ИНТЕГРИРОВАННАЯ СИСТЕМА СБОРА, КОНТРОЛЯ, ОБРАБОТКИ И РЕГИСТРАЦИИ ПОЛЕТНОЙ ИНФОРМАЦИИ

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области авиационной техники и предназначено для использования в бортовых системах сбора, контроля, обработки и регистрации звуковой, речевой и видеоинформации, а также цифровой параметрической информации путем ее записи в защищенных бортовых накопителях самолета. Сохранение полетных данных необходимо для возможного использования экипажем во время полета и в случае расследования авиационного происшествия с целью определения причин и предпосылок к нему.

Уровень техники

Известна система регистрации полетной информации и речевой информации (патент США US 6,735,505 В2, G11B 5/02, US C1, 701/35, 11.05.2004), содержащая средства мониторинга параметров полета, обнаружения предаварийных ситуаций и передачи данных на наземные станции управления воздушным движением.

Известна система регистрации событий на борту транспортного средства, в частности самолета (патент США US 7,356,336 В2, H04Q 7/20, US C1, 455/431, 08.04.2008), содержащая набор модулей, шины связи и высокотехнологичный беспроводной контроллер, предназначенный для получения и записи текущих данных от модулей с учетом сравнения их с хранящимися в базе данных штатными характеристиками и параметрами этих модулей.

Известна система отображения и записи полетной информации (заявка EP WO 2011 GB 00794 20110526, B64D 45/00, 15.12.2011), включающая датчики для сбора данных о состоянии самолета, установленную в кабине видеокамеру для получения визуальной информации, устройство для хранения данных от датчиков и видеокамеры и устройство управления, особенностью которой является автоматическая динамическая настройка разрешения и частоты записи данных от видеокамеры и датчиков в зависимости от скорости и масштабов изменения этих данных.

Известна интегрированная система сбора, контроля, обработки и регистрации полетной информации (патент США US 6,721,640 В2, G01M 17/00, US C1, 701/35, 13.04.2004), которая по совокупности функционально сходных существенных признаков выбрана в качестве прототипа. Эта система содержит защищенные бортовые накопители параметрической, звуковой и визуальной информации, размещенные в кабине пилотов микрофоны и зональные видеокамеры, коммутируемую бортовую сеть связи, комбинированный блок сбора полетных данных, снабженный входными портами для получения данных от набора датчиков, установленных в самолетных системах и в оборудовании самолета, и выходными портами для передачи данных в защищенные бортовые накопители и в телеметрическое устройство, предназначенное для передачи данных из самолета на наземные технические средства.

В прототипе в коммутируемой бортовой сети связи используется канал информационного обмена, выполненный в виде одной транслирующей шины данных, в частности, соответствующей спецификации ARINC (АРИНК) 429. Она обеспечивает передачу апериодических цифровых данных между элементами бортового авиационного радиоэлектронного оборудования с использованием определенных физических параметров, включая проводку, уровень электрического напряжения, кодирование, и распределение меток, установленных форматов дискретных слов данных, а также протоколов передачи файловых данных.

В современном самолете имеется большое количество самолетных систем и самолетного оборудования с множеством разнообразных датчиков, потребности в скорости и объеме информационного обмена с которыми существенно различаются. Использование в коммутируемой бортовой сети связи самолета только одной транслирующей шины данных приводит к ограничению контролепригодности и, как следствие, к снижению надежности и безопасности полета.

Сущность изобретения

Целью изобретения является повышение надежности и улучшение контролепригодности интегрированной системы сбора, контроля, обработки и регистрации полетной информации, приводящие к повышению эффективности использования самолета и сокращению расходов на его техническое обслуживание и ремонт.

