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.     

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。     

Integrated modular avionics for next generation commercialairplanes

The goals are objectives of integrated modular avionics (IMA) are discussed. One candidate computing architecture for IMA, the Boeing 777 Airplane Information Management System (AIMS), is presented. The cabinet architecture, fault tolerance characteristics, backplane bus, and functional growth provisions are considered. The integration concepts developed for AIMS represent a first step in real-world application of the IMA technologies     

Next generation space avionics: layered system implementation

Advances in electronics over the past decade have produced major improvements in the power and flexibility of computer systems. Unfortunately current avionics systems for space applications typically have not leveraged these COTS advantages. A decade ago, the state-of-the-art for avionics systems made a step change to the Integrated Modular Avionics (IMA) used in the Boeing 777. This next generation avionics architecture is not based upon traditional Byzantine redundancy structures, but on a truth-based scheme where each element knows when an internal failure occurs and removes itself from the system. IMA utilizes a lock-step microprocessor design that communicates to a COTS Backplane for input/output, and to a Virtual Backplane/spl trade/ (a reliable high-speed serial bus) for intra-system communication. The system functions are implemented using a time and space partitioned operating system. The entire system provides the simplicity of a simplex system, implements the highest level of reliability providing complete flexibility to reconfigure both software applications and hardware interfaces, allows for rapid prototyping using low-cost COTS hardware, and is easily expandable beyond the initial point implementation. As the only 5/sup th/ generation avionics architecture, the concepts incorporated into Honeywell's IMA are ideally suited to be the backbone of the next generation Space Exploration Program avionics architectures.     

民用飞机综合模块化航电系统分区和资源分配的研究

对比航电传统系统架构,分析了综合模块化航电系统(Integrated Modular Avionics,简称IMA)架构的优点;针对IMA系统功能的高集成度带来的资源分配难度和安全性要求,提出了IMA系统分区和资源分配策略,并给出了具体方法,对民用飞机IMA系统设计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。     

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。     

基于StarFabric的综合航电总线及通信协议设计

合模块化航空电子系统的特点及其对总线的要求;阐述了StarFabric总线的基本原理及其在航电系统中的成功应用实例。提出了综合航电系统中StarFabric总线的拓扑结构及通信协议栈的介绍了综模型,并给出了通信过程中的测试结果。     

IMA aircraft improvements

Integrated modular avionics (IMA) is being suggested as the means by which new capabilities can be deployed on aircraft at an affordable cost. RTCA SC-200 is presently considering the guidance document for IMA. All of the functionality that IMA offers can be achieved through a conventional federated architecture; however, the cost, size, and weight penalties of the federated solution make it economically infeasible. IMA is seen as the way forward. It is assuming greater importance as the aircraft industry transitions to commercial-off-the-shelf (COTS) technology with its attendant obsolescence and reliability concerns. IMA may be one of the most cost-effective ways by which rapid obsolescence can be managed. Ironically, this move to COTS is also the greatest threat to IMA systems. IMA achieves reductions in size, cost, and weight by providing a set of flexible hardware and software resources that can be statically or dynamically mapped to a set of required avionics functional capabilities. This introduces a number of new complexities such as mixed criticalities and reconfiguration. We do not address these issues herein. Rather we discuss the mechanisms by which electronics degrades and how a classical safety assessment of a reconfigurable IMA system can be ified by this degradation. We argue that, with the advent of COTS, it is no longer justifiable to consider that electronics has an effectively constant failure rate. Physical considerations suggest that electronics failure occurs when environmental and operating stress causes the accumulation of damage to the underlying structures to exceed the threshold strength of the constituent materials and interfaces. Finally, we suggest how finite-life electronics effects may be mitigated.     

基于 FACE 思想的软件通用运行环境设计

未来机载能力环境（FACE）思想由美国军方、工业界和学术界共同发起,它针对机载航空电子软件系统提出了一种新的业务模型和参考架构。通过制定参考架构核心元素间的接口标准以及定义基于共识的通用数据模型可以为软件模块的跨平台重用提供便利。本文通过分析 FACE 参考架构的核心思想,结合实现层面的具体考虑,提出了软件通用运行环境的设计方案,旨在硬件计算平台上进一步搭建一个软件计算平台,使得应用软件模块在能够正常运行的基础上尽可能地实现“一次开发,多次应用”。     

基于TestStand及LabVIEW的航电通用故障监控软件自动化测试研究

基于TestStand及LabVIEW软件平台,以航电通用故障监控软件为例,从测试架构、测试逻辑等角度,为航空电子软件自动化测试提供思路和方法。     

一种基于AADL的航空电子系统仿真和验证技术

飞机系统集成化程度的提高增加了对航空电子系统设计和分析的难度,同时也对安全性需求等系统特性的验证提出了更高的技术要求。对基于结构化分析和设计语言(AADL)的系统建模和仿真流程及相应的评估分析能力进行了介绍,并在基于AADL的航空电子系统建模框架下,提出基于AADL的航空电子系统仿真评估和验证方法,利用结构化分析和设计语言AADL构建航空电子系统典型子系统的正常模型和错误模型,并以此建立系统的扩展模型。在此基础上,利用形式化方法对系统模型进行描述并转化为Kripke结构。最后对系统模型进行模型仿真和特性验证,验证所构建的系统架构和设计逻辑是否符合系统设计特性需求。     

