面向任务的民机DIMA动态重构策略

为提高民机分布式综合模块化航空电子(distributed integrated modular avionics,DIMA)系统应对飞行任务切换和资源失效的能力,分析了DIMA动态重构环境及动态重构机制,形成了面向任务的动态重构策略。首先,提出“任务-功能-资源”间的关系矩阵及动态重构有效性评价体系。然后,引入组合优化赋权法计算不同任务模式下功能应用的优先级权重。最后,用实例分析对比了面向任务的动态重构策略与普通重构策略在不同任务模式下系统资源对系统功能完整性的支撑程度。研究结果表明,随着模块故障数量的增多,面向任务的动态重构策略可以显著提高动态重构的有效性。

DIMA系统网络通信技术方案选择

分布式综合模块化航空电子系统(DIMA)已成为未来新一代航空电子系统的发展方向。为解决DIMA系统网络通信技术方案的选择问题,构建了系统体系结构模型,以通信、导航与识别综合系统为切入点讨论了其与联合式系统和综合模块化航空电子系统的区别与联系;基于此,总结了DIMA系统的网络通信需求,并通过对比分析光纤通道、航空电子全双工交换式以太网和时间触发以太网,确定了采用时间触发网络实现DIMA系统网络互连在实时可靠通信和系统增量升级等方面的优势。

基于形式化方法的DIMA动态重构仿真与验证

针对可重构分布式综合模块化航空电子(distributed integrated modular avionics,DIMA)系统在设计初期缺少仿真与验证手段的问题,首先分析了可重构DIMA软件体系的架构特征以及支持动态重构的层次化通用系统管理(generic system management,GSM)的组件功能划分。然后,使用架构分析与设计语言(architecture analysis and design language,AADL)及其相关附件对DIMA动态重构的架构基础、行为细节等要素进行建模。在此基础上,设计了一种基于形式化定义的模型转换规则,该规则将AADL动态重构模型转换成可执行的时间自动机模型。最后,利用模型验证工具UPPAAL验证了可重构DIMA系统逻辑及时序的正确性和不安全控制行为的可达性。结果表明,所提方法具有可行性和有效性,并且能够为后续DIMA动态重构的形式化安全性评估提供模型基础。

基于贪心遗传算法的DIMA软硬件模块映射的优化研究

分布式综合模块化航空电子(DIMA)是未来航空电子系统的发展方向,其综合了联合式航空的电子系统和综合化模块化航空队电子系统(IMA)优点。DIMA系统的资源配置可分成硬件模块映射和软件模块映射两个阶段。对DIMA硬件资源和软件资源进行数学描述并建立优化目标,然后用多种群遗传算法求解硬件模块配置优化问题,通过贪心算法求解软件模块配置优化问题。

基于时钟偏斜的DIMA系统通信调度方法

针对分布式集成的DIMA网络系统提出一种基于时钟偏斜的时间触发通信调度方法。该方法在考虑时钟同步误差和时钟漂移造成的时钟偏斜情况下,对时间触发消息流传输路径相邻上下级联设备的调度窗口进行紧密排布,在时钟偏斜误差范围内实现了时间触发消息的无冲突传输。案例表明,该调度算法实现的消息传输时延与消息最小传输时延一致,保障了时间触发消息端到端传输的确定性;即使考虑时钟偏斜影响,采用该算法所带来的传输延时误差不超过5μs,具有接近消息最好传输延时的保障能力。

面向下一代运载火箭的综合电子系统集成技术

介绍了面向下一代运载火箭分布式模块化电子系统(DIMA)的集成技术及系统架构。针对下一代运载火箭复杂电子系统的特点,按照系统集成的路线,对系统设计目标、系统功能需求分析、系统抽象机制、系统综合技术等多方面进行论述。首先,根据电气系统功能获得系统需求,采用功能抽象和层次抽象定义系统抽象模型,提取出高内聚低耦合的原子功能模块,并对模块的属性、交换关系、时序约束关系等进行定义;然后采用可视化表征方法对系统进行深入分析,利用系统综合技术实现了从系统功能到硬件资源的映射,从而给出了集成控制单元和模块的种类;随后采用分时分区的设计理念对系统节点分区划分方案及容错架构进行了定义,并对分区操作系统的调度模型和交换式的数据交互网络进行了论述,最终给出了系统软硬件架构。

新型航空电子系统总线互连技术发展综述

航空电子系统体系架构通过总线实现数据传输和信息共享。为提高航电系统的可靠性、灵活性以及可扩展性,阐述航空电子系统体系架构的发展过程,讨论国内外现有的数据总线技术,比较基于光纤通道、全双工交换以太网,以及时间触发以太网(TTE)3类总线技术,给出针对TTE总线技术的研究方案。分析结果表明,TTE总线技术具有高数据量、高实时性等特点,能适应分布式综合模块化航空电子架构的发展。

