芯片间时间触发通信综合规划方法及其优化

随着片上系统（SoC）的处理能力逐渐接近传统的综合核心处理模块，航空电子系统向着微小型综合化的芯片间系统发展；时间触发交换式互连可以保证芯片间消息传递的严格时间确定性。考虑芯片间互连交换结构轻量化和收发端口有限的特点，在拓扑、路由和调度时刻等网络资源相互制约的条件下，提出了芯片间时间触发通信综合规划方法，即根据时间触发消息集合和芯片端口配置，同时求解得到芯片间网络拓扑结构、消息路由和调度时刻表的规划结果。其中，采用免疫算法整体优化了各条消息在网络资源分配过程中的求解次序。仿真实验表明，与不考虑整体优化的综合规划方法相比，优化后的规划结果在减少拓扑结构中多余路径开销的同时，避免消息传输路径拥堵，降低消息端到端延迟，保证了消息集的可调度性。      

航空电子MB-OFDM-UWB无线互连信道分析与仿真

多频带正交频分复用超宽带（MB-OFDM-UWB）是航空电子内部无线互连（WAIC）的候选通信体制之一，不同于普通的室内无线信道，超宽带信号在金属和复合材料的机舱内部存在复杂的反射和多径干扰。给出一种适用于WAIC应用的MB-OFDM-UWB无线通信系统物理层方案，并参照IEEE802.15.4a标准提出一种适应航空电子机舱内部特征的多簇多径UWB信道模型；通过基于接收球的反射角误差法仿真得到无线信道的冲激响应，确定了机舱环境下信道模型的簇到达率、径到达率和混合因子；进而采用Simulink进行MB-OFDM-UWB信号系统仿真，表明在110 Mb/s码速率条件下，当误码率低于国际电信联盟（ITU）标准规定的10^-6，机舱环境下的信噪比应比普通室内环境高1 dB。另外，在研究过程中，为了确认电磁仿真中接收球半径的有效性，针对基准环境将仿真结果与文献报道的实测结果进行了对比。     

基于优先级赤字轮询调度的WAIC网络延迟分析

航空电子机内无线通信（WAIC）在降低飞机重量和节省成本等方面的优势让其在航空电子系统的应用上具有可观的前景。为了研究基于802.11的WAIC网络的传输延迟并保证其可靠性，提出了一种优先级赤字轮询调度（PDRR）的介质访问控制（MAC）协议。首先，通过确定性网络演算方法为MAC层协议的活动建立了到达曲线和服务曲线模型。其次，充分考虑无线通信物理层的特点和所结合信道反转方法，给出了WAIC网络流量调度最坏情况下的端到端延迟的评价方法，可以发现信道反转后稳定的信道容量提供了较为保守的延迟界限。最后，通过案例分析对比了高优先级的WAIC节点与普通优先级节点的延迟界限以及信道反转的影响。结果表明:高优先级节点比普通优先级节点具有更好的实时性，并且可以通过增加平均信噪比来改善传输的延迟界限。      

国外通用开放式结构标准的应用情况

SAE AS4893标准定义的通用开放式结构（GOA）是嵌入式系统的层次化体系结构模型。通过对GOA领域目录集的开发与维护标准化过程的分析,结合GOA在航空电子领域的应用案例展示其标准化技术的应用现状;并考虑到先进综合式航空电子系统在任务功能划分和系统工程方法方面的应用要求,探讨并展望GOA标准化技术应用于新一代航空电子系统开发过程中的注意事项。     

AFDX流量管制信用量设置的模型检查

航空电子全双工交换式以太网（AFDX）实时通信中,交换节点采用信用量令牌桶（creditedtoken bucket）进行流量管制。分别对基于帧和基于字节的信用量令牌桶流量管制进行时间自动机建模,并构建模型的并发交互场景;采用测试自动机,进行有界活性（bounded liveness）模型检查。通过形式化验证,发现流量管制通过约束突发度限制多路复用输出排队的时延抖动,但信用量值的设置必须考虑输入虚拟链路（VL）的时延抖动,否则可能导致已经聚合的流量中属于不同VL的帧的先后次序被破坏,反而造成更大的时延抖动。通过分析时延抖动对信用量设置的影响,归纳并给出流量管制信用量设置的注意事项。     

基于离散事件方法的AFDX建模与仿真

采用了建模仿真的方法来分析航空电子全双工交换式以太网(AFDX,Avionics Full Duplex switched ethernet)协议.通过对AFDX协议的抽象,基于离散事件的建模方法,以基本的网络元素来抽象化网络中的端系统、交换机等设备,以离散事件来描述网络设备的行为,以此构建了AFDX网络模型,并依据模型实现了仿真.网络演算是一种理论计算AFDX最坏延迟界限的方法,将典型场景下仿真得到的结果与理论计算的结果进行比较,验证了模型.通过不同流量方案下仿真结果的对比,对AFDX进行了传输特性的分析.      

航空电子WDM网络多信道强实时调度设计

对航空电子强实时网络,提出了一种广播选择型和波长路由型混合波分复用体系结构和其调度结构模型.针对航电多信道强实时消息,提出了多信道负载比例轮转调度方法,以消息的负载比例在多信道上分配权值.分析了子系统内部消息和子系统外部消息在体系结构中调度模式的不同,推导了经过单次调度的子系统内部消息和经多次调度的子系统外部消息的多信道强实时调度约束条件,从而满足了航电系统所有消息的端对端的实时传输.针对航电实际系统,从系统资源和稳定性等角度提出了关键性参数的设计优化方法.最后用一个航电消息集实例进行具体说明.     

基于WDM网络的航空电子网络研究

分析了WDM网络对未来航空电子网络的适应性,重点研究了航电WDM网络的网络特性和网络结构设计等关键技术,还分析了基于ShuffieNet型规则虚拓扑的航电网络的实时性能,最后搭建了试验平台并验证了该网络的高带宽、低延迟的网络性能。     

航空电子AFDX与AVB传输实时性抗干扰对比

为满足未来航电系统音视频信息传输的需求,考虑车载嵌入式系统的候选实时多媒体网络AVB在航电环境中的应用,并对AVB与AFDX的传输进行了对比研究。首先构建AVB与AFDX标准对比;其次提出基于网络演算的AVB和AFDX端到端延迟计算方法;然后通过定义不同的消息传输场景,采用理论方法分析消息传输实时性的干扰要素;最后利用仿真方法予以验证。在典型1 000条虚拟链路的组网规模下,结果显示:AFDX高优先级流量的端到端延迟优于AVB,对于低优先级流量端到端延迟,则AVB和AFDX各有优劣;但受突发的流量影响,在增加50条各0.22 Mbit/s带宽的低优先级流量干扰情况下,高优先级流量平均端到端延迟的变化率在AVB中为0.25%,在AFDX中为0.38%;在增加50条各0.22 Mbit/s带宽的高优先级流量干扰情况下,低优先级流量平均端到端延迟的变化率在AVB中为5.17%,在AFDX中为10.25%。结果表明:时间敏感消息在AVB网络中传输实时性的抗干扰能力优于AFDX。