一种用于IMA系统的A664网络数据订阅发布方法技术方案

本发明专利技术属于航空通信技术领域，具体涉及一种用于IMA系统的A664网络数据订阅发布方法；本发明专利技术用于IMA系统的数据订阅发布机制，面向未来复杂的航电系统和更加先进的IMA架构，建立起了一套不依赖于DCPS模型和其它OMG组件的订阅发布机制，该机制通过自身订阅发布组件完成应用订阅发布主题的管理和相关应用主题的收发解析，通过适配底层不同的网络协议(A664航空总线和UDP/IP网络)，可以在驱动支持的情况下，快速可靠的实现主题订阅发布功能，且通过ARINC 653标准接口和TSS接口适配多种操作系统，为上层应用软件组件和服务软件的开发提供便利。供便利。供便利。

【技术实现步骤摘要】
一种用于IMA系统的A664网络数据订阅发布方法


[0001]本专利技术属于航空通信
，具体一种用于IMA系统的A664网络数据订阅发布方法。

技术介绍

[0002]用于IMA系统的数据订阅发布机制是面向当前和未来IMA架构航电系统的硬件、网络、操作系统提供的一种数据通信机制，通过该机制可以屏蔽异构硬件、网络及操作系统的技术差异性，给出全局统一的数据交互空间，实现系统内部应用软件之间以及与系统外部的一体化信息交互，屏蔽网络拓扑特征。
[0003]目前类似的订阅发布机制有项目管理组织(OMG)在CORBA和HLA等标准的基础上提出的数据分发服务(DDS)。DDS是指基于发布订阅的概念，通讯节点间通过发布或者订阅某种特定主题来建立连接关系。发布主题的应用程序可被称为发布者，订阅主题的应用程序可被称为订阅者。发布和订阅主题的应用程序无需相互感知，即不需要知道对方的位置和数量，而只通过中间件完成通信，发布者只需要发出数据，而订阅者只需要接收数据即可。同一个主题可以被多个应用程序订阅，一个应用程序也可以发布和订阅多个主题。基于DDS实时通信中间件技术规范的具体实现有OpenDDS、RTI Connext DDS等，OpenDDS是DDS规范的开源C++实现，由OCI公司开发和持续维护。OpenDDS利用并依赖于OMG开发的多种服务：它构建在ACE库基础上，使用IDL编译器和TAO框架，实行DCPS层，不提供DLRL层的实现。OpenDDS实现了DDS的发布订阅机制，提供了丰富的QOS支持，且提供开放源码，但是极度依赖TAO、ACE、CORBA等OMG组件，且仅提供对Windows和Linux系统的支持。RTI Connext DDS由美国RTI公司开发和维护，也使用DCPS模型，较多的用于物联网开发中。
[0004]上述DDS原理和具体实现中，都使用且依赖DCPS模型，通过DCPS层为应用程序提供发布订阅功能，并通过定制QoS策略的方式来实现通信的可靠性，只有发布者和订阅者的主体、数据类型和QoS策略均匹配成功，才能实现正确通信。且上述DDS具体实现大都只适配Windows和Linux操作系统和少部分嵌入式操作系统，对航空用嵌入式操作系统支撑不佳，不支持国产操作系统如天脉，翼辉等；此外上述DDS支持的数据传输类型为TCP/IP、UDP/IP、共享内存等传输协议，对于航空常用总线如A664、ARINC429、RS422、FC等网络协议支持不佳，其中，A664网络是一种在工业标准以太网的基础上经过补充、修改和限定而形成的适用于航空电子系统互联的确定性网络，目前已经被应用于空中客车A380大型飞机和波音787宽体客机，具有较广阔的使用空间，应当开发适配A664网络的DDS。基于这些问题，设计实现面对未来航电系统和机载总线的数据发布订阅机制。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的：基于相关机制实现了用于IMA系统的A664网络订阅发布组件(后文统称订阅发布组件)：该订阅发布组件具有如下能力：1)获得部署在同一节点上的APP应用发布的主题注册信息，来获取本节点上订阅和发布主题的数量、类型和对应应用，建立节点
发布主题表和节点订阅主题表；2)适配A664网络和以太网，持续读取配置好的多种总线上的数据，对数据进行解析并转发至各个对应APP应用中；3)组件使用标准的ARINC 653接口，可以快速移植适配。对于应用而言，需要配置自身的订阅发布主题表，以及和订阅发布组件建立连接，连接建立成功后，就可以使用组件提供的主题发布和主题接收函数发送和接收相关主题消息。
[0006]本专利技术的技术方案：一种用于IMA系统的A664网络数据订阅发布方法，所述方法包括以下步骤：
[0007]步骤S1、本地应用在初始化过程中，向应用订阅发布服务组件注册该应用订阅发布主题；
[0008]步骤S2、应用订阅发布服务组件通过发送对应应用的注册信息至网络内所有的节点订阅发布服务组件；
[0009]步骤S3、节点订阅发布服务组件根据收集到的应用注册信息建立订阅发布关系表；
[0010]步骤S4、收到某一应用主题，通过订阅发布关系表判定该应用主题类型，当该主题为发布主题时，若本节点内有应用订阅该主题，则转发至本地应用，若有外部节点订阅了该主题，同时转发至外部节点；当该主题为订阅主题时，查询订阅发布关系表，确认本节点内订阅该主题数据的应用，向应用转发主题数据。
