RU238705U1 - On-board indicator calculator - Google Patents
On-board indicator calculatorInfo
- Publication number
- RU238705U1 RU238705U1 RU2025119227U RU2025119227U RU238705U1 RU 238705 U1 RU238705 U1 RU 238705U1 RU 2025119227 U RU2025119227 U RU 2025119227U RU 2025119227 U RU2025119227 U RU 2025119227U RU 238705 U1 RU238705 U1 RU 238705U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fpga
- data
- board
- fpgas
- indication
- Prior art date
Links
Abstract
Полезная модель относится к вычислителям для бортового индикатора. Технический результат заключается в повышении уровня надежности и отказоустойчивости вычислителя для бортового индикатора. Вычислитель для бортового индикатора включает: физический порт LVDS, соединенный с двумя программируемыми логическими интегральными схемами (ПЛИС), первая ПЛИС (основная), предназначенная для высокоскоростной обработки данных для формирования индикации в соответствии с заданными параметрами, вторая ПЛИС (резервная, контролирующая) - для резервирования и непрерывного контроля достоверности данных, процессор, соединенный с обеими ПЛИС, обеспечивающий обработку данных, поступающих из бортовой сети и базы данных, для формирования управляющих команд в ПЛИС, базу данных, предназначенную для хранения информации, необходимой для корректного формирования индикации и физический порт (бортовая сеть), обеспечивающий передачу данных в бортовую сеть. 1 ил. The utility model relates to on-board indicator computers. The technical result consists in increasing the reliability and fault tolerance of the on-board indicator computer. The on-board indicator computer includes: a physical LVDS port connected to two programmable logic integrated circuits (FPGAs), the first FPGA (main) intended for high-speed data processing to generate an indication in accordance with specified parameters, the second FPGA (backup, control) for redundancy and continuous data reliability monitoring, a processor connected to both FPGAs, ensuring the processing of data received from the on-board network and a database, to generate control commands in the FPGA, a database intended for storing information necessary for the correct generation of an indication, and a physical port (on-board network) ensuring the transfer of data to the on-board network. 1 Fig.
Description
Полезная модель относится к области вычислительной техники и авиационного оборудования и предназначена для использования в гражданских воздушных судах для предоставления экипажу необходимой пилотажно-навигационной и полетной информации через ее отображение на многофункциональном индикаторе, что обеспечивает более удобное и быстрое восприятие данных, и одновременное снижение операционной нагрузки на пилотов.The utility model relates to the field of computing and aviation equipment and is intended for use in civil aircraft to provide the crew with the necessary flight navigation and flight information through its display on a multifunctional indicator, which ensures more convenient and rapid perception of data, and simultaneously reduces the operational workload on pilots.
Бортовой многофункциональный индикатор предназначен для повышения безопасности и эффективности эксплуатации гражданских воздушных судов путем оперативного предоставления экипажу точной, полной и наглядной информации о текущем состоянии воздушного судна, его системах и параметрах полета. Благодаря, контекстуальному отображению данных обеспечивается гибкая адаптация информации к текущей ситуации в полете. Использование многофункционального индикатора также позволяет экипажу эффективно взаимодействовать с другими бортовыми системами, оптимизировать процедуры пилотирования и навигации, что в свою очередь, способствует снижению операционной нагрузки на пилотов. В результате значительно повышается общая безопасность и надежность выполнения полетов, а также улучшается ситуационная осведомленность экипажа.The onboard multifunctional display is designed to improve the safety and efficiency of civil aircraft operations by promptly providing the crew with accurate, complete, and visual information about the current aircraft status, its systems, and flight parameters. Contextual data display allows for flexible adaptation of information to the current flight situation. The multifunctional display also allows the crew to effectively interact with other onboard systems and optimize piloting and navigation procedures, which in turn helps reduce pilot workload. This significantly improves overall flight safety and reliability, while also enhancing crew situational awareness.
Ключевой проблемой при создании и эксплуатации современных бортовых многофункциональных индикаторов является высокая сложность их настройки и конфигурация. Это обусловлено применением сложных аппаратных и программных решений, включая компоненты зарубежного производства, необходимостью интеграции множества информационных потоков и обеспечение высокой плотности отображения данных, для обеспечения гарантии по безошибочному и своевременному представлению критически важной информации, которая напрямую влияет на безопасность полета. В результате процесс разработки и внедрения индикаторов становится продолжительным, дорогостоящим и трудоемким, что создает значительные препятствия для их эффективного использования на воздушных судах.A key challenge in the development and operation of modern onboard multifunctional displays is the high complexity of their setup and configuration. This is due to the use of complex hardware and software solutions, including foreign-manufactured components, the need to integrate multiple information streams, and high-density data display to guarantee the error-free and timely presentation of critical information that directly impacts flight safety. As a result, the process of developing and implementing displays becomes lengthy, expensive, and labor-intensive, creating significant barriers to their effective use on aircraft.
