CN112506459A - 用于航电***综合显示控制单元的数据同步方法及*** - Google Patents

用于航电***综合显示控制单元的数据同步方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及航空电子设备技术领域，尤其涉及用于航电***综合显示控制单元的数据同步方法及***。***包括用户界面同步管理单元、数据中心单元、同步数据逻辑处理单元和同步通道，用户界面同步管理单元用于设置同步标识，以及用于实时检测所述数据中心单元中数据状态，还用于当数据中心单元中数据状态发生变化时通知用户界面更新和显示最新数据；数据中心单元用于保存同步关键数据；同步数据逻辑处理单元用于所述数据同步***中的数据逻辑处理；同步通道用于与其他余度的综合显示控制单元进行数据交换。实现了多舱位多余度综合显示控制单元的数据同步，确保在飞行过程中关键数据显示的一致性。

Description

用于航电***综合显示控制单元的数据同步方法及***
技术领域
本发明涉及航空电子设备技术领域，尤其涉及用于航电***综合显示控制单元的数据同步方法及***。
背景技术
现代飞机上通常使用统一处理器对飞机上各种航空电子设备的信息进行统一处理，将功能相同或相近的设备组合在一个组件内，在显示器上综合显示相关的参数，并在各航空电子设备之间通过机载数据总线来传送有关信息，从而使整个飞机上所有航空电子设备的性能达到更高的水平，这样的***称为综合航电***。
综合航电***中包括功能众多的设备，例如数据接口单元、双余度大气数据***、INS/GNSS组合导航***、综合无线电***、平视显示单元、以及座舱监视***等，这些设备通过各种通信接口将数据发送至综合显示控制单元（DU，Display Unit）进行显示，同时飞行员通过DU发送控制指令控制这些设备的运行状态，DU成为飞行员与机载设备进行人机互动的关键终端。现有技术中，为了保障***的可靠性和稳定性，DU通常采用双余度主备形式，确保主余度挂掉时备份余度切换成主余度进行工作。在具有多舱位的飞机上通常会为每个舱位设置一个DU，例如在前后列式座舱分布的通用飞机上会在前后舱室各装一个DU，飞行员通过各自的DU对机载设备进行控制，其中一个DU为主余度，另一个DU为备份余度。
由于这种多舱室的飞机构型，DU分别安装于飞机的不同舱室中，各舱室飞行员对各自DU进行操作，导致飞机上DU显示不同步，各DU为飞行员呈现的画面不一致，从而影响飞行员的飞行决策和飞行安全。因此需要解决多舱式DU数据不一致的问题。
发明内容
本发明的目的在于，保持综合显示控制单元显示数据内容的一致性，在任何一个余度或综合显示控制单元停止工作时，整个航电***能够正常运行，同时在任何一个余度或综合显示控制单元重启时，保持最新的显示数据内容，提高整个航电***的可靠性和稳定性，提出了一种合成视景***人机交互事件的处理方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案包括以下各方面。
一种用于航电***综合显示控制单元的数据同步***，包括用户界面同步管理单元、数据中心单元、同步数据逻辑处理单元和同步通道，
用户界面同步管理单元用于设置同步标识，以及用于实时检测数据中心单元中数据状态，还用于当数据中心单元中数据状态发生变化时通知用户界面更新和显示最新数据；
数据中心单元用于保存自身余度用户操作后产生的同步关键数据，以及其他余度用户操作后同步传输过来的同步关键数据；
同步数据逻辑处理单元用于数据同步***中的数据逻辑处理，包括同步通道初始化、数据收发任务管理、同步数据请求发送；
同步通道用于与其他余度的综合显示控制单元进行数据交换。
作为本发明的优选方案，同步通道初始化是指对同步通道的初始化参数进行测试，并创建同步通道。
作为本发明的优选方案，数据收发任务管理是指采用多线程任务方式实现数据的接收和发送，
数据的发送是指：发送线程从自身数据中心单元中依次取出所需同步的关键数据，将所需同步的关键数据打包生成同步数据包选择同步通道将同步数据包发送到其他余度的综合显示控制单元；
