基于改进STPA-DEMATEL的智能航电系统致因要素分析

针对智能航电系统在非线性耦合运行场景下产生的预期功能安全(safety of the intended functionality,SOTIF)问题,提出一种将系统理论过程分析(systematic theory process analysis,STPA)与决策试验与评价实验法(decision-making trial and evaluation laboratory,DEMATEL)相结合的致因分析框架。首先,在定义系统级危险的基础上构建安全控制结构,识别其不安全控制行为并提取与智能化缺陷相关的STPA致因要素。接下来,引入毕达哥拉斯模糊加权平均算子和闵可夫斯基距离对传统DEMATEL方法进行优化,专家根据控制反馈回路对致因要素进行评价并计算其中心度与原因度。最后,分析STPA致因要素与SOTIF致因属性之间的映射关系,给出关键致因要素的风险减缓措施。以单一飞行员驾驶(single-pilot operation,SPO)模式下的虚拟驾驶员助理系统为例说明了所提方法的可行性与有效性。研究结果表明,改进的STPA-DEMATEL方法可以有效识别关键致因要素,且能够克服专家评价的模糊性与不确定性,为智能航电系统的安全性设计提供了参考依据。

多平台航电系统综合可信度度量方案研究

信息技术的飞速发展促使未来空战由机械化向信息化、智能化、多平台集成化转化和发展.本文针对未来多平台航空电子体系架构下的航电系统可信度评估与仿真验证问题,建立多平台航电系统可信度度量方法,提出集成“系统可靠性”和“任务支撑度”的多平台航电系统可信度度量指标体系架构.在此基础上,提出基于专家打分和模糊层次分析法的多平台航空电子可信度值计算方法,以对未来空战的多模态作战任务进行综合分析和量化判断.仿真实验结果表明,本文提出的多平台航电系统可信度度量方案可以根据各子平台、子系统的状态、综合评估整个多平台系统的信任度.

飞机航电系统试验流程设计方法

该文主要对飞机航电系统试验流程、用例设计、过程管理等方面存在的问题进行分析,设计一种包含分解试验需求、结构化原子功能、梳理测试场景、梳理检查点、设计测试用例、编制测试用例和形成测试用例追溯表等过程的航电系统试验流程,形成一套完整的航电系统试验设计与管理方法,降低试验设计与执行的复杂度,提升测试用例的编制质量以及试验的质量。

直升机航电系统数据加载技术研究

随着航电技术的高速发展,直升机执行多样式任务的能力不断增强,对直升机航电系统的数据加载提出了更高的要求。基于此,分析ARINC615A协议标准,结合直升机航电系统的实际特点,对ARINC615A协议进行适应性裁剪和修改,设计一种适合直升机多种航电总线的数据加载方法,以期规范数据加载的操作流程,提高数据加载的可靠性和准确性。

基于ARINC665-3标准的航电系统LSAP打包加载过程研究

可加载软件飞机部件(LSAP)是ARINC665-3标准推荐的航空软件部件可加载格式。以复杂航电系统为例,其软件通常由众多参与者协同开发完成,但是,系统软件集成过程是一个增量式的、反复迭代的过程,其中,任何一个应用的集成、移除、变更都会给整个航电系统的配置、构建、部署带来影响。为了支持复杂航电系统的有效集成,减少软件变更给系统集成带来的影响,需要统一制定一组软件打包加载规则来有效支撑复杂航电系统应用软件的集成、部署和管理。ARINC 665-3标准规定了关于航空数据加载系统的通用规则,可有效确保可加载数据之间的兼容性和互操作性。结合ARINC 665-3标准对航电系统LSAP打包过程进行研究,并通过航空电子全双工交换以太网(AFDX)网络总线以消息的形式将LSAP加载至目标机,该过程经实践证明有效可行。

面向民用飞机的复杂航电系统软件研制与管理方法

现如今,民用飞机航电系统的功能日趋完备、结构日趋复杂、费用日趋昂贵、研制周期日趋紧张,亟需解决软件研制过程中的需求不准确、架构设计过于耦合、过程产物难以追踪等问题。基于对数字化研制、流程研制、持续集成、云开发环境等先进技术与方法的研究,提出面向复杂民用飞机航电系统软件研制问题的解决方法,即构建基于模型的需求开发方法、开放式航电软件架构、民用飞机软件研制过程体系,搭建基于Linked Data的集成开发环境和软件持续集成与验证环境,在航电系统软件研制过程中进行应用。结果表明:本文提出的面向民用飞机的复杂航电系统软件研制与管理方法是可行的,且该方法已在C919民用飞机显示系统研制过程中进行了应用,提升了软件研制效率和质量。

