基于深度强化学习的综合电子系统重构方法

重构作为综合模块化航空电子系统用来提高容错性和稳定性的常用手段,是指发生某一故障后,系统根据事先预设好的重构蓝图,通过一系列应用迁移动作从故障状态转为正常状态的过程。随着综合电子系统的功能多元化和结构复杂化,提高系统的容错性和稳定性显得至关重要。然而现有的人工重构和传统重构算法这两种重构配置蓝图设计方式难以保证综合电子系统的容错性和稳定性。本文针对综合电子系统故障情况,结合深度强化学习算法,对重构蓝图的重构模型进行探索并提出基于优先经验回放的竞争深度Q网络算法(PEP_DDQN),通过优先经验回放机制和SUMTREE批量样本抽取技术提出基于深度强化学习的优先经验回放和竞争深度Q网络重构算法。实验表明,相较于传统强化学习Q-Learning算法和DQN算法实现的重构蓝图生成算法,所提出的PEP_DDQN算法能生成更高质量的蓝图并具有更高的收敛性能与更快的求解速度。

综合模块化航空电子系统安全分析的模型检测方法

综合模块化航空电子(IMA)系统可以在有效提高系统效率的同时减少资源的分配,但集成工作增加了系统的复杂性,同时使系统的故障在综合过程中传播到其他系统,这对系统的安全性也有很大的影响。传统的系统安全分析方法主要依赖于工程经验和个人技能,存在忽视系统故障状态和误判故障影响的局限性。为了解决该问题,提出了一种新的综合模块化航空电子系统安全分析方法——模型检测,使用遍历算法搜索所有系统状态。这种分析过程的使用在实现自动化的同时减少对工程经验的需求。该方法在综合模块化航空电子系统安全分析中的实用性得到验证,在系统需求规格的基础上给出了分析过程,利用模型检测工具NuSMV进行安全性分析。该方法能够自动识别出引起顶层事件的最小故障组合,从而达到传统故障树分析的目的,最终通过案例分析表明了该方法的实用性。

综合模块化航空电子系统架构设计技术研究

文中探讨了综合模块化航空电子系统(IMA)的关键技术应用,包括TTEthernet的整合与优化,多核处理器的动态分配,以及AFDX网络的应用。通过TTEthernet,系统能够提供高实时性和可靠性,通过多核处理器,实施动态资源分配策略以提高性能和可预测性,而AFDX网络则强化了数据传输的安全性和健壮性。这些技术的整合将为未来航空电子系统带来更高的智能化、安全性和性能,为飞行员和乘客提供更出色的飞行体验。

综合模块化航空电子系统构型管理功能设计

构型管理功能是飞机提高安全性的重要功能之一,由于综合模块化航空电子系统的架构特点,其构型管理功能除了要保证软硬件构型一致外,还需要考虑配置数据。本文分析了DO-297定义的构型管理功能设计要求后,针对不同配置数据的功能特点,把构型管理功能划分成配置数据生成、数据加载和兼容性校验三个步骤,并详细描述了各自的具体设计方案。该整体方案已在项目中成功应用。

综合化航空电子系统发展历程及重要支撑技术

阐述了航空电子系统结构的综合化演变过程及发展趋势,说明了航空电子综合化的作用和意义,提出了提高航空电子综合化水平需重点研究的关键支撑技术。

综合模块化航空电子系统标准述评

综合模块化航空电子系统(IMA)是航电系统的发展方向,其技术标准对新型军机、民机航电系统开发具有重要指导作用,阵风、F-22、F-35、A380、B787等飞机的航电系统均采用了其有关概念和技术。重点评述了ASAAC有关系统架构、系统软件、通信/网络、通用功能模块、封装等技术标准,以及ARINC等有关标准。

航空电子系统综合技术的发展与模块化趋势

在系统阐述了航空电子综合技术及系统结构发展的基础上,全面论述了综合化及模块化的含义,指出了综合化系统及模块化在大系统结构中的层次关系。最后,提出了我国发展综合化系统应采取的策略。

综合模块化航空电子系统的故障预测与健康管理技术

航空电子系统是保障现代飞机性能的非常关键因素之一,对其开展故障预测及健康管理技术的研究是保证飞机安全性的重要课题。针对航空电子系统综合模块化的发展趋势,研究了一种面向其开放式与模块化架构的故障预测与健康管理系统。通过对综合模块化航空电子系统的分层结构分析,结合关键子系统展开设计,包含了飞机PHM系统的体系结构设计及相关环节的技术实现。结果表明该体系结构可满足航空电子系统标准化、层次化、模块化、开放性的要求。

民机综合模块化航空电子系统及其发展

随着世界民用航空工业的高速发展，民用飞机航空电子新技术和新系统层出不穷。通过采用先进的航空电子技术，可以提高飞行员对飞行环境的态势感知能力，进而增强飞机在复杂气象条件下的飞行能力，满足民用飞机更安全、更舒适、更高效和更经济的需求。

基于序贯博弈多智能体强化学习的综合模块化航空电子系统重构方法

动态重构是一种有效的综合模块化航空电子系统故障容错方法.重构蓝图定义了系统故障环境下的应用迁移与资源重配置方案,是以最小代价重构恢复系统功能的关键.在复杂多级关联故障模式下,如何快速自动生成有效重构蓝图是其难点.针对该问题,本文提出一种基于序贯博弈多智能体强化学习的综合模块化航空电子系统重构方法.该方法引入序贯博弈模型,将因受故障影响而需要迁移重构的应用软件定义为博弈中的智能体,根据应用软件优先级确定序贯博弈的顺序.针对序贯博弈过程中多智能体间竞争与合作的问题,算法使用强化学习中的策略梯度,通过控制与环境交互中的动作选择概率来优化重构效果.应用基于有偏估计的策略梯度蒙特卡洛树搜索算法更新博弈策略,解决了传统策略梯度算法震荡难收敛、计算耗时长问题.实验结果表明,与差分进化、Q学习等方法相比,所提算法的优化性能和稳定性均具有显著优势.

