综合模块化航空电子系统节能分层调度的设计(英文)

近年来,综合模块化航空电子(Integrated Modular Avionics,IMA)构架逐渐流行,并通过引入资源分区的概念取代了传统的联合式系统构架。研究了IMA构架下分层调度的设计问题。调度模型通过强时间分区,使多个强实时应用方便地集成在一个单处理器平台。推导出分区周期、分区系数以及可调度性在实时条件下的数学关系,并提出了分区参数的优化算法。考虑具有任意时限的实时任务模型,提高了算法的通用性。在分层调度的基础上,通过有效利用松弛时间,提出一种能量优化方法,进一步减少了飞行器上嵌入式系统的能耗。实验结果表明,本文提出的系统设计方法在保证硬实时需求的基础上,有效的降低能耗达 14%。     

基于分布式IMA平台的系统健康管理的设计与实现

随着分布式综合模块化航电（分布式IMA）系统的深入应用，需要针对分布式IMA平台的健康监控、故障管理、系统容错重构、系统运行日志等健康管理能力进行进一步研究。本文深入研究了 VxWorks653操作系统中的健康监控机制和ASAAC标准中的系统管理技术，以此为基础设计并实现了分布式IMA平台级和系统级的健康管理方案。在本文的方案中，对 VxWorks653操作系统的健康监控机制进行改进，使其能够满足自定义的故障处理需求，将ASAAC标准中的系统管理技术和IMA系统内故障信息的收集相结合，实现了对IMA系统内各进程、各分区、各模块乃至整个IMA系统进行健康管理。     

ARINC 653分区实时系统的可调度分析

ARINC 653规范定义了综合模块化航空电子(IMA)实时操作系统的行为逻辑以及向应用程序提供的接口规范。该规范规定了系统采用分区内调度和分区间调度的两级调度方案,如何分析系统的可调度性以保证实时任务能够在截止时间内完成计算是需要研究的新问题。基于负载请求与平台资源提供能力的供需约束关系导出了系统可调度的判定依据。证明了判据的约束是系统可调度的充分必要条件。实际应用表明,提出的可调度判定定理能够应用于判定ARINC 653分区实时系统的可调度性,辅助提升系统的安全属性。     

面向IMA平台动态重构的应用状态管理设计

IMA平台的应用层动态重构技术,允许平台以最小的余量设计保证功能增长,大幅度提高了平台的灵活性,同时也使得系统的分区管理复杂,资源重构困难。针对IMA平台动态重构时,应用任务状态出现断层不连续的问题,提出了一种分区应用状态管理方法设计,以避免应用功能因此而失效。设计提出在周期任务中预设应用状态提取断点,采用异地存储的设计,在断点处将任务状态数据异地备份;应用重构后,取回任务状态数据,将应用任务状态恢复到状态迁移前的状态。设计易于实现,提高了航空电子系统应用动态重构的可靠性。     

分布式IMA的网络分区方法及其实时性能分析

 针对分布式综合模块化航空电子(IMA)体系结构,在时间、空间分区以及带宽分区的基础上,提出了网络分区的概念,并建立了相应的网络模型、消息模型、流量模型及调度模型。利用网络演算方法,推导了航空电子混合消息集在网络分区下端到端(ETE)延迟的计算公式;搭建典型网络,通过理论计算对比了网络分区与带宽分区的实时性能。计算结果表明:网络分区下两条硬实时数据流的延迟较带宽分区分别降低了33.5%和74.2%;而弱硬实时与软实时数据流的延迟增加约30%。最后通过OPNET仿真对理论分析所得结果进行了验证,证明网络分区方法符合分布式IMA的分布式架构要求,并满足了系统混合关键性的需求。     

自动测试系统中状态参数的一种实时监测方法

对关系到测试资源和被测对象（UUT）安全的一些状态参数进行实时监控是自动测试系统开发中必须解决的一个关键问题，本文应用共享内存技术实现了对关键数据的实时监测，结果表明，该方法能有效地对关键数据实时监测，提高了测试系统的安全性。     

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.     

