Sistema de teste para “Sistema de Navegação Inercial para Aeronaves (EGI)”

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"Graças à flexibilidade e capacidade de expansão do sistema, tanto do ponto de vista de hardware como de software, a unidade desenvolvida é capaz de absorver novas necessidades que podem surgir na continuidade do desenvolvimento do produto, sejam estas, novas implementações ou alterações em funcionalidades já aplicadas."

- Fabian Iark Oberdiek, Daqsys - Dados & Controle

The Challenge:
Desenvolver um sistema para realização de ensaios em um “Sistema de Navegação Inercial para Aeronaves” (EGI), criando um sistema de tempo real (determinístico), modular e flexível, com capacidade de processamento e armazenamento de dados, visando estar preparado para novas configurações e futuras implementações.

The Solution:
Utilizar uma arquitetura composta por um PXI e um PC, dedicados a este painel, além de placas para barramento PXI de comunicação padrão de aviação e de entradas/saídas diversas. O PXI, operando em modo RealTime, é o responsável por todo o processamento e armazenamento dos dados. No PC, tem-se toda a interface com o usuário (IHM) e é responsável por toda a configuração e monitoramento do sistema. Foi utilizado o software NI LabVIEW e seus módulos e toolkits, para desenvolver este sistema.

Author(s):
Fabian Iark Oberdiek - Daqsys - Dados & Controle
Ronaldo Schwarz - Daqsys - Dados & Controle

Descrição:

A AEL SISTEMAS S.A. é uma empresa brasileira, situada em Porto Alegre (RS), que desenvolve e produz soluções tecnológicas para as áreas de defesa, espacial, segurança e logística. A empresa é fornecedora de aviônicos para as aeronaves da Força Aérea Brasileira (FAB) e tem ainda como clientes a Embraer, a Helibras, o INPE entre outras. Com o apoio do FINEP, a AEL está desenvolvendo o EGI – o primeiro sensor inercial brasileiro de localização para plataformas aéreas. Esse sistema é composto por navegação inercial (INS) e posicionamento global por satélite (GPS), que realizam todas as tarefas de auxílio à navegação, informando parâmetros como a posição, velocidade, altitude (curvatura e inclinação), aceleração linear e angular, taxas angulares da aeronave e dados temporais (data/hora) para o processador da missão.

Em sua aplicação final, o EGI se interliga as redes utilizadas na aviação, que inclui todo o sensoriamento e outros equipamentos de uma aeronave, tanto para aplicações comerciais como militares. O EGI permite a obtenção de um plano de referência estabilizado a partir de giroscópios e acelerômetros, podendo determinar os movimentos nos 3 eixos.

 

Para auxiliar no desenvolvimento do produto, a AEL buscou a DAQSYS como parceira para desenvolver um equipamento que pudesse se interligar e emular os equipamentos que se conectam ao sistema EGI, através de arquivos com dados de navegação reais ou simulados, simulando a aplicação do mesmo, auxiliando em testes de desenvolvimento do produto.

Para a solução desenvolvida pela DAQSYS, foi adotada a plataforma PXI. Um chassi hibrido PXI/PXIexpress de oito slots foi o escolhido para o sistema, em razão de que seriam necessárias placas de ambos os tipos. Devido à necessidade de determinismo temporal do sistema, ou seja, diferentes dados de diferentes equipamentos, emulados ou não, estejam sincronizados na mesma base de tempo, a DAQSYS optou pela utilização de um sistema de tempo real (RT) instalado na controladora do PXI. Pela grande quantidade de dados RAW trafegando durante as simulações, com leituras e armazenamentos em disco, além da exibição em tempo real para interface com o usuário, foi utilizada uma controladora com processador I7, com grande capacidade de processamento e de memória. Para a interface com o operador do sistema, foi utilizado um PC com Windows 7, conectado ponto a ponto ao PXI por uma rede Ethernet Gigabit.

Em relação à comunicação entre equipamentos, foram instaladas no PXI placas para MIL-STD-1553 e para ARINC 429, ambas fornecidas pela National Instruments para aplicações aeronáuticas, militares e aeroespaciais, através da colaboração da empresa Avionics Interface Technologies (AIT), uma fornecedora líder de instrumentos de aviônicos. MIL-STD-1553 é uma norma militar publicada pelo Departamento de Defesa dos Estados Unidos, que define as características mecânicas, elétricas e funcionais de um barramento de dados serial, utilizado para proporcionar um meio para o intercâmbio de dados e informações entre os diversos sistemas em uma aeronave. Mesmo com origem para aplicações militares, pode ser encontrado também, atualmente em aplicações comerciais. ARINC 429 é um padrão de transferência de dados para aviônicos. É o padrão técnico para barramentos de dados usado na maioria dos aviões comerciais e de transporte. Define as interfaces físicas e elétricas de dois condutores de um barramento e um protocolo de dados de uma rede de uma aeronave.

Além das placas de comunicação, o sistema conta ainda com uma placa da série X, onde foram utilizadas os canais de contadores de 100MHz e entradas/saídas digitais de 1MHz, uma placa com 8 portas RS-485 e uma placa com 64 saídas digitais para automação geral do sistema.

O desenvolvimento do software que gerencia todo o equipamento de teste foi realizado pela DAQSYS utilizando o pacote NI-Developer Suite 2012, tendo como ferramenta principal o software LabVIEW. Foram desenvolvidos basicamente dois softwares, sendo um de tempo real, embarcado na controladora do PXI, e o outro de interface com o usuário (IHM – Interface Homem Máquina), executado no PC dedicado do sistema. A comunicação entre a IHM e o controlador PXI é feita via uma rede Ethernet Gigabit ponto a ponto. Nesta rede trafegam diversos comandos e dados de interface durante toda uma execução de ensaio, além de toda a programação de execução do ensaio, enviado no início do mesmo do PC para o PXI, arquivos com todos os dados obtidos durante ensaio, enviados do PXI para o PC no final do ensaio executado.

Graças à flexibilidade e capacidade de expansão do sistema, tanto do ponto de vista de hardware como de software, a unidade desenvolvida é capaz de absorver novas necessidades que podem surgir na continuidade do desenvolvimento do produto, sejam estas novas implementações ou alterações em funcionalidades já aplicadas.

Para mais informações sobre esta aplicação ou outras desenvolvidas pela DAQSYS, entrar em contato através do fone (47) 3029-0764 ou info@daqsys.com.br.

Author Information:
Fabian Iark Oberdiek
Daqsys - Dados & Controle
Brazil

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