Кроме того, стандартные вычислители для бортового индикатора не обеспечивают достаточную производительность и оперативность, что вызывает задержки, искажение или утрату актуальности отображаемых данных, увеличивая нагрузку на экипаж и повышая риск ошибок при принятии решений.In addition, standard on-board display computers do not provide sufficient performance and responsiveness, which causes delays, distortion, or loss of relevance of displayed data, increasing the workload of the crew and increasing the risk of errors in decision-making.
Для решения указанной проблемы требуется разработать вычислитель для бортового многофункционального индикатора, основанный на аппаратной архитектуре, включающий процессор и две программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС), первая из которых будет предназначена для высокоскоростной обработки и вывода критически важной полетной информации, а вторая - для непрерывного контроля и проверки достоверности отображаемых данных, процессор - для формирования команд для обеих ПЛИС на основании результатов предварительной обработки данных, поступающих из бортовой сети.To solve this problem, it is necessary to develop a computer for an onboard multifunctional display based on a hardware architecture that includes a processor and two programmable logic integrated circuits (FPGAs), the first of which will be designed for high-speed processing and output of critical flight information, and the second for continuous monitoring and verification of the reliability of the displayed data, the processor for generating commands for both FPGAs based on the results of preliminary processing of data coming from the onboard network.
Из данного уровня техники известны следующие технические решения.The following technical solutions are known from the current state of the art.
Известно вычислительное устройство (патент RU 168565) с перестраиваемой архитектурой, использующее программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС) для использования в реконфигурируемых вычислительных блоках многопроцессорных вычислительных систем, предназначенных для решения трудоемких задач и обработки больших информационных массивов и потоков, с использованием распараллеливания и конвейеризации вычислительных процессов. Устройство содержит внешний порт для обмена информацией, коммутатор PCI-Express, интерфейсную ПЛИС, группу из N вычислительных ПЛИС, высокоскоростные интерфейсы PCI-Express, блок оперативного конфигурирования интерфейсной ПЛИС, блок контроля и управления питанием, блок мониторинга, внешний порт контроля и управления JTAG, память конфигурации интерфейсной ПЛИС, двунаправленную общую шину, группу из N вычислительных СБИС, группу из N стартовых конфигураций вычислительных ПЛИС, блок оперативного реконфигурирования памятей стартовых конфигураций вычислительных ПЛИС и блок синхронизации.A computing device (patent RU 168565) with a reconfigurable architecture is known, using programmable logic integrated circuits (FPGA) for use in reconfigurable computing units of multiprocessor computing systems intended for solving labor-intensive problems and processing large data arrays and flows, using parallelization and pipelining of computing processes. The device comprises an external port for data exchange, a PCI-Express switch, an interface FPGA, a group of N computing FPGAs, high-speed PCI-Express interfaces, a unit for operational configuration of the interface FPGA, a power control and management unit, a monitoring unit, an external JTAG control and management port, configuration memory of the interface FPGA, a bidirectional common bus, a group of N computing ASICs, a group of N starting configurations of the computing FPGAs, a unit for operational reconfiguration of the memories of the starting configurations of the computing FPGAs, and a synchronization unit.
Указанное техническое решение ориентировано на повышение производительности и снижение энергопотребления в задачах обработки больших массивов данных, но не обеспечивает интеграцию с бортовой цифровой сетью воздушного судна.This technical solution is aimed at increasing productivity and reducing energy consumption in large data processing tasks, but does not provide integration with the aircraft's onboard digital network.
