基于ZYNQ-7000的飞控计算机PC/104总线数传链路设计

针对飞控计算机面向多模块、多种类接口资源方向发展引发的原有飞控计算机固有性能不足、可拓展性差的问题,提出一种基于ARM+FPGA的软硬件协同工作、以PC/104作为多模块间通信总线的飞控计算机框架。该框架中针对PC/104总线与系统主存传输的带宽不匹配问题,设计了双通道数据缓冲路径,通过FPGA设计IP实现PC/104总线时序的控制,以DMA的方式实现总线与主存DDR之间的高速数据缓存。实验结果表明,所设计的飞控数据链路可实现模块间PC/104总线以40 Mb/s的速度进行数据传输,以及通过总线实现外设到系统主存之间微秒级别延迟的高速数据交换,保证了多模块工作时的数据传输效率。

飞控计算机余度重启同步研究

传统的余度故障处理方式会导致飞控计算机系统在出现局部故障时出现安全性快速降级,剩余的余度再出现问题时将危及飞行安全和任务的完成。故障余度重启恢复同步将有效提高飞控计算机的可靠性。通过分析系统正常上电的余度同步过程和重启余度上电过程,研究了单通道故障重启同步过程和双通道故障重启同步过程,从而提高飞控系统的可靠性,保证了飞行控制系统的品质。

双双余度飞控计算机架构设计及实现研究

飞控计算机的可靠性与安全性是飞机飞行安全的重要一环,通过对余度技术的分析,确定了余度架构设计的方法;对双双余度架构的功能、信息交互等进行设计;基于上述研究,对软件功能进行划分,设计软件执行结构;研究了余度管理的策略。该双双余度架构设计提高了飞控计算机的可靠性与安全性,对飞控计算机的余度设计具有重要参考意义。

一种适用于四余度飞控计算机的地面循环自测试方法

为提高飞控计算机安全性与可靠性,保证其控制管理功能的准确执行,设计了一种覆盖范围广、针对性强、安全性高的地面循环自测试方法。方法以一种四余度飞控计算机硬件架构为基础,首先对构成计算机的各个模块进行独立的功能测试,然后对计算机内用于传输信息的各个总线进行测试,最后对各模块间的交互功能进行测试。结果表明,测试方法实现了对于飞控计算机不同飞行状态下基本硬件资源以及功能相关硬件资源的全面测试,可以有效地检测出飞控计算机核心部件在运行过程中出现的故障情况,为飞机的飞行安全提供保障。

电传飞控计算机子系统BIT设计研究

飞控计算机子系统是飞行控制系统的计算和控制核心,影响着飞行安全。采用BIT进行故障检测和定位可以显著提高飞控系统安全性。现阶段的BIT设计研究中,系统级偏向于顶层功能要求的论述,计算设备的BIT研究偏重于通用计算机的软硬件论述,飞控系统向计算机子系统的需求传递和可追溯性不强,也缺乏基于系统工程的飞控计算机子系统BIT设计流程研究。通过对飞控计算机子系统架构的分析得出其通用的组成模块。以此为基础开展BIT设计研究,分析了BIT的分类及特点,提出了BIT设计的通用需求,设计了基于系统工程的飞控计算机子系统BIT设计流程,重点从飞控系统功能需求出发详细论述了飞控计算机子系统BIT的初始化、工作模态转换、测试项目、执行时序及与飞控系统功能高关联度的BIT项目测试的设计方法原理,分析了故障预测及健康管理的设计方法和减少虚警的措施。采用该设计流程和详细设计原理方法的飞控计算机子系统BIT设计通过了地面综合试验的验证。

多余度飞控计算机子系统余度重启机制研究

传统故障余度处理方式将故障余度减缓切除,造成飞控计算机子系统的降级,如果剩余的余度再出现故障可能危及飞行安全。有些余度通道故障可以通过重启余度通道来恢复正常运行。通过分析余度通道正常启动流程,以及飞控计算机子系统余度控制应用软件重启流程,研究了双CPU命令监控模式和双命令模式下的重启流程。最后针对仿真设备节点故障、飞控节点故障以及飞控多余度故障进行了实验验证,84个故障验证项经验证测试后全部通过。