Указанная цель достигается за счет того, что в интегрированной системе сбора, контроля, обработки и регистрации полетной информации, содержащей защищенные бортовые накопители параметрической, звуковой и визуальной информации, размещенные в кабине пилотов микрофоны и зональные видеокамеры, коммутируемую бортовую сеть связи, комбинированный блок сбора полетных данных, снабженный входными портами для получения данных от набора датчиков, установленных в самолетных системах и в оборудовании самолета, и выходными портами для передачи данных в защищенные бортовые накопители и в телеметрическое устройство, предназначенное для передачи данных из самолета на наземные технические средства,

- дополнительно установлен пульт управления;

- комбинированный блок сбора полетных данных подключен к пульту управления и телеметрическому устройству с помощью канала информационного обмена, соответствующего требованиям сети Ethernet (Эзернет) по стандарту IEEE 802.3, линия передачи которого выполнена в виде экранированной витой пары, к многофункциональным пилотажно-навигационным дисплеям - с помощью канала информационного обмена, соответствующего спецификации ARINC 818, линия передачи которого выполнена в виде волоконно-оптической линии связи, к коммутатору сети связи, соответствующему спецификации ARINC 664, - с помощью дуплексного канала информационного обмена, соответствующего спецификации ARINC 664, линия передачи которого выполнена в виде экранированной витой пары, а к набору датчиков, установленных в самолетных системах и в оборудовании самолета, - с помощью канала информационного обмена, соответствующего спецификации ARINC 429, линия передачи которого выполнена в виде экранированной витой пары;

- защищенные бортовые накопители параметрической, звуковой и визуальной информации подключены к пульту управления посредством канала информационного обмена, соответствующего требованиям сети Ethernet по стандарту IEEE 802.3, линия передачи которого выполнена в виде экранированной витой пары, а к коммутатору сети связи, соответствующему спецификации ARINC 664, - с помощью дуплексного канала информационного обмена, соответствующего спецификации ARINC 664, линия передачи которого выполнена в виде волоконно-оптической линии связи;

- пульт управления подсоединен к размещенным в кабине пилотов микрофонам и к защищенным бортовым накопителям параметрической, звуковой и визуальной информации с помощью канала связи, линия передачи которого выполнена в виде экранированной витой пары, для передачи звуковой и речевой информации;

- пульт управления подсоединен к зональным видеокамерам и к защищенным бортовым накопителям параметрической, звуковой и визуальной информации с помощью канала информационного обмена, соответствующего требованиям сети Ethernet по стандарту IEEE 802.3, линия передачи которого выполнена в виде экранированной витой пары, для передачи визуальной информации.

В интегрированной системе сбора, контроля, обработки и регистрации полетной информации защищенные бортовые накопители параметрической, звуковой и визуальной информации снабжены устройствами бесперебойного электрического питания.

В интегрированной системе сбора, контроля, обработки и регистрации полетной информации комбинированный блок сбора полетных данных подключен к коммутатору сети связи, соответствующей спецификации ARINC 664, с помощью двух идентичных каналов информационного обмена, соответствующих спецификации ARINC 664, линии передачи которых выполнены в виде экранированной витой пары.

В интегрированной системе сбора, контроля, обработки и регистрации полетной информации защищенные бортовые накопители параметрической, звуковой и визуальной информации подключены к коммутатору сети связи, соответствующему спецификации ARINC 664, с помощью двух идентичных дуплексных каналов информационного обмена, соответствующих спецификации ARINC 664, линии передачи которых выполнены в виде волоконно-оптической линии связи.

В интегрированной системе сбора, контроля, обработки и регистрации полетной информации пульт управления встроен в комплексный потолочный пульт в кабине пилотов.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется конкретными примерами его выполнения со ссылками на прилагаемый чертеж (Фигура 1), на котором изображена блок-схема интегрированной системы сбора, контроля, обработки и регистрации полетной информации.

