航空电子系统FC交换式网络的可靠性研究

 对于采用光纤通道(FC)互连的航空电子系统，从FC的基本模型出发，给出了由多个FC交换机组成的FC交换式网络的通信模型；采用基于任务的可靠性建模方法，给出了FC交换式网络的可靠性计算公式，并提出了任务基本路径的概念。根据航空电子系统提高可靠性的需要，提出了FC交换式网络的2种冗余拓扑结构：基本路径冗余和全网络冗余；最后通过实例分析了端口单元、交换要素单元和链路单元对FC交换式网络及2种冗余拓扑结构可靠性的影响；FC交换式网络可靠性的研究对于航空电子系统设计阶段的容错设计和拓扑选择都将起到指导作用。     

光纤通道环形网络仿真环境的研究与实现

近年来光纤通道(FC)技术高速发展逐步进入到航空电子系统。面向机载实时通信需求,本文研究了FC网络五层体系结构,论述了环形拓扑结构的FC网络仿真环境的设计目标与方案,重点说明了FC环形网络仿真环境的硬件平台、驱动软件和仿真软件的设计。实际验证运行结果说明:该仿真环境能为机载FC环形互连网络的开发提供仿真与测试条件。     

性能保证条件下航空电子高速交换机的加速方法

 以保证航空电子互连网络的确定性延迟和高带宽为目的,建立航空电子交换式以太网（AFDX）承载于波分复用（WDM）之上的架构,兼容AFDX的延迟确定性和WDM的带宽可扩性,满足航空电子互连网络对实时性和高带宽的要求。通过对实时通信中周期性数据帧的分析,提出光波聚合加速方法,对输入端到达的数据帧进行重新分配和整型,充分利用每条光波的带宽资源,减少交换使用的波长数。在性能保证条件（100%通过率下保证有界延迟）下,对使用光波聚合方法的交换机制进行了数学推导。最后通过计算机仿真,以网络延迟时间率和加速因子为性能衡量指标推证了该加速方法的优越性和可行性。     

航空电子全双工交换式以太网标准研究(续)

介绍AFDX的标准化文档ARINC664系列规范的构成与发展过程,以及国内外在交换式以太网的平台电子应用领域的研究和标准化的进展情况,重点阐述为了适用航空电子"(时间)确定性网络"的需求,相关的规范(主要是ARINC664第7部分)对网络流量控制与调度机制的实时性能保证机制的标准化规定,并展望经过实时性能改造的交换式以太网技术及其标准化工作在我国发展大中型飞机中的应用前景。     

航空电子全双工交换式以太网标准研究

介绍AFDX的标准化文档ARINC 664系列规范的构成与发展过程,以及国内外在交换式以太网的平台电子应用领域的研究和标准化的进展情况,重点阐述为了适用航空电子"(时间)确定性网络"的需求,相关的规范(主要是ARINC 664第7部分)对网络流量控制与调度机制的实时性能保证机制的标准化规定,并展望经过实时性能改造的交换式以太网技术及其标准化工作在我国发展大中型飞机中的应用前景。     

航空电子全双工交换式从太网标准研究

介绍AFDX的标准化文档ARINC 664系列规范的构成与发展过程,以及国内外在交换式以太网的平台电子应用领域的研究和标准化的进展情况,重点阐述为了适用航空电子"(时间)确定性网络"的需求,相关的规范(主要是ARINC 664第7部分)对网络流量控制与调度机制的实时性能保证机制的标准化规定,并展望经过实时性能改造的交换式以太网技术及其标准化工作在我国发展大中型飞机中的应用前景.     

