机载PLC非充分循环前缀加窗OFDM容量优化

机载电源线通信(PLC)技术可以减少机载设备间布线的数量和复杂度,但电源线中多径分量衰减小,信道持续时间长,采用常规循环前缀(CP)设计方法,使用长度不小于信道最大多径时延扩展的CP,会导致容量非最优,可通过选择非充分CP,并结合加窗技术进行优化。基于此,采用对内外侧的子载波施加不同长度CP的边窗技术,以提高通信容量为优化目标,提出一种综合分析通信窗函数和内外侧子载波CP长度的参数设计方法。根据分段机载PLC通信的互连拓扑和频变阻抗,利用传输线理论,建立PLC信道衰落模型;分三阶段调整CP和窗函数参数,进行设计优化,第1阶段得到满足邻道干扰(ACI)约束下的最小加窗扩展长度,第2阶段在该窗函数条件下,调整CP长度增大系统容量,第3阶段通过边窗技术分别优化内外侧子载波,得到最终的优选参数。仿真实验分析表明:所提方法能够在减小ACI的同时避免正交频分复用(OFDM)符号的过度时域扩展,使保守的CP和窗函数选择导致的波特率损失得到改善,最终提高OFDM系统容量;同时,所提方法可以接近或达到全空间枚举的优化效果,且使计算量可接受。

面向时间触发流量调度的虚拟网络嵌入方法

网络虚拟化技术将物理网络中的节点、链路资源进行抽象,通过虚拟网络嵌入(VNE)方法,使多个虚拟网络(VN)共享底层网络(SN)资源。对于应用于航空航天电子领域的时间触发以太网(TTE),提出一种面向时间触发流量调度的虚拟网络嵌入(TT-VNE)方法,在满足传统虚拟网络嵌入问题的总资源量限制条件的同时,保证时间触发(TT)流量的严格周期性。在求解过程中,根据与虚拟节点相连的链路中TT流量带宽需求及其总带宽资源需求对虚拟节点进行排序,利用广度优先搜索算法嵌入虚拟节点,并在候选最短路径集合中对虚拟链路进行路径规划;如果当前虚拟链路中TT流量不可调度,则进行局部虚拟节点重新嵌入与路径规划的迭代设计。仿真结果表明:TT-VNE方法的请求接受率不低于VNE-DCC、VNE-NTANRC-D、ELECTRE-VNE这3种既有方法,且当星型拓扑中虚拟网络请求数超过30时,其请求接受率比仅考虑网络拓扑属性和资源属性的VNE-NTANRC-D方法提高约14.3%。

芯片间时间触发消息堆叠调度方法

时间触发(TT)通信方式应用于芯片间互连网络,以保证航空电子通信任务之间消息传递的严格时间确定性。当航空电子任务具有多种操作模式,属于不同模式的芯片间的时间触发调度表会重叠占用时隙,提出芯片间时间触发消息堆叠调度方法,以提高利用网络资源的灵活性和效率,同时减小应用层消息由于等待时间触发时间窗的排队延迟。仿真实验表明:与超调度方法相比,所提方法能够减小芯片间互连网络中时间触发消息的总端到端延迟和链路平均时隙占用率,对于端到端延迟时间较长且链路平均承载消息传输较多的场景,采用所提方法减少端到端延迟的效果更显著。

航空电子限时令牌太赫兹互连的实时性能分析

在航空电子设备内部采用太赫兹通信技术实现cm级的板间或芯片互连可以减少引脚和接插件,缩小电子设备的体积,并降低维护成本。针对采用全向天线收发和开关键控(OOK)调制的近距离太赫兹通信网络,通过考虑分子吸收噪声和损耗的点到点通信链路分析,给出太赫兹信道容量计算结果;结合节点间的限时令牌多路访问协议,依据信道容量采用服务曲线模型进行最坏情况下总流量分析(TFA)和隔离流量分析(SFA);充分考虑概率保证下应用层通信任务的突发度,得到限时令牌太赫兹互连的实时性能分析方法。案例研究表明:相较于时分多址(TDMA)方式,基于限时令牌协议的无冲突多路访问机制可以适应物理层容量和应用层负载的随机变化,保证了更小的延迟,有利于实现航空电子芯片间和板间的太赫兹互连组网和实时通信。

