一种综合监视系统

技术领域

本发明属于综合监视系统的系统结构设计领域，尤其涉及一种综合监视系统。

背景技术

综合监视系统(Integrated Surveillance System,以下简称ISS)为飞机提供恶劣气象探测(含风切变探测)、空中飞机防相撞撞、近地防撞等飞机环境监视功能，保障飞机全航程飞行安全。ARINC特性768-2综合监视系统规定了系统功能构型及其外型结构、接口信号定义及电气特性、装机交联等要素。ISS包括的监视功能如下：

机载防撞系统(ACAS)(或称TCAS)；

空中交通管制应答机(ATCRBS/S模式)；

气象雷达(WXR)/预测风切变系统(PWS)；

地形感知与告警系统(TAWS)/反应风切变系统(RWS)；

广播式自动相关监视(ADS-B OUT/IN)；

上述子功能均有ARINC标准规定其系统特性：TCAS(ARINC 735A)、应答机(ARINC718A)，气象雷达(ARINC 708A)，TAWS(ARINC 762)，ADS-B OUT(ARINC 718A-3)以及ADS-BIN(ARINC 735B)。

综合监视系统的所能包括的上述监视功能，可进行组合形成不同的系统构型。ARINC组织2011年发布升级版本ARINC768－2《综合监视系统(ISS)最低性能标准》，该标准定义了4种构型的ISS，见表1。

表1 ISS构型

当前国际上的主流产品主要采用A构型和D构型，这两种主流构型的区别在于是否具备气象雷达功能(WXR/PWR)。

目前国际和国外的主流产品的特点是采用独立的、无法进行资源动态配置的模块/电路分别完成交通监视(含ACAS、XPDR、ADS-B等)、地形监视(含TAWS与RWS)、气象监视(WXR与RWS)等功能，没有考虑硬件资源的裕度设计，一旦这些独立模块与电路发生功能故障或性能降低时，其相应的交通、地形或气象监视告警功能就会丧失或产生性能指标的下降。这种传统的构架设计，受限于固有的硬件资源，无法进行资源选择与自动配置，因而不能在部分资源失效时，采用替代资源实现其功能，难以提高系统的任务可靠性。

发明内容

本发明的目的在于，为克服现有技术缺陷，提供了本发明提出一种新的综合监视系统，综合利用合理的功能模块划分与裕度设计，并结合模块的位置识别与BIT设计，进行硬件资源与软件功能的自动配置，从而解决某独立模块/硬件电路失效或性能降低，造成相应功能降低的问题，提高ISS的任务可靠性。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种综合监视系统，所述综合监视系统包括：交通收发机模块、接口与仲裁模块、处理模块A、处理模块B和处理模块C；其中，所述交通收发机模块被配置为用于实现交通监视功能射频信号的接收与发射；所述接口与仲裁模块被配置为用于实现各功能模块共用的输入、输出接口数据的处理与中转；所述处理模块A、处理模块B和处理模块C分别被配置为工况下，分别实现交通监视、地形监视和气象监视功能，并在其它处理模块报故时，附加实现其功能。

根据一个优选的实施方式，所述综合监视系统还包括电源模块，所述电源模块被配置为用于对其它模块进行供电。

根据一个优选的实施方式，所述综合监视系统还包括背板，所述交通收发机模块、接口与仲裁模块、处理模块A、处理模块B、处理模块C和电源模块被设置于所述背板之上。

根据一个优选的实施方式，所述背板被配置为用于实现与外部设备或内部各模块互联，实现电源、信号交互，并为各处理器模块提供位置/身份识别。

根据一个优选的实施方式，所述综合监视系统被配置有设备内置自检测BIT流程，所述BIT流程包括对各处理模块的上电自检、周期自检和启动自检。

根据一个优选的实施方式，所述综合监视系统在完成BIT流程后，各处理器模块将自检信息上报给接口与仲裁模块；接口与仲裁模块将自检信息进行汇总，并进入故障处理流程，包括记录故障、仲裁与功能配置。

