ISBN 978-3-8439-5155-5

978-3-8439-5155-5, Reihe Informationstechnik

Bastian Lüttig
Selective Middleware - an Approach Towards a Stepwise Integration of a Fault-Tolerant, Distributed Avionics-Platform for Applications in Large Aircraft Using Integrated Modular Avionics

171 Seiten, Dissertation Universität Stuttgart (2022), Softcover, B5

Zusammenfassung / Abstract

Die Entwicklung verteilter, fehlertoleranter und sicherheitskritischer integrierter Avioniksysteme ist über den gesamten Entwicklungsprozess hinweg komplex und kompliziert. Sie ist somit aufwändig und schlägt sich in Arbeitszeit und in Kosten nieder. Ein großer Anteil entfällt für sicherheitskritische Systeme auf das Systemmanagement, also dem Umgang mit fehlertoleranten Strukturen zur Sicherstellung von Integrität und Zuverlässigkeit während der Mission.

Vor diesem Hintergrund forscht das Institut für Luftfahrtsysteme der Universität Stuttgart daran, den manuellen Aufwand mithilfe eines plattformbasierten Ansatzes sowie modellbasierten, automatisierbaren Techniken deutlich zu reduzieren. Dieser Ansatz wird Flexible Avionikplattform genannt. Die vorliegende Arbeit zeigt, wie diese verteilte, sicherheitskritische Avionikplattform, auf einer kommerziellen IMA-Hardware-Plattform implementiert werden kann.

Zuerst wurden Anforderungen seitens möglicher Kunden, technische und regulatorische Richtlinien und Grundlagen der Flexiblen Avionikplattform gesammelt, geeignete Implementierungen untersucht und Prototypen der Mechanismen umgesetzt und auf der IMA-Hardware verifiziert. Dabei wurde gezeigt, dass Synchronität zwischen zwei Partitionen auf zwei verschiedenen simplex Modulen innerhalb der Applikation implementiert werden kann. Die Gesamtlatenz des Systems ist stark von der notwendigen Rechenzeit und der zulässigen Modulressourcen für das System abhängig. Die grundlegende Eigenschaft des Eingangskonsensus wurde mit Hilfe von Oversampling und Multicast Nachrichten umgesetzt. Die Konfigurationsartefakte für alle Module wurden generiert, durch qualifizierte Werkzeuge der Gerätehersteller umgewandelt und validiert. Die Entwicklung wurde schließlich in einen ARINC 665 Load verpackt, damit die Module programmiert und auf den IMA Modulen verifiziert.