Осуществление изобретения

Интегрированная система сбора, контроля, обработки и регистрации полетной информации 1 (Фигура 1) содержит передний защищенный бортовой накопитель параметрической, звуковой и визуальной информации 2, установленный в носовой части самолета, задний защищенный бортовой накопитель параметрической, звуковой и визуальной информации 3, размещенный в хвостовой части самолета, установленные в кабине пилотов зональную видеокамеру 4 и микрофоны 5 и 6, коммутируемую бортовую сеть связи 7, комбинированный блок сбора полетных данных 8, подключенный к датчикам, установленным в самолетных системах и в оборудовании самолета, с помощью канала информационного обмена 9, соответствующего спецификации ARINC 429, линия передачи которого выполнена в виде экранированной витой пары, а к пульту управления 10 и телеметрическому устройству 11 - с помощью канала информационного обмена 12, соответствующего требованиям сети Ethernet по стандарту IEEE 802.3, линия передачи которого выполнена в виде экранированной витой пары.

К комбинированному блоку сбора полетных данных 8 подключены многофункциональные пилотажно-навигационные дисплеи с помощью широкополосного, высокоскоростного канала информационного обмена 13, соответствующего спецификации ARINC 818, линия передачи которого выполнена в виде волоконно-оптической линии связи, и трехосевой блок датчиков линейного ускорения 14, а также коммутатор сети связи 15, соответствующей спецификации ARINC 664, с помощью дуплексного канала информационного обмена 16, соответствующего спецификации ARINC 664, линия передачи которого выполнена в виде экранированной витой пары. Электропитание комбинированного блока сбора полетных данных 8 осуществляется от двукратно резервированного источника постоянного тока 17.

Защищенные бортовые накопители параметрической, звуковой и визуальной информации 2 и 3 подключены к коммутатору сети связи 15, соответствующему спецификации ARINC 664, с помощью двух идентичных дуплексных каналов информационного обмена 18, соответствующих спецификации ARINC 664, линии передачи которых выполнены в виде волоконно-оптической линии связи. Электропитание защищенных бортовых накопителей параметрической, звуковой и визуальной информации 2 и 3 осуществляется от сети постоянного тока через устройства бесперебойного электрического питания накопителей 19 и 20 соответственно.

Речевая и звуковая информация от микрофонов 5 и 6 передается в пульт управления 10, оцифровывается в нем и далее транслируется в защищенные бортовые накопители параметрической, звуковой и визуальной информации 2 и 3 по каналу связи 21, линия передачи которого выполнена в виде экранированной витой пары.

Видеоинформация передается от видеокамеры 4 в защищенные бортовые накопители параметрической, звуковой и визуальной информации 2 и 3 через пульт управления 10 по каналу информационного обмена 22, соответствующего требованиям сети Ethernet по стандарту IEEE 802.3, линия передачи которого выполнена в виде экранированной витой пары.

Интегрированная система сбора, контроля, обработки и регистрации полетной информации 1 (Фигура 1) выполняет функции аудио- и видеонаблюдения, регистрации и автоматического сбора данных.

Под функцией аудио- и видеонаблюдения подразумевается:

- прием и обработка речевой/звуковой информации о переговорах экипажа по каналам внутренней, внешней радиосвязи и зональных микрофонов в кабине экипажа;

- прием сообщений по каналу цифровой связи «борт-земля-борт» в режиме «диспетчер-пилот»;

- прием сигналов видеоизображений от пилотажно-навигационных дисплеев и зональной видео- камеры 4 в кабине экипажа;

- регистрация аудио- и визуальных данных на твердотельных многоцелевых защищенных бортовых накопителях;

- сохранение накопленных полетных данных в случае авиационного происшествия для определения причин и предпосылок к нему.

Функции аудио- и видеонаблюдения реализуются с помощью аппаратных средств, в состав которых входят:

- комбинированный блок сбора полетных данных 8;

- два многоцелевых защищенных бортовых накопителя параметрической, звуковой и визуальной информации 2 и 3;

- пульт управления 10;

- два зональных микрофона 5 и 6;

- зональная видеокамера 4;

- два устройства бесперебойного питания накопителей 19 и 20.

Комбинированный блок сбора полетных данных 8 обеспечивает временную синхронизацию всех параметрических, звуковых и визуальных данных.

