基于在线加载分区机制的重构方案的设计与实现

随着综合模块化航空电子系统（IMA）结构技术的发展,对航电系统的安全性和可靠性的要求也进一步提高。本文提出的IMA重构方案基于VxWorks653系统中的在线加载分区(Online-Loaded)机制,可以做到对应用程序的动态加载,使得IMA系统在发生故障时能按预设的配置进行功能迁移,从而实现IMA系统的重构。在该重构方案的基础上还同时设计了分步加载技术。测试验证表明,分步加载技术明显减少了重构的耗时,提高了重构的效率。     

一种策略可配置的IMA系统故障管理方法

随着综合化模块化航空电子(IMA)系统的综合化程度增加,其故障发生概率及类型增多,且IMA系统在功能升级、集成过程中,其故障管理方式不断迭代、管理难度增加。提出一种可灵活策略、可配置的故障管理方法。方法基于IMA平台构建于分区OS上,参考ASAAC标准管理层级,提出预先配置故障管理策略及多级权限的管理机制,解决了传统故...     

基于ARINC653标准机载电子设备健康监控体系设计

介绍了ARINC653软件规范中的RTOS健康监控概念,在此基础上,提出一种五级机载电子设备健康监控体系,即任务级健康监控、分区级健康监控、模块级健康监控、综合诊断区和系统级健康监控。阐述了各级健康监控设计在飞机系统健康管理中的功能分配和实现方案,以及RTOS层健康管理程序包的设计思路。五级健康监控体系设计概念可用于指导机载电子系统工程应用。     

分布式航空电子系统蓝图仿真技术的研究

基于ASAAC的分布式航空电子系统应用日益广泛,蓝图作为ASSAC提出的系统管理和资源配置的核心概念,其通信和故障管理配置的正确性成为分布式航电系统需要解决的重要问题。利用仿真技术模拟蓝图运行的分布式航电系统,尤其是其数据通信和故障处理方面的性能,在系统设计早期就可以有效地发现原型系统中存在的设计缺陷,极大地缩短了开发周期,减小了系统开发风险。     

基于ASAAC标准的无人机地面站系统管理方案的设计与实现

相比于飞机系统,无人机地面站的系统设计,还欠缺相应的指导标准和设计规范。因此,无人机地 面站设计过程中,参考借鉴飞机系统的设计标准与规范,来提高无人机地面站的稳定性和可用性,是一种可行 的设计思路。本文参考了ASAAC 标准,设计并实现了一种分层级的地面站系统管理方案。     

ARINC 653─实现软件重用

软件重用模块电子ARINC653（APEX）规范的主要目标,是通过为应用软件提供标准的操作环境来实现软件重用。软件重用可由两种方式实现：①由重用操作系统,该系统通过应用频谱提供一些通用功能,如健康监控、过程管理、通信原理;②由重用提供航空电子应用功能的应用软件。通过在应用和操作系统之间提供标准的接口,ARINC653促进这两种形式的重用。由于操作系统与基础硬件平台自然紧密地连接在一起,所以操作系统的重用限制了应用相同硬件的模块,除非能严格地确定一种象COEX（核执行接口）这样的新型标准。应用软件通常取决于实际的…     

基于GSM技术的AICPS故障管理与容错机制的研究

给出了机载综合核心处理系统AICPS的软件结构和组成,采用基于TLS三层栈的先进的航电系统结构,其通用系统管理GSM分为健康监控、故障管理和配置管理三个软件功能模块,以及飞机级、综合区级、资源元素级共三级.基于GSM和运行蓝图,论述了AlCPS的故障管理技术和容错重构机制,重对故障处理的过程如故障检测、故障诊断、故障处理和配置管理进行了讨论.由于航空电子系统高安全、高可靠性等特点,作为提高可靠性的手段之一,研究故障管理与容错重构非常必要.     