非相似余度飞控计算机

从容错的角度介绍了Boeing777和A320的数字飞行控制计算机系统。Boeing777和A320的飞控计算机都采用了非相似的余度技术,能容忍软件和硬件的共态故障,但在每个计算机的功能分配和整个飞控计算机系统的余度结构编排等方面体现了各自的特点。用广义随机Petri网描述了Boeing777余度结构和容错动态过程,并进行了系统的可靠性计算和容错度分析。针对中国“大型飞机”容错飞控系统的设计作了分析和建议。

基于ARM的某型无人机飞控计算机设计

作为无人机飞控系统的核心,飞控计算机通常采用基于嵌入式系统的实现方案;ARM嵌入式处理器及Linux嵌入式操作系统以其一系列优点在飞控计算机中具有广泛的应用前景;研究了基于ARM-Linux的某型无人机飞控计算机的实现方法,给出了系统总体设计方案,着重介绍了硬件电路的设计过程,列出了软件调试流程图,分析了调试结果;实践证明,该实现方法结构简单,功能强大,能够满足系统控制的要求,具有较好的实用性。

基于VxWorks的无人机飞控计算机快速启动导引技术研究

VxWorks操作系统以其高实时性、高可靠性在无人机飞行控制领域得到广泛的应用,但VxWorks操作系统的启动引导机制较为复杂,引导方式多种多样,成为基于VxWorks操作系统的机载软件开发的一项难点;首先在分析了VxWorks启动引导工作机理的基础上给出了飞控计算机常用的电子盘(DOC)启动导引制作方法;然后针对无人机空中故障后必须快速复位的要求,给出了改进的VxWorks快速DOC启动盘制作方法,该方法比传统启动导引方法降低数倍启动时间。

飞控计算机系统分层混合可靠性建模方法

对于复杂的非相似、多余度飞控计算机系统,根据其结构特点,综合静态和动态可靠性建模方法的优势,提出了采用可靠性框图(RBD)和广义随机Petri网(GSPN)相结合的分层混合建模方法,并对建模过程中低层各子系统存在共因失效部件情况下的可靠性建模和求解作了分析.分别采用分层混合建模方法和动态可靠性建模GSPN方法对Boeing777电传主飞控计算机系统进行可靠性建模和分析.同动态GSPN方法相比,该方法综合采用了静态和动态可靠性建模方法,具有状态空间模型的灵活性和组合模型求解的高效性,同时层次结构避免了GSPN方法带来的状态空间爆炸问题.由结果比较可得,该方法可行、高效、精确.

某型导弹飞控计算机半实物仿真系统的设计

半实物仿真试验是导弹控制系统研制过程中的重要手段。文章针对某型导弹的飞控系统半实物仿真试验的任务需求,基于RT-LAB仿真环境搭建了半实物仿真系统,介绍了仿真试验步骤,并给出数字仿真和半实物仿真的对比结果。研究表明,该仿真系统能够方便快捷地将数学模型应用于半实物仿真试验中,降低了构建系统的难度,缩短了研制周期,并具有较高的灵活性和可扩展性。

三余度飞控计算机架构及其可靠性研究

余度架构设计是解决飞控计算机可靠性问题的有效途径。为了满足高可靠性飞控计算机系统对可靠性和容错性的特殊要求的目的,提出一种新型三余度飞控计算机的余度架构方案,描述飞控计算机冗余设计方法,设计余度计算机软硬件的总体框架,采用马尔可夫方法对该方案进行了可靠性分析,获得了故障覆盖率和失效率对飞控计算机整体可靠性的影响结果,得到所设计余度架构方案可行的结论。

民机飞控计算机系统虚拟样机验证平台研究

介绍了虚拟样机技术,对飞控系统虚拟样机技术的发展趋势进行了概述。为了深入分析Boeing、Airbus系列和BUAA民机型方案的余度飞控计算机系统,为我国大型民机研究提供参考,对民机非相似余度飞控计算机系统虚拟样机的验证平台进行了研究,该平台基于COTS产品、模块化组件,具有良好的人机交互界面等特征,可以实现Boeing777、A340和BUAA民机型方案的非相似余度飞控计算机系统虚拟样机。该平台具有开放性和可扩展性,支持多学科并行设计等。

