航空计算技术工业软件云化研究

CFD软件作为CAE工业软件中的一种,主要针对空气动力学进行仿真计算。传统的CFD软件部署在高性能计算环境,用计算数值求解流体力学问题。本文从传统的计算部署现状分析及瓶颈出发,基于云计算的基础架构虚拟化、集群技术、工业软件服务化、容器部署应用、容器调度技术介绍,阐述了云计算对CFD工业软件计算技术效率提升和创新应用的支持。通过对工业软件基于云计算技术的云化研究探讨,对构建基于下一代云计算服务大平台的工业软件平台创新研发体系具有重要意义。

航空领域工业软件集成技术研究

CFD软件作为工业CAE软件中的一种,主要针对空气动力学进行仿真计算。仿真计算具有不确定性,针对软件仿真计算的结果进行可信度分析具有重要研究价值。设计专门针对CFD软件计算结果进行验证确认的平台系统,需要集成众多CFD软件,由此引出工业仿真软件的集成技术。从系统集成的角度出发,通过对CFD软件与平台的集成需求研究,设计了信息数据集成,自动化流程配置脚本调用CFD软件,后台服务通信、仿真计算数据结果提取展示等多种层面的软件集成方式。提高了平台的通用性,对特定领域工业软件的集成研究具有重要意义。

基于SDN与NFV的航空信息网虚拟化体现结构研究

未来的航空环境将面临任务复杂多样,单一的航空电子系统处理和数据存取资源难以满足航空电子任务所需资源要求,多系统、跨平台、信息融合、协同合作是未来航空体系发展趋势,因此需要进行多系统跨平台综合。多系统跨平台综合需要航空信息网具备覆盖范围广、网络拓扑结构动态可变、资源利用充分以及应用服务多样化的特性。针对多跨系统跨平台综合对航空信息网的要求,基于软件定义网络(software defined network, SDN)和网络功能虚拟化(network functions virtualization, NFV)构建SDN-NFV网络,分析其在网络覆盖范围、网络拓扑结构动态构建、资源分配利用以及在应用服务多样化的优势,从而解决多系统跨平台综合的航空信息网要求。

MBSE在航空飞行控制系统的应用研究

现代飞机系统的复杂性不断增长,传统的开发方法在管理和维护方面变得越来越具有挑战性。首先,对航空飞控系统研发过程在当前系统工程实践方面进行了评估,阐述了传统开发方式的不足和基于模型的系统工程(MBSE)的核心原则和优点,以及在实现中常用的工具和方法;然后,展示了MBSE如何在飞行控制系统研发时使用模型来支持复杂系统的规范、设计、分析、验证和确认的过程;最后,结合先进的MBSE工具和方法的发展,MBSE结合敏捷的开发前景,以及提高MBSE实践的互操作性和标准化的需求对未来的研究方向进行了展望。本文研究为利用MBSE方法论和工具来改进飞行控制系统的设计、开发和性能感兴趣的航空工业专业人员、系统工程师提供资源和解决思路。

面向航空复杂系统测试性设计技术研究

随着航空系统功能、性能与复杂度需求不断增加,为了保证系统的可靠性、安全性,提升系统的维修与保障能力,对控制系统测试性提出了更高的需求。通过系统测试性问题分析,建立测试性目标函数模型与系统测试性模型,将系统工程的方法、可靠性分析方法与测试性设计相结合等,提出了一种复杂系统测试性设计方法,为面向复杂系统的测试性设计提供了参考。

基于精益生产与敏捷制造交互作用下的航空电子产品产能提升研究

航空电子产品制造业作为当代高科技产业的重要组成部分,正日益受到广泛关注。由于该行业具有技术密集、产品更新换代迅速、生产周期短等特点,故对生产方式和制造技术提出了更高的要求。为在竞争激烈的市场环境中保持领先地位,诸多航空电子产品制造企业已开始寻求新的生产方式和制造技术,以提升生产效率和产品质量。在这种背景下,精益生产和敏捷制造成为航空电子产品制造业中备受瞩目的焦点。

航空电子设备测试性设计方法研究

随着航空工业的高速发展,对于航空电子设备的性能提出了更高要求,航空电子设备的设计越来越复杂,成本也随之越来越高昂,在产品实际运行中对这些设备维护和保障的成本也随之增加,且对于维护环节的时间效率提出了更高的要求。因此在产品维护环节,迫切需要一种新方法来满足成本和效率的要求,测试性就是为这一要求量身打造的新特性。基于此,以航空电子设备的测试性工作项目为出发点,探讨和研究适合这些设备的测试性设计方法,并提出可行的方法来提高产品的测试性设计水平。

