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作者:钱道宁(Chip Downing) RTI公司航空与国防业务总监時間:2019-09-16來源:電子産品世界收藏

隨著全自動飛行器的出現,工業正進入第四次浪潮。相互獨立的嵌入式設備、聯邦系統、集成模塊化電子設備(IMA)分別是前三次浪潮的特征。如今迎來的是遍布航天領域的系統之系統(Systems-of-Systems)。

本文引用地址:/article/201909/404851.htm

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爲了使這些系統實現更高級別的自治性,必須提高其實時性能、可靠性、彈性、功能安全性、信息安全性、可擴展性和易集成性。只有基于開放標准並擁有最高質量保證和認證證書的系統,才能在自主飛行市場上獲得成功並生存下去。作爲另一項挑戰,這些系統必須是可維護的,其中的重點則是總運營成本(TCO)。

標准驅動式創新

传统历史上那种系統設計方法,也就是针对特定目标、高度专用化、基于单一供应链的平台,是不能用于開發新一代自治系統的,因为无法支持自主与智能创造所要求的高水平创新。为了快速组装和部署具有竞争力的新一代自治系統,就必须建立在开放的标准之上,并且能够适应和吸收最佳的技术,从而实现標准驅動式創新。

成熟的开放标准,如ARINC 653、POSIX、Kronos OpenGL、对象管理组织(OMG)的数据分发服务(DDS)和开放组织未来机载能力标准(FACE),为設計人员提供了丰富的生态系統和研究性解决方案,并使開發人员能够对其平台进行快速的設計、构建、配置和测试。而且,这些标准中许多都支持具有商用现货(COTS)认证证据的信息安全和功能安全解决方案。

安全的數據才有價

隨著第四次工業浪潮的演進,人們的專注點從由制造業所驅動的硬件,轉向由創新所驅動的軟件定義系統。數據和由此衍生的智能,這才是真正在下一代工業物聯網()系統中創造價值的關鍵所在。因此,數據必須得到妥善的保護。

我們已經不再能夠確信硬件平台和網絡渠道的安全性!今天,我們應當謹慎地假設,這些數據和系統都受到各種惡意行爲的危害,必須使用適當的方法來保護流入和流出計算機以及交付平台的數據。而且,這種安全性措施必須是開放的,並且對驅動系統的所有數據都普遍可用。

我們面臨的挑戰是,系統之系統((Systems-of-Systems))不斷增加、相互連接,這需要一個經過嚴格驗證的通信基礎,而航空與國防系統是很好的驗證環境。

OMG DDS是一个基于软件的松耦合互连框架,具备可发现性、低延迟、高可靠性、高可扩展性和高安全性,这对航空航天系統至关重要。松耦合机制允许系統进行增长、扩展、更新以及故障恢复,从而提升了系統和数据的可用性。发现性允许系統添加新功能,提高更新的可靠性,降低风险和停机时间。归根结底,安全是信任的支柱。

開放數據的安全性

为了保证工業物聯網数据流安全,应该实施OMG DDS Security 6规范,从而使如同机载系統那样具备分布式细粒度数据中心安全性。这个规范采用DDS通信基础框架来提供基础平台,基于数据中心安全策略和控制技术,配备了增强型安全机制。其中的关键是针对每个数据模型主题来控制谁可以访问什么信息以及谁可以控制数据的扩散,而不是控制整个数据流。DDS 安全特性——身份验证、访问控制、域分区——直接适用于解决标准航空航天数据的安全问题。

對于實時航空電子設備環境,DDS安全特性被集成到DDS網絡協議中,並允許使用各種數據源,這些數據源安全、實時地呈現給經過身份驗證的航空電子設備用戶。這些特性還使不同的DDS安全域和分區能夠共享通信信道。然而,在傳統航空電子系統中實現安全策略就沒有這麽容易了,往往導致高風險和高成本,牽涉到系統的開發、維護和認證等多個環節。

降低總體擁有成本

在传统航空电子系統中创建新的安全功能,往往会导致設計、运营和维护的全盘重来。OMG DDS安全规范解决通信安全问题的方法是以一对多、以数据为中心。它不是保护数据传输管道,而是让应用能够根据每个主题共享数据的性质来定义其安全策略。DDS安全插件通过XML进行配置,以实现每个数据主题的安全性,还可以提供自定义插件、加密模块和对自定义硬件(如加密加速器或受信任的平台模块(TPMS))的支持。

从历史上看,部署多级安全与降低TCO总是如影随形。一次性地設計、构建、测试和保护一个新平台相对容易。挑战来自于你必须在几年甚至几十年的时间跨竹内确保系統能够实现快速、可靠地扩展、更新和保护。

一个DDS通信基础,再加上具备机载平台等级的DDS安全性,使系統工程师能够基于标准来做出設計决策,从而运用安全策略来部署具备竞争力的技术,将运营风险和成本置于严格的管理控制之下。

DDS通信基础保证了数据传输,降低了网络管理和系統资源消耗,保证了所有网络数据的完整性和安全性。凭借先进的服务质量(QoS)能力和安全性,DDS为可靠的电子系統設計、数据传输、数据安全和安全证据提供了平台,因而扫除了工業物聯網系統和设备中COTS RTCA DO-178C软件认证中的疑虑。

RTI公司是基于对象管理组织(OMG)数据分发服务?(DDS)标准的最大提供商。RTI Connext? Databus(数据總線)是一个实时数据共享软件框架,支持众多的应用软件以单一集成化的系統协同工作,从而将现场、雾计算和云计算连为一体,所具备的可靠性、安全性、性能以及可伸缩性已经在要求严苛的航空航天工業系統中得到了广泛验证。如今,RTI Connext? Databus(數據總線)所部署的系統包括醫療設備和成像、風力、水力和太陽能系統、自主運行的飛機、列車和汽車和交通管理系統、石油和天然氣、機器人、船舶以及國防。 




關鍵詞: IIoT 航空

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