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EP3017367A1 - Dispositif de communication pour systeme embarque sur aeronef - Google Patents

Dispositif de communication pour systeme embarque sur aeronef

Info

Publication number
EP3017367A1
EP3017367A1 EP14736775.9A EP14736775A EP3017367A1 EP 3017367 A1 EP3017367 A1 EP 3017367A1 EP 14736775 A EP14736775 A EP 14736775A EP 3017367 A1 EP3017367 A1 EP 3017367A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
avionics
applications
interfaces
communication
aircraft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14736775.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Engin Oder
Florence ZAMBETTI
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales SA
Original Assignee
Thales SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thales SA filed Critical Thales SA
Publication of EP3017367A1 publication Critical patent/EP3017367A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/18502—Airborne stations
    • H04B7/18506—Communications with or from aircraft, i.e. aeronautical mobile service
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F9/00—Arrangements for program control, e.g. control units
    • G06F9/06—Arrangements for program control, e.g. control units using stored programs, i.e. using an internal store of processing equipment to receive or retain programs
    • G06F9/44—Arrangements for executing specific programs
    • G06F9/455—Emulation; Interpretation; Software simulation, e.g. virtualisation or emulation of application or operating system execution engines
    • G06F9/45533—Hypervisors; Virtual machine monitors
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00—Traffic control systems for aircraft
    • G08G5/20—Arrangements for acquiring, generating, sharing or displaying traffic information
    • G08G5/25—Transmission of traffic-related information between aircraft
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00—Traffic control systems for aircraft
    • G08G5/20—Arrangements for acquiring, generating, sharing or displaying traffic information
    • G08G5/26—Transmission of traffic-related information between aircraft and ground stations
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L63/00—Network architectures or network communication protocols for network security
    • H04L63/02—Network architectures or network communication protocols for network security for separating internal from external traffic, e.g. firewalls
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L63/00—Network architectures or network communication protocols for network security
    • H04L63/08—Network architectures or network communication protocols for network security for authentication of entities
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W76/00—Connection management
    • H04W76/10—Connection setup
    • H04W76/14—Direct-mode setup
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F11/00—Error detection; Error correction; Monitoring
    • G06F11/07—Responding to the occurrence of a fault, e.g. fault tolerance
    • G06F11/16—Error detection or correction of the data by redundancy in hardware
    • G06F11/1629—Error detection by comparing the output of redundant processing systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/80—Services using short range communication, e.g. near-field communication [NFC], radio-frequency identification [RFID] or low energy communication
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/02—Hierarchically pre-organised networks, e.g. paging networks, cellular networks, WLAN [Wireless Local Area Network] or WLL [Wireless Local Loop]
    • H04W84/10—Small scale networks; Flat hierarchical networks
    • H04W84/12—WLAN [Wireless Local Area Networks]

Definitions

  • the invention relates to the field of embedded systems on aircraft and particularly that of flight control and online maintenance.
  • a concrete example is that during a cruising flight phase, where a pilot must divert to an airport different from that of its destination or even that of diverting the initial flight plan.
  • This case of unforeseen diversion can be the consequence of meteorological situations for which the land of destination is no longer accessible or to be due to a failure encountered on the plane or even linked to a sick passenger who needs to shorten the flight.
  • pilots must include related information on the airport diversion, namely:
  • such an architecture must also allow a connection between portable devices present in the cockpit and existing avionics equipment and also allow a two-way communication with the ground.
  • such an architecture must be sufficiently robust in terms of security not to be polluted or deviated because the transported data are sensitive data, specific to an airline and its operations.
  • the existing embedded systems meet some of the needs mentioned, they respectively have drawbacks that do not allow to propose a global multi-platform, multi-application architecture.
  • the known systems are the flight management systems or "Flight Management System (FMS)" according to the appropriate anglicism or mission preparation systems commonly referred to as “Electronic Flight Bag (EFB)”.
  • FMS Flight Management System
  • EFB Electronic Flight Bag
  • the FMS solution does not allow on the one hand automation and other share a simplification of the tasks of the pilots.
  • the FMS does not allow quick access to the right information at the right time, which is required for real-time information that can not be predicted in advance.
  • Type solutions (EFB) are associated with a ground station integrated in the flight operations of the airline or a service provider.
  • the applications developed for the systems (EFB) are on heterogeneous platforms on the one hand of the operating system and on the other hand on the hardware corresponding to the operating system. They are therefore specified and developed for a given platform and are therefore dependent on the platforms and only work on those for which they are intended.
  • the current architectures of the EFB have the disadvantages that each architecture is based on a unique and non-versatile technology, either PC technology or that of tablets.
  • the present invention meets this need.