航空CFD流场计算多GPU并行加速技术研究

采用GPU等加速板的异构架构计算机是高性能计算机的最新发展趋势,如何在这些新型异构架构计算机上发挥加速板作用来进行计算提速是航空计算流体力学(CFD)等典型数值模拟问题并行计算技术研究的最新挑战。研究了基于非结构网格的计算流体力学有限体积法在含GPU加速板的高性能计算机上的并行加速问题,提出了一种CUDA/MPI多级并行化方案,并在天河1A高性能计算机上完成测试。测试结果表明:方案与传统MPI并行方案相比具有显著的并行加速效果,同时网格排序对基于非结构网格的航空CFD多GPU并行的加速效果有重要影响。

关于嵌入式软件测试关键技术的研究

随着信息产业的发展,以及各行业在信息化处理设备方面的具体需求不断提出,嵌入式系统越来越普及。嵌入式系统以应用为中心,以当前通用计算机为基础,根据用户具体需求(包括不限于功能、性能、可靠性、成本等)对计算机软硬件进行深度而灵活的剪裁,从而得到一个专用计算机,满足了不同行业的用户各自的特定功能需求。嵌入式系统的专用性更强,但在对嵌入式系统进行软件测试时,其难度也更大。对嵌入式系统及其软件测试进行描述,并对其软件测试关键技术进行研究,以期能进一步提高嵌入式软件的稳定性。

基于嵌入式操作系统的并行任务开发技术研究

随着芯片开发技术在嵌入式系统中的发展,单位面积上晶体管数量不再无限制的增长,为追求嵌入式系统整体性能的提高,代码的执行效率逐渐被重视起来。多核处理器在嵌入式系统中应用越来越广泛,要进一步大规模地提高计算效率,更好的发挥出多核处理的优势,必须引入并行开发技术。文章采用openmp3.1作为并行框架,支持在嵌入式应用中进行c/c++语言开发,通过生成识别openmp指令的GCC4.8.1编译器,来解决openmp应用代码的编译问题,将openmp框架适配到嵌入式系统中,以可配置代码库的方式融入到操作系统应用层,深入分析openmp框架代码,提出了四个方面的优化策略,最后以FTD2000为目标机,多种算法作为测试用例,取得了优异的并行效果。

基于NEON的VSIPL加速技术研究

针对航空及通信领域嵌入式信息处理软件的可移植性和实时性需求,提出了ARM平台下基于NEON的矢量信号图像处理函数库(VSIPL)中间件算法加速优化的方法。VSIPL中间件能够解决信号处理软件在不同平台的复用性问题,通过对VSIPL的数据特性进行分析,然后将NEON技术应用于VSIPL加速设计中,实现数据的并行处理以提高运算速率。最后,对VSIPL中的典型向量算法优化前后进行性能对比测试,并分析了不同因素对加速效果的影响,测试结果验证了加速方法的可行性。提出的基于NEON的VSIPL加速设计方法能有效提高信号处理软件的性能,具有一定的指导意义和工程应用价值。

自适应资源管理与协同计算支撑技术研究

随着武器装备信息化技术的发展,作战场景发生了重大变化,多兵种、跨领域的需求愈加凸显,更加注重资源利用率、信息共享程度、分布式协同能力,而目前装备嵌入式计算机呈现出“烟囱式”的发展现状,资源利用率不高、信息共享受限、跨平台之间协同不足,严重影响装备系统的能力。针对这些问题重点研究基于虚拟化技术的资源管理调度、任务自适应的协同计算等技术,为跨平台作战应用统一分配系统资源、提高系统资源的按需分配和自适应调度提供了支持。

民用航空电源防护设计研究

民用航空电子设备的电源设计,目前一般通过RTCA DO-160G的相关标准和试验方法进行试验验证。根据DO-160G的电源输入、电压尖峰等试验对电源防护需求分析,提出民用航空机载电源防护设计的要点,包括电源尖峰浪涌防护,电压脉动抑制,储能保持等设计。通过某民用航空机载电源的设计实例,进一步说明了设计要点的实现途径,验证结果表明设计能够满足DO-160G的电源输入Z类直流供电设备和电压尖峰A类设备试验标准,可以作为相关类型设备的电源设计参考。

