基于系统工程的飞机系统架构设计过程

随着电子化和集成化程度越来越高,现代飞机系统架构设计中出现越来越多的综合性问题,业界提出了体系性的飞机系统架构设计要求,包括系统工程过程要求、适航条款对架构设计的约束要求、高安全性设计要求等,但缺乏规范的、可落实的飞机系统架构设计过程。针对这个问题,提出了"基于系统工程的飞机系统架构设计过程",并引入了多视角策略(功能视角、逻辑视角、物理视角),针对每个视角,给出了完整的架构设计过程描述和输入输出定义;横跨三个视角,定义了五条设计主线,包括需求主线、架构主线、行为主线、性能主线和安全性分析主线;在多视角的框架下,五条主线上的设计数据可以构成全局性的追溯网络,支持开展各项架构设计分析,并最终支持架构设计质量的提高。     

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。     

基于模型的飞机机电综合管理系统设计应用研究

针对飞机机电综合管理系统功能高度集成、系统架构和接口设计复杂等特点,基于Harmony MBSE设计方法,开展了基于模型的机电综合管理系统设计应用研究。采用系统建模软件Rhapsody构建了某型飞机机电综合管理系统需求模型、功能分析模型和架构设计模型,实现了系统需求确定、功能分解、架构设计等关键技术过程,并通过状态机模型对系统设计的正确性进行了验证。应用结果证明,该方法可以有效支持机电综合管理系统的研制,为复杂系统的设计提供了一种有效的实施途径。     

面向系统集成的起落架地面运动特性建模方法

大型飞机地面运动特性是飞机性能的重要组成部分,主要涉及到飞机的地面滑跑、转弯以及刹车等过程。地面运动特性的分析涉及到动力学、液压、控制等多领域,是典型的多学科耦合的复杂问题。以某大型民用飞机为研究对象,从主制造商的系统集成性能分析需求出发,通过多学科解耦和模型物理度划分两个角度进行地面特性模型架构的分解与定义,并以飞机刹车系统性能分析为例,验证了本架构的有效性。本文提出的模型架构灵活,既适用于飞机集成商的飞机级性能分析,又适用于特定系统级的性能分析。     

飞机供电系统健康管理技术研究

从飞机系统级需求分析出发,以飞机供电系统为例,开展健康管理设计。对系统级健康管理层级架构进行分析,给出了飞机供电系统健康管理设计架构,并结合系统的安全性、保障性、最低放飞清单、专家系统等对系统级健康评估进行了分析,最后,对关键技术和难点进行提炼,为后续供电系统健康管理设计提供理论支持和参考。     

机电系统顶层架构设计方法

结合我国机电系统发展现状,分析波音和罗尔斯·罗伊斯公司为能量优化飞机设计提出的"架构遴选策略",剖析该方法从机电系统顶层设计阶段开始,不断缩小系统/子系统架构选择范围的整个设计过程,最终得到可供选择的机电系统架构设计方案。"架构遴选策略"为我国机电系统顶层架构设计提供可以借鉴的方法,能够满足能量优化要求下的全新机电系统正向设计需求,可以促进机电系统在能量、控制、功能和物理等方面的综合设计,实现机电系统整体性能最优。     

基于层次分析法的座舱显示系统架构权衡研究

提出了基于层次分析法(AHP)的座舱显示系统架构权衡方法,建立了座舱显示系统架构设计和权衡过程,构建了层次结构模型,利用判断矩阵给出了层次单排序和层次总排序,并最终根据总排序结果得出最优架构。     

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。     

开放式飞机总体设计环境的原型研究

 为综合集成飞机总体设计过程中所使用的各种设计分析工具以更大程度地发掘软件资源的技术价值、提高设计质量和设计效率,提出了采用开放式系统进行资源整合的方法。分析了飞机总体设计中软件应用所存在的问题及典型集成系统发展现状,定义了飞机总体设计中的模块、组件、子系统等功能实体单元及开放式系统架构的概念,并以此为基础设计了包含资源层、中间层、应用层和协同层4个层次的系统软件架构以及构建于网络之上的系统硬件架构体系。规划了系统集成与数据传输逻辑,提出了采用智能体进行飞机总体设计分析工具集成的途径,完成了包括组件自定义开发、方案设计和任务管理在内的各子系统构建逻辑并实现其正常运转。最后给出了基于系统开放式架构所形成的战斗飞机总体设计环境以说明系统集成的可行性及应用前景。     

面向服务的航天测控软件架构设计

在概述SOA(面向服务体系架构)的基础上,分析了目前航天工程地面测控软件系统体系架构的特点和不足,提出一种可基于继承、基于面向服务体系结构的多层架构设计思想,以航天器故障仿真系统的设计为例,描述了该架构的具体实现方法。所研制的系统架构耦合度低,在充分继承和复用已有的历史软件部件基础上,能够通过动态配置支持各类航天器故障的仿真,具有易组合、易适应和易复用等优点。     