  • An object of the present invention is to provide a device for managing heterogeneous and heterogeneous applications and allowing communication between portable equipment and the existing avionics avionics.
  • the device of the invention has the advantage of communicating with any type of tablet (Android, IOS, Win8, etc.) and to interface with avionics avionics means.
  • Another object of the present invention is to propose an architecture capable of supporting heterogeneous and heterogeneous applications, both Flight Deck (EFB, pilots) as well as Flight Ops (Operations Center) and Maintenance (Maintenance Operations) which by their very nature need to be compatible across heterogeneous and disparate applications and platforms.
  • Flight Deck EFB, pilots
  • Flight Ops Operations Center
  • Maintenance Mainntenance Operations
  • the device of the invention is capable of supporting all applications and data relating to flight areas "Flight” and “maintenance” regardless of their operating environment, PC or Tablet.
  • the device of the invention provides the information and documents necessary for the work of pilots (PNT), aircraft maintenance agents and cabin crew (PNC) in their functions.
  • PNT pilots
  • PNC cabin crew
  • the device of the invention operates as an equipment embedded in an architecture having air / ground communication means and information providers.
  • the subject of the invention is a unitary communication device on board an aircraft comprising on a single device, avionic means for sending and receiving data to / from avionic applications, and non-avionic means for sending and receive data to / from non-avionics applications.
  • the device is characterized in that the avionic means are coupled through a secure firewall internal to said equipment to non-avionic means by serial or parallel communication links and in that the avionic and non-avionic means comprise a a plurality of communication interfaces capable of communicating respectively with the avionics and non-avionics applications, and means capable of managing the sharing of computing resources to operate onboard the aircraft the avionics and non-avionics applications.
  • the communication interfaces are wired or wireless interfaces.
  • communication interfaces capable of communicating with the avionics applications are interfaces of the group (ARINC, AFDX) and the communication interfaces able to communicate with non-avionics applications are interfaces of the group (Wifi, Bluetooth, 3G, LTE, Ethernet).
  • the device according to the invention comprises specific interfaces for satellite communications.
  • the IT resource management means comprise virtualization components, which use virtual machines and a hypervisor.
  • the device of the invention comprises remote display means for displaying data on dialogue units on board the aircraft where the dialogue units are dialogue units. crew, digital tablets of an embedded system, or portable terminals for access to maintenance.
  • an embedded system on board an aircraft comprises at least two devices of the invention coupled by Ethernet communication links.
  • FIG 1 shows schematically the system of the invention
  • Figure 2 shows a preferred implementation of the system of the invention.
  • FIG. 1 schematically illustrates the device of the present invention.
  • the device (100) includes a first avionics module (102) for managing applications in the avionics world (104), and a second 'open world' module (106) for managing non-avionics applications of the open world (108).
  • the avionics module (102) includes different interfaces (110) to enable communication and data exchange to the avionics world.
  • the interfaces allow wired communication to pilot dialogue terminals and may be depending on the environment of ARINC interfaces 429, AFDX to mention only these two examples without any limitation to the extension to other well known avionic interfaces of the skilled person.
  • the avionics module further comprises a central processing unit (112) for managing all the input / output operations.
  • the open world module (106) includes various interfaces (114) for enabling communication and data exchange to the open world. Interfaces allow communication to tablet devices (IPad, Android, smart phones, etc.) or portable personal computers (PCs).
  • the available interfaces may be Wi-Fi interfaces for communications to tablets operating as a remote Dialog Unit (UD) or support for native embedded applications, or Bluetooth interfaces to allow communication with maintenance applications, particularly applications. online maintenance.
  • Other interfaces may be implemented to communicate with ground-based servers (118), such as a 3G interface, an LTE interface, or an Ethernet interface to name but a few.
  • the WiFi and Bluetooth ports are sized in their frequency and amplitude ranges of their spectrums so that no on-board equipment is disturbed during the start of these functions.
  • the open world module further comprises a central processing unit (116) for managing all the input / output operations.
  • the avionics and open world modules are coupled by serial or parallel communication links (120) to allow exchanges between the two modules.
  • the intra-module communication protocol comprises various hardware and software mechanisms that make the device safe and secure as a whole vis-à-vis the open world.
  • a layer of firewall type is implemented on the avionics side module of the device to secure the exchanges with the open world.
  • an authentication mechanism and a message filtering mechanism according to the nature, the content, the destination, is implemented on the open world side of the equipment to secure the exchanges coming from the open world.
  • the device of the invention further comprises satellite communication interfaces of the iridium type for example.
  • the open world module is produced using an Intel® microprocessor-based industrial card and the avionics module is made based on an IMA avionics module such as a CPIOM module.
  • system architecture associated with specific software modules using streaming and virtualization technologies enables the system to host any heterogeneous heterogeneous application in a unified environment.