Известна полезная модель (патент RU 185051), которая относится к области промышленных систем связи реального времени, а именно к подчиненному устройству сети Ethernet POWERLINK на базе программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС), включающему в себя модуль интерфейса к микросхеме физического уровня, вход/выход которого подключен к общему каналу данных, к которому подключены модуль циклического обмена данными и модуль асинхронного обмена данными, который подключен к модулю базового словаря, который подключен к памяти объектного словаря, которая также подключена к модулю циклического обмена данными. Полезная модель обеспечивает снижение требований к логической емкости применяемой ПЛИС и возможность реализации устройства без дополнительных микросхем памяти.A utility model (patent RU 185051) is known, which pertains to the field of industrial real-time communication systems, specifically to a slave device of the Ethernet POWERLINK network based on a programmable logic integrated circuit (FPGA), including an interface module to a physical layer chip, the input/output of which is connected to a common data channel, to which are connected a cyclic data exchange module and an asynchronous data exchange module, which is connected to a base dictionary module, which is connected to object dictionary memory, which is also connected to the cyclic data exchange module. This utility model reduces the requirements for the logical capacity of the FPGA used and allows the device to be implemented without additional memory chips.
Недостаток данного технического решения является отсутствие механизмов аппаратного резервирования и взаимного контроля между несколькими ПЛИС, что существенно снижает отказоустойчивость и делает такую архитектуру менее подходящей для авиационных систем.The disadvantage of this technical solution is the lack of hardware redundancy mechanisms and mutual control between several FPGAs, which significantly reduces fault tolerance and makes this architecture less suitable for aviation systems.
Известен автономный вычислительный модуль (патент RU 2720556), который содержит интерфейсную ПЛИС, группу из N вычислительных ПЛИС, внешний высокоскоростной последовательный порт, К групп по N вычислительных СБИС, внешний порт контроля и управления ПЛИС, процессорное ядро, память конфигурации интерфейсной ПЛИС, блок оперативного реконфигурирования памятей стартовых конфигураций вычислительных ПЛИС, группу из N памятей стартовых конфигураций вычислительных ПЛИС, группу из N блоков индивидуального контроля и управления питанием вычислительных СБИС, группу из N блоков индивидуальной настройки рабочих частот вычислительных СБИС, группу из N Flash памятей вычислительных СБИС, оперативную память процессорного ядра, внешний порт консольного управления, блок индикации состояния модуля и внешний порт контроля и управления СБИС для увеличение производительности вычислительного модуля, а также расширение области применения и классов эффективно решаемых вычислительно сложных задач.An autonomous computing module is known (patent RU 2720556), which contains an interface FPGA, a group of N computing FPGAs, an external high-speed serial port, K groups of N computing ASICs, an external FPGA monitoring and control port, a processor core, interface FPGA configuration memory, a unit for operational reconfiguration of memories of starting configurations of computing FPGAs, a group of N memories of starting configurations of computing FPGAs, a group of N units for individual monitoring and power management of computing ASICs, a group of N units for individual adjustment of operating frequencies of computing ASICs, a group of N Flash memories of computing ASICs, RAM of the processor core, an external console control port, a module status indication unit and an external ASIC monitoring and control port for increasing the performance of the computing module, as well as expanding the scope of application and classes of effectively solved computationally complex problems.
Существенный недостаток данного технического решения заключается в отсутствие специализированных портов, необходимых для прямой передачи видеосигнала на матрицу индикатора и взаимодействия с защищенной бортовой сетью воздушного судна. Кроме того, решение ориентировано преимущественно на автономное функционирование и высокопроизводительную обработку данных, однако не предусматривает особенности интеграции с бортовой сетью воздушного судна, что затрудняет его применение в гражданской авиации.A significant drawback of this technical solution is the lack of specialized ports required for direct video signal transmission to the display matrix and interaction with the aircraft's secure onboard network. Furthermore, the solution is primarily designed for autonomous operation and high-performance data processing, but lacks the ability to integrate with the aircraft's onboard network, complicating its use in civil aviation.
