实施符合人脸标准的航空电子系统

作者：JOHN MCHALE，STEPHEN SIMI

未来机载能力环境（FACE）是由美国海军航空系统司令部（NAVAIR）和美国陆军航空和导弹研究、开发和工程中心（AMRDEC）于2010年发起的一项政府/行业/学术界倡议，旨在为航空电子应用开发创建标准。FACE 的目标是降低创建开放系统应用程序所需的成本和时间，并在多个平台上推广可重用的应用程序。为了促进与工业界和学术界的合作，The Open Group 创建了 FACE 联盟，目的是开发、发布和管理规范的一致性。除了NAVAIR和陆军之外，迄今为止，航空电子领域的90多家公司和超过1，175名成员加入了FACE联盟。最近，在2016年，空军研究实验室（AFRL）正式加入FACE，完善了整个美国军事部门的参与。今天，每个军事部门在对任何未来能力的建议中都已经并将继续要求FACE。

FACE 规范的第一个版本于 2012 年 1 月发布。后续工作解决了 FACE 兼容应用程序的托管库、正确使用 FACE 徽标来保护品牌、将应用程序标记为符合要求以及允许应用程序以通用格式共享数据的标准数据模型。自初始版本以来，原始规范已经发展，因为实现规范的尝试需要进一步澄清。在其他开放系统计划失败的地方，FACE对技术和业务流程的关注已被证明是成功的。

一致性品牌候选申请的首次演示发生在 NAVAIR 于 2012 年在马里兰州所罗门岛举行的面对面技术信息会议 （TIM）;最新和最大的美国陆军主办的TIM于2016年2月在阿拉巴马州亨茨维尔举行。成功完成FACE验证流程的前两个FACE应用程序于2016年7月公开宣布，并承诺很快将推出许多其他经过验证的产品和功能。在2016年5月关于陆军无人驾驶飞机系统（UAS）未来方向的小组讨论中，训练和条令司令部（TCM-UAS）无人机能力经理Paul Cravey上校断言，那些想要在未来环境中开展业务的公司必须了解FACE。

为可重复使用的 FACE 架构寻找归宿

虽然目的是创建与硬件无关的FACE应用软件，但在某些时候，该软件必须找到一个家，一个主机和目标平台来飞行。今天的战斗空间不是统一的，而是由不同的飞机平台组成的，使用各种架构和操作系统的配置。遗憾的是，将硬件无关的软件移植到具有托管操作系统的主机体系结构并非易事。

一旦一套飞机能够托管FACE开放系统架构，那么FACE应用程序就可以直接插入。一旦插入，这些应用程序功能就可以在以网络为中心的战斗空间中进行互操作，从而提高曾经是大量不同飞机的态势感知能力。

人脸架构讨论

图 1 显示了 FACE 架构在首批经过 FACE 验证的应用程序之一 - 可重用无线电控制组件 （R2C2） 上对 FACE 架构的系统软件分段，该应用程序由 AMRDEC 开发并托管在开放系统 FACE 架构上。FACE 体系结构的段包括操作系统、I/O 服务、特定于平台的服务、传输服务和可移植组件。

图1：在 FACE 应用程序就绪主机平台上运行的经过 FACE 验证的应用程序的体系结构图。

一个可以托管FACE架构和应用程序的原型任务计算机硬件系统如图中的线下方所示，其他外部连接的硬件设备所在的位置。

启用该体系结构的前两个段是操作系统段 （OSS） 和特定于平台的服务段 （PSSS）。OSS 包括一个符合 FACE 的操作系统，具有运行时支持、必要的框架和通用的健康监测服务。PSSS提供OSS在计算机上运行所需的特定设备驱动程序，并提供低级别的健康监视功能以确保正常运行。I/O 服务段 （IOSS） 提供低级设备驱动程序之外的其他功能。就其本身而言，传输服务部门 （TSS） 为体系结构提供了通用数据类型和格式、配置、服务质量以及将数据从一种格式转换为另一种格式的能力。

R2C2 FACE 应用程序驻留在 PSSS 中。图中的绿线描述了段之间的 FACE 架构接口。这些接口是开放系统架构的关键，在 FACE 技术标准中明确定义。

听起来很简单，即插即用与插头（即应用程序）及其接收插座（即架构）对齐;两端必须通过明确定义的标准（如FACE）进行接口。FACE 应用程序的接口必须与托管硬件处理平台的 FACE 体系结构保持一致。接口软件库必须同时编译，并且两端都有已知的变量名称和数据类型。如果软件应用程序和架构排成一排，一切都很好 - 它亮着。下一步：将软件移植到另一个与FACE对齐的架构上 - 那里也亮着灯。不久的将来，可重复使用的FACE功能将集成到不同飞机和车辆等的战斗空间中，所有这些都能够托管FACE架构和FACE应用程序，并随时准备在最需要的地方提供增强功能。

实现示例

航空电子设备即插即用可以通过将开放系统应用程序与开放系统架构相结合来实现。例如，美国陆军的AMRDEC-SED ［软件工程理事会］开发，成功验证并集成了R2C2，这是一个FACE平台特定服务（PSS）软件组件。R2C2是一个可重复使用的平台便携式软件组件，将有助于将（传统和下一代）军用无线电系统集成到陆军航空平台上。在之前的 FACE TIM 活动中展示了这一点;陆军的FACE验证机构于2016年7月验证了R2C2。与此同时，波音费城公司于7月成功地将R2C2集成到一个目标平台上，该平台旨在代表未来垂直升降机（FVL）平台上的平台。

R2C2被集成到每个航空平台的操作飞行程序（OFP）中，该程序提供了平台计算和无线电设备之间的接口。R2C2软件的第一个增量为AN/ARC-231和AN/ARC-201D无线电提供控制接口。后续软件增量正在进行中，为未来的机载网络和卫星通信无线电设备增加了控制接口。虽然最初专注于陆军航空平台之间的重用，但添加Link-16功能可以在跨军事部门的NAVAIR平台上实现软件重用。

R2C2软件实现通信控制应用程序编程接口（API），提供对无线电设备功能的访问。API 是一组软件方法，用于标准化来自主机平台的无线电控制，并用单个抽象的软件接口机制替换单个无线电的平台特定协议。

下一个

开放系统应用程序和架构在降低成本和时间以创建新应用程序所需的成本和时间方面显示出巨大的希望，并最终跨多个不同的平台以及最终跨军事部门推广可重用的应用程序。操作系统和可移植组件应用程序的一致性测试正在进行中，这将导致用可重复使用的软件功能填充FACE注册表。政府、行业和学术界将继续支持Open Group的FACE联盟，并为设计师和用户的未来能力制定新的业务战略。

审核编辑：郭婷