数据的接收是指：接收线程接收从其他余度综合显示控制单元发送过来的同步数据包，接收之后对同步数据包进行校验，校验成功后对同步数据包进行解析，得到同步更新关键数据，并用同步更新关键数据更新自身数据中心单元中的数据。
作为本发明的优选方案，同步数据请求发送是指在当前余度综合显示控制单元遇到故障重启时，同步数据逻辑处理单元打包生成请求数据包，周期性向其他余度综合显示控制单元发送请求数据包。
基于相同的构思，本发明还提出了一种用于航电***综合显示控制单元的数据同步方法，包括同步关键数据发送步骤和同步关键数据接收步骤，同步关键数据发送步骤具体包括以下步骤：
S1，当自身余度综合显示控制单元的同步关键数据发生变化时，用户界面同步管理单元获取变化的同步关键数据和变化数据相应的ID号码，；
S2，用户界面同步管理单元还将数据中心单元中ID号码对应的数据更新为最新的数据，并通知用户界面更新和显示最新数据；并且根据预设的同步通道设置同步关键数据相应的同步标识；
S3，同步数据逻辑处理单元根据预设的同步通道和同步标识，将最新的同步关键数据和相应的ID号码封装成同步数据包通过同步通道发送给其他余度综合显示控制单元；
同步关键数据接收步骤具体包括以下步骤：
A1，当自身余度综合显示控制单元接收到其他余度综合显示控制单元发送的同步数据包时，同步数据逻辑处理单元对同步数据包进行解析，获取同步数据包中的同步关键数据、ID号码和同步标识；
A2，用户界面同步管理单元控制数据中心单元从同步数据逻辑处理单元获取相应的同步关键数据，并根据ID号码存储获取的同步关键数据，并且将保存的同步关键数据相应的同步标识减一，用户界面同步管理单元还根据接收到的同步关键数据将用户界面更新并显示最新数据；
A3、同步数据逻辑处理单元根据同步标识的最新状态，确定相应的同步关键数据是否还需要转发出去。
作为本发明的优选方案，如果同步标识减一后同步标识为0，则同步标识相应的同步关键数据不再对外发送；若同步标识减一后同步标识不为0，则同步数据逻辑处理单元将接收到的同步关键数据根据预设的同步通道和同步标识，将接收到的同步关键数据封装成同步数据包发送给其他余度综合显示控制单元。
作为本发明的优选方案，当任一余度综合显示控制单元遇到故障重启时，数据同步包括以下步骤：
遇到故障重启的余度综合显示控制单元中的同步数据逻辑处理单元打包生成请求数据包，周期性向其他余度综合显示控制单元发送请求数据包；
其他余度综合显示控制单元接收到请求数据包以后，通过用户界面同步管理单元将被打包数据的同步标识置1，并且将同步标识、ID号码和ID号码相应的数据打包成反馈同步数据包，同步数据逻辑处理单元还将反馈同步数据包通过接收请求数据包的通道发送给遇到故障重启的余度综合显示控制单元。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：
本发明提供的用于航电***综合显示控制单元的关键数据同步***和方法采用了同步标识和分布式数据中心设计关键技术，实现多舱位多余度综合显示控制单元的数据同步，确保在飞行过程中关键数据显示的一致性，使得某一余度或综合显示控制单元出现故障时，其余综合显示控制单元或余度能够正常工作和来至其他单元或余度的关键数据并显示，从而提升整个航电***的稳定性和可靠性。
附图说明
图1是实施例1中前后舱DU连接示意图；
图2是实施例1中一种用于航电***综合显示控制单元的关键数据同步***结构示意图；
图3是实施例2中关键数据发生变化同步流程图；
图4是实施例2中关键数据发生变化详细同步流程图；
图5是实施例2中余度重启数据同步流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，以使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
具有多舱位的飞机上通常会为每个舱位设置一套DU，例如在前后列式座舱分布的通用飞机上会在前后舱室各装一个DU，将前舱DU称为DU1，后舱DU称为DU2，其中DU1又包含主余度和备份余度，分别称之为DU1-M、DU1-S，DU2也包含主余度和备份余度，分别称之为DU2-M、DU2-S。通常情况下，各DU设备上主余度优先显示，备份余度在后台运行，当主余度出现故障时自动切换至备份余度。