[0011]进一步的，所述步骤S2中发送应用的注册信息时及步骤S4中发布主题时，根据系统内的网络类型，若具备A664网络，通过A664网络和以太网进行组播。
[0012]进一步的，针对A664网络的数据收发，设计特殊的VL号生成规则，可通过该规则通过收到的A664消息快速定位源端和目的端。
[0013]进一步的，VL号生成规则为：假设VL的源端口为M，目的端口为N，则
[0014]VL_id＝0xM*0xX+0xN*8+n(n＝1,2,3,4
…
)；
[0015]组播VL_id＝0xM*0xX+0xY；
[0016]说明：0xM为M的十六进制；如32号端口对应为0x20；0xN为N的十六进制；1、2、3、4
…
为端口M到端口N的单播VL顺序，X、Y应当根据M、N、n的值计算得出，需要确保各种VL_id不重复。
[0017]进一步的，通过订阅发布关系表来获取本节点上订阅和发布主题的数量、类型和对应应用。
[0018]进一步的，为了确保订阅发布组件的适配性，使用标准的ARINC 653接口，可以快速移植适配。
[0019]进一步的，开发了适配天脉、翼辉操作系统的标准的ARINC 653接口。
[0020]本专利技术的有益效果：用于IMA系统的数据订阅发布机制，面向未来复杂的航电系统和更加先进的IMA架构，建立起了一套不依赖于DCPS模型和其它OMG组件的订阅发布机制，该机制通过自身订阅发布组件完成应用订阅发布主题的管理和相关应用主题的收发解析，通过适配底层不同的网络协议(A664航空总线和UDP/IP网络)，可以在驱动支持的情况下，快速可靠的实现主题订阅发布功能，且通过ARINC 653标准接口和TSS接口适配多种操作系统，为上层应用软件组件和服务软件的开发提供便利。
[0021]目前本专利技术提到的技术已经在某型直升机航电系统的应用中被尝试使用，使用效
果较好的满足了航电系统的运行要求，且提供了便利性，多款基于Linux、天脉、Windows、Vxworks 6.9、翼辉操作系统和AFDX、UDP/IP网络协议的航电应用也将采用本文所提到的订阅发布机制，并在前期试验中已经初步验证了可靠性。
附图说明
[0022]图1为订阅发布各组件启动过程；
[0023]图2为订阅发布服务初始化过程；
[0024]图3为订阅发布服务执行过程；
[0025]图4为订阅发布应用组件的服务执行过程；
[0026]图5为订阅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于IMA系统的A664网络数据订阅发布方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤S1、本地应用在初始化过程中，向应用订阅发布服务组件注册该应用订阅发布主题；步骤S2、应用订阅发布服务组件通过发送对应应用的注册信息至网络内所有的节点订阅发布服务组件；步骤S3、节点订阅发布服务组件根据收集到的应用注册信息建立订阅发布关系表；步骤S4、收到某一应用主题，通过订阅发布关系表判定该应用主题类型，当该主题为发布主题时，若本节点内有应用订阅该主题，则转发至本地应用，若有外部节点订阅了该主题，同时转发至外部节点；当该主题为订阅主题时，查询订阅发布关系表，确认本节点内订阅该主题数据的应用，向应用转发主题数据。2.如权利要求1所述的用于IMA系统的A664网络数据订阅发布方法，其特征在于，所述步骤S2中发送应用的注册信息时及步骤S4中发布主题时，根据系统内的网络类型，若具备A664网络，通过A664网络和以太网进行组播。3.如权利要求2所述的用于IMA系统的A664网络数据订阅发布方法，其特征在于，针对A664网络的数据收发，设计特殊的VL号生成规则，可通过该规则通过收到的A664消息快速定位源端和目的端。4.如权利要求3所述的用于IMA系统的A664网络数据订阅发布方法，其特征在于，VL号生成规则为：假设VL的源端口为M，目的端口为N，则VL_id＝0xM*0xX+0xN*8+n；组播VL_id＝0xM*0xX+0xY；说明：0xM为M的十六进制；0xN为N的十六进制；n＝1,2,3,4
…
为端口M到端口N的单播VL顺序，X、Y根据M、N、n的值计算得出，需要确保各种VL_id不重复。5.如权利要求1所述的用于IMA系统的A664网络数据订阅发布方法，其特征在于，通过订阅发布关系表来获取本节点上订阅和发布主题的数量、类型和对应应用。6.如权利要求1所述的用于IMA系统的A664网络数据订阅发布方法，其特征在于，订阅发布执行过程中，设计统一的消息格式，包括一定长度的消息头，和一定长度的数据段，其中消息头中包含的字段有：平台特定服务层包头、传输服务层包头、载荷...

【专利技术属性】
技术研发人员：年福丰，邵奇，葛晨，岳朝阳，程新满，
申请(专利权)人：中国直升机设计研究所，
类型：发明
国别省市：