带网络分区的CSMA／CD

电气及电子工程师学会（IEEE）在其802草案中规定的局域网络媒体访问控制标准之一就是带冲突检测的载波监听多路访问（CSMA／CD）媒体访问控制，关于CSMA／CD性能的研究，许多有关文献已有报导，这些研究表明，CSMA／CD在网络负荷较轻时性能较好，但在和理负荷时，性能较差，为了改善CSMA／CD在重负荷条件下的性能，这里提出了一个称为网络分区的新概念，按网络分区概念，在重负荷条件下，网络可分成若干个段，分区站用作 段之间的网桥，利用一个以太局域网（实施了CSMA／CD媒体访问控制标准）仿真模型，测试了网络分区对网络性能的影响，仿真结果表明，在重负荷条件下，网络分区可显著提高CSMA／CD的性能。     

基于OPNET的CSMA协议性能研究

CSMA协议是无线自组织网络MAC协议中的基本协议,研究其在不同网络条件下的通信性能,对于指导该协议在实际中的具体应用具有重要的作用.基于OPNET网络仿真软件,实现了CSMA协议,设计了不同网络条件下的仿真实验,研究了几个主要的网络参数对CSMA通信性能的影响,为实际网络条件下的CSMA协议性能评估提供参考.     

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。     

FDDI令牌环网性能分析:参数影响和设置TTRT的原则

光纤分布式数据接口(FDDI)是美国国家标准研究所(ANSI)开发的100Mbps局域网标准,它使用定时一令牌访问方法通过总长200公里的光纤最多能连接500个站。 我们使用简单分析模型和仿真模型来分析这种FDDI的性能,考察了响应时间、效率和最大访问延时的性能度量标准。效率被定义为最大可获得的吞吐量与网络额定带宽之比;访问延时被定义为接收到一个可用令牌所需的时间。 FDDI性能取决于几个工作负荷参数。例如外来信息的分布、帧长(尺寸)和配置参数,诸如环上的站数、环的长度和等待发送(信息)的站数。另外,性能还受所谓“目标令牌循环时间(TTRT)”参数的影响。该TTRT参数可由网络管理员来控制。我们考虑了不同环配置下TTRT对各性能度量的影响,且断定TTRT值为8ms时在各种配置和工作负荷下都能获得良好的性能。     

基于TTE网络的分布式系统分区同步方法

先进分布式综合飞行器管理系统对通信网络的实时性和确定性有严格要求。研究了时间触发以太网(TTE)的同步服务、提出了在符合ARINC653标准的分区操作系统下,基于TTE网络的分布式系统分区同步方法,建立分区同步测试平台,并对分区同步精度进行测试分析。测试结果表明,基于TTE网络的分布式系统分区同步的精度和抖动均可达到μs级,可满足先进分布式综合飞行器管理系统的网络时间同步的要求。     

航空自组网STDMA时隙分配算法的设计与实现

航空自组网(AANET)是一种节点高速运动、网络拓扑持续快速变化的新型自组织网络。针对AANET的特点,提出了一种新的时分多址(TDMA)时隙分配方法。首先,根据高动态航空网络环境中媒体访问控制(MAC)协议的特点,推导出可以共用一个时隙进行通信的连接集合的计算方法,并建立了面向连接的空间复用TDMA(STDMA)时隙分配优化数学模型。然后,提出一种分布式STDMA时隙分配算法IDTA。IDTA不需要中心节点收集网络信息,分为2个同步的进程在发送节点和接收节点同时运行,而且能够根据连接的优先级按需分配时隙。最后,在OMNeT++仿真平台上建立计算机仿真模型,仿真结果显示:IDTA比其他分布式STDMA时隙分配算法更加适用于高动态的航空网络环境。     

Ethernet协议在网络长度极短条件应用时的性能分析

Ethernet 是一种传递速度为10 M bit/s 1-坚持型 CSMA/CD 协议网。确切地讲,它具有以下三点重要特性:1.两次发送(有效的数据包或冲突阻塞信息)的最小间隔(interfram spacing)为9.6μs;2.阻塞信号(jamsignal)长度应为32～48bit(3.2～4.8μs);3.当网络分布接近零时,仍存在冲突的可能性。借助离散的 Markov 链理论,导出了流通量 S 与负载 G 之间的函数关系式。由此得知,在最佳状态(通量=负载)时,流通量却明显下降,这特别对于数据包长度低于500bit 情况,尤为突出。最后,给出模拟结果及通道稳定性分析。     

