嵌入式分区操作系统可靠性技术的研究与应用

嵌入式实时多分区操作系统是专门为新一代航空电子系统开发的,是支持综合化航空电子系统的嵌入式实时操作系统,该操作系统是基于分区的高安全、高可靠操作系统,其可靠性决定了运行在其上的应用软件的可靠性。从软件可靠性概念着手,深入研究了嵌入式实时多分区操作系统开发过程中涉及的可靠性设计技术,给出了软件可靠性应用的示例,并研究了操作系统软件研发中使用的可靠性管理方法,对软件的可靠性进行了总结。     

基于机载多核弱序存储模型的共享内存驱动软件设计方法研究

随着航空电子系统承载的应用日趋复杂，飞机对机载计算机的计算力和功耗比要求不断提升，这也推动了嵌入式多核处理器的加速应用和普及。多核处理器在航空电子设备的深入应用，随之而来的是运行其上的软件复杂度急剧上升，面向应用的航电系统设计面临挑战。多核处理器平台由于需要面对并行、指令乱序、资源共享冲突等问题，而目前国内大多数机载嵌入式软件和驱动仍然是基于单核处理器设计和实现的，影响最大的是在机载嵌入式实时操作系统环境下的驱动软件，因此需要充分考虑多核带来的各方面影响，尤其是需要兼顾共享内存等资源的使用冲突和实时高效要求。本文结合机载航电多核处理平台的特点，提出了一种基于机载多核弱序存储模型的共享内存驱动软件设计方法，并基于该方法设计了FC 总线驱动和MBI 总线驱动，项目应用结果表明，设计的驱动程序在多核处理器平台上数据传输正确，验证了方法的正确性和有效性。     

航空电子系统综合显示处理技术研究

集中控制和综合显示技术在先进作战飞机航空电子系统中的应用日益广泛,综合显示处理机作为航空电子系统控制和管理的核心,其系统结构、可靠性及综合显示控制将是系统平台设计要解决的首要问题.本文介绍了一种机载综合显示处理机,根据航空电子系统功能需求及显示控制系统结构,进行了系统层次化结构设计,并对综合显示控制系统的系统显示控制、通信控制及模块化设计与实现技术进行了研究分析,最后给出合理的模块化设计与实现方案.航空电子系统综合试验、应用表明,综合显示处理机性能先进、可靠性高,并极大地改善和提高了航空电子系统的整体性能.     

航空电子系统分区间通信监控技术的研究和实现

当今基于ARINC653的综合化航空电子系统的应用日益广泛,分区作为ARINC653提出的任务调度和资源共享的核心概念,其相互间通信的可靠性和安全性成为航空电子系统要解决的重要问题.详细阐述了分区间通信监视的原理,并给出了一种可行的分区间通信监视器设计和实现方案.应用表明分区间通信监视器极大地改善和提高了航空电子系统的通信监控能力,为通信故障诊断和分析提供了依据.     

月面仿人机器人实时控制系统设计

针对月面仿人机器人复杂运动控制面临的实时通信和控制问题,设计采用QNX实时操作系统和EtherCAT工业以太网相结合的机器人控制系统,并构建多线程实时控制系统框架。主要测试QNX操作系统在上下文切换、中断响应和时钟精度的实时性以及EtherCAT工业以太网的通信周期及其抖动,证明了QNX操作系统的实时性能显著优于Windows和Linux,实现了250μs的数据通信周期和1 ms的系统控制周期,并在仿人机器人WUKONG-II上开展了多线程控制程序框架的功能试验,实现3.24 km/h的平地快速跑动,验证了控制系统的实时性和有效性。     

航空电子系统MIL-STD-1553通信网络接口验证测试

MIL-STD-1553数据总线为航空电子系统提供了一个系统支撑数据交换网络,它是航空电子系统集成的纽带,其通信完成的质量直接影响航空电子系统设计的成败。本文首先介绍了航空电子系统MIL-STD-1553基于OSI模型的通信终端的基本结构;然后给出了对网络接口执行测试的内容,包括MIL-STD-1553标准协议验证测试、应用网络通信协议验证测试和实时通信验证测试。这三种类型的测试将全面验证MIL-STD-1553通信终端的设计是否满足MIL-STD-1553标准通信协议及航空电子系统通信协议的要求。     

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。     

综合模块化航空电子核心系统技术研究

介绍了一种综合模块化航空电子核心系统.在系统应用需求及技术特征的分析基础上,提出了一种通用的开放式体系结构模型,并对系统的关键技术进行深入研究探讨,包括系统管理、网络通信、时间同步、容错策略等,最后给出系统设计方案的建议.系统具有可重构性、可重用性、可扩展性和健壮性,可满足先进飞机航空电子系统的应用要求,并为未来新型分布式综合模块化航空电子系统的研究与设计提供技术支持.     