基于样本路径分析的交换式以太网实时通信调度方法

在离散事件动态系统(DiscreteEventDynamicalSystem,DEDS)有限摄动分析(FinitePerturbationAnalysis,FPA)的理论框架下,通过样本路径(Sample-Path),分析了实时数据包在以太网交换设备中多路复用排队的行为;根据各个通信任务不同的实时性与重要性指标,提出了数据包在发送节点上的保持(holding)延迟的调节机制,避免了交换机多路复用器过度地拥塞。在新的通信任务动态加入的情况下,该机制能够即时地规划调度,适用于信息一体化环境下,航空器等运动平台电子系统中,本地与远程接人的数据高动态交互的交换式以太网环境。

信用量消息流多路复用排队的性能评价与仿真

研究经过信用量漏桶流量整形器(Credit-BucketTrafficShaper)整形后的独立消息流多路复用排队,给出了计算排队延迟的保证概率的分析与仿真方法。由于排队延迟超过阈值是小概率事件,理论计算中应用了大偏离原理(LargeDeviationPrinciple),仿真中采用重要性抽样(ImportanceSampling)技术。重要性抽样的关键是对原始分布进行合理地“扭曲”,仿真中采用自适应学习的方法估计“扭曲”分布,克服了无法得到它们的解析表达式的困难。

“教学相长”在数字电路实验设计的实践

“教学相长”意味着教师的“教”与学生的“学”可以相互促进。在大学工科教育中,“教学相长”的实践有助于启发学生的自主思考能力。以基于FPGA的电子连环数字电路实验设计为例,说明“教学相长”过程在“数字电路与系统”课程中持续地改进了数字逻辑知识和硬件描述语言设计的教学内容。

XML技术在航空电子接口控制中的应用前景

对航空电子系统内部的信号与信息进行描述、配置与管理是航空电子综合设计中的重要内容。本文通过对可扩展置标语言(XML)的技术特点及其在设备管理专业领域已有的应用分析,探讨了XML技术对于航空电子接口设计与管理中的应用前景;并对XML技术与数据库技术在航电设计中的区别与联系,以及XML在接口控制文件(ICD)编制、管理和分发中的应用进行了论证。

实时计算机网络的有效带宽

文章通过剖析实时计算机网络研究中“有效带宽”定义的内涵与外延,阐明了它在介质访问仲裁、逻辑链路控制、确定性排队、保证概率排队等应用领域中的意义与用法;并指出了根据大偏离原理(LargeDeviationPrinciple,LDP)定义的有效带宽不仅从概念上反映了多时间尺度和空间尺度下网络的统计复用情况,而且具有带宽的量纲。通过有效带宽与流量过程的累积量生成函数(CumulantGeneratingFunction,CGF)的关系,给出了将大偏离原理应用于流量整形变长数据包流量的方法,并根据随机序(stochasticordering)理论提出了一种“4状态7参数”模型作为这种整形数据流的随机性能界限。通过对CGF函数在空间尺度上求极限,得到最大流率函数,揭示了LDP框架下,保证概率(guaranteeingprobability)意义下到最坏条件下(theworstcase)实时性能保证具有一致的语义。

“数字电路”教学效果的问卷调查

在"数字电路"课程的教学实践中,为了发现课堂教学营造的学习环境以及学生的学习习惯等因素,本文对预期学习效果的影响,采用问卷的形式进行调查。问卷中的每个问题对应一个随机变量,随机变量的样本值是学生的评分数据;采用主成分分析等统计手段对随机变量和数据进行处理;得到教学效果(满意度、期望成绩)与主成分变量——学生的素质、学习能力和敏锐性,以及与教师的教学措施之间的定量关系。

机载总线网络及其发展

从当今机载电子系统对信息传递的需求出发,纵观航空电子综合化系统的发展阶段,说明为了适应新一代航空电子系统的大容量、深层次的信号与信息综合的要求,机载互连手段从较低速率的总线向宽带网络发展成为必然的趋势。介绍了光纤通道(Fiber Channel,FC)、可扩展性一致性接口(Scalable Coherent In- terface,SCI)以及波分复用光网络等宽带互连方案,给出它们的研究动向,说明它们作为先进综合式航空电子系统统一网络(Universal Avionics Network,UAN)的候选所具有的特点。

航电系统SCI互连的可靠性模型研究

研究未来航电系统关键协议———SCI(可扩展的一致性接口 )的可靠性建模问题 .从SCI互连的基本模型出发 ,提出了基于任务的系统可靠性分析方法 ,建立了系统的可靠性模型 ,并针对航电系统中SCI的蝶型互连进行了可靠性分析 。

