机载数据存储与管理软件设计

高怡寒，李文衡，李昊昱，李雪源，郭 庆

（航空工业西安航空计算技术研究所，陕西 西安 710068）

0 引 言

随着信息化技术的全面提升，机载系统集成的复杂度越来越高，数据存储和管理在航空领域机载设备之间有着广泛且重要的作用[1]。在数据量巨大和数据类型繁多的情况下，数据存储和管理要求高可靠性与高稳定性。信息管理系统是某型号国产飞机标配设备之一，为航电系统、地面支持网络以及客舱系统间提供稳定的网络连接和管理，也为信息系统内部设备之间提供必要的网络连接和管理[2]。信息管理系统通过与各系统间的网络连接，实现了飞机参数的集中采集和存储。驾驶舱内部数据的采集存储，机载系统数据的下载和更新，可以支持飞机的运营与维护，达到空地信息的一体化[3]。文章提出了一种基于信息管理系统的机载数据存储与管理软件设计，为方便用户使用，在可视化的计算机界面上完成初始化配置功能、记录日志功能、维护管理功能、空地信息维护更新功能以及数据导入导出功能。

1 软件设计

机载数据存储与管理软件使用人机接口向操作者（维护人员）提供可视化的机载数据存储与管理服务，使用文件传输地面终端的可视化软件向操作者提供查看机载存储数据的服务，也可进行移动存储介质与机载存储之间的数据交换[4]。围绕此中心业务，机载数据存储与管理软件提供如图1所示的配置功能、日志功能、BIT支持功能、地面终端文件传输支持功能以及数据管理支持功能。

图1 机载数据存储与管理软件功能示意图

其中，配置功能实现机载数据存储与管理软件的可订制化，将软件的可定制项写入配置文件，软件启动后读取配置文件进行初始化。日志功能通过调用系统提供的日志接口，将运行过程中的重要行为记录成文，此功能为排故提供支持，也作为软件行为记录。BIT支持功能向维护管理服务周期上报软件故障和构型信息，用于支持IMS维护管理。地面终端文件传输支持功能接收地面端的目录请求消息，并回复机载目录信息，为地面终端上驻留的文件传输工具提供机载存储信息。数据管理支持功能将机载维护系统的操作指令转达给机载维护系统，包括拷贝导入、拷贝导出以及传输导出3类操作指令，并将机载维护系统执行指令的结果返回给机载维护系统，包括拷贝进度和执行结果两类。此外，数据管理支持功能也负责将地面传输状态参数转发给机载维护系统，包括待导入、待导出以及当前任务传输进度3个参数[5]。

2 软件实现

根据软件的逻辑功能架构，采用多线程设计方法，根据各功能模块的特点，将软件的运行架构主要分为主控线程、地面终端文件传输支持功能线程、BIT支持功能线程以及数据管理支持功能线程，具体如图2所示。其中机载维护系统里的软件A与软件B均与机载数据存储与管理软件有数据交互，因此数据管理支持功能线程又分为软件A通信功能线程和软件B通信功能线程。

图2 机载数据存储与管理软件运行架构

机载数据存储与管理软件运行态架构描述如下。其中主控线程最先启动运行，完成配置文件处理，完成软件必要的初始化，启动其他线程，并创建定时器，负责对其他周期线程进行调度[6]。地面终端文件传输支持功能线程由主控线程启动，为非周期线程。启动后，首先需要从地面端套接字接口接收网络消息，并处理得到完整路径，进而读取得到请求路径目录信息，将目录信息发送给地面端软件。

BIT支持功能线程由主控线程启动，为周期线程，调度周期为6 s。启动后以0.25 Hz的频率向BIT软件周期性上报软件构型信息和配置文件构型信息，以1 Hz的频率向BIT软件周期性上报软件故障消息，并且至少3个周期将相关软件故障位置“1”。

软件A通信功能线程由主控线程启动，为非周期线程。启动后，该函数处理机载数据存储与管理软件接收到软件A发送的命令消息后将收到的消息进行解析，判断接收消息类型具体为任务状态命令、传输进度命令还是拷贝进度命令。进一步解析收到的消息，若接收消息类型为拷贝进度命令，则还需进一步判断具体拷贝进度的类型。判断命令类型结束后，根据对应消息类型获取参数并计算CRC值构建A429消息。最后，将构建好的A429消息发送给软件B，并发送机载数据存储与管理软件当前的状态消息给日志代理软件[7]。

软件B通信功能线程由主控线程启动，为非周期线程。启动后，机载数据存储与管理软件可向软件B发送注册消息以便通过身份认证，软件B收到注册消息后，对消息进行解析和验证，并向机载数据存储与管理软件回复注册响应消息。应用注册成功后，即可向软件B发起订阅，且软件B回复订阅消息[8]。另外向软件B发起写入过程，软件B向注册成功的应用每隔6 s发送一个单向心跳包，以便应用能够检测到软件B运行正常，并且订阅相应的A429原始数据成功后，软件B会根据应用订阅时的端口，向此端口发送订阅的A429原始数据。

3 功能验证

机载数据存储与管理软件在PowerPC P2040处理器的WR Linux操作系统上开发，并且运行稳定可靠，在测试中通过功能验证。在联试中，数据加载代理软件能够完成配置功能、日志功能、BIT支持功能、地面终端文件传输功能以及数据管理支持功能。以地面终端文件传输功能为例，地面终端文件传输能够成功接收地面端的目录请求消息，解析并回复机载目录信息，文件夹数量与长度显示结果均正确，为地面终端上驻留的文件传输工具提供机载存储信息[9,10]。

4 结 论

本文设计了机载数据存储和管理系统软件，通过各种应用场景模拟，能够实现配置功能、日志功能、BIT支持功能、地面终端文件传输支持功能以及数据管理支持功能。实现空地信息交互，机载数据下载，更新与维护，保证了在各种应用场景中完成数据存储与管理的完整性和稳定性，对国产飞机的机载信息系统设计有一定的参考价值。