Известна система визуализации полета и когнитивный пилотажный индикатор одновинтового вертолета (патент RU 2497175), содержащая вычислитель блока определения параметров пространственного положения и динамики движения, который включает модули алгоритмической коррекции инструментальных погрешностей датчиков первичной информации (ДПИ), цифровые фильтры компенсации вибрационных ускорений связанных осей вертолета, инерциально-спутниковый фильтр, которые реализованы программно-алгоритмическими средствами. Они предназначены для повышения точности и надежности определения параметров путевой скорости, параметров ветра, параметров пространственного положения вертолета - углов крена и тангажа, - необходимых экипажу для безопасного приземления вертолета в условиях отсутствия визуальной видимости земной поверхности. Вычислитель блока определения параметров пространственного положения и динамики движения дополнительно содержит топографическую базу данных подстилающей поверхности, например, цифровую картографическую информацию с наложенной на нее всемирной аэронавигационной базой данных фирмы Garmin - Garmin Flight Charts или высокоточную улучшенную базу данных цифрового рельефа местности -ландшафта Земли EGPWS фирмы Honeywell.A flight visualization system and cognitive flight indicator for a single-rotor helicopter (patent RU 2497175) are known. They comprise a computer unit for determining spatial attitude and motion dynamics parameters, which includes modules for algorithmic correction of instrumental errors of primary information sensors (PIS), digital filters for compensating for vibration accelerations of the helicopter's coupled axes, and an inertial-satellite filter, all implemented using software and algorithms. These systems are designed to improve the accuracy and reliability of determining ground speed, wind parameters, and helicopter attitude parameters—roll and pitch angles—required by the crew for safe landing in conditions where the ground surface is not clearly visible. The computer of the block for determining the parameters of spatial position and motion dynamics additionally contains a topographic database of the underlying surface, for example, digital cartographic information with the worldwide aeronautical database of the Garmin company - Garmin Flight Charts - superimposed on it, or a high-precision improved database of digital terrain - Earth landscape EGPWS from Honeywell.
В данном решении не предусмотрены механизмы формирования исходных данных и контроля их целостности, что препятствует возможности формального подтверждения соответствия требованиям по безопасности и надежности, предъявляемым к авиационному оборудованию.This solution does not provide for mechanisms for generating initial data and monitoring its integrity, which prevents the possibility of formal confirmation of compliance with the safety and reliability requirements imposed on aviation equipment.
Известен блок вычислительный (патент RU 2707701), который содержит корпус с размещенной в нем кроссплатой, на кроссплате установлены, по меньшей мере, по одному вычислительному модулю, модулю интерфейсному, модулю коммутации и модулю питания, соединенные между собой сервисной шиной и направлен на создание вычислителя бортового авиационного оборудования при повышении уровня его надежности и упрощении технологии применения. При этом блок вычислительный выполнен с возможностью использования высокоскоростного последовательного интерфейса приема и передачи первичной информации от внешних датчиков для обмена этой информацией с другими модулями для передачи видеоданных по интерфейсу ARJNC818 между модулями интерфейсными и модулями коммутации.A computing unit (patent RU 2707701) is known, comprising a housing with a backplane. The backplane contains at least one computing module, an interface module, a switching module, and a power supply module, all connected via a service bus. The unit is designed to create a computer for onboard aviation equipment while increasing its reliability and simplifying its use. Furthermore, the computing unit is configured to utilize a high-speed serial interface for receiving and transmitting primary data from external sensors, and to exchange this information with other modules for transmitting video data via the ARJNC818 interface between the interface modules and the switching modules.
Недостатком данного технического решения является отсутствие специализированных механизмов аппаратного резервирования и взаимного контроля вычислительных видеопотоков. Кроме того, в описанном решении подробно не рассматриваются механизмы формирования видеоданных, что затрудняет использование системы в составе многофункциональных индикаторов (МФИ), где требуется оперативная генерация графических элементов и потоковых визуальных данных в соответствии с требованиями к бортовым системам отображения.A drawback of this technical solution is the lack of specialized hardware redundancy mechanisms and mutual control of computing video streams. Furthermore, the described solution does not address in detail the mechanisms for generating video data, which complicates the system's use in multifunctional displays (MFIs), which require the rapid generation of graphic elements and streaming visual data in accordance with the requirements of onboard display systems.
Техническое решение, известное из источника RU 2707701, по технической сущности является наиболее близким к предлагаемой полезной модели и может выступать в качестве прототипа.The technical solution known from source RU 2707701 is, in its technical essence, the closest to the proposed utility model and can serve as a prototype.
Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является разработка вычислителя для бортового индикатора воздушного судна, в котором функции высокоскоростной обработки и формирования индикации с минимальными задержками реализованы в первой программируемой логической интегральной схеме (ПЛИС), а функции резервирования и непрерывного контроля достоверности отображаемой информации реализованы во второй ПЛИС путем постоянного сравнения результатов работы обеих ПЛИС, что существенно повышает надежность и отказоустойчивость вычислителя, а предварительная обработка информации из бортовой сети и формирование управляющих команд для обеих ПЛИС реализованы в процессоре, что существенно повышает автономность вычислителя.The problem addressed by the claimed utility model is the development of a computer for an on-board display of an aircraft, in which the functions of high-speed processing and generation of indication with minimal delays are implemented in the first programmable logic integrated circuit (FPGA), and the functions of redundancy and continuous control of the reliability of the displayed information are implemented in the second FPGA by constantly comparing the results of the operation of both FPGAs, which significantly increases the reliability and fault tolerance of the computer, and the preliminary processing of information from the on-board network and the formation of control commands for both FPGAs are implemented in the processor, which significantly increases the autonomy of the computer.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в повышении уровня надежности и отказоустойчивости вычислителя для бортового индикатора за счет увеличения скорости обработки информации и ее достоверности при отображении, а также в упрощении конфигурации вычислителя.The technical result of the proposed utility model consists of increasing the level of reliability and fault tolerance of the computer for the on-board indicator by increasing the speed of information processing and its reliability when displayed, as well as simplifying the configuration of the computer.
Заявленный технический результат достигается за счет исполнения вычислителя для бортового индикатора, содержащего физический порт (бортовая сеть) для передачи информации в бортовую сеть, процессор, предназначенный для предварительной обработки данных, поступающих из бортовой сети и базы данных, а также формирования управляющих команд для программируемых логических интегральных схем (ПЛИС), базу данных, обеспечивающую хранение информации, необходимой для корректного формирования индикации, две программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС), при этом первая ПЛИС (основная), выполненная с возможностью высокоскоростной обработки данных и формирования индикации с минимальными временными задержками и высокой оперативностью визуализации, вторая ПЛИС (резервная, контролирующая), выполненная с возможностью резервирования и непрерывного контроля достоверности данных путем сравнения выходных данных с первой ПЛИС для повышения надежности работы вычислителя, физический порт LVDS для передачи данных от ПЛИС на бортовой индикатор.The claimed technical result is achieved by implementing a computer for an on-board indicator, which contains a physical port (on-board network) for transmitting information to the on-board network, a processor intended for preliminary processing of data coming from the on-board network and a database, as well as the formation of control commands for programmable logic integrated circuits (FPGAs), a database that ensures the storage of information necessary for the correct formation of an indication, two programmable logic integrated circuits (FPGAs), wherein the first FPGA (main) is configured with the possibility of high-speed data processing and the formation of an indication with minimal time delays and high visualization efficiency, the second FPGA (backup, monitoring), configured with the possibility of redundancy and continuous monitoring of the reliability of data by comparing the output data with the first FPGA to improve the reliability of the computer, a physical LVDS port for transmitting data from the FPGA to the on-board indicator.
При этом, первая программируемая логическая интегральная схема ПЛИС (основная) отвечает за формирование индикации по основному алгоритму визуализации, используя оптимизированные методы обработки и рендеринга графической информации, что обеспечивает минимальные задержки и высокую точность отображения данных.At the same time, the first programmable logic integrated circuit (FPGA) (the main one) is responsible for generating the indication according to the main visualization algorithm, using optimized methods of processing and rendering graphic information, which ensures minimal delays and high accuracy of data display.
Вторая программируемая логическая интегральная схема ПЛИС (резервная, контролирующая) выполняет параллельную обработку данных с применением альтернативного алгоритма визуализации, включая отличную от основной методику синхронизации и компоновки отображения.The second programmable logic integrated circuit (FPGA) (backup, control) performs parallel data processing using an alternative visualization algorithm, including a different synchronization and display layout technique from the main one.
Важно, чтобы первая и вторая ПЛИС были основаны на различных архитектурах и использовании разных алгоритмов формирования изображений и видеоданных. Такой подход обеспечивает независимую обработку данных и последующее сравнение результатов, что значительно повышает надежность вычислителя для бортового индикатора.It's important that the first and second FPGAs be based on different architectures and utilize different algorithms for generating images and video data. This approach ensures independent data processing and subsequent comparison of results, significantly increasing the reliability of the onboard display's computer.
Такая архитектура позволит эффективно обрабатывать, интегрировать и формировать для отображения большие объемы данных, поступающих от различных систем воздушного судна, включая навигационные, пилотажные системы, системы управления двигателями, внешние сенсоры, и минимизировать временные задержки в условиях высоких скоростей полета и динамично меняющейся оперативной обстановки, что значительно повышает безопасность и надежность выполнения полетов.This architecture will enable the efficient processing, integration, and display of large volumes of data received from various aircraft systems, including navigation, flight control, engine control, and external sensors, while minimizing time delays in high-speed flight conditions and dynamically changing operational environments, significantly improving flight safety and reliability.