Защищенные бортовые накопители 2 и 3 предназначены для регистрации:

- информации о переговорах экипажа;

- сообщений, передаваемых по каналам обмена «земля-борт-земля» в режиме «диспетчер-пилот»;

- видеоизображений индикационных форматов от пилотажно-навигационных дисплеев и камеры кабины экипажа.

Защищенные бортовые накопители 2 и 3 регистрируют следующую информацию:

- сообщения, принимаемые и передаваемые экипажем посредством бортовых связных радиостанций;

- переговоры в кабине пилотов между членами экипажа;

- переговоры в кабине экипажа между членами экипажа по средствам внутренней связи;

- звуковые сигналы опознавания наземных навигационных и посадочных радиосредств, поступающие в наушники членов экипажа или громкоговорители, установленные в кабине экипажа;

- речевые данные оповещения пассажиров членами летного экипажа посредством аппаратуры громкоговорящей связи.

Защищенные бортовые накопители 2 и 3 являются многоканальными. Регистрируемая накопителями речевая/звуковая информация записывается на носитель в следующем порядке:

- на первый канал - от авиагарнитуры, используемой на рабочем месте первого пилота;

- на второй канал - от авиагарнитуры, используемой на рабочем месте второго пилота;

- на третий канал - от авиагарнитуры, используемой на рабочем месте третьего члена экипажа;

- на четвертый канал - от двух ненаправленных зональных микрофонов (микшированный сигнал), установленных в кабине экипажа.

В накопителях 2 и 3 предусмотрена регистрация видеоизображений индикационных форматов от пилотажно-навигационных дисплеев и камеры кабины экипажа.

Режим регистрации данных в накопителях 2 и 3 обеспечивается автоматически по заданной логике управления

в наземных условиях:

- включение до запуска двигателей;

- отключение по истечении десяти минут после останова двигателей;

в полете:

- непрерывно в течении всего полета;

- отключение регистрации в полете исключено.

В составе системы предусмотрен пульт управления 10, устанавливаемый на комплексном потолочном пульте в кабине экипажа и обеспечивающий:

- стирание (санкционированное) аудио и видеозаписей;

- контрольное прослушивание и просмотр фрагментов записи звуковой информации через авиагарнитуру при проверках регистраторов 2 и 3;

- просмотр контрольной видеоинформации через подключенный ноутбук при проверках регистраторов 2 и 3;

- предварительное усиление и микширование сигналов от зональных микрофонов со ступенчатой регулировкой усиления выходного сигнала;

- преобразование сигнала от видеокамер в случае их установки в кабине экипажа.

Совмещенные многоцелевые защищенные бортовые накопители 2 и 3 установлены в герметичной зоне фюзеляжа в верхней части закабинного и хвостового отсеков.

Накопители 2 и 3 обеспечивают сохранность накопленных полетных данных при неблагоприятных воздействиях разрушающих факторов в случае летного происшествия.

Корпусы накопителей 2 и 3 имеют ярко-оранжевый цвет и надпись на русском и английском языках «АВАРИЙНЫЙ РЕГИСТРАТОР», «НЕ ВСКРЫВАТЬ», «FLIGHT RECORDER», «DO NOT OPEN» соответственно и светоотражающие полосы.

На корпусах накопителей 2 и 3 установлены гидроакустические маяки, обеспечивающие обнаружение на глубине под водой.

Накопители 2 и 3 питаются от неотключаемых шин системы электрического снабжения постоянного тока с номинальным напряжением 28 В.

Для обеспечения бесперебойного питания в схеме защищенных бортовых накопителей параметрической, звуковой и визуальной информации 2 и 3 предусмотрены устройства бесперебойного питания накопителей 19 и 20. Эти устройства также обеспечивают ограничение времени регистрации в случае неотключения питания при аварии в течение не более 10 минут.