SOC技术在FC芯片设计中的应用

以FC协议芯片的设计为例,分析了SOC设计方法的特点及其与传统的嵌入式系统设计方法的不同点。本文讨论的FC协议芯片实质上是用SOC技术实现的FC网卡,这种方法有助于在航电系统的设计中推广使用SOC技术并为改变现有的航电系统的体系结构和建立我国未来航空电子统一网络奠定了基础。     

AFDX网络连通可靠性仿真算法研究与实现

航空电子全双工交换式以太网(AFDX)已成为现代先进民用飞机通信网络的主干网络,AFDX网络的可靠性对于航电系统至关重要,研究其可靠性评价方法有着重要的意义。阐述了AFDX网络连通可靠性的评价度量参数与模型,研究了蒙特卡洛仿真模型、参数和算法。最后给出双余度级联AFDX网络连通可靠性的仿真计算结果。     

实时网络技术在飞机航空电子地面仿真/验证中的应用

随着现代飞机航空电子系统的综合化程度的提高和系统功能的增强,在地面对系统的功能和性能进行充分验证,可以大大缩短飞机试飞周期,减少试飞经费,加快飞机研制进度。为了完成飞机航空电子系统在地面的仿真/验证/试验,必须建立航空电子仿真/验证环境。我们在多个型号和课题的航空电子系统地面综合试验中,成功地研制开发了航空电子综合仿真/测试系统,组建了航空电子仿真/验证环境,在构建试验环境中,我们采用了先进的实时网络技术,为飞机航空电子系统的地面验证/试验提供了高效、安全、可靠、实时的数据通讯传输平台。本文介绍了实时网络技术及其在飞机航空电子地面仿真/验证中的应用,并重点就实时网络通讯的模块化设计思想做一阐述。     

航空电子光纤通道高层轻量协议的研究

比较了航空电子环境FC(FC-AE)高层五种协议的特点、适用范围、通用性、技术支持性,说明FC轻量协议(FC-LP)适合航电通信的原因.论述了FC-LP的组成与特点:引入了FC节点访问标识和虚拟通道的概念,将通信模式确定为分布对等模式,增加了通道控制、信息传输流控、节点访问标识管理等协议流程,限定了FCP、FC物理层、FC仲裁环、FC交换接口标准功能的不同实现要求.总之,FC-LP通信协议具有高可靠、高效率、低延时的特点,能满足强时性和高可靠性飞机航空电子系统通信需求.     

基于合作的冗余度双臂机器人的避碰研究

冗余度双臂机器人在危险或太空环境中具有极高的应用价值，但是实现有效的和实时的合作是很困难的。在合作的双臂机器人之间实现避碰是成功地应用冗余度双臂机器人的关健。尽管基于距离函数的方法已被证明简单和有效，但是不同的避碰点经常会产生不同的避磋结果，甚至会导致失败。本讨论了避碰点的选择问题，提出了一种新的避碰点选择方法，并用冗余度平面机器人对该方法进行了验证。     

面向风险均衡的AFDX虚拟链路路径寻优算法

为确保综合模块化航空电子系统的安全性需求能够在全双工交换式以太网中得到一致性保证,提出了一种面向风险均衡的路径规化（RBPP）算法,以满足各航电功能间的安全隔离要求,同时分散风险,避免局部物理链路的风险集中,提高系统安全性。以民机失效状态类别划分为基础,建立了航电功能、分区、端系统、虚拟链路（VL）风险模型;RBPP以均衡各物理链路风险为目标,同时综合考虑网络实时性、链路负载能力等因素,采用粒子群算法进行优化目标求解。利用仿真优化方法对RBPP算法进行了实现,在典型工业航空电子全双工交换式以太网（AFDX）网络架构及A380AFDX网络架构下进行仿真分析,结果显示多播VL的简化处理的会使网络风险增加;在1 000条VL配置下与负载均衡（LB）算法和最短路径（SP）算法进行了分析对比,结果显示RBPP算法在满足各航电功能间的隔离需求的同时,链路风险均衡能力在两种网络拓扑下分别比负载均衡算法提高了10.7%和23.4%,比最短路径算法分别提高了35.4%和47.9%。     

光纤通道节点端口状态机的分析、建模与仿真

随着航电系统的发展,传统的通信网络已经不能满足发展需要,光纤通道(FC)技术已成为航电系统新一代高性能网络的研究方向.研制机载FC网络,其中一个重要环节是FC协议分析,FC节点端口状态机作为FC-2层中最为基础但最为复杂的功能块需要重点突破.分析了FC节点端口状态机的状态组成,基于0PNET Modeler仿真软件,说明了FC端口状态机的建模和仿真结果,通过仿真分析为下一步深入研究FC协议积累了一些理论基础.     