На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого вычислителя для бортового многофункционального индикатора, где 1 - физический порт LVDS, обеспечивающий передачу данных; 2 - ПЛИС (основная); 3 - ПЛИС (резервная, контролирующая); 4 - процессор; 5 - база данных; 6 - физический порт (бортовая сеть) для передачи данных в бортовую сеть.Fig. 1 shows the structural diagram of the proposed computer for an on-board multifunctional indicator, where 1 is the physical LVDS port providing data transmission; 2 is the FPGA (main); 3 is the FPGA (backup, control); 4 is the processor; 5 is the database; 6 is the physical port (on-board network) for transmitting data to the on-board network.
Вычислитель для бортового индикатора выполнен в виде единого устройства, которое содержит в своем составе элементы, представляющие собой сборочные единицы, соединенные между собой сборочными операциями, и обладает функционально-конструктивным единством, поэтому может быть заявлен в качестве полезной модели.The computer for the on-board indicator is made in the form of a single device, which contains elements in its composition that are assembly units connected to each other by assembly operations, and has a functional and structural unity, therefore it can be declared as a utility model.
Вычислитель для бортового оборудования (фиг. 1) включает: физический порт LVDS (1), соединенный с двумя программируемыми логическими интегральными схемами (ПЛИС), первая ПЛИС (основная) (2) предназначенная для высокоскоростной обработки данных для формирования индикации в соответствии с заданными параметрами, вторая ПЛИС (резервная, контролирующая) (3) - для формирования индикации, резервирования и непрерывного контроля достоверности данных путем сравнения с данными первой ПЛИС (основной) (2), процессор (4), соединенный с обеими ПЛИС, обеспечивающий предварительную обработку данных, поступающих из бортовой сети и базы данных (5), и формирования управляющих команд в ПЛИС, базу данных (5), предназначенную для хранения информации, необходимой для корректного формирования индикации и физический порт (бортовая сеть) (6), обеспечивающий передачу данных в бортовую сеть и взаимосвязь с вычислителями, участвующими в обеспечении полета.The on-board equipment computer (Fig. 1) includes: a physical LVDS port (1) connected to two programmable logic integrated circuits (FPGAs), the first FPGA (main) (2) intended for high-speed data processing for generating an indication in accordance with specified parameters, the second FPGA (backup, monitoring) (3) - for generating an indication, backup and continuous monitoring of the reliability of data by comparing with the data of the first FPGA (main) (2), a processor (4) connected to both FPGAs, providing preliminary processing of data coming from the on-board network and the database (5), and generating control commands in the FPGA, the database (5), intended for storing information necessary for the correct generation of an indication and a physical port (on-board network) (6), providing data transmission to the on-board network and interconnection with the computers participating in flight support.
В предпочтительном варианте осуществления полезной модели в качестве ПЛИС (основная) (2) может быть использована микросхема семейства Xilinx AMD Kintex 7, а в качестве ПЛИС (резервная, контролирующая) (3) - Intel Cyclone 10, что позволит произвести независимую обработку данных и повысить отказоустойчивость полезной модели.In a preferred embodiment of the utility model, a Xilinx AMD Kintex 7 family microcircuit can be used as the FPGA (main) (2), and an Intel Cyclone 10 can be used as the FPGA (backup, control) (3), which will allow for independent data processing and increase the fault tolerance of the utility model.
Процессор (4) может быть реализован на базе микросхемы PowerPC, что позволит достичь соответствие строгим требованиям к безопасности и надежности, а также совместимость с сертификационными нормами для авиационной электроники, поскольку находит широкое применение в бортовых системах управления.The processor (4) can be implemented on the basis of a PowerPC chip, which will allow compliance with strict safety and reliability requirements, as well as compatibility with certification standards for aviation electronics, since it is widely used in on-board control systems.
Предлагаемый вычислитель для бортового индикатора (фиг. 1) функционирует следующим образом.The proposed computer for the on-board indicator (Fig. 1) functions as follows.
Посредством физического порта (бортовой сети) (6) процессор (4) получает пилотажную и навигационную информацию из бортовой сети, а также дополнительные данные от других вычислителей, участвующие в обеспечении полета. К поступающим параметрам относятся - данные о текущем положении воздушного судна (координаты, высота, скорость, курс), параметры полетного задания, состояние бортовых систем и агрегатов, а также внешняя навигационная информация, полученная от спутниковых, радионавигационных и инерциальных систем.Via the physical port (onboard network) (6), the processor (4) receives flight and navigation information from the onboard network, as well as additional data from other flight support computers. Incoming parameters include data on the current aircraft position (coordinates, altitude, speed, heading), flight mission parameters, the status of onboard systems and components, and external navigation information obtained from satellite, radio navigation, and inertial systems.