В твердотельной памяти защищенных бортовых накопителей параметрической, звуковой и визуальной информации 2 и 3 хранится записанная речевая/звуковая и визуальная информация не менее чем о двух последних часах регистрации.

Контроль состояния интегрированной системы сбора, контроля, обработки и регистрации полетной информации, в целом, и средств регистрации, в частности, обеспечивается встроенными средствами контроля с выдачей информации в бортовые системы мониторинга и обслуживания самолета с одновременной регистрацией на защищенных и эксплуатационных бортовых накопителях.

Информация по состоянию средств регистрации выводится на монитор бортовой системы технического обслуживания в кабину экипажа в виде страницы и в виде сообщений (инструкций).

Провода цепей питания средств регистрации имеют согласованные автоматы защиты, исключающие их перегрев в случае короткого замыкания. Функция регистрации осуществляется в интегрированной системе сбора, контроля, обработки и регистрации полетной информации с помощью средств регистрации параметрической информации, предназначенных для:

- сбора параметрической информации от самолетных систем и оборудования самолета;

- записи на твердотельный бортовой защищенный накопитель обязательных полетных данных в соответствии с действующими;

- сохранения накопленных полетных данных в памяти защищенного накопителя в случае авиационного происшествия или аварии;

- регистрации расширенного набора полетных данных и отчетов по выявленным событиям полетного контроля самолета на твердотельные бортовые накопители с быстрым доступом.

В состав аппаратуры регистрации входят:

- комбинированный блок сбора полетных данных 8 с встроенным легкосъемным накопителем;

- два защищенных бортовых накопителя 2 и 3;

- трехосевой блок датчиков линейного ускорения 14;

- блок беспроводной передачи данных.

Комбинированный блок сбора полетных данных 8 в составе средств регистрации обеспечивает:

- прием обязательного набора данных для записи на твердотельный защищенный накопитель;

- обработку и распределение потоков данных для передачи в защищенный и эксплуатационный бортовые накопители;

- формирование структуры массивов параметрических данных для регистрации на защищенные бортовые накопители;

- формирование шкалы времени (с привязкой к астрономическому времени) и передача ее значений для регистрации на всех накопителях параметрических, звуковых и визуальных данных.

Комбинированный блок сбора полетных данных 8 имеет в своем составе встроенный эксплуатационный легкосъемный накопитель с быстрым доступом.

Комбинированный блок сбора полетных данных 8 питается от неотключаемых шин системы электрического снабжения постоянного тока с номинальным напряжением 28 В.

Комбинированный блок сбора полетных данных 8 устанавливается в герметичной части фюзеляжа в отсеке бортового радиоэлектронного оборудования.

Многоцелевые защищенные бортовые накопители 8 предназначены для синхронизированной записи параметрических данных и речевой/звуковой/видеоинформации.

Перечень параметрических данных, регистрируемых на защищенный накопитель, разработан в соответствии с нормативными требованиями и включает в себя:

- служебные параметры (астрономическое время, номер самолета, дата полета, номер рейса и т.д.);

- параметры, характеризующие движение самолета;

- параметры, характеризующие положение органов управления;

- параметры, характеризующие состояние силовой установки;

- параметры, характеризующие состояние систем и оборудования.

Наземное копирование зарегистрированных полетных данных при эксплуатации на самолете производится через сетевой интерфейс типа Ethernet (10/100MB) с помощью встроенного программного обеспечения, поставляемого производителем накопителей 2 и 3.

Послеполетная обработка данных накопителей 2 и 3 производится с применением программы анализа безопасности полета летательного аппарата.

Накопители 2 и 3 обеспечивают сохранность накопленных полетных данных при неблагоприятных воздействиях разрушающих факторов в случае летного происшествия.

В твердотельной памяти накопителей 2 и 3 хранится записанная параметрическая информация не менее чем о 25-ти последних часах регистрации данных.

