新一代综合化航空电子系统构架技术研究

综合化航空电子系统根据应用的需求,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;面向能力的功能信息融合,提升能力品质;面向物理的操作模式综合,提升资源效率。针对新一代战机应用领域和战场作战的需求,围绕应用层面、能力层面和资源层面研究新一代综合化航空电子系统构架组成要素与建模技术,基于任务、功能、资源的生成与组织过程的分析,构建了面向现代战机不同任务目标、功能组织和系统能力的航空电子系统组织、实施构架,提出了分层的综合化航空电子系统构架——任务组织构架、功能组织构架和物理组织构架,实现了从应用空间-逻辑空间-物理空间信息处理的一致性,为新一代战机航空电子系统的综合化技术研究奠定了一定的技术基础。     

航空电子云系统架构与网络

在未来作战体系中,航空电子系统需要飞行平台具有跨系统平台的信息共享和协同处理的能力。根据未来日益复杂的航空任务需求,基于云计算资源共享池思想提出了一种跨系统平台高度综合的航空电子系统——"航空电子云",并阐明了其系统架构,重点介绍了航空电子云的网络。在网络物理层,根据航空电子系统物理设备的特点,构建了航空电子云分层分簇的网络架构。在网络逻辑层,引入雾计算和云计算的思想,介绍了基础设施的三层虚拟化结构。航空电子云将资源的共享范围从单系统平台扩充到多系统平台,提升了航空电子系统的体系作战能力。     

面向军事应用的航空人工智能技术架构研究

通过全面梳理国内外面向军事应用的航空装备智能化发展现状,紧密围绕未来智能化空中作战的任务场景,给出航空军用人工智能技术的概念和内涵,并依据智能系统信息运行模型,提出不同运行层级的航空装备智能升级的途径和方法。在此基础上,形成包含基础使能、关键技术群、智能系统、运行层级的航空人工智能技术架构,对关键技术群按面向运行层级、面向功能需求、面向基础使能进行分析,得到重点技术发展方向,并给出提升我国航空装备智能化水平的具体措施建议,为制定相关航空人工智能技术规划提供参考。     

CPS技术及在航空工业中的应用

从系统的视角分析CPS的演进和发展,提出CPS呈现出系统之系统的架构新趋势;对CPS的5C架构进行了逐层分析,剖析CPS的内涵和特征;从系统要素和业务分层两个维度分析航空CPS的架构,指出提炼业务智能和制造智能是实施航空CPS的核心;提出架构方法和系统工程方法是实施航空CPS的核心方法;基于对航空CPS应用现状的分析,对航空工业CPS云的架构和规划进行了展望.     

面向服务的先进航空电子系统架构研究

针对未来复杂战场上航空装备与协同平台任务统一调度、软件灵活部署、资源统一管理等发展需求,在分析航空电子系统架构发展趋势的基础上,提出了面向服务的先进航空电子系统架构,定义了航空电子系统的服务组件和管理框架,并对该架构在创新研发模式、使用模式、保障模式等方面的收益进行了分析。     

小型综合航电加卸载技术研究

随着通用航空的发展，对小型飞机及小型航空电子系统的需求越来越大。基于小型综合航电系统的结构与应用需求，通过分析ARINC615A标准，设计了一个基于TnIP协议的数据与应用加卸载系统架构。针对系统架构中的难点，提出了TFTP协议栈、数据卸载与应用软件加载等三项关键技术，给出了具体的设计与实现方法。系统在Vxworks平台上实现，目前已在某小型综合航电系统项目中取得了较好的工程应用效果。     

基于层次分析法的综合射频架构选取技术研究

综合射频系统是作战飞机航空电子系统的重要组成部分，它们是作战飞机通过无线电方式感知外界信息的重要系统。系统架构的选取直接影响了飞机的作战性能，针对以往架构选取依赖大量定性分析而缺乏定量对比问题，提出了基于层次分析法的综合射频架构选取技术，该技术能够有效地根据不同的任务需求和平台需求，综合考虑定量和定性因素，给出更为合理对比分析结果，为综合射频系统的系统设计提供技术支撑。该技术也可推广到航空领域其他多目标决策问题的应用。     