基于VxWorks系统的PXI设备驱动的实现技术

介绍了VxWorks操作系统的组成和PXI系统特点,设备驱动在VxWorks操作系统中的层次关系,I／O系统的特点,分析了字符设备驱动的实现机制,并结合字符设备驱动的实现给出了PXI设备驱动的流程和实例。     

VxWorks 653 应用性能监控与分析工具

介绍了VxWorks 653应用性能监控与分析工具的整体架构和各功能模块的设计与实现方法,其中重点阐述了目标机端时间资源监控、空间资源监控、系统事件监控、数据通信监控的实现方法.该工具能够在航电应用软件集成验证阶段提供应用运行过程中资源使用情况监控和性能分析评估,可以大幅提高航电软件的开发和集成效率.     

模型驱动的IMA标准符合性测试自动化技术研究

随着现代航空电子系统的规模、复杂度不断提升,综合模块化航电系统(Integrated Modular Avionics,IMA)在新一代作战飞机中逐渐得到全面应用。IMA将预先定制的任务单元作为多样化任务的处理平台,并集成为综合处理机,实现数据的高速集中处理与融合。针对IMA开放式体系结构的模块化、标准化等特点,本文提出了一种基于接口语义模型的测试自动化技术。其中,标准接口的语义模型对接口数据、功能和行为进行抽象,测试模型内建测试策略与测试计划。从接口模型到测试模型,研究探讨了测试用例的自动生成、部署、和调度执行的方法。研究成果在国产机载操作系统ARINC653标准符合性测试中进行了初步应用,有效提高了测试的系统性、效率和工作质量。     

综合模块化航空电子系统软件体系结构综述

作为降低系统生命周期费用（LCC）、控制软件复杂性、提高软件复用程度的重要手段之一,软件体系结构已成为航空计算领域的一个主要研究方向。阐述了综合模块化航空电子（IMA）的理念,分析了推动IMA产生和发展的主要因素。总结了ARINC 653,ASAAC,GOA以及F-22通用综合处理机（CIP）上的软件体系结构研究成果,并讨论了IMA软件体系结构需要解决的若干问题及其发展趋势。在此基础上,对中国综合航电软件体系结构研究提出了一些见解。     

Incremental certification and Integrated Modular Avionics

When designing Integrated Modular Avionics (IMA) systems, the traditional design life cycle must be adapted and rearranged to allow multiple vendors to contribute not only to the systems design, but also to the safety case for the system. Simply using guidelines from the DO-178B and the ARINC 653 standards does not guarantee that one will be able to have multiple applications running at different safety criticality levels. One needs to be able to merge applications written by different vendors, reuse applications from previous projects, and integrate different safety requirements while constructing a safety case for the overall IMA system. This, of course, must be done within a constrained budget that includes potential costs associated with changing program requirements. In order to achieve these goals, the design life cycle must be constructed in a way that allows for configuration and build partitioning of these applications, in parallel with the IMA platform itself and the overall systems integration. This investigates how the ARINC 653 standard can be used to provide this application and safety criticality level independence using guidelines from DO-178 and DO-297. It explores the use of qualified XML-based configuration tools, the emerging ARINC 653 Supplement 3 XML Schema design and shows the importance of configuration and build partitioning.     

Performability analysis of avionics system with multilayer HM/FM using stochastic Petri nets

The integrated modular avionics (IMA) architecture is an open standard in avionics industry, in which the number of functionalities implemented by software is greater than ever before. In the IMA architecture, the reliability of the avionics system is highly affected by the software applications. In order to enhance the fault tolerance feature with regard to software application failures, many industrial standards propose a layered health monitoring/fault management (HM/FM) scheme to periodically check the health status of software application processes and recover the malfunctioning software process whenever an error is located. In this paper, we make an analytical study of the HM/FM system for avionics application software. We use the stochastic Petri nets (SPN) to build a formal model of each component and present a method to combine the components together to form a complete system model with respect to three interlayer query strategies. We further investigate the effectiveness of these strategies in an illustrative system.     