CPLD与16C554在无人机飞控计算机中的应用

按照高性能和小型化的要求 ,阐述了DSP在新型无人机飞行控制计算机硬件系统设计中的应用 .以TMS32 0LF2 4 0xDSP为处理核心 ,采用复杂可编程逻辑控制器 (CPLD)对外围扩展电路 (A/D、D/A、串口扩展芯片 1 6C5 5 4和外部存储器等 )进行片选和中断控制 ,从而提供了丰富的模拟接口、方便灵活的数字接口和串行通信接口 .本文给出了主要器件具体的硬件选型 。

LabVIEW FPGA模块在飞控计算机测试系统中的应用

飞控计算机是战术飞行武器控制系统的核心。针对其接收发送数字信号的不同时序要求,利用LabVIEW FPGA模块生成飞控计算机测试系统中的测试激励信号,同时接收其数字输出响应,完成测试。详细介绍了LabVIEW FPGA模块的硬件接口设计与软件设计,实践表明应用LabVIEW FPGA模块能缩短系统开发周期,系统可靠性高,工作稳定,满足设计要求。

基于SCADE实现的三余度飞控计算机系统任务同步

余度技术是提高可靠性的有效途径,余度系统同步是余度技术的关键。在SCADE开发环境中采用图形化建模方式搭建三余度飞控计算机任务同步模型,应用自动代码生成技术将任务同步模型生成高可靠嵌入式实时代码,省略代码单元测试,具有开发周期短、安全性高等优点。在实际应用中能稳定可靠的完成了任务同步,为余度系统作用发挥奠定了基础。

基于DSP28335双核飞控计算机的实现

针对无人机(UAV)飞控计算机的接口丰富、浮点运算效率高、可靠性高等要求,设计了一种基于双TMS320F28335(简称DSP28335)架构设计的无人机飞控计算机,一核专用于导航信息的解算和传感器信息的综合处理,另一核专用于控制律解算和机载任务管理。借助此双CPU架构,实现了飞控计算机强大的运算与信息处理能力,以及丰富的片上资源,并且电路结构简化,CPU降额使用,系统可靠性高。该双核飞控计算机被成功应用于某微型测姿系统的组合导航信息采集处理及Kalman滤波算法的姿态漂移校正。

基于LabVIEW的飞控计算机测试系统设计

飞控制计算机及控制分组件是各类飞行战术武器的核心部件,需要在系统组装前对其进行全面测试,本文介绍了一种基于LabVIEW软件的虚拟仪器测试平台的设计,该平台能够完成智能型实时多任务飞行控制计算机系统的自动化测试,通过LabVIEW FPGA模块和可重复配置I/O(RIO)硬件设备保证了的扩展和升级的空间,实践证明,测试系统人机界面友好,稳定性高,维护方便。

多余度飞控计算机通道故障逻辑技术研究

在航空电子系统中,飞控计算机系统用于控制飞机的飞行功能,要求具有极高的可靠性,必须采用容错技术来满足要求。容错的重要方法是冗余。目前的飞控计算机系统,大多采用双余度、三余度及四余度的容错计算机。在余度计算机中,每一余度称为一个通道,每个通道均具有输出控制能力,因此余度计算机输出控制权的确定和交接就变得至关重要。介绍了道故障逻辑的功能需求和结构,重点研究了一种3×2余度飞控计算机系统通道故障逻辑的设计。

基于586-Driver的无人机飞控计算机智能检测系统研制

传统无人机飞控计算机检测以人工操作为主,操作繁琐、数据量大、易受人为因素影响,导致测试效率低、结果主观性强、安全性不足;提出基于信号门限自动检测技术的飞控计算机一键式全功能检测方案;以586-Driver板卡为核心,设计了接口板、电源板、信号调理板和检测板,研制了智能检测系统;模块功能包括底层驱动、时序控制、上电控制与电流检测、功能检测等模块,实现了在全程无人干预情况下对飞控计算机按预设时序逻辑的自动测试;采用人为注入故障测试方式进行了系统测试,结果表明:该系统满足某型飞控计算机的检测需求,提高了飞控计算机检测效率,具有实际工程应用价值。