Режим регистрации параметрических данных в накопителях 2 и 3 обеспечивается автоматически по заданной логике управления в наземных условиях: включение до запуска двигателей, отключение по истечении пяти минут после останова двигателей, а в полете: непрерывно в течение всего полета; отключение регистрации в полете исключено.

В составе системы предусмотрен пульт управления 10, устанавливаемый на комплексном потолочном пульте в кабине экипажа.

Трехосевой блок датчиков линейного ускорения 14 предназначен для измерения ускорений по осям X, Y, Z с выдачей электрических сигналов в блок сбора полетных данных 8.

Трехосевой блок датчиков линейного ускорения 14 установлен в районе центра масс самолета.

В блоке 8 имеется встроенный твердотельный эксплуатационный накопитель с быстрым доступом.

Эксплуатационный накопитель предназначен для регистрации копии файла обязательных данных защищенного накопителя и данных с отчетами по полетному контролю информации о состоянии самолета

Данные эксплуатационного накопителя блока 8 могут передаваться по каналам сотовой связи или Wi-Fi через блок беспроводной передачи данных 11 для наземной обработки компанией-эксплуатантом воздушного судна автоматически или по сигналу из кабины экипажа при условии выполнения завершения полета, заруливания на стоянку и открытия дверей самолета.

Информация по состоянию средств регистрации выводится на монитор системы бортовых систем мониторинга и обслуживания самолета в кабину экипажа в виде страницы и в виде сообщений (инструкций).

Провода цепей питания средств регистрации имеют согласованные автоматы защиты, исключающие их перегрев в случае короткого замыкания.

Функция автоматического сбора полетных данных обеспечивается за счет аппаратуры автоматического сбора полетных данных, предназначенной для:

- сбора и преобразования параметрической информации от самолетных систем и оборудования для обязательной регистрации на бортовые защищенные бортовые накопители 2 и 3;

- сбора и преобразования расширенного набора полетных данных для контроля (мониторинга) состояния самолета;

- экспресс-анализа по заданной логике в полете поступающих параметрических данных от самолетных систем и оборудования с выявлением событий отказов, неисправностей и отклонений в их работе;

- формирования и передачи выходных данных пакетами с отчетами и параметрами по выявленным событиям при автоматизированном экспресс-анализе в сопрягаемое оборудование (ACARS, бортовой принтер, эксплуатационный накопитель с быстрым доступом и систему обслуживания).

Для автоматического сбора полетных данных используется комбинированный блок сбора полетных данных 10.

Комбинированный блок сбора полетных данных 10 обеспечивает прием параметрических данных от самолетных систем и оборудования самолета в виде:

- электрических аналоговых и дискретных сигналов по каналу связи, соответствующему спецификации ARINC 573;

- цифровых сигналов, передаваемых по каналу связи, соответствующему спецификации ARINC 429;

- цифровых сигналов, передаваемых по дуплексному каналу информационного обмена, соответствующему спецификации ARINC 664.

За счет использования комбинированного блока сбора полетных данных, пульта управления, зональных микрофонов, видеокамер и разных каналов передачи данных и информационного обмена, соответствующих потребностям в скорости и объеме информации, получаемой из кабины пилотов, от самолетных систем и самолетного оборудования достигнута высокая контролепригодность и надежность.

Промышленная применимость

Изобретение предназначено для использования в авиационной промышленности при проектировании и изготовлении современных и перспективных пассажирских самолетов, обеспечивающих высокую надежность и безопасностью полетов при осуществлении массовых перевозок авиапассажиров в различных условиях.

Все технические средства и обеспечивающее их работу программное обеспечение, применение которых предусмотрено изобретением, разрабатываются и выпускаются как отечественными промышленными предприятиями, так и ведущими компаниями в зарубежных странах.

Предусмотренное изобретением взаимодействие средств реализуется в известных процессах различного назначения в области авиастроения. В процессе изготовления всех устройств, входящих в систему управления общесамолетным оборудованием и самолетными системами, может быть использовано типовое, стандартное промышленное оборудование, известные материалы и комплектующие изделия.