  • the redundant hardware architecture is auto-reconfigurable
  • EMI Electromagnetic interference
  • the device includes virtualization modules (Hypervisor), software for remote display (streaming) and firewalls (firewall in English) specific for the functions of the EFB and Maintenance.
  • virtualization modules Hypervisor
  • software for remote display streaming
  • firewalls firewall in English
  • the hardware and software virtualization module allows the device to operate several separate virtual machines.
  • the hypervisor distributes the resources of the device such as memory, I / O, etc. in an independent and secure manner between the virtual machines under its control.
  • the remote display software module (streaming) allows the drivers to display any of these applications on their terminals which may be tablets communicating via WiFi with the device of the invention.
  • an application developed for an Intel architecture system (Tablet PC - Windows) run on one of the virtual machines of the device operating as an application server and thanks to the streaming technique implemented in the device, to be deported on the communication interface (HMI) on any of the pilot terminals (tablets or PC) chosen by an airline.
  • HMI communication interface
  • the virtualization (Hypervisor) and streaming modules are adapted to avionics standards. In particular, they are developed according to avionics standards D0178, D0245, for example.
  • the firewall software is specifically configured for EFB and Maintenance applications.
  • Figure 2 shows a preferred implementation of the system of the invention. In this implementation, two devices are coupled in parallel thus increasing the reliability of the overall system.
  • a first device (202) comprises an avionics module (106) and an open world module (102) each comprising the various aforementioned interface and CPU components as described in connection with the figure.
  • a second device (204) comprises an avionics module (106) and an open module (102) each comprising the various aforementioned interface and CPU components as described in connection with the figure.
  • the two devices (202, 204) are operably coupled via interfaces for communication (206) according to the Ethernet protocol.
  • Each device comprises at least two virtual machines (VM1_202, VM2_202) for the first device (202) and (VM1_204, VM2_204) for the second device (204).
  • the virtual machines operate under the supervision of a hypervisor (HYP_202) for the first device and (HYP_204) for the second device.
  • a hypervisor HTP_202
  • the parallel operation of the four virtual machines under the supervision of a virtual machine hypervisor allows redundant operational security of the "hardware" as well as redundancy of the system environment by a double virtual machine.
  • Hypervisors operate in parallel and each runs multiple virtual machines. Hypervisors self-monitor each other by a "heartbeat" mechanism where each virtual machine executes applications that can be duplicated in separate virtual machines and synchronized between the separate devices (202), (204). Thus in case of failure of an application on a virtual machine, the twin machine remains in operation and continues to perform the current function.
  • a heartbeat protocol allows twinned applications to know if the binocular is working or not by self-monitoring.
  • any dialogue unit (208) can access via Wifi wireless connection to one of the four virtual machines.
  • the dialogue units may be the Embedded System Environment (EFB) Tablets, Portable Maintenance Access Terminals (PMATs) or CCDUs.
  • EFB Embedded System Environment
  • PMATs Portable Maintenance Access Terminals
  • CCDU CCDUs.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Medical Informatics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computer And Data Communications (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un dispositif unitaire de communication à bord d'un aéronef comprenant sur un seul équipement, des moyens avioniques pour envoyer et recevoir des données vers/depuis des applications avioniques, et des moyens non-avioniques pour envoyer et recevoir des données vers/depuis des applications non-avioniques. Le dispositif est caractérisé en ce que les moyens avioniques sont couplés au travers d'un pare-feu sécurisé interne à l'équipement aux moyens non-avioniques par des liens de communication série ou parallèle et en ce que les moyens avioniques et non-avioniques comprennent une pluralité d'interfaces de communication aptes à communiquer respectivement avec les applications avioniques et non-avioniques, et des moyens aptes à gérer le partage de ressources informatiques pour opérer à bord de l'aéronef les applications avioniques et non-avioniques.

Description

DISPOSITIF DE COMMUNICATION POUR SYSTEME EMBARQUE SUR
AERONEF
Domaine de l'invention
L'invention concerne le domaine des systèmes embarqués sur des aéronefs et particulièrement celui de l'aide au pilotage et à la maintenance en ligne.
Etat de la Technique
Pendant les vols, les pilotes ont en permanence besoin d'accéder à des informations pour adapter leur plan de vol aux situations. Certaines données sont directement fournies par le système embarqué, comme les informations sur les points de trajet par exemple, mais d'autres informations ne sont pas accessibles en temps réel directement à bord de l'avion en vol, car provenant du monde extérieur ou monde ouvert et étant disponibles hors de l'environnement aéronautique.