DU1-M和DU1-S同时运行于前舱DU设备上， DU2-M、DU2-S同时运行于后舱DU设备上，DU1-M和DU2-S、DU2-M和DU2-S内部也采用以太网（不限于）进行连接，将他们之间的连接称为主备通道。DU1-M和DU2-M、DU1-S和DU2-S使用以太网（不限于）进行连接，将他们之间的连接称为前后通道。这样DU1-M、DU1-S、DU2-M、DU2-S形成一个环状结构，前后舱DU连接示意图如图1所示。
在两种情况下需要对各个设备和余度进行数据同步，包括：1、当飞行员对DU进行操作，某关键数据发生变化时；2、当某余度遇到故障重启时。
为了解决基于以上前后舱DU连接方式，在以上两种情况出现时，整个航电***综合显示控制单元数据不一致的问题，提出了一种用于航电***综合显示控制单元的关键数据同步***，其***组成结构示意图如图2所示，包括用户界面同步管理单元、数据中心单元、同步数据逻辑处理单元和同步通道。
用户界面同步管理单元：该单元用于用户界面同步数据的发送，以及实时检测数据中心单元中数据状态，还用于当数据中心单元中数据状态发生变化时通知用户界面更新和显示最新数据。
数据中心单元：该单元用于保存关键数据同步***中所有需要同步的关键数据，包括自身余度用户操作后产生的最新关键同步数据，以及其他余度用户操作后同步过来的数据。为整个关键数据同步***提供最新数据支持。
同步数据逻辑处理单元：该单元用于关键数据同步***的所有数据逻辑处理，包括同步通道初始化、数据收发任务管理、同步数据请求发送。
所述同步通道初始化为对同步通道的初始化各类参数进行测试，并创建同步通道。
为提高***运行效率和数据处理能力，本发明中的一种用于航电***综合显示控制单元的关键数据同步***采用多线程任务方式实现数据的收发。所述数据收发任务管理用于对***中任务线程的管理，包括启动、停止。其中发送线程负责从数据中心单元中依次取出所需同步的数据，将数据打包生成同步数据包并使用合适的同步通道将数据发送出去。其中接收线程负责接收从其他余度发送过来的同步数据包和对该数据的处理，接收之后对数据进行校验，校验成功后对数据进行解析，并使用同步过来的数据更新数据中心单元中的数据。
所述同步数据请求发送用于在当前余度遇到故障重启时，同步数据逻辑处理单元打包生成请求数据包，周期性向其他余度发送该数据包，直到其他数据响应或超过请求次数为止。
同步通道：用于与其他余度的数据通信，这里将与外部进行数据交换的方式称为通道，其为***其他单元提供数据交换的支持，包括通道的初始化、打开、关闭、发送数据、接收数据。
实施例2
基于相同的构思，本发明还提出了一种用于航电***综合显示控制单元的关键数据同步方法，在上述两种情况时（1、当飞行员对DU进行操作，某关键数据发生变化时；2、当某余度遇到故障重启时）对关键数据进行同步。以下提供在这两种情况出现时实现该方法的详细描述。
第一种情况，当飞行员对DU进行操作，某关键数据发生变化。
当飞行员对DU进行操作，某关键数据发生变化，将当前余度数据同步至其他余度，如DU1-M数据发生变化，此时会分别向DU1-S和DU2-M同时发送同步数据。DU1-M使用主备通道向DU1-S发送同步数据包时，将同步标识置为2，DU1-S接收到同步数据包后，使用主备通道向DU1-M回复响应数据包，同时将数据同步标识减1，此时同步标识不为0，则DU1-S使用前后通道向DU2-S继续发送同步数据包，DU2-S接收到同步数据包后，使用前后通道向DU1-S回复响应数据包，同时将数据同步标识减1，此时同步标识为0，DU2-S不再往外发送同步数据，即完成了DU1-M到DU1-S这条数据链的数据同步工作。
DU1-M向DU2-M数据同步和DU1-M向DU1-S原理一致。
以上方案解决了任何一个余度出现故障时，其余多个余度能够正常同步数据，保持各种关键数据的一致性。关键数据发生变化同步流程图如图3所示。
为了更进一步说明该方案，关键数据发生变化详细同步流程图如图4所示，展示了飞行员在使用DU进行操作时，关键数据整个详细的同步过程。
