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可认证安全性的商用货架硬件能为航电系统设计带来极大益处
映雪

2017-10-11 | 聚焦

据curtisswrightds网站2017年10月11日刊文,嵌入式市场正日益增长对高效费比、可靠性航空电子解决方案(支持可认证安全性)的需求。为了确保机载电子系统的设计和制造符合其功能所需的性能和安全水平,联邦航空管理局(FAA)制定了DO-254《适用于机载电子硬件的设计置信度指南》航空安全认证标准。在软件方面DO-178C标准为航空电子软件确立了指南。这些适航条例最初是为商业航空打造的,由于它们在商业上可重用性、成本和安全性方面取得的优异成绩,正被防务业采用,特别是那些在国内领空飞行的军用飞机。这一趋势正受到许多市场因素驱动着,包括驾驶舱数字化、多核处理(使独立系统的数量减少)、使用率日益增长的通用航空电子子系统、日益增长的无人机和其他飞越平民人口中心军机数量、以及着陆用合成视景系统(SVS,影响任务计算机必需的设计置信级别)。

一些航空电子硬件是不至关重要的,如果它发生了故障,不会对平台和其上的乘客造成重大的影响;另一些硬件系统处于极高的关键性级别,其故障可能导致广泛范围的严重后果,最终是机毁人亡。DO-254标准考虑了不同航空电子硬件的临界范围,并分派给五个不同的设计置信度(DAL)级别——A、B、C、D和E级(从可能的故障至严重的后果)。

据估计,超过半数的航空电子系统都处于DO-254 DAL C/D/E级。最近某系统集成商正在设计一款满足 DO-254 DAL C可认证安全性的硬件解决方案,它面临着艰巨的挑战及其相关的可信处理器、图形和I/O模块挑战,比如可能需要满足非常苛刻的规则。遵循DO-254规范的开发过程需要花费大量的费用和时间来创建具体的“数据组件”集,以证明一直遵循正确的设计和生产过程。这些数据组件包括对特定模块的规划、要求、设计、集成、测试、检验和确认组件。

直至最近,设计遵循FAA安全性认证要求的电子模块都是定制设计的;开发用户定义电子模块满足认证所需所有组件的成本通常是数百万美元。最近,满足DO-254数据组件需求(包括成本、时间和复杂性)的工作负荷已导致集成商考虑使用新的一系列开放式“可认证安全性”的商用货架(COTS)模块。这些模块来自于事先存在的数据组件包——已解决了关键的开发难题:成本、时间和复杂性。该新系列的货架式安全可认证模块大大降低了开发和编程的风险;此外,相对于传统的用户定制方法,使用COTS模块常常带来大幅技术升级和延缓过时性的优势。

最近一套利用安全可认证COTS模块的新航空电子系统是HENSOLDT公司的“可配置的可认证安全的任务计算机”,它是一个很好说明如何使用COTS模块降低成本和加快这些至关重要系统发展的例子。由于它使用了支持事先存在数据组件包的主板,免去了系统集成商必须经历复杂和苛刻的文档编制过程(提供模块设计寿命周期的设计保证证据),因而降低了成本和开发时间。HENSOLDT公司的鲁棒性任务计算机已被证明达到DO-254和DO-178C DAL B级;使用开放式标准的COTS OpenVPX处理器、I/O和图形模块。对于要求图形的航空电子应用,如数字式移动地图,该计算机支持柯蒂斯·怀特公司的可认证安全性VPX3-718 3U OpenVPX图形显示卡(基于AMD公司Radeon E4690 GPU)。该鲁棒性模块适合部署于平台上,并通过使用一套支持20年元部件供应计划的CoreAVI软件驱动程序满足军事项目的长寿命周期可用性的需要。

通过提供可供选择的标准模块(如流行的VPX接口体系结构设计)——支持事先存在和全面、设计可认证组件包和可认证证据,COTS硬件供应商能够开发在DO-254认证系统中能够被成功使用的可认证安全性产品;事先存在数据组件包的可用性有效免去了客户必须经历的复杂和苛刻的文档编制过程。

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