Параллельно процессор (4) обращается к базе данных (5), которая содержит картографическую и вспомогательную информацию, необходимую для корректного формирования индикации. В базе данных хранятся цифровые карты местности, сведения о воздушных трассах, аэропортах, высотных препятствиях, метеорологические данные и другие параметры, критически важные для ситуационной осведомленности экипажа. Использование информации из базы данных позволяет учитывать не только текущие параметры полета, но и прогнозируемые изменения на маршруте, что обеспечивает своевременное предупреждение экипажа о потенциальных угрозах и изменениях в навигационной обстановке.In parallel, the processor (4) accesses the database (5), which contains cartographic and auxiliary information necessary for the correct generation of indications. The database stores digital terrain maps, information on air routes, airports, high-altitude obstacles, meteorological data, and other parameters critical to the crew's situational awareness. Using the database information allows for consideration of not only current flight parameters but also predicted changes along the route, providing timely warning to the crew of potential threats and changes in the navigational situation.
На основе полученных данных процессор (4) выполняет предварительную обработку информации, ее анализ, сопоставления с текущими условиями полета и формирует управляющие команды для ПЛИС. Эти команды определяют параметры индикации, включая: состав и расположение отображаемых элементов (набор графических и текстовых элементов, а также их размещение на экране), цветовую кодировку (для выделения важной информации либо предупреждений), динамику изменения данных (частоту или условия обновления информации в зависимости от текущих условий полета), формат представления критически важных параметров, обеспечивающих их быстрое и однозначное восприятие, а также интеграцию информационных слов в единый интерфейс (без перегрузки восприятия).Based on the received data, the processor (4) pre-processes the information, analyzes it, compares it with current flight conditions, and generates control commands for the FPGA. These commands determine the display parameters, including: the composition and arrangement of displayed elements (the set of graphic and text elements, as well as their placement on the screen), color coding (to highlight important information or warnings), data dynamics (the frequency or conditions of information update depending on current flight conditions), the presentation format of critical parameters, ensuring their quick and unambiguous perception, and the integration of information words into a single interface (without overloading the user's perception).
Далее первая ПЛИС (основная) (2) с использованием основного алгоритма визуализации принимает управляющие команды от процессора (4), после чего выполняет их высокоскоростную обработку для формирования индикации в соответствии с заданными параметрами. Использование ПЛИС (основной) (2) позволяет объединить различные информационные потоки, выполнить графическую обработку и фильтрацию, адаптировать визуальное представление под текущие условия полета и подготовить информацию для вывода на индикатор, что существенно минимизирует задержки при обработке и подготовке информации, обеспечивая высокоскоростной режим работы вычислителя.Next, the first FPGA (main) (2), using the primary visualization algorithm, receives control commands from the processor (4), after which it performs high-speed processing to generate the display in accordance with the specified parameters. The use of the FPGA (main) (2) allows for the integration of various information streams, graphic processing and filtering, adaptation of the visual representation to current flight conditions, and preparation of information for display on the display. This significantly minimizes delays in processing and preparation of information, ensuring high-speed operation of the computer.
Вторая ПЛИС (резервная, контролирующая) (3) выполняет аналогичную обработку данных независимо от первой ПЛИС (основной) (2). После получения управляющих команд от процессора (4) вторая ПЛИС (резервная, контролирующая) формирует индикацию с использованием альтернативного алгоритма визуализации, включая резервирование и непрерывный контроль достоверности полученных данных с результатами первой ПЛИС (основной) (2). Это обеспечивает дополнительный уровень контроля достоверности формируемой индикации, позволяя выявлять возможные расхождения, предотвращать вывод некорректной или искаженной информации на индикатор.The second FPGA (backup, control) (3) performs similar data processing independently of the first FPGA (main) (2). Upon receiving control commands from the processor (4), the second FPGA (backup, control) generates an indication using an alternative visualization algorithm, including redundancy and continuous verification of the received data against the results of the first FPGA (main) (2). This provides an additional level of verification of the generated indication, allowing for the identification of possible discrepancies and the prevention of incorrect or distorted information being output to the indicator.
