网络控制系统方法、实时性分析及其应用

对分布式控制计算机系统进行了详细的论述,分析了分布式控制系统的结构、特点和时间限制要求,提出网络传输的实时性和可靠性是满足端到端时间限制的关键,在研究和分析现场总线、工业以太网和实时网等控制通信局域网的基本实现技术及其局限性的基础上,综合运用1553B总线、以太网和SBS实时网技术,完成了航电模拟器系统的设计。     

AFDX虚拟链路路径实时寻优算法

航空电子全双工交换式以太网(AFDX)使用虚拟链路(VL)进行消息数据流通信,为提高AFDX的网络实时传输性能,以VL路径配置寻优为基础,提出了一种基于遗传算法的AFDX VL路径优化算法(POGA)。POGA以提高网络实时性为优化目标,并综合考虑网络负载均衡,以VL的路径信息作为染色体,通过遗传算子进行遗传寻优操作,选择促使AFDX网络实时性能最优的VL路径作为优化结果。利用仿真优化方法对POGA进行了实现,在典型AFDX网络1 000条VL的配置下,与负载均衡算法和最短路径算法进行了分析对比,结果显示分别有76.4%和77.4%的VL的传输实时性得到了增强,网络的实时传输性能分别提高了13.2%和12.9%。     

控制器故障下的软件定义机载网络数据平面迁移策略

软件定义网络（SDN）为突破机载网络功能僵化所造成的瓶颈提供了新的契机。针对软件定义机载网络控制域内控制节点故障问题,提出一种基于时延和负载均衡的传输节点迁移策略,将故障控制节点所管控数据平面中的传输节点迁移至其他正常控制节点,恢复网络的正常管控。以迁移时延和负载均衡率为目标,建立迁移优化模型,提出基于时延和负载均衡的传输节点迁移算法,指导数据平面中的迁移动作,最终对两个性能目标进行综合权衡。实验结果表明,与距离就近迁移（DCM）策略和分布式逐跳（DHA）策略相比,所提策略在迁移时延和负载均衡率2个方面进行了合适的折中,避免出现迁移时延过大或控制节点负载失衡的情况,有效解决机载网络故障恢复问题。     

RapidIO多播传输事务与配置管理研究

多播技术是RapidIO规范支持的高级特征.基于RapidIO交换机互连系统中,RapidIO多播传输是非常实用的技术.介绍了RapidIO多播扩展规范的内容,总结了RapidIO多播的传输机制和实现方法,并以某信号处理系统为实例,详细介绍了RapidIO多播传输中交换机和端节点的配置管理方式,对RapidIO多播的传输性能进行了测试分析.     

基于AFDX网络的SNMP协议实现

航空全双工交换式以太网(AFDX/ARINC664)是适用于航电系统信息传输的确定性飞机数据网路总线系统,目前广泛应用于各个机型的航电系统中。由于AFDX网络的确定性,需要对该网络的消息传输、故障检查等项目进行实时的监控管理,以维护该网络系统的正常运行。本文阐述了在某型直升机综合任务处理系统的开发过程中,使用简单网络管理协议(SNMP)对AFDX网络中各个设备的数据信息进行网络管理的设计与实现。     

综合航电仿真系统的实时以太网络

本文提出了适用于飞机综合航电仿真系统模拟的实时以太网设计方法，着重介绍了基于ＩＰＸＯＤＩ接口的网络编程，包括ＩＰＸＯＤＩ分组头格式和事件控制块ＥＣＢ的数据结构、发送和接收数据编程原理，实现了模拟器之间的实时数据可靠传输，为模拟器的研制提供了一种实时性强、经济可靠的系统通信的新途径。     

LTPB接口控制文件ICD的有效性判定

ＩＣＤ文件反映了电子综合系统的数据流特征,保证航电系统综合成功的一个要素是数据流完整、实时的传输。介绍了接口控制文件ＩＣＤ的制定方法。从网络协议、消息参数出发,对网络传输特性进行了深入研究,在给出合理的网络参数设置方法的基础上,提出了ＩＣＤ文件定义的数据流完整、实时传输的充要条件和工程实用的判定方法。     

卫星网络多路径QoS路由策略研究

针对卫星宽带网络业务的多样性,提出了一种基于业务QoS(服务质量)需求和星间链路信息的多路径并行路由方案。该方案利用星间链路历史信息和准实时信息进行路由预规划,并基于星间链路实时信息和业务QoS需求对预规划的路由方案进行动态调整,实现业务数据在源节点和目的节点之间进行多路径并行传输。该方案不仅确保了业务传输的高可达性,而且使整个卫星网络链路资源得到充分利用,实现负载均衡。     

AFDX交换机测试分析系统设计

AFDX网络由端系统、交换机和传输链路组成,交换机是AFDX网络的中枢构件。本文首先研究了AFDX交换机的功能和性能,在此基础上,设计了AFDX交换机测试分析系统,测试软件基于多框架、多视图、单文档,采用面向对象技术实现了交换机配置文件的处理、数据帧的捕获和解析、VL转发特征测试、技术时延测试、流量管制测试等一系列功能。最后进行了测试分析试验,试验展示了该测试分析系统对于AFDX交换机的测试效果。     