广义回归神经网络在冗余捷联惯导故障诊断中的应用研究

针对冗余捷联惯导的故障诊断问题，研究提出了一种基于广义回归神经网络的故障诊断方法。该方法在传感器输出数学模型未知的情况下，仅通过传感器之间的冗余关系，利用传感器正常工作时的测量值和改进的神经网络估计输出值生成残差进行故障诊断。仿真试验表明，利用神经网络补偿产生的残差可以检测到未补偿时的故障。该方法不仅可以检测到单故障，还对多传感器同时发生故障具有一定的检测能力。     

基于神经网络的机械系统可靠性评价模型

机械系统相关失效的存在,严重地削弱了冗余结构的安全作用。从系统层的应力强度—干涉模型出发,通过Monte-Carlo仿真不同冗余系统的各阶失效概率,获得失效数据。利用BP神经网络算法的函数逼近功能、非线性映射功能和容错能力对系统相关失效概率模型进行离散化处理,建立系统失效概率与零件失效数据之间的非线性关系,进而构建基于神经网络的机械系统可靠性评价的参数化模型。利用该模型可以预测系统中的任意阶相关失效概率。实例给出其应用方法并与实验结果进行对比,表明该方法准确可靠。     

多重化双向Buck/Boost变换器控制策略仿真研究

多重化双向Buck/Boost变换器常作为能量交换接口用于储能系统中。采用基本建模法对三重化双向Buck/Boost变换器建立交流小信号模型,基于变换器的开环特性,设计了电压、电流补偿网络,在此基础上提出一种新的基于前馈校正的复合双闭环控制策略。为验证所提控制策略的正确性进行了MATLAB仿真研究。仿真结果表明:该控制策略可为三重化双向Buck/Boost变换器提供良好的动、稳态性能,同时对大范围的负载变化等扰动均具有很好的鲁棒性。     

基于预处理BP神经网络的开关磁阻电机建模

针对开关磁阻电机(SRM)强耦合、强非线性、难以精确解析建模的问题,提出一种基于数据预处理的反向传播(BP)神经网络建模方法。首先通过传统直流脉冲法测量一个电周期内SRM静态电磁特性,获取建模样本数据;其次充分利用电机先验知识,通过可以初步反映SRM非线性特性的磁链和转矩解析表达式对实测样本数据进行预处理并作为BP神经网络新的输入,降低神经网络拟合误差。与传统BP神经网络建模的对比结果显示,引入预处理方法可以有效减少BP神经网络节点数量,增强神经网络泛化能力,提高神经网络建模精度。     

Open systems avionics network to replace MIL-STD-1553

This paper is a proposal for a future method of avionics data communication. The need for this proposal results from the shortcomings in the current avionics architecture, video distribution network, and in the MIL-STD-1553 data communication system. The separately wired video and data communication systems can be combined to save weight, which is especially critical for rotorcraft. Aircraft, once fielded, have limited capacity for modification and improvement due to fixed computer throughput and processing performance, network bandwidth, and space available in the avionics equipment bays. The changes proposed by this paper are to be made in conjunction with the replacement of the redundant computer boxes with open system avionics functions on industry standard circuit cards. This open architecture approach was developed over the last ten years and is now being implemented in many aircraft applications including the F-22 and the RAH-66 programs. The V-22 rotorcraft, which although just entering production, is being modified for joint service customers where modern computer performance and expanded data network bandwidth is needed. The changes of this proposal will fill this need, reduce the weight of upcoming production models, and provide growth or spare capability so that additional video and data components can be added with minimal effect on existing components. This paper examines the current V-22 avionics video and data communication hardware and wiring and propose a new implementation of open system architecture standards with integrated digital video and data communication based on ANSI standard copper fibre channel