综合模块化航空电子系统(IMA)适航认证研究

对综合模块化航空电子系统(IMA)相关适航标准进行了研究,分析了IMA系统适航认证四个阶段的任务,包括模块认可、应用软件/专用硬件的认可、IMA系统的认可、IMA系统的飞机级综合。自此基础上,总结了IMA系统的符合性验证程序,包括硬件模块测试、独立系统功能测试、IMA系统集成测试、机上地面试验和飞行试验,为IMA系统的适航认证提供思路。

高速发展的新一代综合模块化航空电子系统

着重探讨和分析了国外最新一代军、民用飞机上使用的航空电子系统体系结构——综合模块化航空电子系统(IMA)。在讨论IMA概念和特征的基础上,重点分析了IMA体系结构实现过程中的关键技术。最后,分析和总结了未来军、民用航空电子系统的发展趋势。

波音公司B777飞机综合模块化航空电子系统的结构设计

本文简介了波音公司B777飞机的综合模块化航空电子系统的结构设计。

综合模块化航空电子系统远程加载技术研究及性能分析

在飞机航空电子系统不断提升综合化程度情况下,相继增强了软件部署以及更新复杂度。在更新了传统软件以后,应该于地面上展开升级每个模块,同时于新版本软件映像文件实施固化,但是软件映像的更新流程是相对复杂的。本研究展开综合模块化航空电子系统远程加载技术的分析探究,仅供参考。

多核处理器在综合模块化航空电子系统中的应用

随着综合模块化航空电子系统(IMA)的广泛应用,对IMA的开发和概念解读也随之变得重要。目前,在实现了第一代IMA平台的基础上,下一代IMA平台的架构已提上日程。本文分析了利用虚拟化技术将多核处理器应用于航空电子系统的设计,利用虚拟机系统来实现硬件资源的共享管理和软件子系统的划分,并符合ARINC653规范的要求——模块化、可靠性、隔离性与开放性。构建由多核心硬件平台、虚拟机监视器(VMM,Virtual Machine Monitor)和分区操作系统、航电应用软件所组成的软件架构,可以满足综合模块化航电系统(IMA,Integrated Modular Avionics)的功能要求与接口要求。其中,为实现符合ARINC653要求的VMM,传统分区操作系统需要进行多项关键性调整,包括处理器特权级和特权指令、中断、内存地址空间分配、设备驱动等方面,从而可以构造基于VMM的综合化航空电子系统。

航空电子系统综合技术的发展与模块化趋势

综述了航空电子系统综合技术的发展状况。随着相关技术的快速发展,模块化是未来航空电子系统综合技术的发展趋势。

综合模块化航空电子系统的构型索引要求

综合模块化航空电子系统(Integrated Modular Avionics,IMA)已成为当今国际航空电子系统发展的主要趋势,也是我国未来大型客机航空电子系统发展的方向。在民机上使用之前,IMA系统必需获得适航认可,而IMA系统构型索引是适航认可IMA系统所要求的重要证据之一。由于IMA系统高度综合、高度复杂、多方参与研发,如何组织各参与方的各类信息以便有效的、系统性的表达IMA系统的构型索引,成为一个难点。针对这一难点,该文基于IMA系统可增量式获得适航认可这一特点,明确了IMA系统构型索引的组织方式,以及在该组织方式下构型索引应包含的主要信息,为我国大型客机IMA系统取证中准备构型索引提供了一种思路。

基于DDPG的综合化航电系统多分区任务分配优化方法

综合化航电系统(Integrated Modular Avionics,IMA)通过时空分区机制实现共享资源平台下的多航电功能集成,分区间的任务分配方法的优劣决定着航电系统的整体效能。针对航电任务集合在多分区内的分配调度问题,提出了一种基于深度强化学习的优化方法。构建了航电系统模型与任务模型,以系统资源限制与任务实时性需求为约束,以提高系统资源利用率为优化目标,将任务分配过程描述为序贯决策问题。引入马尔科夫决策模型,建立基于深度确定性策略梯度(Deep Deterministic Policy Gradient,DDPG)法的IMA任务分配模型并提出通用分配架构;引入状态归一化、行为噪声等策略训练技巧,提高DDPG算法的学习性能和训练能力。仿真结果表明,提出的优化算法迭代次数达到500次时开始收敛,分析800次之后多分区内驻留任务方案在能满足约束要求的同时,最低处理效率提升20.55%。相较于传统分配方案和AC(Actor-Critic)算法,提出的DDPG算法在收敛能力、优化性能以及稳定性上均有显著优势。

模块化航空电子系统的适航取证

介绍了民用飞机模块化航空电子系统适航要求文件体系的发展近况;重点描述了模块化系统的适航需求和有关各方的适航责任。

综合化模块化航空电子架构航电系统飞行管理模块的设计

为了能够采用综合化模块化航空电子(integrated modular avionics,IMA)架构,达到简化系统设计、开发和验证过程,提升航电系统的安全性与可靠性的目的,针对当今主流的IMA架构的航空电子系统中的综合处理计算机系统,介绍了其中的飞行管理系统(flight management system,FMS)计算机现场可更换模块和IMA系统软件架构,使用符合ARINC653标准的天脉2(TM2)嵌入式操作系统作为软件开发平台进行飞行管理模块的平台软件、应用软件设计和分区集成,并通过系统级仿真验证证明其功能满足设计需求,有助于实现在IMA架构下飞行管理系统的具体型号应用。