步骤1、飞行员对DU进行操作，人机交互界面（UI）对操作进行响应，响应时通知用户界面同步管理单元数据发生变化，如ID（数据标识）为1的数据发生了变化；
步骤2、用户界面同步管理单元通知数据中心单元，并将数据中心单元中的ID为1的数据更新为最新改变的数据，并改变此数据的同步标识，此时DU1-M数据中心单元中保存了当前***中最新的关键数据；
步骤3、DU1-M同步数据逻辑处理单元周期性检测数据中心单元中的数据同步标识是否为0，某些同步标识为0时，如这里的ID为1的数据发生变化，同步数据处理单元从数据中心取出这些数据并封装成同步数据包，使用对应的通道，如主备通道周期性将同步数据发送给DU1-S，直到接收到DU1-S反馈的响应数据或超过设置发送次数为止；
步骤4、DU1-S也通过自己的主备通道获取同步数据，收到同步数据后，首先使用主备通道向DU1-M发送响应数据包，然后对同步数据进行解析，获取ID、同步标识和数据。根据ID查找DU1-S数据中心单元保存的对应ID的数据并使用接收到的数据进行更新，并将该数据的更新标识置为更新状态，同时将该数据的同步标识减1。如果同步标识减1后不为0，则当前余度的同步数据逻辑处理单元按步骤3对这些数据进行处理，只是在发送数据时需切换通道；
步骤5、DU1-S用户界面同步管理单元周期性检测数据中心单元中的更新标识为更新状态的数据，并将这些数据发送给UI进行处理和显示。
第二种情况，当任意余度遇到故障重启时。
当任意余度遇到故障重启时，其他余度应向该余度同步所有改变的关键数据。
当任务余度遇到故障重启时，如DU1-M遇到故障重启，软件处于初始化状态，此时DU1-M分别向DU1-S和DU2-M周期性发送请求数据包请求最新的关键数据，直到DU1-S或DU2-M响应为止。DU1-S和DU2-M收到请求数据包后，将自己数据中心存储的关键数据依次打包成同步数据包，并将同步标识置为1，发送给DU1-M。DU1-M接收同步数据包，并使用对应通道向其他余度或设备回复响应数据。余度重启数据同步流程图如图5所示。
更进一步说明在该情况下的数据同步流程。当DU1-M余度发生故障重启后，DU1-M同步逻辑处理单元开始周期性向DU1-S和DU2-M分别发送请求数据包，直到DU1-S和DU2-M响应或超过设置的请求次数为止。DU1-S和DU2-M接收到请求数据包后，对自己数据中心中的数据进行检查，如果自己数据中心有被更新的数据，同步逻辑处理单元将数据中心的这些数据同步标识置为1，使用接收请求数据包的通道将这些数据打成同步数据包发送给DU1-M。DU1-M接收到同步数据包后，对数据进行处理，之后的处理流程与关键数据发送变化时其他余度接收到当前余度发送的同步数据包的处理一致。
上述作为分离部件说明的单元、模块可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各实施例中的单元（例如，各功能单元、处理器、存储器等）可以全部集成在一个单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
本领域技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器（Read Only Memory，ROM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
当本发明上述集成的单元以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明具体实施方式的详细说明，而非对本发明的限制。相关技术领域的技术人员在不脱离本发明的原则和范围的情况下，做出的各种替换、变型以及改进均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于航电***综合显示控制单元的数据同步***，其特征在于，包括用户界面同步管理单元、数据中心单元、同步数据逻辑处理单元和同步通道，