Un exemple concret est celui lors d'une phase de vol croisière, où un pilote doit se dérouter sur un aéroport différent de celui de sa destination ou même de celui de déroutement du plan de vol initial. Ce cas de déroutement imprévu peut être la conséquence de situations météorologiques pour lesquelles le terrain de destination n'est plus accessible ou bien être dû à une panne rencontrée sur l'avion ou même encore lié à un passager malade qui nécessite de raccourcir le vol.
Dans de tels cas de déroutement, les pilotes sont confrontés au choix d'atterrir sur un aéroport qui n'est pas celui de destination prévue mais qui se doit d'être adapté à la situation.
Pour conforter leur choix, les pilotes doivent intégrer des informations connexes sur l'aéroport de déroutement, à savoir :
- s'il est accessible réglementairement c'est à dire si la visibilité est suffisante pour pouvoir atterrir ;
- si l'aéroport répond aux besoins de la situation en étant par exemple proche d'un hôpital ou bien s'il y a les équipements de maintenance nécessaire ; - s'il existe sur place une infrastructure hôtelière susceptible d'accueillir tous les passagers ;
- s'il sera possible un acheminement des passagers vers leur destination finale en sachant qu'il existe à proximité une gare ou une infrastructure routière bien desservie ;
- si la météo est favorable pour arriver à cette destination ; ou encore
- si les performances de l'avion et les conditions du jour rendent l'atterrissage compatible avec la piste. Ces informations et leur accessibilité augmentent fortement la conscience de la situation des pilotes et sont des éléments importants dans la sécurité des vols. Ainsi des informations variées sont alors nécessaires en temps réel pour permettre aux pilotes de décider de l'aéroport de déroutement. Or, il n'existe pas dans les systèmes embarqués actuels de moyens simples et efficaces pour accéder à des informations en temps réel, informations essentielles à obtenir en temps utile pour modifier en vol, le plan de vol.
L'architecture actuelle du monde avionique qui est communément à base de terminaux se trouve dépassée par rapport aux applications modernes qui utilisent des ressources orientées « dialogue homme machine ».
Bien que les moyens informatiques récents, comme les tablettes ou équipements portables aient vu leur avènement auprès des utilisateurs finaux, ceux- ci posent des problèmes pour les compagnies aériennes qui veulent moderniser leurs équipements informatiques embarqués.
En effet, les fournisseurs d'applications pour le monde avionique de navigation et de maintenance ont été amenés soit à développer de nouvelles applications qui puissent fonctionner sur plusieurs plates-formes à la fois, comme celles bien connues de IOS, Android, Windows 7 ou 8, ou Linux, soit à développer autant d'applications que de plates-formes.
Ainsi, il existe le besoin d'une architecture embarquée universelle, versatile et unifiée qui permette de supporter :
tout type d'application, quelle que soit la plate-forme pour laquelle elle est conçue ; et
toute plate-forme pour toute application dans une ergonomie unifiée.
Par ailleurs, une telle architecture doit de plus permettre une connexion entre des dispositifs portables présents dans la cabine de pilotage et les équipements avioniques existants et aussi permettre une communication double sens avec le sol. De surcroît une telle architecture doit être suffisamment robuste en terme de sécurité pour ne pas être polluée ni déviée car les données transportées sont des données sensibles, propres à une compagnie aérienne et à ses opérations.
Bien que les systèmes embarqués existants répondent à certains des besoins mentionnés, ils présentent respectivement des inconvénients qui ne permettent pas de proposer une architecture globale multi plates-formes, multi-applications. Les systèmes connus sont les systèmes de gestion de vol ou « Flight Management System (FMS)» selon l'anglicisme approprié ou les systèmes de préparation de mission communément désignés en anglais «Electronic Flight Bag (EFB) ».
Les inconvénients des solutions de type (FMS) sont que les informations nécessaires aux pilotes pour mener à bien leurs missions se trouvent soit sur des fiches papiers élaborées au sol par les services du centre d'opérations de la compagnie aérienne (AOC) et entrées à la main dans le FMS par les pilotes, soit, par transmission directe de l'AOC au FMS par un moyen de communication VHF ou ACARS ou « data link » en anglais. Dans cette solution, les applications AOC destinées aux pilotes ne sont pas toutes automatisées et nécessitent un effort soutenu et une perte de temps pour les pilotes. Aujourd'hui, seule l'application « plan de vol » peut être transmise directement de l'AOC à l'avionique FMS, uniquement sur les avions munis d'ACARS ou ayant des moyens de chargement « gatelink » en anglais. Les aéroports de déroutement où les pilotes pourraient se poser sont prévus par exemple dans un livre d'aéroports de déroutement possibles sur lesquels il est possible de se poser en fonction des données techniques de l'avion et du parcours.
