aviónica modular integrada

Los sistemas de aviónica modular integrados ( IMA ) son sistemas aerotransportados de red informática en tiempo real . Esta red consta de varios módulos informáticos capaces de soportar numerosas aplicaciones de distintos niveles de criticidad .

En contraposición a las arquitecturas federadas tradicionales, el concepto IMA propone una arquitectura integrada con software de aplicación portable a través de un conjunto de módulos de hardware comunes. Una arquitectura IMA impone múltiples requisitos al sistema operativo subyacente . ^{[ 1 ]}

Se cree que el concepto IMA se originó con el diseño de la aviónica de los cazas a reacción de cuarta generación . Se ha utilizado en cazas como el F-22 y el F-35 , o el Dassault Rafale desde principios de los años 90. En ese momento se estaban llevando a cabo esfuerzos de estandarización (véase ASAAC o STANAG 4626 ), pero aún no se habían publicado documentos definitivos. ^{[ 2 ]}

La modularidad de IMA simplifica el proceso de desarrollo de software de aviónica :

• Dado que la estructura de la red de módulos está unificada, es obligatorio utilizar una API común para acceder a los recursos de hardware y de red, lo que simplifica la integración de hardware y software.
• El concepto IMA también permite a los desarrolladores de aplicaciones centrarse en la capa de aplicación , reduciendo el riesgo de fallos en las capas de software de nivel inferior.
• Dado que los módulos suelen compartir gran parte de su hardware y arquitectura de software de bajo nivel, el mantenimiento de los módulos es más sencillo que con las arquitecturas específicas anteriores.
• Las aplicaciones pueden reconfigurarse en módulos de repuesto si se detecta una falla en el módulo principal que las soporta durante las operaciones, lo que aumenta la disponibilidad general de las funciones de aviónica.

La comunicación entre los módulos puede utilizar un bus informático interno de alta velocidad o compartir una red externa, como ARINC 429 o ARINC 664 (parte 7) .

Sin embargo, esto añade mucha complejidad a los sistemas, lo que requiere nuevos enfoques de diseño y verificación, ya que las aplicaciones con diferentes niveles de criticidad comparten recursos de hardware y software, como la CPU, la planificación de la red, la memoria, las entradas y las salidas. Generalmente, se utiliza el particionamiento para ayudar a separar las aplicaciones de criticidad mixta y, de este modo, facilitar el proceso de verificación.

ARINC 650 y ARINC 651 proporcionan estándares de hardware y software de propósito general utilizados en una arquitectura IMA. Sin embargo, algunas partes de la API involucradas en una red IMA se han estandarizado, tales como:

• ARINC 653 para las restricciones de particionamiento de la aviónica de software al sistema operativo en tiempo real (RTOS) subyacente y la API asociada.

Las normas RTCA DO-178C y RTCA DO-254 constituyen la base para la certificación de vuelo actual, mientras que la DO-297 proporciona directrices específicas para la aviónica modular integrada. La norma ARINC 653 contribuye al proporcionar un marco que permite que cada bloque de software (denominado partición) de la aviónica modular integrada en su conjunto sea probado, validado y cualificado de forma independiente (hasta cierto punto) por su proveedor. ^{[ 3 ]}

El documento de posición FAA CAST-32A proporciona información (no una guía oficial) para la certificación de sistemas multinúcleo, pero no aborda específicamente IMA con multinúcleo. Un artículo de investigación de VanderLeest y Matthews aborda la implementación de los principios IMA para multinúcleo ^{[ 4 ].}

Ejemplos de sistemas de aviónica de aeronaves que utilizan la arquitectura IMA:

• Airbus A220  : Rockwell Collins Pro Line Fusion
• Airbus A350
• Airbus A380 ^{[ 2 ] [ 5 ]}
• Airbus A400M
• ATR 42
• ATR 72
• BAE Hawk ( Hawk 128 AJT )
• Boeing 777  : incluye aviónica AIMS de Honeywell Aerospace.
• Boeing 777X : incluirá el sistema Common Core de GE Aviation.
• Boeing 787  : La arquitectura IMA de GE Aviation Systems (anteriormente Smiths Aerospace ) se llama Common Core System ^{[ 2 ] [ 6 ]}
• Bombardier Global 5000 / 6000  : Rockwell Collins Pro Line Fusion
• COMAC C919
• Dassault Falcon 900 , Falcon 2000 y Falcon 7X  : la arquitectura IMA de Honeywell se llama MAU (Unidades Modulares de Aviónica) y la plataforma general se llama EASy ^{[ 7 ].}
• F-22 Raptor
• Gulfstream G280 : Rockwell Collins Pro Line Fusion
• Gulfstream G400, G500, G600 , G700, G800 , Red de concentración de datos (DCN) ^{[ 8 ]}
• Rafale  : La arquitectura IMA de Thales se llama MDPU (Unidad Modular de Procesamiento de Datos) ^{[ 9 ] [ 10 ]}
• Sukhoi Superjet 100

• Anexo: Acrónimos y abreviaturas en aviónica
• ARINC 653  : una API estándar para aplicaciones de aviónica.
• Sistema de visualización de la cabina
• Def Stan 00-74  : Estándar ASAAC para software de sistemas IMA
• Modelo OSI
• STANAG 4626

• "Transición de arquitecturas de aviónica federadas a aviónica modular integrada" , Christopher B. Watkins, Randy Walter, 26.ª Conferencia de Sistemas de Aviónica Digital (DASC), Dallas, Texas, octubre de 2007.
• "Promoción de estándares abiertos en aviónica modular integrada: un análisis de la industria" , Justin Littlefield-Lawwill, Ramanathan Viswanathan, 26.ª Conferencia de Sistemas de Aviónica Digital (DASC), Dallas, Texas, octubre de 2007.
• "Aplicación de una arquitectura modular integrada civil a aeronaves de transporte militar" , R. Ramaker, W. Krug, W. Phebus, 26.ª Conferencia de Sistemas de Aviónica Digital (DASC), Dallas, Texas, octubre de 2007.
• "Integración de la aviónica modular: surge un nuevo rol" , Richard Garside, Joe F. Pighetti, 26.ª Conferencia de Sistemas de Aviónica Digital (DASC), Dallas, Texas, octubre de 2007.
• "Aviónica modular integrada: gestión de la asignación de recursos compartidos entre sistemas" , Christopher B. Watkins, 25.ª Conferencia de Sistemas de Aviónica Digital (DASC), Portland, Oregón, octubre de 2006.
• "Verificación modular: Prueba de un subconjunto de aviónica modular integrada de forma aislada" , Christopher B. Watkins, 25.ª Conferencia de Sistemas de Aviónica Digital (DASC), Portland, Oregón, octubre de 2006.
• "Problemas de certificación en proyectos de aviónica modular integrada (IMA)" , J. Lewis, L. Rierson, 22.ª Conferencia de Sistemas de Aviónica Digital (DASC), octubre de 2003.