航空电子多路传输数据总线通信系统

航空电子多路传输数据总线通信系统是嵌入式多处理计算机结构航空电子系统综合的基础。从如何进行通信系统设计的角度出发，分析和描述了航空电子多路传输数据总线通信系统。     

航空电子系统中应用多核处理器的挑战分析

作为嵌入式计算的一种,航空电子系统中的处理器具有强实时性、高确定性、高安全性的特征。因此,同其他嵌入式系统相比,在航空电子系统中应用多核处理器面临更多的挑战。针对多核处理器基本的软硬件架构,对挑战产生的原因进行了简要的分析,指出了在航空电子系统中应用多核处理器需要解决的问题。     

基于RT—LAB的半实物仿真系统研究

半实物仿真是导弹研制过程中的一个重要环节,仿真实验可以最小的成本检验导弹各个部件的性能及工作的协调性。本文基于某型红外导引头半实物仿真系统,详细介绍了QNX下自制板卡驱动程序的开发方法、编程要点以及可能遇到的问题,给出了RT～LAB软件的使用方法以及仿真模型的搭建方法。研究表明,RT—LAB可以方便快捷地将Simulink模型应用于半实物仿真系统,使用QNX系统作为目标节点,提高了仿真系统的实时性、稳定性和可靠性。某型红外导引头的半实物仿真系统中的运行结果表明该系统运行稳定、可靠。     

基于SOPC的音频控制板模拟器设计

音频控制板模拟器是民航飞机音频系统测试台的一个组成部分,为测试台提供测试输入信号,并显示相关系统的状态信息。本设计采用单片FPGA芯片实现核心处理功能,依托该硬件平台,运用嵌入式NiosⅡ处理器来提供系统的逻辑控制,配合以相应的外围设备,完成实际音频控制板的等效模拟。设计的音频控制板模拟器可以直接用于航空维修,不仅解决了原先测试音频系统需要借用航材的困难,而且实现了音频系统的自动测试,提高了测试效率,降低了测试成本。     

飞机航姿自动测试系统的设计与实现

介绍了飞机航姿自动测试系统的设计要求和设计方法。该系统以嵌入式PC104工业控制计算机为核心，将飞机航姿自动测试系统的性能检测与故障诊断融于一体。实践证明，提高了部队的快速机动维修保障能力。     

基于贝叶斯网络的民航安全分析研究

安全在民用航空领域占有举足轻重的地位,直接影响民航企业的生存和发展。科学合理的安全分析便于及时发现民航领域存在的安全问题,预防航空事故诱发因素的萌生,提高民航安全管理的科学性和可操作性。根据民航安全的特点,建立了基于故障树的多态贝叶斯网络系统安全分析模型,综合运用诊断推理和因果推理形式,实现了定性与定量相结合的民航安全分析,通过航空灾难的实例验证了方法的有效性。在此基础上,提出采用区间型贝叶斯网络进行民航安全分析,克服了其他方法只能分析计算单点概率值的局限性,比传统的安全评估更客观,更有说服力。     

综合化航空电子系统可信软件技术

航空电子系统要求航空任务的执行具有确定性、可预测和可控性。深入分析综合化航空电子系统软件安全性、可靠性、完整性和实时性需求,提出了综合化航空电子系统软件可信性的定义。首次将可信计算引入到综合化航空电子系统中,建立综合化航空电子系统可信软件体系结构,在此基础上,提出软件可信运行环境构建方法和可靠性增强技术。这些技术能够保障综合化航空电子系统的可预测性,对保证飞机任务的执行及其安全具有重要的作用,为研制适合于中国大飞机的综合化航空电子系统可信软件奠定基础。     

实时操作系统QNX在火箭橇试验中的应用

为满足惯性测量装置火箭橇试验的测试要求,基于QNX实时操作系统设计了数据采集记录系统。本文简单介绍了QNX操作系统的特点,详细介绍了QNX系统下数据采集应用软件的结构。     

嵌入式软件仿真开发系统的实现

为降低嵌入式软件开发成本和难度,对嵌入式系统硬件功能进行抽象,完全采用软件模拟真实硬件环境,提供了嵌入式软件的运行和调试“软”平台。建立了一套集编辑、编译、调试、运行等功能于一体的集成化开发系统。本文介绍了该开发系统的设计思想,着重阐述了硬件系统仿真和仿真调试器等关键技术的实现。     

航空小型动力装置试验台测试系统

针对航模、无人驾驶侦察机和靶机等飞行器经常采用带螺旋桨的活塞式小型动力装置,本文设计了一种小型台架测试系统。文章介绍了系统的组成、硬件设计、软件设计及系统的应用。测试结果表明,该系统具有测试精度高、可靠性好、操作和维护方便等特点。      

无人机飞行控制半物理仿真系统设计

飞控计算机应用到无人机上之前,需要对其进行较为全面的仿真测试。本文设计了对飞控计算机进行全面测试的飞行控制半物理仿真系统。选用RTLinux作为操作系统,使用MATLAB Simulink建立某型无人机飞控系统仿真模型,采用RTW（Real Time Workshop）工具,自动生成优化的嵌入式实时仿真代码,在线调整模型参数并监视仿真数据。大量仿真试验表明：该方法能够较大程度地提高仿真代码的效率和可靠性,降低仿真软件的开发工作量,缩短开发周期,提高仿真软件的质量和仿真系统的性能,是一种值得推广的方法。     

航空嵌入式系统2000年问题分析及检测方法

通过对航空系统嵌入式计算机的应用分析,根据航空系统嵌入式计算机应用领域和重要性的不同,将航空系统分为机载电子系统,遥测与导航系统,设备开发、测试和综合系统,以及生产加工系统四个层次。并针对每个层次绝对时间的使用特征,从系统参数共享到底层电路构型,提出了各自相应的 Ｙ２ Ｋ 问题检查方法,以及相应的检查内容和责任单位。