民机航电系统虚拟化计算平台功能安全评估研究

围绕虚拟化后影响机载计算平台安全的时空隔离性、故障隔离性、可调度性等主要问题,开展虚拟化环境下机载计算平台的安全等级评定研究,考虑虚拟化后航电系统的特点,提出了一种基于层次分析法(AHP)和灰度关联分析法(GARD)的安全性计算方法。建立了机载虚拟化计算平台安全评估判断树,利用AHP方法计算了各安全能力的权重,给出了系统整体安全性得分,并在此基础上,结合GRAP方法,参照航空电子系统安全性评估,计算得出了测试系统与DAL安全等级要求适配度最高的安全等级。

AFDX网络配置测试技术研究

终端系统作为AFDX网络数据传输的关键部分,其优劣决定着整个AFDX网络的通信性能。为了测试验证端系统功能,评估AFDX网络的传输性能,提出了一种AFDX网络配置测试方法。设计端系统的配置测试规范,建立端系统测试总体框架,对端系统的测试响应机制进行研究,规范化测试流程,生成的配置文件作为算法设计的输入信息。设计激励数据生成算法,建立激励数据生成框架,对数据发送的约束条件进行形式化定义,利用SMT求解器,生成激励数据发送时刻表。激励数据发送时刻表作为输入,利用TestCenter网络测试平台进行仿真实验,实验结果证明该方法能模拟当前AFDX网络配置在高负载数据流下的有效性。

基于SIMD的VSIPL三角函数向量化技术研究

为提高嵌入式信号处理软件中三角函数的计算效率,并满足软件的可移植性需求,发展一种基于单指令多数据(SIMD)技术的三角函数向量化技术,并基于向量、信号与图像处理函数库(VSIPL)标准对向量化后的三角函数进行接口实现;同时,在ARM平台上对VSIPL向量三角函数接口进行性能测试。测试结果显示该方法相比循环遍历的方式具有2倍以上的加速效果,表明方法能够显著提高三角函数的计算效率,在高性能、可移植嵌入式信号处理软件领域具有一定的工程价值。

时间同步技术在机载以太网中的应用研究

随着现代飞机航电系统的发展,在分布式开放型系统架构下,以太网技术被应用于飞机机载任务系统的通信和数据传输中。机载任务系统是一类对于实时性要求较高的系统,各网络节点需要精确的时间同步。因此,需对各时间同步技术进行研究。对同步以太网(SyncE)、卫星授时、AS6802协议、IEEE1588协议等方案的起源、原理、特点以及目前的应用情况进行了介绍,并分析了各种技术的优缺点、机载以太网环境下的适用性。最后,对各技术进行了总结对比,对未来机载以太网时间同步方案的发展进行了展望。

航空嵌入式系统信息安全防护技术研究

未来航空网络空间安全将是影响航空作战体系效能发挥的核心因素。针对航空作战体系云的安全威胁进行分析,构建了主动安全防御体系,利用可信计算的密码学基础,从底层硬件向上构建可信平台,为航空嵌入式信息处理系统提供多级安全防护机制,通过安全通信机制实现机间安全互联,从而构建航空作战体系的安全体系架构,为未来航空体系化作战提供网络空间的安全防护机制。

基于NEON并行计算架构的矩阵乘法加速技术

当今计算机的信号处理需求与日俱增。随着ARM体系结构的迅速发展,基于ARM架构的国产处理器迅速崛起,研究针对ARM平台的通用信号处理加速技术具有重要意义。通过分析ARMv8架构以及NEON并行计算技术,以FT-2000/4(ARMv8架构)为实验平台,研究典型DSP函数库在ARMv8架构上的优化加速。以矩阵运算为例,提出了基于NEON的通用矩阵乘法算法。实验结果表明所提算法在ARM架构上有显著的加速效果。为搭建针对ARM架构的全面且高效的通用信号处理库提供了技术支持。

数字化转型推动航空电子企业智能工厂建设

在21世纪的信息时代浪潮中,全球制造业正经历着一场深刻的变革,数字化转型成为不可逆转的趋势。作为高科技领域的璀璨明珠,航空电子企业在这场转型中既面临着巨大的发展机遇,也遭遇着前所未有的挑战。智能工厂建设,作为数字化转型的核心实践,通过整合工业互联网、大数据分析和人工智能等前沿科技,为航空电子企业实现生产过程的智能化、高效化和柔性化提供了坚实的技术支撑。