Ainsi la solution FMS ne permet pas d'une part une automatisation et d'autre part une simplification des tâches des pilotes. Par ailleurs, le FMS ne permet pas un accès rapide à la bonne information au bon moment, ce qui est requis pour les informations en temps réel qui ne peuvent être prévues d'avance. Les solutions de type (EFB) sont, elles, associées à une station sol intégrée aux opérations de vols de la compagnie aérienne ou d'un fournisseur de services. Les applications développées pour les systèmes (EFB) se trouvent sur des plates- formes hétérogènes au niveau d'une part du système d'exploitation et d'autre part au niveau du matériel correspondant au système d'exploitation. Elles sont donc spécifiées et développées pour une plate-forme donnée et sont donc dépendantes des plates-formes et ne fonctionnent que sur celles auxquelles elles sont destinées. Ainsi, les architectures actuelles de l'EFB présentent les inconvénients que chaque architecture est basée sur une technologie unique et non polyvalente, soit la technologie PC soit celle des tablettes.
Il existe alors le besoin d'une architecture offrant la capacité de satisfaire les applications hétérogènes sur des plateformes hétéroclites tout en permettant une communication entre des équipements portables et les systèmes embarqués de l'avionique.
La présente invention répond à ce besoin.
Résumé de l'invention
Un objet de la présente invention est de proposer un dispositif permettant de gérer des applications hétérogènes et hétéroclites et permettant une communication entre des équipements portables et les moyens existants embarqués de l'avionique. Le dispositif de l'invention a pour avantage de communiquer avec n'importe quel type de tablette (Android, IOS, Win8, etc..) et de servir d'interface avec les moyens embarqués avioniques.
Un autre objet de la présente invention est de proposer une architecture capable de supporter les applications hétérogènes et hétéroclites, à la fois de flight Deck (EFB, pilotes) ainsi que celles de flight Ops (Centre Opérationnel) et de maintenance (Opérations de Maintenance) qui par leur nature même nécessitent d'être compatibles à travers des applications et des plates-formes hétéroclites et hétérogènes.
Avantageusement, de par son architecture logique et physique, le dispositif de l'invention est capable de supporter toutes les applications et données relatives aux domaines de vol "Flight" et de "maintenance" quel que soit leur environnement de fonctionnement, PC ou Tablette.
Avantageusement, le dispositif de l'invention fournit les informations et les documents nécessaires au travail des pilotes (PNT), des agents de maintenance de l'avion et du personnel de cabine (PNC) dans leurs fonctions.
Avantageusement, le dispositif de l'invention opère comme un équipement embarqué dans une architecture ayant des moyens de communication air/sol et des fournisseurs d'informations. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif unitaire de communication à bord d'un aéronef comprenant sur seul équipement, des moyens avioniques pour envoyer et recevoir des données vers/depuis des applications avioniques, et des moyens non-avioniques pour envoyer et recevoir des données vers/depuis des applications non-avioniques. Le dispositif est caractérisé en ce que les moyens avioniques sont couplés au travers d'un pare-feu sécurisé interne audit équipement aux moyens non-avioniques par des liens de communication série ou parallèle et en ce que les moyens avioniques et non-avioniques comprennent une pluralité d'interfaces de communication aptes à communiquer respectivement avec les applications avioniques et non-avioniques, et des moyens aptes à gérer le partage de ressources informatiques pour opérer à bord de l'aéronef les applications avioniques et non-avioniques.
Avantageusement, les interfaces de communication sont des interfaces filaires ou sans fil. En particulier, les interfaces de communication aptes à communiquer avec les applications avioniques sont des interfaces du groupe (ARINC, AFDX) et les interfaces de communication aptes à communiquer avec les applications non- avioniques sont des interfaces du groupe (Wifi, Bluetooth, 3G, LTE, Ethernet). De plus, le dispositif selon l'invention comprenant des interfaces spécifiques pour les communications satellitaires.
Avantageusement, les moyens de gestion des ressources informatiques comprennent des composants de virtualisation, qui utilisent des machines virtuelles et un hyperviseur.
Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif de l'invention comprend des moyens d'affichage à distance pour permettre l'affichage de données sur des unités de dialogue à bord de l'aéronef où les unités de dialogue sont des unités de dialogue d'équipage, des tablettes numériques d'un système embarqué, ou des terminaux portables d'accès à la maintenance.
Dans une variante d'implémentation, un système embarqué à bord d'un aéronef comprend au moins deux dispositifs de l'invention couplés par des liens de communication Ethernet.
Description des figures
Différents aspects et avantages de l'invention vont apparaître en appui de la description d'un mode préféré d'implémentation de l'invention mais non limitatif, avec référence aux figures ci-dessous :
La figure 1 montre schématiquement le système de l'invention ;
La figure 2 montre une mise en œuvre préférentielle du système de l'invention.