面向适航符合性的智能航电系统认证研究进展

民用飞机航电系统引入人工智能/机器学习技术会带来可信性、不确定性和可解释性等问题,有必要通过有效的符合性方法向公众与利益攸关方证实智能航电系统的适航安全性。首先,分析了智能航电系统的等级分类和应用现状,阐述了现有指南和标准的适用性;然后,基于对当前研究成果的梳理,总结了智能航电系统认证框架实施流程及其技术细节;最后,给出智能航电系统在全生命周期各个阶段的符合性验证要求及实现方法建议,评估了符合性验证对现有适航体系的影响,为民用飞机智能航电系统的设计与认证提供了参考依据。

面向民机复杂航电系统的综合验证平台研究

民机复杂航电系统的高效研制需要各种综合验证平台的有力支持。首先,通过梳理复杂航电系统的工程活动,确认所需综合验证平台的类别;其次,对综合验证平台进行功能分析,提出了通用功能定义;再次,采用维度分析方法分析了综合验证平台的现状,并提出了优化思路;最后,针对用途广泛的设备级综合验证平台进行了顶层规划和统一设计,开发了通用的设计模型,并提出了设计模型的实施规范要求。

基于SDG的飞机航电系统安全性分析

安全性是飞机航电系统的重要特性,随着飞机航电系统规模及复杂程度的不断提高,组件模块间资源高度共享、信息快速交互,软硬件高度集成和功能高度耦合,使得系统的安全性分析更为困难。现以民用飞机的航电系统为研究对象,首先采用符号有向图(SDG)对航电系统建模,并对其结构进行简化,建立分层重构SDG模型,其次,综合考虑故障率、故障影响度、动态故障传播属性、故障传播强度等多种影响航电系统安全性要素的同时,将PageRank算法与Dijkstra算法、DFTS算法三种算法相结合,提出了基于PR-DFTS-Dij算法的安全性分析方法;最后,以甚高频通信子系统左侧VHF提供通信功能模块进行实例验证,结果表明,所提出的安全性分析方法合理有效,同时提高了安全性分析工作的效率。

典型通用飞机航电系统分析

随着通用航空的快速发展,航电系统逐渐成为通用飞机中极为关键的系统组件之一。该文从通用飞机航电系统架构的角度出发,分析G1000、Smart Deck、G500 3种典型的通用飞机航电系统,同时结合数据总线,对3种常用航电系统的差异性进行研究,提出通用飞机航电技术未来发展的趋势预测。

面向航电系统任务安全性的形式化建模与验证

针对航电系统任务安全性分析缺少仿真与验证手段问题,提出了一种面向航电系统任务安全性的形式化建模与验证方法。首先,基于时间自动机理论与民航规章建立标准运行条件下航电系统任务过程的形式化模型。随后,将危险致因和安全约束分别以状态变迁的方式注入该模型,建立航电系统任务安全性验证模型。最后,通过遍历状态空间验证模型的活性、危险致因的可达性以及安全约束的充分性,实现任务安全性分析结果的自动化验证。实验结果表明,所提方法具有可行性和有效性,能够为持续进行的航电系统任务安全性分析和设计提供模型基础,确保分析结果的正确性和完整性。

多平台航电系统资源即插即用研究

针对多机分布式体系化协同作战中航电系统资源分散、能力嬗变等特点,研究基于软件定义的系统资源即插即用技术,建立网络化资源接入拓扑结构模型,提出资源抽象与封装、注册、发布和动态管理方法。在此基础上,构建面向有人机/无人机协同的资源接入仿真系统,验证了多平台航电系统资源灵活接入及即插即用能力。

40G以太网在航电系统中的应用初探

随着飞机整体性能的提升,航电系统的发展日新月异,对总线网络提出了越来越高的要求。基于远端内存直接访问技术传输机制的以太网以其高带宽、低延时以及生态开放性的特点,在航电系统总线中逐渐得到推广。本文介绍了航电总线网络的发展,对典型的航电总线进行了对比分析,开展了10G/40GE交换工程样机的研制和测试工作,为下一代航电系统总线网络的选型提供了参考。

