Naadloze integratie van FACE-conforme componenten met simulatieomgevingen

Een paar jaar geleden introduceerde de FACE™ Integration Workshop Standing Committee de Basic Avionics Lightweight Source Archetype (BALSA), een referentie-implementatie die Units of Conformance (UoCs) toont afgestemd op de FACE Technical Standard. BALSA dient als praktische demonstratie voor potentiële FACE-softwareleveranciers en -integrators, en fungeert als educatief hulpmiddel dat illustreert hoe Units of Portability (UoPs), UoCs en FACE API's op een doelplatform geïmplementeerd kunnen worden.

Hoewel BALSA een basale Transport Services Interface (TSS) bevat die bevredigend presteert, mist het diagnostische tooling – een essentiële feature voor troubleshooting. We onderzochten het vervangen van BALSA's TSS door een DDS-gebaseerde implementatie, specifiek RTI Connext DDS (https://www.rti.com/industries/face).

De vervanging was verrassend eenvoudig – slechts een paar uur om BALSA's TSS te ruilen voor RTI Connext's. Dit succes bevestigde FACE's portabiliteitsdoel: de nieuwe TSS schakelde volledige DDS-tooling en naadloze connectiviteit met andere DDS-gebaseerde componenten in.

Tijdens de juni 2017 FACE Members' Meeting (BITS-event), voegden vijf industrie-leiders – RTI, Honeywell, TES-SAVi, Wind River en Mercury Systems – hun krachten samen om FACE-afgestemde componenten te cross-integreren, wat de snelle integratievoordelen bevestigde die beloofd worden door FACE Technical Standard 2.1. Hun resultaten zijn gedocumenteerd in het FACE NAVAIR TIM Paper, „FACE Cross-Integration Successes – Honeywell, RTI, TES-SAVi, Wind River and Mercury Systems” (https://www.opengroup.us/face/documents.php?action=show&dcat=70&gdid=18823).

We integreerden ook de RTI TSS met Harris FliteScene, een high-performance, combat-proven digitale moving-map oplossing die geavanceerde situational awareness levert voor civiele en militaire bemanningen. FliteScene biedt terrain awareness, obstacle avoidance en 3-D synthetische visie, en is al genetwerkt met tactische systemen zoals Link-16 en ANW2 om een real-time common operating picture te bieden.

De integratie fungeerde als proof-of-concept voor het porten van een FACE-conform component naar RTI TSS. Met behulp van de objectbestanden en datamodel geleverd door Harris, volgden we deze stappen:

• Genereer een IDL vanuit de DataModel header-bestanden.
• Gebruik RTI-tools om DDS-specifieke en TSS-specifieke code te produceren.
• Creëer het RTI TSS-configuratiebestand.
• Link FliteScene objectbestanden met de gegenereerde RTI TSS en type-specifieke code.

De integratie bleek moeiteloos; binnen een paar dagen hadden we een werkend prototype. FliteScene accepteert talloze controleberichten – zoom, underlay, overlay instellingen – en positioneert de kaart op basis van real-time locatie-updates. Meerdere databronnen kunnen positie-informatie leveren, wat flexibele kaartcontrole mogelijk maakt.

Voor intuïtieve controle bouwden we een LabVIEW UI aangedreven door de RTI DDS LabVIEW Toolkit (https://www.rti.com/products/dds/labview). Het unified DDS-framework stelde de UI, FliteScene en RTI TSS in staat naadloos te interopereren.

Om FliteScene's input te verrijken, verkenden we het koppelen ervan aan een simulatieomgeving. VT MAK, een wereldwijde autoriteit in modeling en simulatie, biedt VR-Exchange – een universele vertaler die protocoltransformatie en bridging uitvoert. De open architectuur ondersteunt custom brokers voor diverse datastandaarden, inclusief DDS.

FACE's Transport Services Interface is ontworpen om meerdere industrie-transportstandaarden te ondersteunen, met name DDS.

Omdat zowel FliteScene als de doelsimulatie DDS gebruiken, testten we een directe verbinding: het linken van een F-18 HLA federate aan het FACE-conforme FliteScene-component. De integratie was eenvoudig en snel bereikt.

Het gebruik van DDS als TSS-transport vergemakkelijkt niet alleen portabiliteit tussen FACE-conforme componenten, maar ook connectiviteit met elke DDS-ingeschakelde applicatie. Voor FliteScene gebruikten we de RTI Connext-gebaseerde RTI TSS (https://www.rti.com/industries/face). Aan de HLA-kant vertaalde de VR_Exchange DDS-broker HLA-data naar DDS-topics. Omdat het FACE-component's datamodel afwijkt van dat van de F-18 federate, moesten we tussen de twee modellen mappen. Twee primaire strategieën bestaan:

• Wijzig de VR-Exchange DDS-broker om topics te publiceren die voldoen aan de verwachtingen van het FACE-component.
• Configureer de VR-Exchange om DIS PDU-gebaseerde topics te publiceren en gebruik routing services om tussen de topics te bruggen.

Voor ons proof-of-concept adopteerden we de tweede strategie. De routing service brugde het simpleBaseEntity-topic van de HLA-broker naar het location-topic dat FliteScene vereiste. Daarnaast verschilden coördinatensystemen: HLA leverde geocentrische coördinaten, terwijl FliteScene latitude/longitude vereiste. We gebruikten een custom transformatiebibliotheek binnen de routing service om tussen deze formaten te converteren, wat resulteerde in de onderstaande architectuur:

Om het begrip van HLA-naar-DDS bridging te verdiepen, collaboreert RTI met het National Center for Simulation (NCS) om een seminar te organiseren getiteld „DDS for Simulation: How the Connectivity Framework is Meeting Interoperability Challenges” op 10 april. Registreer u voor dit gratis evenement via https://www.simulationinformation.com/news/ncs-real-time-innovations-event-industry-10-apr-2018.