基于原型仿真的航空电子系统螺旋式开发方法

针对未来航空电子系统面临的挑战和航空电子系统设计的特点,提出了基于原型仿真的航空电子系统螺旋式开发方法,克服了瀑布式系统开发方法在航空电子系统开发中的缺陷.该方法强调概念和需求的验证,克服因系统设计早期发生错误而引起系统研制后期更大的更改;强调图形化设计和原型仿真,克服错误的需求理解,导致错误设计;强调系统建模,一方面可以在模型上进行各种验证和试验工作,另一方面可以重复迭代和重复利用.利用基于商用技术和系统设计工具建立系统的建模系统和原型仿真平台.最后介绍采用基于原型仿真的航空电子系统螺旋式开发方法进行的航空电子系统设计的两个应用实例.     

基于AADL的机载设备系统可靠性建模

AADL可以描述机栽设备系统的时序需求、任务状态等关键性能特性,已应用于航空、电子自动化、机器人控制等实时系统。提出基于AADL的机载设备系统可靠性建模方法,为该系统模型结构的设计和验证提供了理论依据。采用EMA子语言对AADL描述的机载设备系统进行可靠性建模,给出可靠性模型中的错误模型、错误传播和状态映射规则等子句属性的用法。最后通过一个基于AADL的机载设备可靠性建模实例,验证了所提建模方法的有效性。     

一种基于模型和原型系统仿真的综合模块化航空电子系统开发方法

针对综合模块化航空电子系统的复杂性和传统瀑布式开发方法存在的问题与挑战,在Ⅴ型开发模型的基础上提出了一种基于模型和原型仿真的综合模块化航空电子系统的开发方法.该方法通过在需求捕获、方案设计和工程开发阶段分别构建相应的原型系统进行仿真与验证,实现对系统需求进行早期需求确认与设计验证(V&V)、原型仿真与集成.采用该方法的好处是通过原型仿真,系统设计师可以在开发早期向用户展示他们的设计成果,以满足用户的需求;可以帮助系统开发人员以低成本实现连续的虚拟集成和迭代确认与验证,从而缩短系统研制周期,降低系统开发成本.飞行管理系统开发应用案例表明了该方法有效性.     

面向复杂航空电子系统的GSPN 任务可靠性建模研究

考虑资源备份与重构的动态特征,采用广义随机Petri 网对具有资源备份机制的典型航空电子系统架 构进行可靠性建模,通过在TimeNet 平台中开展模型仿真,基于功能模块的可用度指标对系统任务可靠性进行 了评估应用,得到的瞬态仿真结果有效预测了该系统可用度时域特性,稳态分析结果经数值验证具有较高的精 度,该建模方法为航空电子系统动态可靠性评估提供了参考。     

基于AADL的航空电子系统安全性分析

AADL是一种描述嵌入式实时系统的软硬件结构、安全性、可靠性等关键性能特性的重要手段,目前已广泛应用于基于ARINC653的综合化航电系统。安全性作为综合化航电系统的关键性能之一,已成为需要解决的重要问题。详细阐述了基于AADL的航空电子系统安全性分析的原理,并给出了一种可行的航空电子系统安全性分析的设计和实现方案,为航空电子系统安全性的设计提供了一种验证方法。     

航空电子系统综合核心处理器仿真软件设计

在未来的航空电子体系结构中，综合核心处理器（Integrated Core Processor，ICP）将成为整个航空电子系统的核心。本文首先对ICP进行了理论分析，提出了ICP建模的重点，然后采用面向对象、模块化的方法进行了ICP仿真软件的设计，建立了ICP仿真系统模型。软件的仿真核心基于离散事件仿真方法，采用双层任务调度算法，并结合航空电子系统分区管理的特点，模拟ICP系统对任务的处理过程。最后进行了实例仿真，对仿真结果进行分析，验证了模型的正确性。     

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.     

支持MBSE的系统全过程设计应用框架研究与实现

针对当前工程系统设计中需求和功能分析多基于文档,难以与物理模型交互进行系统整体仿真验证的问题,研究了基于模型的系统工程(MBSE)方法论和功能模型接口(FMI),提出了一种支持MBSE的系统全过程设计应用框架,并基于该框架设计了某型飞行器舵机伺服系统.结果表明,该框架能满足从需求、功能分析到物理仿真的全过程模型实现和联合仿真,提高了系统设计效率,降低了反复迭代次数,适用于大型、复杂系统的全过程设计建模与仿真.     