TTE通信技术在混合安全关键系统的应用

确定性通信是构建混合安全关键系统的关键技术。分析了混合安全关键系统对网络通信的要求,探讨了时间触发以太网的体系结构、时钟同步机制、数据传输控制机制、余度与故障控制机制等,针对混合安全关键系统的要求,详细分析了时间触发以太网的实时性、确定性、高可靠性等特性。分析表明:时间触发以太网是构建混合安全关键系统的优选通信网络,能有效降低系统集成复杂性和费用。     

基于样本路径分析的交换式以太网实时通信调度方法

在离散事件动态系统(Discrete Event Dynamical System, DEDS )有限摄动分析(Finite Perturbation Analysis, FPA)的理论框架下,通过样本路径(Sample Path),分析了实时数据包在以太网交换设备中多路复用排队的行为;根据各个通信任务不同的实时性与重要性指标,提出了数据包在发送节点上的保持(holding)延迟的调节机制,避免了交换机多路复用器过度地拥塞。在新的通信任务动态加入的情况下,该机制能够即时地规划调度,适用于信息一体化环境下,航空器等运动平台电子系统中,本地与远程接入的数据高动态交互的交换式以太网环境。     

AFDX网络端系统测试监视系统研究

针对当前广泛应用于民用飞机的航电全双工交换式以太网（AFDX网络）,设计了一个AFDX网络终端系统测试监视系统,通过对AFDX终端系统进行试验,实现了测试结果的实时回馈,提高了测试工作的效率和自动化程度,是一种可行的AFDX网络终端系统测试监视系统。     

确定性实时以太网在航空电子系统中的应用

以太网技术的应用是当前航空电子技术的发展趋势之一,但是首先要克服实时通信这个最大的障碍。本文结合以太网通信机制,给出了一种确定性实时以太网实现方法,从而得到一种适合航空电子系统实时性需求的以太网通信网络。     

AFDX网络一体化测试监视系统研究

AFDX网络的测试和验证已成为民用飞机航电系统研制的难点和关键问题.为了对AFDX网络系统进行监视及测试,搭建了AFDX网络通信仿真测试系统,仿真了AFDX数据包的发送、接收、测试及监控.通过试验,收到了良好的效果,可作为民用飞机机载网络的测试方案.     

基于光纤以太网的高精度分布式授时技术

White Rabbit(WR)时钟同步技术是综合了同步以太网、精密定时协议(IEEE1588v2)和数字相位测量技术而发展的分布式同步授时技术,能够实现数千米范围内多节点亚纳秒精度的时钟分发。该技术兼容标准以太网协议,不占用额外网络带宽,与数据链路直接集成,结构简单成本低。介绍了White Rabbit技术的基本技术原理及初步应用方法,并给出了各种拓扑结构下的测试结果。采用White Rabbit能很好地解决各种长距离多节点高精度授时需求,能够作为地基增强导航系统的关键支撑技术。     

AB PLC在天然气SCADA系统中的冗余设计

基于网络控制的PLC冗余系统,通过设备实现冗余所需的自动事件同步和无扰动切换,不会丢失信息,无需切换时间.避免由于单个CPU故障造成系统瘫痪,系统故障率接近于零,保证系统的可靠性、稳定性和实时性.提出在天然气SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统,即数据采集与监视控制系统中,采用Rockwell公司的ControlLogix PLC冗余系统,利用以太网和ControlNet控制网构建了系统的硬件组网冗余方案,实现数据的采集和对现场设备的自动控制,在实际的应用中取得了良好的效果.     

分布式飞行控制半物理仿真系统设计

针对一般飞行控制半物理仿真系统中物理实物的确定性和不可替换性,提出了一种分布式结构半物理仿真系统方案。这种结构利用多台计算机分担模型解算任务,不但提高了数据处理的速度,而且使得各分系统的替换方便可行,仿真系统的半物理程度可灵活调节。系统还引入了以太网通讯,多线程机制和高精度定时技术来提高仿真系统实时性,最终实现了一个通用型的可远程启动和监控的飞行控制半物理仿真系统实验平台,取得了良好的仿真效果。     

机载网络时间触发通信调度设计优化与评价方法

机载网络是航空电子系统实现信息传输与功能综合的关键组成,引入时间触发（TT）机制并安排合理通信调度可以有效保证机载网络实时可靠通信,但需要首先面对多种调度设计方法的选择问题。在总结了时间触发通信过程与特征的基础上,以时间触发以太网为分析对象,给出了基于可满足性模理论（SMT）、混合整数规划（MIP）和启发式算法等不同约束引导下的调度模型,并形成了基于强化学习（RL）的调度方法;从调度设计的求解能力与性能保障角度出发,建立了包括求解时间、可求解规模、传输延迟和调度模式的评价指标。以工业规模网络为研究案例对不同调度方法进行了验证分析,在评价指标的引导下对比分析了各种方法的适用场景,其中SMT方法可支持小规模案例,MIP方法具有明显的TT消息传输和调度求解运算优势,以遗传算法为典型的启发式方法和RL方法可实现大规模案例调度,虽然其TT延迟略高于MIP方法,但速率约束消息延迟优化程度分别达到7.97%和12.35%。在此基础上,进一步探讨了未来航电系统机载网络时间触发通信调度设计优化技术的发展趋势。