分级式航空电子综合化仿真系统研究

介绍一个分级式航空电子综合化仿真系统。该系统以航空电子综合化工程中一个分系统为仿真目标,由两层双余度1553B总线和MBI(multiplex bus interface)将AVS(Avionics simulator)、SSCU(subsystem control unit)、若干个EQS(equipment simulator)以及部分真实设备连成的三级分布式计算机系统。一个面向实时控制的分布式操作系统和相应的仿真软件分布在三级仿真器中;其中,分布式操作系统实现两级总线的衔接、通信控制、并行多任务管理、错误检测、故障处理和实时内存数据库管理,仿真软件模拟航空电子上层环境、操作员控制与显示、分系统各设备数据产生与接收数据处理以及信息处理应用任务。系统研制成功为工程化实现打下了技术基础并提供了一个实验环境。     

某民用飞机显示系统仿真器的设计与实现

航电系统仿真平台以其灵活方便和低成本特点,支持综合航电系统的预先研究、方案设计、详细设计、系统综合,成为综合航电系统研制过程中不可或缺的设计手段。给出了IMA系统仿真平台显示系统仿真器的详细的设计和实现方案,首先介绍了IMA系统仿真平台的组成,接着介绍了显示系统仿真器的组成架构,并对显示系统仿真器的硬件配置、航电网络配置、人机交互界面和逻辑处理进行了详细的介绍。最后经过IMA系统仿真试验样件验收测试程序的测试,验证了显示系统仿真器满足验收测试程序的各项功能和性能要求,满足了该型号显示系统仿真器的试验要求。     

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。     

IMA系统软件集成过程的相关考虑

IMA 架构在军机民机中的应用越来越成熟,其灵活的架构思想推动了软件往更高的可重用性方向发 展,同时也增加了软件系统的集成难度。因此,在基于IMA 软件系统开发过程中,软件集成活动越来越重要, 软件集成能力的要求越来越高。本文根据已有项目经验,结合通用集成开发环境的应用,对IMA 软件系统集 成过程提出了一系列注意事项及相关实践说明。     

IMA平台重构中的人素和安全性研究

综合模块化航空电子(IMA)是一种建立在分布式计算环境之下的可以实现软硬件分离的架构,它可实现硬件模块应用的动态软件分配。即,IMA系统可以根据功能性和资源可用性来选择不同的配置。本文主要关注了IMA重构中涉及到的安全性及人素问题。解析了重构的过程以及人素与自动化方面的技术。事实证明,某些情况下安全有效的配置需要具备故障识别、安全要求、任务调度及资源分配限制以外的知识。并且平台的安全性设计还取决于人机系统是否实现了最佳结合。     

云服务技术在航电软件研发中的应用研究

航空电子系统硬件的发展，为云服务技术在航空领域的应用提供了可能。借助虚拟化及容器管理技术， 将机载计算资源进行池化管理，并借助服务化技术，将复杂航电软件拆分为可协作的独立模块，能够实现航电 软件的快速构建、灵活部署，并提高航电软件之间的互操作能力。本文讨论了云服务技术在航空领域的应用现 状，研究并提出了一种应用于航电软件研发的云服务架构，给出了服务化和容器管理平台的实现方案，并构建 了应用原型验证环境。     

NH90航空电子系统演进

NH90是一种法、德、意、荷、葡联合研制的先进中型多用途直升机,未来将成为法、德、意等国的主力作战运输、突击、反潜、搜救机型。介绍了 NH90的航空电子系统,其中包括核心航空电子,任务航空电子及飞控系统。跟踪了 NH90航空电子软件开发团队使用软件产品线（SPL）技术对航空电子架构进一步升级的方向。     

综合模块化航空电子系统节能分层调度的设计(英文)

近年来,综合模块化航空电子(Integrated Modular Avionics,IMA)构架逐渐流行,并通过引入资源分区的概念取代了传统的联合式系统构架。研究了IMA构架下分层调度的设计问题。调度模型通过强时间分区,使多个强实时应用方便地集成在一个单处理器平台。推导出分区周期、分区系数以及可调度性在实时条件下的数学关系,并提出了分区参数的优化算法。考虑具有任意时限的实时任务模型,提高了算法的通用性。在分层调度的基础上,通过有效利用松弛时间,提出一种能量优化方法,进一步减少了飞行器上嵌入式系统的能耗。实验结果表明,本文提出的系统设计方法在保证硬实时需求的基础上,有效的降低能耗达 14%。