面向航电系统容错特征的任务可靠性建模方法研究

基于AADL语言和GSPN模型面向DIMA系统开展任务可靠性建模研究,考虑系统的容错特征及其模式转移逻辑,建立AADL系统建模语言与GSPN模型的转化规则,进行系统可靠性定量分析,并以典型航电产品为例进行了方法应用和仿真。本文提出的方法和规则可实施性强,为存在重构或备份等容错技术的航电产品进行多模式转移 的系统任务可靠性建模提供参考。     

基于Modelica语言的飞机飞控系统虚拟样机构建、验证及工程应用

飞机飞行控制系统是典型的包含控制、电学、液压、机械等多领域的复杂系统。该文针对飞机飞行控制系统提出并实现了一套基于Modelica语言的多领域模型构建、仿真分析、代码生成的流程方法。针对某型飞机飞行控制系统基于Modelica语言进行了多领域模型统一实现,并通过试验/试飞数据对模型进行了仿真分析与验证。再通过功能模型接口(Functional Mockup Interface,简称FMI)技术将所构建的系统模型生成模型实时代码,并在工程模拟器中得到了工程验证。提出的针对系统设计建模、仿真分析、代码生成与半物理应用一体化的方法流程贴合研发过程,符合设计人员使用习惯,并充分发挥了模型在设计过程中的价值。仿真示例的分析结果以及工程模拟器试验均验证了本流程方法的有效性。     

航电系统开发过程中的权衡研究

航电系统的开发既要满足系统需求、保证系统完整性、达到系统安全性目标,同时还要满足相关条例、公务要求和商业要求。而这些要求往往相互制约、相互冲突,这就使得权衡研究在航电系统的开发过程中成为一项必不可少的工作。阐明了权衡研究在航电系统开发过程中的必要性和重要性;然后说明了权衡研究在航电系统开发过程各阶段中的作用;接着分析了权衡研究应遵循的过程;最后,将权衡研究分析方法中的效用曲线法应用到了航电系统的网络权衡中,并提出航电系统开发过程中如何进行权衡研究的一些建议。     

基于CRC校验的航电网络传输通道安全性分析

完整性概率是民用飞机与系统安全性的评价指标之一。循环冗余校验(CRC)是航空电子系统通信网络中广泛应用的完整性设计措施。针对缺乏CRC校验定量安全性分析的现状,基于标准CRC校验的性能,研究了业务数据在航空电子系统通信网络传输过程中出现错误且被CRC漏检的概率。结合案例分析了CRC校验对航电网络传输通道完整性需求的影响。分析结果表明通过在应用层采取CRC校验等设计措施,并确保业务数据在网络传输过程中发生错误且被CRC漏检的概率满足顶层分配的完整性需求,则网络传输通道或链路层可无需考虑针对特定业务数据的完整性需求,进而缓解对网络传输通道的安全性需求。分析思路为航电网络CRC校验设计及安全性分析提供参考。     

基于模型驱动的HUD系统安全性分析方法研究

平视显示器能够有效提高飞行员的情景意识,从而提高飞行的安全性,现已成为新投入使用的民用客机必装的航电设备。本文结合项目实际,采用基于模型驱动的安全性分析工具---SIMFIA构建平视显示系统功能架构和失效状态(顶事件),自动生成引起失效状态因素的故障树,用于达到分析平视显示系统安全性的目的。结果表明,SIMFIA建模与系统设计相结合,能够实现系统设计与安全性评估工作的一致表示,从而有效支持系统和安全性分析的迭代过程。     

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。     

基于系统工程 V模型的航空发动机正向设计方法

针对国内航空发动机研制面临需求分析和需求验证薄弱、正向研发能力欠缺的情况,在民用飞机及系统开发指南要求的基础上,构建了基于系统工程 V模型的航空发动机正向设计流程,从需求定义、需求分析、需求确认、功能分析、功能危害性分析、逻辑架构设计、物理架构设计与权衡、设计实现、系统安全性评估及产品集成与验证等方面开展航空发动机的正向设计。将建立的基于系统工程 V模型的航空发动机正向设计流程应用到某型航空发动机的设计中,利用 DOORS软件进行航空发动机设计的需求定义,采用故障树分析(Fault Tree Analysis,FTA)法进行系统安全性评估,有效提高了航空发动机正向设计的能力和水平。对于提升航空发动机研制质量,交付满足用户需求的航空发动机产品具有重要意义。     

基于模型的航空电子系统体系化需求分析与仿真

借鉴体系工程思想及体系结构设计方法,结合航空武器装备需求论证实践,提出基于模型的航空电子系统体系化需求分析与仿真方法,以及体系架构模型协同仿真环境设计方案,能够有效支撑航空电子体系化需求论证和顶层设计,具有重要的理论价值和实践意义。