综合模块化航空电子软件适航方法研究及其在CJ818飞机上的应用

在航电系统开放系统架构和综合模块化的思想指导下,航电系统的集成度越来越高,具体构型实现表现为IMA(综合模块化航空电子)核心处理系统加高速网络(AFDX)的形式。其中核心处理系统由多个LRM(外场可跟换模块)通用处理模块组成,通过软件高度集成实现飞行管理、中央维护、座舱显示、通信导航管理等功能。由于其软件功能高度集成、结构复杂、软件规模庞大,其适航过程复杂性上升。参照ASSAC、ARINC653等标准介绍了当前IMA软件技术的最新动态并对其开放式的架构深入研究,并根据RTCADO178B等已有的软件安全适航性认证规定,阐述了针对复杂航电软件的安全适航过程的方法,此方法在CJ818飞机核心综合处理模块软件的模拟设计过程中得到了应用。     

以持续抽象策略实现软件体系架构进化

以对传统的模型-视图-控制器(MVC)体系架构框架实施的进化过程为例,针对软件系统的体系架构模式／框架设计,识别并提出一种新的进化式设计理念体系:基于持续抽象策略的进化式设计理念体系; 并探索了以这种理念体系及其语言记录和传承软件系统设计经验及其进化能力历史的可能性。本文指出,架构方案的可抽象能力是软件架构进化能力的核心因素,决定架构方案在软件进化过程中的生存能力。新的进化式设计方法学理念体系建议以持续抽象过程作为体系架构设计的进化策略,以领导软件体系架构的进化方向,持续加强软件体系架构的可靠性、可扩展性、动态性和可复用性。还介绍了这一新的设计方法学理念体系在信号和逻辑集成工具SAL Studio1．0设计开发过程中的实践。     

综合模块化航电的安全性分析理论与适航评估

综合模块化航电是未来民机发展趋势。IMA系统硬件架构复杂,需要健壮的软件系统支撑,必须予以充分的理论研究,评估系统安全风险以满足适航取证要求。结合系统安全性分析理论和基本方法,本文重点讨论了在IMA研究和应用中需要注意的技术问题,以期为型号研制提供理论和方法支撑。     

下一代综合模块化航空电子系统关键技术研究

随着高新技术的不断发展,航空电子机载系统能支持越来越复杂的功能,当前的综合模块化航空电子(IMA)系统架构采用模块化的设计以及开放式的架构,在提高航空电子系统可靠性的同时大大降低了功耗及成本。但随着飞行任务的日益复杂以及机载系统功能的不断增加,当前的IMA系统在面对复杂的应用需求时出现了无法突破的技术瓶颈。基于当前IMA系统的技术瓶颈,详细描述了下一代IMA系统的架构设计细节,总结了实施下一代IMA系统将面临的技术挑战,从高速网络,高性能多核处理器以及多核虚拟化等方面分析了有望发挥重要作用的关键技术,并提供了关键技术可行的研究思路,为下一代IMA系统的相关研究提供参考。     

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。     

综合模块化航空电子系统结构的最新发展及挑战

随着综合模块化航空电子结构（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,第二代IMA平台的架构已提上日程。本文分析了开发下一代IMA平台可能面对的挑战,一是重新配置的能力,二是以多核处理器为代表的COTS处理设备的综合。本文将从重构、多核平台的建构、以及模块化测试等方面对第二代IMA做一个多维、立体的分析。     

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.     

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”。     

集成于CATIA的大尺寸测量软件系统

利用CAA对CATIA软件进行二次开发,设计开发了集成大尺寸测量软件系统。作为CATIA的增值应用系统,与CATIA环境完全融为一体,实现了设计信息与测量信息的统一管理和互操作性,为工程设计、工艺和质量等部门协同工作提供了技术支持。     

IMA架构的远程数据接口单元实现

综合模块化航空电子(IMA)架构具有成本低、高度灵活性和易扩展性等特点,已被越来越多的飞机采用。远程数据接口单元提供接口资源,它是IMA平台的重要设备之一。可配置的远程数据接口单元对降低飞机的成本有着巨大的好处。对比了联合式航空电子和IMA架构,并研究远程数据接口单元的需求;从需求出发,基于DO-297标准定义的IMA特点,提出了远程数据接口单元的设计思路;然后基于当前行业水平和工程经验,提出了三种可行的设计方案。     

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。     

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。     

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.     

飞机综合模块航电电气系统的架构及接口

分析飞机综合模块航电(IMA)系统的已有技术和计算机应用技术,研究飞机综合模块航电系统的物理拓扑,及典型系统接口,初步定义不同构型飞机综合模块航电电气系统的基本架构及接口。     

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     

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。     

综合模块化航空电子系统远程加载技术研究及性能分析

随着飞机航空电子系统综合化程度的提高，软件的部署、加载和更新的复杂度也在逐步提高。传统软件更新后，需要在地面为每个模块进行升级，并将新版本的软件映像文件固化在模块上，这种更新周期长且流程复杂。随着通用模块和应用重构的发展，软件映像需要部署在系统的各个冗余备份节点中，从而使其更新的流程更为复杂。本文针对以上问题提出了基于光纤通道和 ARINC653操作系统的远程数据加载系统，以使系统在上电、重启及重构时可实现从大容量存储模块上远程加载操作系统内核映像、分区应用及自启动功能。在功能实现的基础上，本文对远程加载和本地加载的时间性能进行了分析和比较。     

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。     

航空电子系统功能综合的收益分析研究

综合化航空电子系统是根据应用的需求,基于已有的能力,采用综合技术,实现面向应用的任务合成,提升应用效能;面向能力的功能综合,提升能力品质;面向物理的操作模式综合,提升资源效率。功能综合的过程本质上是一个系统设计的过程,是依据物理架构,在不同功能组合中进行收益分析比较,选择收益较大的一种功能架构,本文基于分布式模块化航空电子物理架构(DIMA),提出基于系统工程的功能综合设计方法,并提出了相应的功能综合收益评价指标,以综合探测为例对提出的方法进行了验证。     

面向质量管理拓展应用的质量服务平台研究

针对目前质量管理系统在可扩展性方面存在的问题,运用面向服务架构(Service Oriented Architecture,SOA)的设计理念构建了一个可扩展质量服务平台XQS-Platform的体系架构模型,并据此提出了质量管理系统在业务内容拓展、多企业间协同质量管理以及与其他企业应用系统集成问题的解决方案.最后,给出了基于XQS-Platform架构的生产质量管理的应用实例.