基于贝叶斯网络和关联规则的航电系统故障诊断

为了提高机载航线维修的效率,提出利用贝叶斯网络结合关联规则来构建航电系统故障诊断模型。有效利用航电系统的故障树转化为以贝叶斯网络为架构的故障诊断模型结构,并将BITE信息作为节点扩展到结构中,采用Leak Noisy-Or模型简化故障诊断模型条件概率的计算,利用关联规则算法挖掘历史维修数据包含的强关联规则,并综合专家经验完成条件概率参数的学习。以VHF系统为例,使用GeNIe2.3软件对故障诊断模型进行仿真,通过对具体案例的推理、诊断分析,实现了机载航线维修的动态化诊断过程。

航电系统数据发布订阅服务软件设计

随着机载航电系统的集成度、复杂度的提高,为了在满足机载网络通信的实时性要求基础上提升航电系统分布式软件的可移植性和灵活性,以数据分发服务为基础,本文提出一种航电系统数据发布订阅服务软件设计方案,重点论述了软件的总体架构、用户配置数据、以数据为中心的发布/订阅通信模型、状态转换等技术点,最后通过航电系统地面仿真环境测试了软件的主要功能和性能,验证了软件设计方案的可行性,对航电系统通信中间件的设计和应用具有指导意义。

基于神经网络的直升机航电系统故障预测算法研究

文中研究了基于神经网络的直升机航电系统故障预测算法,并进行了实验设计和结果分析。首先,介绍了直升机航电系统、故障预测技术分类及现有研究的现状。然后,详细介绍了神经网络基础知识和基于神经网络的直升机航电系统故障预测算法原理,并给出了实现方法。接着,进行了实验设计和结果分析,验证了该算法的有效性和可行性。最后,通过案例分析,展示了该算法在直升机航电系统故障预测中的应用效果,旨在提高直升机航电系统的可靠性和安全性。

综合式航电系统基于半物理仿真的故障注入方法研究

综合式航电系统承载着飞机显示控制、通信导航、信息感知、航路规划、火控攻击等飞机绝大多数任务,是决定飞机任务执行效能的重要因素。根据对综合式航电系统功能组成及特点分析,介绍了综合式航电系统子系统半物理仿真实现方案及软硬件构成,分析了常见故障注入方式及其特点,提出了基于半物理仿真的故障注入方法及流程,最后通过试验证明了基于半物理仿真的故障注入方法对于综合式航电系统复杂交联故障地面复现与模拟的有效性及意义。

综合模块化航电系统FC网络的机内测试设计研究

随着信息技术的发展,综合模块化航电系统在航空领域的运用频率逐渐提高,利用光纤通道(fibre channel,FC)高速、低延迟的特性,可以显著增强综合模块化航电系统的通信能力、管理能力、控制能力,使航空产业得到长足发展。主要对综合模块化航电系统FC网络的机内测试进行研究,阐述机内测试的重要性,总结机内测试的关键点,并提出机内测试设计策略,以期为相关人员提供参考。

一种航电系统自动化测试设备

航电系统日益复杂的功能对自动化测试设备提出了越来越高的需求,设计了一种航电系统自动化测试系统,是根据综合处理机测试需求而策划的一套针对航电计算机功能性能进行测试的方案,满足综合处理机自动化测试的需求。方案将计算机、FC仿真卡、监控卡、光开关、1394仿真卡、1394监控设备、示波器和航电仿真接口等设备进行集成整合,可对综合处理机进行1394网络测试、FC网络综合测试、系统功能测试、系统性能测试和调试接口等综合测试。同时可判断处理机故障与否并实现故障定位,支持对处理机测试数据的记录,并将测试数据存储到主控计算机的磁盘上,便于用户进行数据处理和分析。

面向SDG的飞机航电系统安全性的研究

安全性是飞机航电系统的重要特质,而且随着飞机航电系统复杂程度不断提升,组件模块间的交互速度也在不断提升,因此为了保证系统运行的安全性,需要保证软硬件之间高度集成和高度耦合,并对航电系统安全性分析模型进行简化,以便实现对于飞机航电系统的监控。基于此,本文就飞机航电系统层次以及SDG模型,探讨了SDG模型在飞机航电系统安全性分析的应用。