В случае совпадения результатов обработки видеосигнал передается через физический порт LVDS (1) на матрицу отображения бортового индикатора, где визуализируется в виде достоверной и оперативной индикации, что обеспечивает экипажу доступ к критически важным данным в реальном времени.If the processing results match, the video signal is transmitted via the physical LVDS port (1) to the on-board indicator display matrix, where it is visualized as a reliable and timely indication, providing the crew with access to critical data in real time.
В случае обнаружения критических различий между данными, полученными ПЛИС, ПЛИС (резервная, контролирующая) (3) инициирует дополнительные проверки или механизмы для исключения возможности отображения ошибочных или некорректных данных.If critical differences are detected between the data received by the FPGA, the FPGA (backup, control) (3) initiates additional checks or mechanisms to eliminate the possibility of displaying erroneous or incorrect data.
Таким образом, предложенная архитектура вычислителя для бортового индикатора повышает надежность и отказоустойчивость вычислителя для бортового индикатора за счет увеличения скорости обработки информации и ее достоверности при отображении.Thus, the proposed architecture of the on-board indicator computer increases the reliability and fault tolerance of the on-board indicator computer by increasing the speed of information processing and its reliability when displayed.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU238705U1 true RU238705U1 (en) | 2025-11-11 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2497175C1 (en) * | 2012-05-11 | 2013-10-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственный комплекс "ЭЛАРА" имени Г.А. Ильенко" (ОАО "ЭЛАРА") | Flight display system and cognitive flight display for single-rotor helicopter |
| RU2707701C1 (en) * | 2019-04-02 | 2019-11-28 | Общество с ограниченной ответственностью "ГРЭК" | Computing unit |
| RU2720556C1 (en) * | 2019-12-06 | 2020-05-12 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт "Квант" | Autonomous computing module |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2497175C1 (en) * | 2012-05-11 | 2013-10-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственный комплекс "ЭЛАРА" имени Г.А. Ильенко" (ОАО "ЭЛАРА") | Flight display system and cognitive flight display for single-rotor helicopter |
| RU2707701C1 (en) * | 2019-04-02 | 2019-11-28 | Общество с ограниченной ответственностью "ГРЭК" | Computing unit |
| RU2720556C1 (en) * | 2019-12-06 | 2020-05-12 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт "Квант" | Autonomous computing module |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US12487606B2 (en) | Vehicle control router | |
| US9099012B2 (en) | Adjustment of altitude measurements | |
| US10074285B2 (en) | Systems and methods for providing optimized taxiing path operation for an aircraft | |
| Spitzer et al. | Avionics: Elements, software and functions | |
| CN204856097U (en) | A miniaturized integrated avionics system for helicopter | |
| CN110444077A (en) | A virtual cockpit system for simulating aircraft | |
| CN108445822A (en) | A kind of more member's aircraft avionics systems | |
| EP3764061B1 (en) | System and method for adjusting a dynamic scale indicator on a flight display of an aircraft | |
| US11655047B2 (en) | System and method for monitoring an electronic checklist and supporting sensors | |
| RU238705U1 (en) | On-board indicator calculator | |
| WO2024091629A1 (en) | Improved vehicle control loops and interfaces | |
| US8794970B2 (en) | Control systems to emulate jet aircraft in reciprocating engine-powered trainers | |
| CN104106012B (en) | Information and control systems for multipurpose aircraft | |
| KR20170098426A (en) | FPGA Based HILS Test Apparatus for Real Time Testing Hardware and Software Module with Multiple Digital Communication Interface | |
| EP3896673A1 (en) | Systems and methods for onboard storage of avionics data | |
| US11224094B1 (en) | Shared networking infrastructure with multi-link channel bonding | |
| EP3564925A1 (en) | Method and system to render a display for a legacy cockpit system using data from an advanced flight management system | |
| US12412479B2 (en) | Method and system to uniquely represent certified and uncertified applications data for an aircraft | |
| EP4379696A1 (en) | Method and system to uniquely represent certified and uncertified applications data for an aircraft | |
| EP4330635B1 (en) | System for displaying critical and non-critical information | |
| EP4432177A1 (en) | Service issue forecasting that adapts to aircraft operations | |
| EP3647923B1 (en) | System for generating an animated display | |
| US20240308692A1 (en) | Service issue forecasting that adapts to aircraft operations | |
| US20250264978A1 (en) | Flight deck system with improved chart display | |
| EP3767230A1 (en) | Method and system to display object locations during a search and rescue operation |