航空电子系统机载网络实时性能评价技术

机载网络是航空电子系统中实现信息实时可靠传输的手段,其发展程度和能力决定了航空电子系统的总体构型及信息综合效能。不同于一般计算机网络,机载网络更加强调组网的实时性,需要采用苛刻高效的方法实现其实时性能的分析与评价。以交换式网络中消息传输过程为分析对象,研究了消息端到端传输延迟模型,给出了实时性能评价方法在评估悲观性和计算紧性的对比指标;对解析分析、行为仿真和模型检查等典型机载网络实时性评价关键技术进行了梳理和分析,给出了各种实时性能评价方法在计算紧性和效率等方面的差异和实现途径。以简单网络和工业规模网络为研究案例对上述方法进行了验证说明,并对比分析了各种方法在计算紧性的差异,探讨了航空电子系统机载网络实时性能评价技术的发展趋势。

时间触发以太网时钟同步的容错方法分析

为揭示高完整性和标准完整性配置下时钟同步容错方法的有效性,对时间触发以太网(time-triggered Ethernet,TTE)网络标准中时钟同步服务描述进行协议分析,还原时钟同步算法的理论模型。通过分析容错机制对应的失效模式,对TTE网络时钟同步算法在单同步域下对抗失效的有效性进行仿真验证,仿真结果表明了高完整性配置下的TTE网络时钟具备对抗单点随意失效的能力。

时间触发以太网同步及调度机制的研究

说明并分析时间触发以太网(TTE,Time-Triggered-Ethernet)的时间同步机制,对于采用时间触发机制调度的周期性任务,提出生成周期调度时刻表的方法,利用方法可以根据离线生成的调度时刻表进行调度,也可以动态地将通信任务加入或撤出调度时刻表,调度时刻表的设计避免时间触发的数据包争用物理链路。构造相应的网络通信场景,通过生成调度时刻表的算例与仿真结果进行了验证。

时间触发总线流量调度机制及其实时性分析

根据航空航天综合电子系统中的消息传输要求,在时间触发总线网络架构及时间触发协议(TTP)的基础上,分析时间触发总线的流量类型。针对TTP总线中时间触发周期消息和事件触发非周期消息2种类型的流量,设计基于流量转换策略的消息调度机制,包括周期消息优先级调度算法及非周期消息缩微重排序调度算法。通过建立TTP总线的消息传输模型,分析并计算TTP总线中周期消息的传输时延,结合通信降级机制及网络演算方法,得到TTP总线中非周期消息的服务曲线、到达曲线和延迟上界。通过建立TTP总线仿真模型,得出实验最大时延与理论最大时延一致,从而验证基于流量转换策略的消息调度机制能够保证不同类型流量的实时传输。

航空电子互连网络的顶层设计架构与实现平台

提出一种顶层设计架构,采取数据驱动的方式,自顶向下、逐步完成针对航空电子互连网络的设计。基于这种架构,给出一种使用SAEAADL规范的实现平台,该平台为航空电子互连网络动态地生成最终的解决方案,并且统一管理仿真、归档和测试。具体的工程实践表明,提出的架构可以提高航空电子互连网络设计的效率,从而降低系统设计的全生命周期成本。

面向航空通信应用的边沿触发器教学设计

本文研究和分析了面向航空通信应用的边沿触发器教学设计。以边沿触发电路实现原理为核心,引导边沿触发机制的探究式学习;以航空机载网络通信为具体应用背景,引入科学研究和工程实现中实际问题,设计曼切斯特码检测系统实验;使得边沿触发器教学成为“知识再创造”的过程和创新实践的新载体,以期培养新工科背景下的独立、创新和实践精神。

基于策略的AFDX网络管理的设计与分析

为了减小网络管理流量对航电系统正常通信任务的影响,并缓解航空电子管理任务的交叉耦合问题,提出一种基于策略的分布式航空电子网络管理模型,拟采用分层管理方式,在策略指引下对航空电子全双工交换式以太网(avionicsfull duplex switched Ethernet,AFDX)进行针对性的监控,以有限的宿主计算资源进行及时的信息处理。给出一个AFDX网络互连拓扑的案例,对于常规和基于策略的网络管理体系的复杂度进行评估,并在一套设定的虚拟链路(VL)流量配置下,比较两种体系下的网络管理流量对VL通信任务实时性的影响。网络演算和仿真结果表明了该模型具有可行性和有效性。

一种分齿蝶形超宽带天线的设计与研究

对一种分齿结构的蝶形平面天线进行了研究设计与验证。通过仿真将该结构天线与普通蝶形天线进行对比,分析了分齿比例参数对其性能产生的影响。结果表明,该类天线可以在保证特定频段驻波比性能的同时,减轻天线的重量。优化设计并制作了工作在300～480 MHz频段的一款天线,测量结果显示,在工作频率范围内,天线馈入端驻波比小于2,相对带宽大于40%,符合超宽带天线设计要求。