民用飞机综合模块化航电系统资源状态监控技术研究

随着处理器和机载嵌入式实时分区操作系统等相关技术的不断升级换代,IMA系统功能的集成度也越来越高,高集成度增加了系统资源分配的难度,需要通过对系统资源状态进行实时监控和分析进而不断优化系统配置。首先对IMA系统的分区特性进行了深入研究,基于探针插桩监控数据采集技术,提出了一种系统行为和时间资源状态监控的策略。研究了数据监控采集系统的软件架构,在此基础上设计和实现了系统行为监视器和时间资源监视器,并在某民机重点预研课题中进行了应用验证。结果表明,能够有效帮助应用开发者和系统综合者直观分析系统时间性能瓶颈,优化资源配置方案,实现计算资源的负载均衡。对IMA系统资源状态监控及资源配置优化具有一定的指导意义和实用价值。     

综合模块化航电软件仿真测试环境研究

 伴随着综合模块化航空电子(IMA)软件在新一代飞机上的应用,其高复杂性、高度综合的特点以及分层的健康监控和故障管理模式给软件测试提出了挑战。传统的仿真测试环境在应对IMA软件测试中难以满足RTCA DO-178B中规定的对验证过程结果的验证的要求。本文在分析IMA软件特点的基础上,根据DO-178B的要求,综合国外的发展情况和国内的研究进展情况,研究综合模块化航电软件仿真测试环境需求,提出了基于软件故障注入的综合模块化航电软件灰盒仿真测试环境方案,并给出优势分析。该仿真测试环境方案以IMA软件为测试对象,应用软件故障注入技术和代码插装技术满足测试规范文件的要求。其具有通用灵活、适配性强、强实时性等特点,为中国新一代航电软件的系统验证和测试奠定了基础。     

基于eXtremeDB的机载显控系统数据管理研究

在VxWorks实时操作系统中应用eXtremeDB实时数据库，通过机载显控系统软件综合模块化开发，研究了一种新型的机载显控系统数据管理技术，这种技术具有很多优点，能进行实时、可靠、支持并发多处理要求的数据管理能力。     

A fault-tolerant air data/inertial reference unit

The fault-tolerant air data/inertial reference unit (ADIRU) described is a key part of a fault-tolerant air data/inertial reference system (ADIRS) designed to be the inertial and air data reference for the ARINC 651 Integrated Modular Avionics (IMA) distributed architecture. The ADIRU has been designed to meet the commercial aviation market demands for low life cycle cost and high integrity fault detection, fault isolation, and redundancy management. The ADIRU's internal redundant resources provide quad channel redundancy that is one level higher than conventional triple redundant systems, allowing it to provide deferred maintenance capability. Robust partitioning, simple serial internal interfaces, and simple voting planes ensure that internal redundant components are properly utilized to provide high integrity system outputs. This relieves systems using it from having to perform their own redundancy management of the air data and inertial outputs from multiple sources required by conventional systems     

航天器控制系统智能健康管理技术发展综述

健康管理作为智能自主控制亟待突破的关键技术之一,是提升航天器安全可靠稳定运行能力的有效手段。结合人工智能技术的发展趋势,基于前期已建立的新型航天器智能自主控制系统通用架构,详细综述航天器控制系统的智能健康管理技术现状与发展趋势。首先,根据现有航天器设计、研制和在轨的具体情况,梳理出航天器控制系统健康管理技术所面临的挑战;然后,分别从故障预警、故障诊断和寿命评估3个方面,详细阐述基于人工智能的健康管理技术研究现状及其在航天领域的应用情况;最后,提炼出航天器控制系统健康管理技术的发展方向。     

基于VxWorks的多电飞机电气控制系统的软件研究

分析和研究了多电飞机电气系统及嵌入式实时操作系统VxWorks的特性,设计了基于Vx-Works和RS485串行总线技术的地面模拟样机;对系统的软件实现及VxWorks下串行通信等一些关键性的技术进行了论述;针对VxWorks中的图形开发包WindML和Zinc存在显示界面不友好、开发周期长的缺陷,采用LabWindows／CVI开发了上位机的监控系统,整个系统运行稳定、可靠,满足多电飞机电气控制系统地面模拟的需要。