Konsoliderer sikkerhetskritiske funksjoner

Samarbeidet mellom AEROFUGIA og SYSGO illustrerer en av de viktigste teknologiske utfordringene i utviklingen av elektriske lufttaxier og andre eVTOL-fartøy: hvordan stadig flere sikkerhetskritiske funksjoner kan samles på færre dataplattformer uten å gå på kompromiss med sikkerhet, isolasjon eller sertifiserbarhet.

Utviklingen skjer i forbindelse med AEROFUGIAs AE200-100-program, et elektrisk luftfartøy med vertikal avgang og landing (eVTOL), der selskapet samarbeider med den europeiske programvareleverandøren SYSGO om avionikkplattformen. Kjernen i løsningen er bruk av ARMv8-baserte prosessorer kombinert med sanntidsoperativsystemet og hypervisoren PikeOS.

Konsoliderer kritiske funksjoner

Moderne eVTOL-fly skal håndtere flykontroll, elektrisk fremdrift, batteristyring, navigasjon, kommunikasjon og tilstandsovervåking på stadig mer kompakte dataplattformer. Tradisjonelt har mange av disse funksjonene vært fordelt på separate styreenheter, men økt prosessorkraft gjør det mulig å konsolidere flere oppgaver på samme maskinvare.

Utfordringen er at funksjonene ofte har ulik sikkerhetsklassifisering. Dersom flere applikasjoner skal dele prosessor og minne, må det kunne dokumenteres at de ikke påvirker hverandre på en måte som kan true flysikkerheten. Her benyttes en partisjonert arkitektur der applikasjoner med ulik kritikalitet holdes logisk adskilt samtidig som de kjører på samme maskinvare.

Ifølge selskapene kan denne arkitekturen redusere størrelse, vekt, effektforbruk og kostnader, samtidig som den etablerer en skalerbar plattform for fremtidige flymodeller.

Hypervisor med røtter i sikkerhetskritiske systemer

PikeOS kombinerer sanntidsoperativsystem, hypervisor og separasjonskjerne i én plattform. Teknologien er utviklet for applikasjoner med høye krav til funksjonell sikkerhet innen blant annet luftfart, jernbane, industri og kjøretøy.

Systemet bygger blant annet på prinsippene i ARINC 653, en etablert standard for partisjonering i luftfartsapplikasjoner. Dette gjør det mulig å kjøre flere operativsystemer og programvaremiljøer parallelt på samme maskinvare med definert tids- og minneisolasjon.

For luftfartsindustrien er sertifisering sentralt. PikeOS er utviklet for systemer som skal tilfredsstille kravene i DO-178C, inkludert høyeste programvarenivå, Design Assurance Level A (DAL A). Samtidig tilbyr plattformen sikkerhetsfunksjoner som støtter Common Criteria EAL5+-sertifisering.

Sertifisering må inn i arkitekturen tidlig

Et viktig budskap i samarbeidet er at sertifisering ikke kan behandles som en avsluttende fase i utviklingsprosessen. Selskapene argumenterer for at arkitekturvalgene må gjøres med tanke på regulatoriske krav fra starten av prosjektet.

For AE200-100 innebærer dette at plattformen utvikles med tanke på både kinesiske myndighetskrav gjennom Civil Aviation Administration of China (CAAC) og internasjonale sertifiseringsprinsipper som benyttes av European Union Aviation Safety Agency (EASA). Bruk av programvare med etablert sertifiseringshistorikk og gjenbrukbare sertifiseringsartefakter kan redusere utviklingsrisiko og begrense behovet for kostbare redesign senere i prosjektet.

Viktig trend for fremtidens luftmobilitet

Den fremvoksende eVTOL-industrien står overfor mange av de samme utfordringene som annen avansert elektronikkutvikling: økende programvarekompleksitet, høyere integrasjonsgrad og krav til dokumenterbar sikkerhet. Samtidig er vekt, energiforbruk og kostnader avgjørende faktorer for kommersiell drift.

Samarbeidet mellom AEROFUGIA og SYSGO viser hvordan virtualisering, partisjonering og sertifiseringsklare programvareplattformer i økende grad blir sentrale byggesteiner i neste generasjon luftfartssystemer. Målet er å etablere avionikkarkitekturer som ikke bare fungerer i demonstrasjonsfly, men som også kan møte kravene til kommersiell passasjertransport og internasjonal sertifisering.