基于网络演算的多窗口分区可调度性分析

ARINC653-2规范定义综合模块化航空电子（IMA）实时操作系统采用分区和任务两层调度方案,在该框架下的任务可调度性分析是保证航空电子系统实时性、可靠性的关键。目前的可调度性分析无法计算多窗口分区下任务最大响应时间（WCRT）。为此,基于网络演算模型对服务能力的封装,定义处理平台服务曲线为平台所能提供计算资源的服务函数,定义分区任务到达曲线为分区任务对平台计算资源的需求函数。分析处理平台的服务曲线和分区任务的到达曲线,计算得到任务的最大响应时间,继而进行可调度性判断,由此从服务能力和服务需求角度诠释分区系统任务最大响应时间分析的物理意义。设计了主时间框架下分区包含多个激活窗口的验证案例,结果表明：本方法可以得到与传统WCRT分析同等的精度,并且能够准确计算分区包含多激活窗口条件下的任务最大响应时间,实现了网络演算视角下分区系统可调度性的解释。     

基于在线加载分区机制的重构方案的设计与实现

随着综合模块化航空电子系统（IMA）结构技术的发展，对航电系统的安全性和可靠性的要求也进一步提高。本文提出的IMA重构方案基于VxWorks653系统中的在线加载分区(Online-Loaded)机制，可以做到对应用程序的动态加载，使得IMA系统在发生故障时能按预设的配置进行功能迁移，从而实现IMA系统的重构。在该重构方案的基础上还同时设计了分步加载技术。测试验证表明，分步加载技术明显减少了重构的耗时，提高了重构的效率。     

基于LabVIEW的超精密磨床嵌入式监控系统

针对超精密磨削机床的监控需求,基于NI–sbRIO硬件平台开发了一套应用于超精密磨床状态监测和数据采集的嵌入式监控系统,使用FPGA对温度、振动、声发射等信息进行实时数据采集,并使用实时处理器对数据进行分析和处理,实现对机床的实时状态监测和数据存储。通过FPGA编程取代硬件数据采集卡,成本低,灵活性强。试验表明,该系统能够胜任超精密磨床的监控任务。     

基于WPF技术的试飞数据实时监控系统设计研究

立足于当前大型民用飞机试飞模式,集合数据处理及实时监控特点,在Visual Studio环境下,利用WPF软件编程技术,构建了基于数据层、业务逻辑层、表示层的试飞数据实时监控系统。系统利用多种显式控件,充分模拟了试飞数据监控状态,通过WPF数据驱动模型及合理的线程资源调配,实现了对不同类型数据的实时监控、分析、存储和回放,为后续民机试飞测试技术的创新提供了参考依据。     

应用动画和动态图表的导航实时监测系统的设计

对在Windows平台下的实时导航监控系统中,应用 OpenGL动画和实时动态图表实现导航数据的实时可视化的设计思想和实现方法进行了研究。首先,给出了一种高效的基于Widows平台串口通信的实时导航监控系统的设计思想以及实现方法,并针对该方法进行系统性能的分析和研究,表明了导航数据实时可视化的可能性。然后,给出了导航数据可视化的原理,利用OpenGL动画和动态曲线分别实现导航的姿态参数和位置参数的具体实现方法。最后,针对具体的地形辅助组合导航实时监控系统的实现,来证明该方法实现导航数据可视化是可行的,并且对于其他的实时监控系统有一定的借鉴作用。     

数字化车间虚拟监控系统研究

传统的虚拟监控系统管理层与执行层信息交互能力不足,不能满足当前车间监控需求,基于虚拟现实技术与信息集成技术,建立车间状态监控系统,实现整个车间内人员、物料、设备等位置及状况的实时监控.系统以三维制造资源模型为基础构建数据逻辑模型;采用XML规范建立系统模块间的数据接口;利用实时状态数据驱动三维虚拟模型;利用Unity3D技术实现虚拟场景的渲染与实时人机交互,最后通过实例验证了系统的有效性.     