Description détaillée de l'invention Pour permettre une bonne compréhension de la description, une terminologie des principaux termes utilisés est donnée ci-après :
Term Définition
ACARS Aircraft Communications Addressing and Reporting
System - Système de communication numérique avion/sol
AFDX Avionics Full DupleX - réseau Ethernet Avionique
AID Aircraft Interface Device - Interface Avionique des dispositifs
A/L Airline / Compagnie aérienne
AOC Airline Opération Center / Centre d'opérations de la compagnie aérienne
ARINC Aeronautical Radio, Inc / Norme aéronautique
ARM Microprocesseur à architecture RISC (Reduced
Instruction Set Computer)
ATI S Automatic Terminal Information Service - Service d'information automatique du terminal (aéroport)
CCDU Cabin Crew Dialog Unit - Unité de dialogue de l'équipage cabine
CMS Centralised Maintenance System - Système de maintenance centralisé
CPIOM Core Processing I/O Modules - Modules d'E/S du cœur de calcul
EFB Electronic Flight Bag - Valise Electronique du Pilote
FMS Flight Management System - Système de Gestion de
Vol
LRU Line replaceable unit - Equipement remplaçable en ligne
MCC Maintenance Control Center Centre de Contrôle de la
Maintenance
MCU Micro Controller Unit - Unité microcontrôleur
METAR METeorological Aérodrome Report - Hourly Aérodrome routine Meteorological Report - Rapport Météorologique de aérodrome. NOTA M NOTice to Airmen - Note à l'Aviateur
OS Operating System - Système d'exploitation
PMAT Portable Maintenance Access Terminal - Terminal de maintenance Portable
PNC Personnel Navigant Commercial
PNT Personnel Navigant Technique
PU Processing Unit - Unité de traitement (de calcul)
SRU Shop replaceable unit - Unité (composant) rempla- çable en atelier
TAF Terminal aérodrome forecast - Prévision météo du terminal
TEMSI Temps significatif (carte météo)
WDU Wireless Dialog Unit - Unité de dialogue sans fil
WIFI Wireless Fidelity / norme de communication sans fil
WINTEM Wind and Températures (carte météo) - Vent et températures
La figure 1 illustre schématiquement le dispositif de la présente invention. Le dispositif (100) comprend un premier module 'avionique' (102) pour gérer les applications du monde avionique (104), et un second module 'monde ouvert' (106) pour gérer les applications non avioniques du monde ouvert (108).
Le module avionique (102) comprend différentes interfaces (110) pour permettre la communication et les échanges de données vers le monde avionique. Les interfaces permettent une communication filaire vers des terminaux de dialogue pilote et peuvent être selon l'environnement des interfaces ARINC 429, AFDX pour ne citer que ces deux exemples sans aucune limitation à l'extension à d'autres interfaces avioniques bien connues de l'homme du métier. Le module avionique comprend de plus une unité centrale de traitement (112) pour gérer l'ensemble des opérations d'entrées/sorties.
Le module monde ouvert (106) comprend différentes interfaces (114) pour permettre la communication et les échanges de données vers le monde ouvert. Les interfaces permettent une communication vers des équipements de type tablettes (IPad, Android, smart phones, etc.) ou de type ordinateurs personnels (PC) portables. Les interfaces disponibles peuvent être des interfaces Wifi pour les communications vers les tablettes opérant comme Unité de Dialogue (UD) déportée ou de support d'applications embarquées natives, ou des interfaces Bluetooth pour permettre les communications avec des applications de maintenance, en particulier des applications de maintenance en ligne. D'autres interfaces peuvent être implémentées afin de communiquer avec des serveurs au sol (118), comme une interface 3G, une interface LTE ou une interface Ethernet pour n'en citer que quelques-unes. Avantageusement, les ports WiFi et Bluetooth sont dimensionnés dans leurs bandes de fréquences et d'amplitude de leurs spectres pour qu'aucun équipement de bord ne soit perturbé lors de la mise en route de ces fonctions.
Le module monde ouvert comprend de plus une unité centrale de traitement (116) pour gérer l'ensemble des opérations d'entrées/sorties. Les modules avioniques et monde ouvert sont couplés par des liens de communication série ou parallèle (120) pour permettre les échanges entre les deux modules. Selon les variantes d'implémentation, le protocole de communication intra module comporte différents mécanismes matériel et logiciel qui rendent le dispositif sûr et sécurisé dans son ensemble vis-à-vis du monde ouvert. Ainsi, une couche de type firewall se trouve implémentée sur le module côté avionique du dispositif afin de sécuriser les échanges avec le monde ouvert.
