Aviônica modular integrada - Integrated modular avionics
Aviônicos modulares integrados ( IMA ) são sistemas aerotransportados de rede de computadores em tempo real . Essa rede consiste em vários módulos de computação capazes de suportar inúmeras aplicações de diferentes níveis de criticidade .
Em oposição às arquiteturas federadas tradicionais, o conceito de IMA propõe uma arquitetura integrada com software de aplicativo portátil em um conjunto de módulos de hardware comuns. Uma arquitetura IMA impõe vários requisitos ao sistema operacional subjacente .
História
Acredita-se que o conceito IMA tenha se originado com o design dos aviônicos dos caças a jato de quarta geração . Tem sido usado em caças como F-22 e F-35 ou Dassault Rafale desde o início dos anos 90. Os esforços de padronização estavam em andamento neste momento (consulte ASAAC ou STANAG 4626 ), mas nenhum documento final foi emitido então.
Os primeiros usos para esse conceito foram no desenvolvimento de jatos executivos e jatos regionais no final da década de 1990 e foram vistos voando no início dos anos 2000, mas ainda não havia sido padronizado.
O conceito foi então padronizado e migrado para a arena de aviões comerciais no final dos anos 2000 ( Airbus A380 e depois Boeing 787 ).
Arquitetura
A modularidade do IMA simplifica o processo de desenvolvimento de software aviônico :
- Como a estrutura da rede de módulos é unificada, é obrigatório o uso de uma API comum para acessar os recursos de hardware e rede, simplificando assim a integração de hardware e software.
- O conceito de IMA também permite que os desenvolvedores de aplicativos se concentrem na camada de aplicativos , reduzindo o risco de falhas nas camadas de software de nível inferior.
- Como os módulos geralmente compartilham uma grande parte de sua arquitetura de hardware e software de nível inferior, a manutenção dos módulos é mais fácil do que com arquiteturas específicas anteriores.
- Os aplicativos podem ser reconfigurados em módulos sobressalentes se o módulo primário que os suporta for detectado com falha durante as operações, aumentando a disponibilidade geral das funções aviônicas.
A comunicação entre os módulos pode usar um barramento de computador interno de alta velocidade ou pode compartilhar uma rede externa, como ARINC 429 ou ARINC 664 (parte 7) .
No entanto, muita complexidade é adicionada aos sistemas, o que exige novas abordagens de design e verificação, uma vez que aplicativos com diferentes níveis de criticidade compartilham recursos de hardware e software, como CPU e programações de rede, memória, entradas e saídas. O particionamento é geralmente usado para ajudar a segregar aplicativos de criticidade mista e, assim, facilitar o processo de verificação.
ARINC 650 e ARINC 651 fornecem padrões de hardware e software de propósito geral usados em uma arquitetura IMA. No entanto, partes da API envolvidas em uma rede IMA foram padronizadas, como:
- ARINC 653 para as restrições de particionamento de aviônicos de software para o sistema operacional em tempo real (RTOS) subjacente e a API associada
Considerações de certificação
O RTCA DO-178C e o RTCA DO-254 formam a base para a certificação de vôo hoje, enquanto o DO-297 fornece orientação específica para aviônicos modulares integrados. O ARINC 653 contribui fornecendo uma estrutura que permite que cada bloco de construção de software (chamado de partição) da aviônica modular integrada geral seja testado, validado e qualificado de forma independente (até certa medida) por seu fornecedor. O documento de posicionamento FAA CAST-32A fornece informações (não uma orientação oficial) para a certificação de sistemas multicore.
Exemplos de arquitetura IMA
Exemplos de aviônicos de aeronaves que usam arquitetura IMA:
- Airbus A220 : Rockwell Collins Pro Line Fusion
- Airbus A350
- Airbus A380
- Airbus A400M
- ATR 42
- ATR 72
- BAE Hawk ( Hawk 128 AJT )
- Boeing 777 : inclui aviônicos AIMS da Honeywell Aerospace
- Boeing 787 : GE Aviation Systems (anteriormente Smiths Aerospace ) A arquitetura IMA é chamada Common Core System
- Boeing 777X : incluirá o Common Core System da GE Aviation
- Bombardier Global 5000/6000: Rockwell Collins Pro Line Fusion
- Dassault Falcon 900 , Falcon 2000 e Falcon 7X : a arquitetura IMA da Honeywell é chamada de MAU (Modular Avionics Units), e a plataforma geral é chamada de EASy
- F-22 Raptor
- Gulfstream G280 : Rockwell Collins Pro Line Fusion
- Rafale : a arquitetura IMA da Thales é chamada de MDPU (Unidade Modular de Processamento de Dados)
- Sukhoi Superjet 100
- COMAC C919
Veja também
- Anexo: Siglas e abreviaturas em aviônicos
- Modelo OSI
- Sistema de exibição do cockpit
- ARINC 653 : uma API padrão para aplicativos de aviônica
- Def Stan 00-74 : padrão ASAAC para IMA Systems Software
- STANAG 4626
Referências
Publicações e whitepapers do IMA
- "Transitioning from Federated Avionics Architectures to Integrated Modular Avionics" , Christopher B. Watkins, Randy Walter, 26ª Digital Avionics Systems Conference (DASC), Dallas, Texas, outubro de 2007.
- "Advancing Open Standards in Integrated Modular Avionics: An Industry Analysis" , Justin Littlefield-Lawwill, Ramanathan Viswanathan, 26th Digital Avionics Systems Conference (DASC), Dallas, Texas, outubro de 2007.
- "Application of a Civil Integrated Modular Architecture to Military Transport Aircraft" , R. Ramaker, W. Krug, W. Phebus, 26th Digital Avionics Systems Conference (DASC), Dallas, Texas, outubro de 2007.
- "Integrating Modular Avionics: A New Role Emerges" , Richard Garside, Joe F. Pighetti, 26ª Digital Avionics Systems Conference (DASC), Dallas, Texas, outubro de 2007.
- "Aviônica modular integrada: Gerenciando a alocação de recursos intersistêmicos compartilhados" , Christopher B. Watkins, 25ª Conferência de Sistemas Aviônicos Digitais (DASC), Portland, Oregon, outubro de 2006.
- "Modular Verification: Testing a Subset of Integrated Modular Avionics in Isolation" , Christopher B. Watkins, 25th Digital Avionics Systems Conference (DASC), Portland, Oregon, outubro de 2006.
- "Certification Concerns with Integrated Modular Avionics (IMA) Projects" , J. Lewis, L. Rierson, 22nd Digital Avionics Systems Conference (DASC), outubro de 2003.