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%。     

基于标准体系构建需求下的航空产品数据结构初探

在分析国内外数据体系架构研究现状的基础上，基于航空产业特点和分析航空产品研制过程产生的大量数据，提出一种面向航空产品全生命周期、全产业链和全业务域的数据体系架构；为今后数字化转型下，可以依据顶层的数据体系架构对航空产品涉及的数据进行规范和统一、形成一套标准体系提供有力参考。     

空间站有效载荷综合处理单元设计研究

针对空间站传统有效载荷功能单一、处理资源固化、体系架构封闭等问题,通过对空间站电子信息综合应用系统总体功能和资源需求的分析,基于空间站平台约束条件,设计了一种在开放式物理平台上采用蓝图技术实现软件定义功能的综合处理单元(IPU),并对一套对外接口传输能力为600 Gbps、处理能力为1800 GFLOPS的原理样机进行了测试验证。结果表明,IPU支持在统一平台上通过软件定义功能,能有效提升系统资源利用率,满足总体应用需求。     

基于模型的航电系统集成验证技术研究

为了满足系统集成度高、交联关系复杂的航电系统集成验证需求,提出了基于模型的航电系统集成验证技术。详细介绍了基于模型的航电系统仿真和测试方法,航电系统仿真建模规范,以及基于模型运行的航电系统集成验证平台。通过在航电系统集成过程中的应用,基于模型的集成方法有效地提高了航电系统集成效率,保证了航电系统集成准确度。该方法可应用于航电系统全数字集成、半物理集成和全实物动态集成,保证各阶段试验的衔接,持续提升航电系统集成工作的技术水平。     

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.     

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.     

基于模型的飞机地面减速系统架构设计方法

地面减速功能在飞机上的实现涉及多个系统,其综合系统架构具有很高的复杂性,多系统间的接口数量巨大且接口形式多样,多系统间的动态协同工作逻辑比较复杂。为了应对这种复杂性,提出了基于模型的系统架构设计方法,将SysML建模语言和面向对象的建模思想应用到飞机地面减速系统的架构设计和行为分析中,可以实现系统架构元素的统一定义和分解,以及多系统集成架构的统一接口定义和分析,同时可以实现系统静态架构和动态行为的协同设计;搭建了飞机级和系统级的架构模型和行为模型,实现了地面减速综合功能的分析和多系统集成架构的设计。实践表明,基于SysML的飞机地面减速综合系统架构设计方法可以有效应对多系统集成设计的复杂性,并提升集成设计的效率和质量。     

新一代航空电子总线系统结构研究

航空电子总线系统结构是航空电子系统的神经中枢,直接决定着航空电子综合化程度的高低和性能的优劣。本文通过对航空电子数据总线结构现状和发展要求的分析,提出了新一代航空电子总线系统的设计原则和体系结构,并论述了其核心技术综合模块化航空电子系统的通用模块和综合核心处理机的组成。     

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。     

航空电子系统综合试验新思路

航空电子系统的地面综合试验是在仿真器和模拟器的支持下,充分营造飞行和作战的环境,用来暴露系统设计上存在的缺陷,以便于及时改进设计。本文叙述了在电子设备高度综合化的现代飞机上,航空电子系统综合试验的方法,并对试验中的关键技术进行了分析。     

基于分区代理机制的FC通信虚拟化方案设计

随着航电系统的发展,处理平台的集成度逐步提高,多核处理器集成多个应用将是未来应用的趋势。 但在使用多核处理器的系统中,由于多个处理器核并行运行,需要解决通信资源在多个处理器核之间的共享问 题。本文提出了一种基于分区代理机制的FC 通信虚拟化方案设计,可以实现多核架构下多应用、多分区共享 FC 网络接口设备进行通信。     

基于FPGA的多通道ARINC429通信芯片的设计

ARINC429是一种在航空电子系统领域被广泛应用的总线标准。采用PFGA器件设计集成多路ARINC429通道的通信芯片,可以有效地提高数据通信模块的处理能力和集成度,并降低研制成本。本文提出了一种内置控制核和大容量缓存的多路通信芯片的设计原理,它采用基于FPGA的硬件方法;而FPGA设计采用的硬件语言是VHDL,实现平台是ALTERA的FLEX系列逻辑器件。这种设计方法已被验证对通信电路的研制是行之有效的。     

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。