D'autre part, un mécanisme d'authentification et un mécanisme de filtrage des messages selon la nature, le contenu, la destination, est implémenté côté monde ouvert de l'équipement pour sécuriser les échanges venant du monde ouvert.
Le dispositif de l'invention comprend en plus des interfaces de communication satellitaire de type iridium par exemple.
Dans une implémentation préférentielle du dispositif de l'invention, le module monde ouvert est réalisé en utilisant une carte industrielle à base de microprocesseur Intel® et le module avionique est réalisée à base de module avionique IMA tel un module CPIOM.
Avantageusement, l'architecture du système associée à des modules logiciels spécifiques utilisant des technologies de streaming et de virtualisation permet au système d'héberger n'importe quelle application hétérogène et hétéroclite dans un environnement unifié.
L'architecture proposée a pour avantage de répondre à de nombreux critères de qualité et en particulier aux critères de :
- Versatilité avec un seul équipement pour toute application sur des plates- formes, systèmes d'exploitation et environnements différents tels que :
- Applications pour Windows, Linux, Android, IOS (IPad, Iphone) ;
- Systèmes d'exploitation : Windows (32, 64 bits), Linux, Android, IOS
- Evolutivité avec un choix adapté de composants matériels et logiciels selon la technologie :
- Architecture matérielle modulaire permettant l'évolutivité en réutilisation tout en minimisant le coût global (TSC) ;
- Développement logiciel utilisant un langage 5ème génération capable de s'adapter à différentes plates-formes (Windows, Android, IOS, Li- nux)
- Pérennité limitant l'obsolescence technologique à un nombre réduit de modules :
- La modularité est choisie de façon à optimiser la réutilisation ;
- Les composants susceptibles d'évoluer sont réunis dans un module - Fiabilité et sécurité de l'architecture Système :La défaillance d'une application ne peut ni ralentir, ni perturber une autre application ;
- L'architecture matérielle redondante est auto-reconfigurable
- Certificabilité : le développement se fait selon la norme DO 160 assurant :
- La non perturbation des instruments de l'avionique ;
- Des tests d'interférences électromagnétiques (EMI), de température et de vibration selon la DO 160 / cockpit.
Ainsi, le dispositif comprend des modules de virtualisation (Hyperviseur), des logiciels d'affichage à distance (streaming en anglais) et de pare-feu (firewall en anglais) spécifiques pour les fonctions de l'EFB et de la Maintenance.
Avantageusement le module matériel et logiciel de virtualisation (Hyperviseur), permet au dispositif de faire fonctionner plusieurs machines virtuelles distinctes. L'hyperviseur distribue les ressources du dispositif comme la mémoire, les E/S, etc.. d'une façon indépendante et sécurisée entre les machines virtuelles sous son contrôle.
Grâce à cette architecture, les applications fonctionnent sur des machines virtuelles distinctes les unes des autres sans aucune interférence possible.
Avantageusement le module logiciel d'affichage déporté (streaming), permet aux pilotes d'afficher n'importe laquelle de ces applications sur leurs terminaux qui peuvent être des tablettes communiquant par WiFi avec le dispositif de l'invention.
Ainsi par exemple, une application développée pour un système à architecture Intel (Tablet PC - Windows) fonctionner sur une des machines virtuelles du dispositif opérant en tant que serveur d'application et grâce à la technique de streaming implémentée dans le dispositif, être déportée sur l'interface de communication (IHM) se trouvant sur l'un quelconque des terminaux du pilote (Tablettes ou PC) choisi par une compagnie aérienne.
Les modules de virtualisation (Hyperviseur) et de streaming sont adaptés aux normes de l'avionique. En particulier, ils sont développés selon les normes avioniques D0178, D0245, par exemple.
Le logiciel de pare-feu est spécifiquement configuré pour les applications EFB et Maintenance.
La figure 2 montre une mise en œuvre préférentielle du système de l'invention. Dans cette implémentation, deux dispositifs sont couplés en parallèle permettant ainsi d'augmenter la fiabilité du système global.
Un premier dispositif (202) comprend un module avionique (106) et un module monde ouvert (102) comprenant chacun les différents composants précités d'interfaces et d'unité centrale de traitement tels que décrits en relation avec la figurel .
Un deuxième dispositif (204) comprend un module avionique (106) et un module ouvert (102) comprenant chacun les différents composants précités d'interfaces et d'unité centrale de traitement tels que décrits en relation avec la figurel .
Les deux dispositifs (202, 204) sont opérationnellement couplés via des interfaces permettent une communication (206) selon le protocole Ethernet. Chaque dispositif comprend au minimum deux machines virtuelles (VM1_202, VM2_202) pour le premier dispositif (202) et (VM1_204, VM2_204) pour le second dispositif (204). Les machines virtuelles opèrent sous la surveillance d'un hyperviseur (HYP_202) pour le premier dispositif et (HYP_204) pour le second dispositif. Avantageusement, le fonctionnement en parallèle des quatre machines virtuelles sous la supervision d'un hyperviseur de machines virtuelles, permet une sécurité de fonctionnement par redondance du "matériel" ainsi qu'une redondance d'environnement système par double machine virtuelle.