所述用户界面同步管理单元用于设置同步标识，以及用于实时检测所述数据中心单元中数据状态，还用于当数据中心单元中数据状态发生变化时通知用户界面更新和显示最新数据；
所述数据中心单元用于保存自身余度用户操作后产生的同步关键数据，以及其他余度用户操作后同步传输过来的同步关键数据；
所述同步数据逻辑处理单元用于所述数据同步***中的数据逻辑处理，包括同步通道初始化、数据收发任务管理、同步数据请求发送；
所述同步通道用于与其他余度的综合显示控制单元进行数据交换。
2.如权利要求1所述的一种用于航电***综合显示控制单元的数据同步***，其特征在于，所述同步通道初始化是指对所述同步通道的初始化参数进行测试，并创建同步通道。
3.如权利要求1所述的一种用于航电***综合显示控制单元的数据同步***，其特征在于，所述数据收发任务管理是指采用多线程任务方式实现数据的接收和发送，
数据的发送是指：发送线程从自身数据中心单元中依次取出所需同步的关键数据，将所需同步的关键数据打包生成同步数据包选择同步通道将所述同步数据包发送到其他余度的综合显示控制单元；
数据的接收是指：接收线程接收从其他余度综合显示控制单元发送过来的同步数据包，接收之后对同步数据包进行校验，校验成功后对同步数据包进行解析，得到同步更新关键数据，并用同步更新关键数据更新自身数据中心单元中的数据。
4.如权利要求1所述的一种用于航电***综合显示控制单元的数据同步***，其特征在于，所述同步数据请求发送是指在当前余度综合显示控制单元遇到故障重启时，同步数据逻辑处理单元打包生成请求数据包，周期性向其他余度综合显示控制单元发送所述请求数据包。
5.一种用于航电***综合显示控制单元的数据同步方法，其特征在于，包括同步关键数据发送步骤和同步关键数据接收步骤，所述同步关键数据发送步骤具体包括以下步骤：
S1，当自身余度综合显示控制单元的同步关键数据发生变化时，用户界面同步管理单元获取变化的同步关键数据和变化数据相应的ID号码，；
S2，用户界面同步管理单元还将数据中心单元中ID号码对应的数据更新为最新的数据，并通知用户界面更新和显示最新数据；并且根据预设的同步通道设置同步关键数据相应的同步标识；
S3，同步数据逻辑处理单元根据预设的同步通道和同步标识，将最新的同步关键数据和相应的ID号码封装成同步数据包通过同步通道发送给其他余度综合显示控制单元；
同步关键数据接收步骤具体包括以下步骤：
A1，当自身余度综合显示控制单元接收到其他余度综合显示控制单元发送的同步数据包时，同步数据逻辑处理单元对所述同步数据包进行解析，获取所述同步数据包中的同步关键数据、ID号码和同步标识；
A2，用户界面同步管理单元控制所述数据中心单元从同步数据逻辑处理单元获取相应的同步关键数据，并根据ID号码存储获取的同步关键数据，并且将保存的同步关键数据相应的同步标识减一，用户界面同步管理单元还根据接收到的同步关键数据将用户界面更新并显示最新数据；
A3、同步数据逻辑处理单元根据同步标识的最新状态，确定相应的同步关键数据是否还需要转发出去。
6.如权利要求5所述的一种用于航电***综合显示控制单元的数据同步方法，其特征在于，如果同步标识减一后同步标识为0，则所述同步标识相应的同步关键数据不再对外发送；若同步标识减一后同步标识不为0，则所述同步数据逻辑处理单元将接收到的同步关键数据根据预设的同步通道和同步标识，将接收到的同步关键数据封装成同步数据包发送给其他余度综合显示控制单元。
7.如权利要求5或6所述的一种用于航电***综合显示控制单元的数据同步方法，其特征在于，当任一余度综合显示控制单元遇到故障重启时，数据同步包括以下步骤：
遇到故障重启的余度综合显示控制单元中的同步数据逻辑处理单元打包生成请求数据包，周期性向其他余度综合显示控制单元发送所述请求数据包；
其他余度综合显示控制单元接收到请求数据包以后，通过用户界面同步管理单元将被打包数据的同步标识置1，并且将同步标识、ID号码和ID号码相应的数据打包成反馈同步数据包，同步数据逻辑处理单元还将反馈同步数据包通过接收请求数据包的通道发送给遇到故障重启的余度综合显示控制单元。
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