根据一个优选的实施方式，所述接口与仲裁模块对各处理模块的冲裁配置方法包括：当三个处理模块任意一个发生故障，则将故障模块所承担的功能，按照预先设定的优先级分配到未发生故障的模块；当三个模块中的任意两个发生故障，则由仍然正常的模块负责所有功能；当三个模块全部故障时，则综合监视系统报故障。

根据一个优选的实施方式，所述接口与仲裁模块对各处理模块的冲裁配置方法还包括对故障模块的故障处理，故障处理流程包括记录故障和采用两级复位的方式尝试消除故障。

根据一个优选的实施方式，所述两级复位包括：首先通过模块复位信号完成模块复位，等到模块复位完毕后重新判断其是否存在故障，若依然存在故障则通过程控电源模块的对应电源信号的“通断”对其进行“上电复位”。

根据一个优选的实施方式，在两级复位过程后，模块自检正常，则该模块作为“备份”模块，待其它模块发生故障时按照优先级进行功能使能；如果故障不能回复，则进行将该信息记入历史故障数据。

前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案；且本发明，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。

本发明的有益效果在于，基于模块身份识别、模块故障自检和软件使能的方式对系统功能进行重新配置，时间可以达到毫秒级无缝切换；对安全等级为重要的ISS功能，去除处理模块单点故障，提高其任务可靠性；在设备正常工作状态，下各处理模块均具有超过50％的处理余量，处于降级工作状态，能够提高单模块的基本可靠性；对故障模块进行两级复位，如果故障性质为“软件或间歇性”故障，有可能恢复，从而故障模块转为备份模块。

附图说明

图1是本发明综合监视系统各功能模块的连接关系示意图。

图2是本发明综合监视系统的工作流程图。

图3是本发明综合监视系统的仲裁流程示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明要指出的是，本发明中，如未特别写出具体涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等，则本发明涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等均为本领域技术人员在现有技术的基础上，可以不经过创造性劳动可以得知的。

实施例1：

参考图1、图2和图3所示，本发明公开了一种综合监视系统。ISS的特点是功能高度集成，构型灵活多变，主流的A、D构型均包括交通监视与地形监视功能，其中A构型还具备气象监视功能。本发明提出的综合监视系统，综合利用合理的功能模块划分与裕度设计，并结合模块的位置识别与BIT设计，进行硬件资源与软件功能的自动配置，从而解决某独立模块/硬件电路失效或性能降低，造成相应功能降低的问题，提高了ISS的任务可靠性。本发明适用于A、D两种主流的ISS构型，也适用于B、C两种构型。

本发明综合监视系统包括：交通收发机模块、接口与仲裁模块、处理模块A、处理模块B和处理模块C、电源模块和背板。

所述综合监视系统还包括背板，所述交通收发机模块、接口与仲裁模块、处理模块A、处理模块B、处理模块C和电源模块被设置于所述背板之上。

优选地，所述交通收发机模块被配置为用于实现交通监视功能射频信号的接收与发射。具体地，接收来自天线的射频信号根据具体实现向处理模块输出相应的中频或视频信号；接收处理模块的控制信息发射ACAS询问、XPDR应答或ADS-B广播信号。

优选地，所述接口与仲裁模块被配置为用于实现各功能模块共用的输入、输出接口数据的处理与中转。具体地，基于各模块的BITE，进行相应处理，一是按一定的策略与指定故障处理模块的功能由其他模块承接，二是对故障模块进行复位、故障恢复，三是进行故障记录。

优选地，所述处理模块A、处理模块B和处理模块C分别被配置为工况下，分别实现交通监视、地形监视和气象监视功能，并在其它处理模块报故时，附加实现其功能。且，个处理模块在附加实现其它模块功能时，不影响原有功能的正常运行。