基于组态王的电梯监控系统设计

利用PLC实现电梯的运行控制已被广泛应用,在监控室的上位机监控电梯的运行状态是电梯控制的发展方向.简要分析了电梯监控系统的组成,详细介绍利用PLC实现对四层电梯的运行控制,并采用组态王软件实现电梯监控系统的设计,组态监控系统与PLC控制系统进行实时数据交换,在组态监控画面上能实时反映电梯的运行状态,并能通过监控画面控制电梯运行状态,从而实现对电梯运行状态的双向控制.     

2m×2m超声速风洞测量系统与运行管理系统研制

2m×2m超声速风洞测量系统采用NI公司的嵌入式实时控制器及GE公司的反射内存技术构建实时网络,选用NI公司的数据采集卡实现数据采集,选用PSI 8400DTC系统实现模型表面压力测量。运行管理系统包括运行操作系统软件和状态监控系统软件,主要完成风洞试验运行、操作、控制以及风洞试验状态监控。系统软件应用NI公司的LabVIEW 8.6.1图形化开发环境进行开发。介绍了系统研制内容、技术指标、研制方案、关键技术问题及其解决途径。该系统具有功能完善,技术指标先进,操作界面友好,使用维护方便的特点。     

Internet技术在航天测控监控显示系统上的应用

本文从研究Internet网络新技术实质入手，针对目前我国航天测控系统的监控显示系统设计，就其网络应用现状，提出了将Internet的信息共享、信息发布和查询浏览等技术应用于监控显示系统的基本原理和技术方法，并对Web模式的监控显示网络系统进行了分析和设计，提出了实际应用的技术原则。本文最后还结合开发实际，论述了Internet模式Web数据库的实时查询技术及在监控显示系统上的应用。文章所提出的技术方法，同样适用于其它各类的实时监控系统。     

一种基于通信事件的机载分布式软件调试方法

多应用分区的开发与综合是IMA系统开发的核心工作之一，而如何控制和调试基于分区间通信的分布式协作行为是关键所在。引入”通信事件”对分区间通信活动进行抽象，提出通信事件调试方法，对分区间通信的源分区和目的分区进行同步控制和对通信活动进行协同调试。进而提出一种将通信事件调试和代码调试有机结合的混合调试方法，论述了方法的调试过程以及在实践中表现出来的优点与不足。     

综合模块化航电系统时间管理技术

综合模块化航电系统(IMA)为有效协调各子系统以及子系统内各任务的协作关系,对系统的时间同步精度提出了很高的要求。在分析网络常用的时间同步协议的基础上,提出了一种适合IMA系统时间同步的时间管理技术。该技术实现相对简单且比较经济,基本上能满足新一代IMA系统的时间同步精度要求。     

切削加工过程的在线监测与自适应控制

随着先进监控技术与测试手段的不断发展,借助先进传感技术、数据处理技术与控制技术等进行复杂数控加工全过程几何信息、物理信息获取、处理,进而发展出加工状态自动判定与优化的智能技术。这类技术一方面集成了车间长期的工程经验,另一方面集成了通过科学分析得到的理论模型,通过两者的结合对实时加工状态进行判断,根据实时工况进行工艺参数的自适应优化,实现连续、稳定、自动的控制加工过程并使其保持最优状态,进而获得更高的加工精度和生产效率,从而实现加工过程控制从依赖技艺向依靠科学的方向发展。     

网络数据包还原和内容分析系统的设计与实现

设计并实现了面向内容安全的局域网监控系统。该系统包括网络数据内容还原和内容分析与过滤两大模块,采用旁听模式捕获网络数据包,利用协议分析和会话还原技术实现了应用数据还原;通过文本分析和过滤技术对还原后的应用数据进行安全性检验。该系统能够进行网络信息实时监控,有效地实现了局域网的信息内容监管。