计算机兵力生成在空空对抗仿真建模中的应用

研究了计算机兵力生成在空空对抗仿真建模中的应用。首先,介绍了计算机兵力生成在空战中的体系结构;然后,详细地举例分析了体系结构中的实体行为模型和人工智能行为模型。最后,结合兵力生成理论在一个空空对抗实例中的应用,把整个理论体系串连起来。该仿真系统可以完成系统建模,系统设计和可视化演示,具有一定工程实用性。     

基于工作流技术的测控信息会签系统设计

为了解决地面测控中心采用纸质方式会签测控信息工作量大、效率低、多航天器支持能力差的问题,论述了测控信息会签系统的设计方法、实施效果。通过分析载人航天测控信息会签的需求和特点,采用工作流技术对测控数据处理过程进行阶段划分和抽象建模,设计用户、岗位和任务的多对多映射方式,规划层次化的会签流程模板,实施会签流程多层次复用和动态组装,构建基于B/S(Browser/Server,浏览器/服务器)模式跨平台的系统架构,以数据库实时同步为基础,建立对称的实时热备工作模式,设计多任务通用的数据库结构,实现了测控信息的在线会签。实际应用表明,基于工作流技术的在线会签系统大幅缩短了测控数据处理周期,提高了航天器上行控制效率,有较高的推广价值。     

飞行器体系优化设计问题

针对传统的飞行器设计与体系（SOS）设计相互独立造成的飞行器实际作战效能不足的问题,对同时考虑飞行器与体系耦合设计的飞行器体系优化设计问题展开研究。首先,根据体系工程（SOSE）原理给出了耦合飞行器设计与体系结构设计的飞行器体系优化设计问题的基本概念与通用数学定义;其次,基于多层体系架构,构建了飞行器体系设计优化模型,提出了包含问题定义、体系架构建模、学科建模、优化求解4个步骤的通用建模求解流程;最后,以巡飞/精确打击武器协同作战为例,构建了面向任务成本最低、时间最短的协同作战体系最优化问题并对其进行优化求解。与先设计飞行器后设计体系结构的解耦设计结果对比表明,解耦优化设计忽略了体系结构与飞行器的强耦合特征,无法最优化体系效能;耦合优化设计能够获得体系效能最大化的飞行器设计方案。     

小型无人机实时仿真系统设计与实现

介绍了一种面向小型无人机实时仿真系统的设计与实现。系统的硬件平台采用PC/104总线的体系结构。利用RTKernel实时核开发基于DOS的实时多任务应用程序。文中就系统结构、飞机模型、传感器仿真、仿真算法、实时多任务应用程序编写进行了详细的论述。该系统已成功应用于某小型无人机仿真。     

舰艇指控系统多视图建模软件研究与开发

介绍了一种面向舰艇指控系统设计的多视图协同建模的软件,重点对该软件的概念模型体系、软件架构和功能结构进行了论述.该软件以多视图协同建模方法为指导,将复杂系统建模涉及到的多用户、多学科、多粒度均归结为系统的多视图;然后,通过对各视图模型进行复用、关联和融合,形成系统全局模型,完整地反映用户对系统的理解,有效地解决了复杂系统协同建模的难题;最后,通过一个例子对工具的应用进行了说明     

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。     

基于Modelica和Dymola的压气机系统的建模与仿真方法

基于压气机性能方程推导出一种新的压气机级的数学模型，并在这一模型基础上用Modelica语言和Dymola编译器建立了计算机仿真模型，编成了压气机系统仿真程序。还描述了压气机仿真程序建模系统和面向对象的体系结构，介绍了压气机系统特性分析的应用例子，并进行了仿真验证。结果表明，采用建立的仿真模型能够用来模拟压气机性能。     

Neural network modeling of flight control system

Modeling of angle tracking systems in the presence of actuator non-linearity such as angle, position and rate limits is a very significant and difficult task in the design and implementation of aircraft, target-tracking, and missile guided systems. A new recurrent neural network with time-delayed inputs and output feedback is used for the modeling of angle tracking systems, with emphasis on the neural network architecture, principles and algorithms. The neural network controller with modeling units for angle tracking is designed by using TMS320C25 processors. For time and size requirements, limited precision technology and look-up table technology are used in the design of the hardware and software systems. Given a set of input commands, the network is trained to control the system within the constraints imposed by actuators. The results show that the proposed networks are able to model the angle tracking system through learning without separate consideration of the non-linearity of actuators     

基于模型的设计综合方法在综合数据管理系统中的应用

本文介绍了Harmony的基于模型的设计综合方法,并采用该方法对综合数据管理系统进行设计综合.其设计综合流程包括:架构分析、架构设计和详细架构设计.对每个阶段的活动及其产物进行了描述,并给出了每个阶段在实际系统中的应用结果,最后说明了设计综合阶段完成后应给后续软硬件开发人员的交付物.应用结果表明,该设计综合方法能较好地衔接系统功能分析和软硬件开发阶段,并能基于模型对系统架构进行设计综合及验证,增强了系统设计综合结果的可靠性.