优选地，通过处理模块设置完成了本综合监视系统的裕度设计。即是，采用3个处理模块分别完成交通监视、地形监视、气象监视三项功能。三个处理器模块采用完全一致的设计，装机后插入背板，并通过背板的位置指示信号实现位置信息的采集，判断自己的身份，进而按照故障处理规则实现裕度功能。

3个处理模块的软件功能的设计是一样的，采用全功能设计，其功能包括交通监视、地形监视、气象监视全部三项功能，软件通过读取3Bit的“OPEN/GND”离散信息接口读取背板的位置指示信息，判断身份信息。在正常工作期间，“使能”其所在位置对应的功能。例如：某处理模块读取身份信息为“001”则确认自己的位置信息为“A”，参见表1，该处理模块正常工作期间使能“交通监视”功能。

身份信息编码见下表。

身份信息编码表

优选地，所述电源模块被配置为用于对其它模块进行供电。具体地，其中为各处理器模块提供的电源(通常为+5V)其输出可控，以便于对其进行重新上电复位。

优选地，所述背板被配置为用于实现与外部设备或内部各模块互联，实现电源、信号交互，并为各处理器模块提供位置/身份识别。

优选地，所述综合监视系统被配置有设备内置自检测BIT流程，所述BIT流程包括对各处理模块的上电自检、周期自检和启动自检。

具体地，BIT设计覆盖了处理模块的CPU、本地总线、内存、程序与数据存储区、定时器、内部电源,功能运行所需外部输入信息等。

进一步地，所述综合监视系统在完成BIT流程后，各处理器模块将自检信息上报给接口与仲裁模块。接口与仲裁模块将自检信息进行汇总，并进入故障处理流程，包括记录故障、仲裁与功能配置。

优选地，所述接口与仲裁模块对各处理模块的冲裁配置方法包括：当三个处理模块任意一个发生故障，则将故障模块所承担的功能，按照预先设定的优先级分配到未发生故障的模块。当三个模块中的任意两个发生故障，则由仍然正常的模块负责所有功能。当三个模块全部故障时，则综合监视系统报故障。

优选地，所述接口与仲裁模块对各处理模块的冲裁配置方法还包括对故障模块的故障处理，故障处理流程包括记录故障和采用两级复位的方式尝试消除故障。

进一步地，所述两级复位包括：首先通过模块复位信号完成模块复位，等到模块复位完毕后重新判断其是否存在故障，若依然存在故障则通过程控电源模块的对应电源信号的“通断”对其进行“上电复位”。

更进一步地，在两级复位过程后，模块自检正常，则该模块作为“备份”模块，待其它模块发生故障时按照优先级进行功能使能；如果故障不能回复，则进行将该信息记入历史故障数据。

对于其他构型的ISS系统，均可采用本发明原理进行模块划分、自检、故障处理，以及功能配置。例如D构型，具备交通监视与地形监视功能。则采用A、B两个处理模块在正常工作时分别完成以上两个功能，其中任何一个模块故障时，配置另外一个模块完成该功能。对于B、C构型也可以参照此方法进行灵活的功能模块划分和功能配置，此处不再赘述。

本发明设计了一种具备资源裕度与功能可配置的综合监视系统，可产生以下效果：基于模块身份识别、模块故障自检和软件使能的方式对系统功能进行重新配置，时间可以达到毫秒级无缝切换；对安全等级为重要的ISS功能，去除处理模块单点故障，提高其任务可靠性；在设备正常工作状态，下各处理模块均具有超过50％的处理余量，处于降级工作状态，能够提高单模块的基本可靠性；对故障模块进行两级复位，如果故障性质为“软件或间歇性”故障，有可能恢复，从而故障模块转为备份模块。

前述本发明基本例及其各进一步选择例可以自由组合以形成多个实施例，均为本发明可采用并要求保护的实施例。本发明方案中，各选择例，与其他任何基本例和选择例都可以进行任意组合。本领域技术人员可知有众多组合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。