Les hyperviseurs fonctionnent en parallèle et exécutent chacun plusieurs machines virtuelles. Les hyperviseurs s'auto surveillent l'un l'autre par un mécanisme de "battements de cœur où chaque machine virtuelle exécute des applications qui peuvent être dupliquées dans des machines virtuelles distinctes et synchronisées entre les dispositifs distincts (202), (204). Ainsi en cas de défaillance d'une application sur une machine virtuelle, la machine jumelle reste en fonctionnement et continue à accomplir la fonction en cours.
Ainsi, un protocole "battements de cœur" permet aux applications jumelées de savoir si la jumelle est en état de fonctionnement ou non par auto surveillance.
Dans l'implémentation de la figure 2, toute unité de dialogue (UD) (208) peut accéder par une connexion sans fil Wifi à l'une des quatre machines virtuelles. Les unités de dialogue peuvent être les tablettes de l'environnement du système embarqué (EFB), les terminaux portables d'accès à la maintenance (PMAT) ou les unités de dialogue de l'équipage (CCDU). L'homme de l'art appréciera que des variations puissent être apportées sur l'implémentation décrite de manière préférentielle, tout en maintenant les principes de l'invention. En particulier, la présente invention a été décrite sur un exemple de type « dual-dual » ayant deux dispositifs en parallèle, mais pourrait être étendu à une architecture comprenant une pluralité de dispositifs mis en parallèle. Par ailleurs, les éléments matériel et/ou logiciel indiqué pour chaque module d'un dispositif unitaire ne sont pas limitatifs dans la description, et l'homme de l'art comprendra que d'autres éléments matériel et/ou logiciel réalisant la fonctionnalité requise puissent être utilisés. Pour résumer les avantages principaux de l'invention par l'architecture décrite sont :
- Le support de différents logiciels d'aide au pilotage quelle que soit la cible logiciel (système d'exploitation) et matériel (architecture processeur);
- Le support de différents environnements matériels (Intel, ARM, etc.);
- Le support d'applications hétérogènes ;
- Le support de plusieurs systèmes d'exploitation ;
- Le support de différents logiciels d'aide à la prise de décision pour les pilotes.

Claims

Revendications
1 . Dispositif unitaire (100) de communication à bord d'un aéronef comprenant sur seul équipement :
- des moyens avioniques (102) pour envoyer et recevoir des données
vers/depuis des applications avioniques (104), et
- des moyens non-avioniques (106) pour envoyer et recevoir des données vers/depuis des applications non-avioniques (108, 118),
caractérisé en ce que les moyens avioniques sont couplés au travers d'un pare- feu sécurisé interne audit équipement aux moyens non-avioniques par des liens de communication (120) série ou parallèle et en ce que les moyens avioniques et non-avioniques comprennent :
- une pluralité d'interfaces de communication (110, 114) aptes à communiquer respectivement avec les applications avioniques et non-avioniques ; et - des moyens (112, 116) aptes à gérer le partage de ressources informatiques pour opérer à bord de l'aéronef les applications avioniques et non- avioniques.
2. Le dispositif selon la revendication 1 dans lequel les interfaces de
communication sont des interfaces filaires ou sans fil.
3. Le dispositif selon la revendication 1 ou 2 dans lequel les interfaces de communication aptes à communiquer avec les applications avioniques sont des interfaces du groupe (ARINC, AFDX) et les interfaces de communication aptes à communiquer avec les applications non-avioniques sont des interfaces du groupe (Wifi, Bluetooth, 3G, LTE, Ethernet).
4. Le dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 comprenant de plus des interfaces de communication satellitaire.
5. Le dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel les moyens de gestion des ressources informatiques comprennent des composants de virtualisation.
6. Le dispositif selon la revendication 5 dans lequel les composants de
virtualisation comprennent des machines virtuelles et un hyperviseur.
7. Le dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 comprenant de plus des moyens d'affichage à distance pour permettre l'affichage de données sur des unités de dialogue à bord de l'aéronef.
8. Le dispositif selon la revendication 7 où les unités de dialogue sont des unités de dialogue d'équipage, des tablettes numériques d'un système embarqué, ou des terminaux portables d'accès à la maintenance.
9. Un système embarqué à bord d'un aéronef comprenant au moins deux dispositifs selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, lesdits au moins deux dispositifs étant couplés par des liens de communication Ethernet.
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