仍有系统不可用时，远程接口单元的接口电路处于缺省状态缺省状态对于飞机各系统顺利上下电非常有用。

3.机上正常工作模态

当远程接口单元的当前工作模态为机上正常工作模态时，远程接口单元处于装机状态并检测飞机轮载信号，判断当前装机状态；

所述装机状态包括空中和地面两种情况，空中情况下远程接口单元所有功能模块按照软件调度正常运行，其接口电路将由缺省状态切换到功能软件控制的状态；当满足以下外部触发条件时，远程接口单元切换出当前工作模态：

条件1，复位触发事件，通常包括：看门狗超时、恢复操作、手动复位、自动复位，切换到复位工作模态；

条件2，远程接口单元采集到工作模式处于地面加载模式、且接收到加载器发送的加载请求，切换到机上被动式数据加载工作模态；

条件3，远程接口单元装机、满足地面条件且接收到地面维护测试设备发送的测试请求，切换到机上交互式测试工作模态；

条件4，温度监控结果超出正常工作范围，如低于-40℃或高于+70℃，切换到超温工作模态；例如温度监控的正常工作范围是-40℃—+70℃。

4.机上正常工作模态

当远程接口单元的当前工作模态为机上正常工作模态时，远程接口单元处于装机状态并检测飞机轮载信号，判断当前装机状态；

所述装机状态包括空中和地面两种情况，空中情况下远程接口单元所有功能模块按照软件调度正常运行，其接口电路将由缺省状态切换到功能软件控制的状态；当满足以下外部触发条件时，远程接口单元切换出当前工作模态：

条件1，复位触发事件，通常包括：看门狗超时、恢复操作、手动复位、自动复位，切换到复位工作模态；

条件2，远程接口单元采集到工作模式处于地面加载模式、且接收到加载器发送的加载请求，切换到机上被动式数据加载工作模态；

条件3，远程接口单元装机、满足地面条件且接收到地面维护测试设备发送的测试请求，切换到机上交互式测试工作模态；

条件4，温度监控结果超出正常工作范围，切换到超温工作模态。

5.机上被动式数据加载工作模态

当远程接口单元的当前工作模态为机上被动式数据加载工作模态时，远程接口单元处于装机状态、且检测到飞机轮载信号处于地面状态，此时收到数据加载器通过加载总线发送来的数据加载指令请求，远程接口单元将被动式接收外部数据加载器发送来的数据并固化，当前工作模态对接口电路没有特殊要求，因此设计接口电路为缺省状态；当满足以下外部触发条件时，远程接口单元切换出当前工作模态：

条件1，远程接口单元接收到加载结束指令，切换到初始化工作模态；

条件2，温度监控结果超出正常工作范围，切换到超温工作模态。

6.地面车间维修工作模态

当远程接口单元的当前工作模态为地面车间维修工作模态时，远程接口单元处于未装机的地面状态，在试验室使用专用测试台进行底层硬件或固件升级、软件升级、故障定位；当前工作模态可能会涉及对接口电路的故障定位，需要分类处理：

对于涉及到故障定位的接口电路，由专用故障定位软件根据故障定位需求设置I/O接口电路的状态；其他无测试要求的接口电路设置为缺省状态；当满足以下外部触发条件时，远程接口单元切换出当前工作模态：

条件1，远程接口单元接收到地面车间维修结束指令，切换到初始化工作模态；

条件2，温度监控结果超出正常工作范围，切换到超温工作模态。

7.机上交互式测试工作模态

当远程接口单元的当前工作模态为机上交互式测试工作模态时，远程接口单元装机、且检测到飞机轮载信号处于地面状态，此时收到机上维护系统通过维护总线发送来的测试指令请求；

远程接口单元此时应与地面维护用测试设备互联进行交互式测试，维护人员通过测试设备提供接口电路输入激励并发送自检测指令给远程接口单元，远程接口单元根据自检测命令发送状态数据给测试设备进行采集并控制相应的输出接口电路，达到故障诊断的目的；

当前工作模态可能会涉及对接口电路的测试，需要分类处理：对于涉及到测试的接口电路，此时接口电路状态由自检测命令控制、根据维护需求设置I/O接口电路的状态；其他无测试要求的接口电路设置为缺省状态；当满足以下外部触发条件时，远程接口单元切换出当前工作模态：

条件1，远程接口单元通过复位操作退出当前模式，切换到复位工作模态；

条件2，温度监控结果超出正常工作范围，切换到超温工作模态。

8.超温工作模态

当远程接口单元的当前工作模态为超温工作模态时，远程接口单元处于功能模态，温度检测电路发现当前工作温度范围超出预设工作范围，只保留温度监控功能正常工作、其他功能电路均停止工作，其接口电路处于钝化状态；当满足以下外部触发条件时，远程接口单元切换出当前工作模态：

温度监控结果处于正常工作范围内，切换到初始化工作模态。

在上述各个工作模态中，对于所涉及的温度范围，可由硬件工程师根据实际硬件设计和工程经验自定义，并通过配置文件加载。

9.挂起工作模态

当远程接口单元的当前工作模态为挂起工作模态时，远程接口单元停止工作，其接口电路处于钝化状态；当满足以下外部触发条件时，远程接口单元切换出当前工作模态：

远程接口单元被手动复位，切换到复位工作模态。

在上述的各种工作模态中：

对于复位工作模态、初始化工作模态、机上正常工作模态、机上被动式数据加载工作模态、地面车间维修工作模态、机上交互式测试工作模态、超温工作模态以及挂起工作模态，当外部供电设备停止对远程接口单元供电后，远程接口单元立即从当前工作模态切换到下电工作模态；

对于初始化工作模态、机上正常工作模态、机上被动式数据加载工作模态、地面车间维修工作模态、机上交互式测试工作模态、超温工作模态以及挂起工作模态，当复位事件触发后，通常包括：通常包括：看门狗超时、恢复操作、手动复位、自动复位，远程接口单元立即从当前工作模态切换到复位工作模态。

当前工作模态可通过一组“地/开路”离散量输出指示，同时还可以通过数据总线告知其他系统。

在实际应用过程中，通过基础工作模态与全部或部分自定义工作模态的组合，可以满足不同远程接口单元工作模态的设计需要，达到通用化的设计目的。

以上实施例仅用于说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。