时间触发AFDX调度设计及实时性分析

针对时间触发航空电子全双工交换式以太网(TTAFDX)的特点,设计基于帧长度优先原则的系统调度策略,解决时间触发虚拟链路的调度问题。搭建典型网络,采用网络演算方法对TTAFDX和使用静态优先级调度策略的AFDX进行实时性比较,结果表明,TTAFDX中时间触发虚拟链路的延迟主要由固定延迟部分组成,而速率限制虚拟链路的实时性较AFDX中的低优先级虚拟链路也有所提高,证明TTAFDX调度策略在兼容AFDX的同时能够改善网络的时间确定性,适用于具有硬实时传输要求的航空电子系统。

基于AADL的分布式综合模块化航电系统架构建模与分析

针对分布式综合模块化航空电子(DIMA)系统设计的早期验证问题,分析了架构分析与设计语言(AADL)和DIMA架构特征,以项目架构设计实例为输入,对DIMA系统进行了架构和模块间通信建模。在此基础上,对实例中的处理器资源利用率、分区/任务的可调度性进行了分析,对模块间通信进行了模拟,验证了架构设计实例的可行性。

时间触发以太网加速航电互联

时间触发以太网(TTE)是具有高精度分布式时钟同步机制、时间和事件触发功能以及数据高可靠性的网络。根据航空电子综合化互联发展需求,分别分析了TTE网络的可扩展性和实时性,给出了仿真TTE网络的方法,验证了时间触发以太网实时特性,仿真表明TTE适用于分布式航电互联网络。

攻击直升飞机通信导航识别系统的分布式综合模块化航空电子设备综合技术研究

介绍了以AH-64D阿帕奇为代表的攻击直升飞机通信导航识别(CNI)系统,分析了基于时间触发的分布式综合模块化航空电子设备(DIMA)的结构,构建了一种基于DIMA和公共对象请求代理体系结构(CORBA)逻辑软总线的CNI系统结构.结果表明,通过构建分布式CNI系统结构和高容错的通信网络,可实现支持抵近射频前端的通信资源高度综合,适用于攻击直升飞机自然散热的装机环境,满足故障快速隔离的维护需求.

大型民用特种飞机平台航电系统架构分析

通过分析大型民用特种飞机使用场景,将航电系统进一步划分为平台航电系统和任务航电系统,提出了"大分布、小综合"的平台航电系统架构设计理念。该设计理念采用分布式综合模块化架构,对平台航电系统的各分系统进行功能区域性综合。此外,还分析了平台航电系统架构的验证方法、适航取证思路等方面内容,可为后续大型民用特种飞机的平台航电系统设计提供借鉴和参考。

分布式航电系统架构研究

针对未来体系化作战对航空电子系统提出的平台功能可变、体系快速融入与集成、新技术新能力快速插入等需求,在综合分析了未来航空电子系统架构发展趋势的基础上,提出了以网络为中心的分布式综合模块化航电系统架构.研究了分布式综合模块化航电系统架构的概念、模型和特征,重点分析了分级综合与管理、航电轻量云计算、计算和通信模型等分布式架构工程化应用需解决的核心技术.通过与传统架构进行了对比分析,提出了分布式综合模块化航电系统架构为作战使用带来的好处,为未来航空电子系统设计与研发提出了一种可行的解决方案.

时间触发网络在分布式架构中的应用分析

在分析综合化航电系统架构发展趋势的基础上,重点研究了分布式综合模块化航电(DIMA)系统架构的概念、模型、特点以及对时间触发网络的需求,提出了基于时间触发网络的分布式架构模型,研究了时间触发架构在分布式系统中的应用方法,为下一代航电系统架构选型和实现提供了解决思路。

关于分布式IMA的网络分区方法及其实时性能分析

功能需求会在一定程度上增加系统重量、尺寸、能耗及通信复杂程度,借助模块化综合航空电子系统可以有效解决该问题。该文结合分布式综合模块化航空电子体系结构,依托于时间、空间分区以及带宽分区,提出网络分区概念,同时构建对应的网络模型、消息模型以及流量模型,并对实时性能进行分析和探讨。

基于联合k/n(G)模型的DIMA系统可靠性建模与分析

针对分布式综合模块化航空电子(DIMA)系统的动态重构特性,分析了动态重构策略及重构过程,构建了面向DIMA系统的联合k/n(G)可靠性模型。以驻留于DIMA系统的综合显示功能为例进行了实验分析,讨论了系统重构过程可靠度与时间变化关系,给出了利用一般k/n(G)可靠性模型建模的可靠度变化曲线,通过对比分析验证了联合k/n(G)模型的适用性和合理性;通过参数敏感性分析,观察不同模块配置参数对系统可靠度的影响,得出相关结论,为提高DIMA系统动态重构过程的可靠性和优化资源配置提供指导。

作战支援类飞机航空电子任务系统总体结构研究

在研究了几种典型的航空电子系统结构特点的基础上,分析了作战支援类飞机航空电子系统的特点和适宜的结构形式,指出了军用航空电子系统总体结构设计中容易出现的主要问题和应当遵循的设计准则。应用最新的分布式模块化电子(DME)系统技术和体系结构设计方法,建立了面向任务与操作者的作战支援类飞机航空电子系统总体结构框架。最后,指出了采用分布式模块化系统设计技术优化航空电子系统内部功能,以及采用异型智能化结构部件技术实现系统与飞机气动外形、结构总体的一体化,是军用飞机航空电子系统的未来发展趋势。