革新涡轮加速器模态转换特性研究

为研究革新涡轮加速器(RTA)模态转换特性和控制策略,基于发动机部件特性法建立了RTA发动机性能仿真模型,对RTA发动机模态转换过程进行了分析,提出了采用不同调节手段实现模态转换过程的方法,对不同转换方法进行了仿真对比,制定了沿给定飞行轨迹的模态转换控制计划,保证模态转换过程中,发动机可始终工作在最大允许机械负荷和最大允许热负荷状态。基于本文提出的模态转换控制计划,RTA发动机可在Ma1.6条件下开始模态转换,实现在Ma0～4.0范围稳定工作,工作过程中发动机涵道比变化范围接近8倍,为飞行器加速提供高推力性能。     

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%。     

二元高超声速进气道的内压段设计

针对二元高超声速进气道,采用不同张度的样条曲线设计内压段肩部型面.在保持二元进气道内压段面积收缩比及喉道面积不变的条件下,通过数值仿真研究了不同内压段长度、下壁面型面样条曲线张度对进气道性能的影响.结果表明:内压段的长度变化对进气道的气动及起动性能有较大影响,当内压段长度与喉道高度比 L/h_t为8.4左右时总压恢复系数较优;采用合适张度的样条曲线代替传统的肩部圆弧过渡,能够提高进气道总压恢复系数,改善进气道起动性能;随着内压段长度增加,其所对应的性能最优样条线张度值不断减小,建议选取样条线张度值为0.80~1.25.      

形状记忆聚合物基复合材料在航空航天领域的应用

形状记忆聚合物( SMPs)某些特定的宏观性能(如形状)可以对外部刺激予以响应,其基本分子结构是一种具有活性运动的高分子网络.SMPs由2段组成,一段具有高弹性,另一段在特定刺激下可降低刚度,后者可以是一种分子开关或是刺激敏感型区域.当SMPs被暴露在特定刺激环境时,开关或相转变被激发,储存在临时形状中的应变能被释放出来,导致形状恢复.     

基于信任值的P2P网络访问控制模型

对等网络（P2P）已成为一个非常受欢迎的信息交流的新模式。然而,P2P网络环境的分散的和匿名的特点使得对共享信息的控制变得更加困难,而这是无法通过传统的访问控制方法完成的。首先提出P2P网络环境中的访问控制需求,然后提出了一种基于信任值的P2P网络的访问控制模型。模型整合了信任和推荐模式、公平参与原则和访问控制模式,并将其应用于P2P文件共享系统。仿真分析表明,访问控制模型能够有效识别恶意节点,使P2P网络中合作节点具有较高的成功请求率。     

嵌入式高可信架构中基于静态模型的调度研究

为解决嵌入式高可信软件架构中的实时调度问题,分析了现有采用分区机制的安全系统中分区调度的不足,提出了一种基于固定周期分区的静态调度模型,并采用优先级位图算法建立了两级调度机制。为了保障分区中任务的实时性和正确性,对分区中任务采用静态优先级和最早时限优先调度(EDF)动态优先级两种调度策略,分别就其任务调度条件和可调度性进行了理论研究,针对复杂的动态优先级任务提出了一种可调度条件,并通过仿真实验进一步验证了此调度条件的正确性。     

基于误码率准则的窄带干扰抑制算法性能分析

采用有效的窄带干扰抑制技术,可极大地改善扩频通信系统的性能.首先详细介绍了频域干扰抑制算法的基本思想,给出了算法实现的模块框图;其次具体分析了算法实现的关键技术：重叠加窗,背景噪声估计,干扰门限确定及干扰消除策略;最后以误码率作为干扰消除算法性能的评判标准,仿真分析了频域窄带干扰抑制技术中干扰强度、干扰频带宽度、干扰频率位置、干扰消除门限、陷幅值、加窗重叠度等因素对系统误码率的影响,为在不同条件下算法最佳参数的选取提供了依据.仿真结果表明：当干扰消除门限值取4aF,陷幅值取2σF～6σF,加窗重叠度为50％时,该算法可获得最佳抗干扰性能.     

一种新的助推发动机方案

1995年以后的科学和军事空间任务需要将一个结构庞大、有效载荷重的空间站输送到低地球轨道上.但目前的空间运载系统满足不了这一要求,因此,Visek,W.A.提出了一种新的助推发动机方案(见图1,2).在液氧/碳氢助推发动机中输入液氢不仅可以冷却推力室,驱动燃气发生器,而且可以稳定和改善燃烧性能.这可以大大消除设计人员在高压、重复性使用助推发动机中应用碳氢燃料时的风险.这一方案在低成本条件下可提高飞行器性能并为工作适应性创造了条件.     

部分重力驱动的两相流体自然循环回路传热性能的数值仿真

针对部分重力辅助两相流体自然循环系统构建了数值仿真模型,对不同运控条件下的月面部分重力场(g/6)和地面常重力场(1g)的嫦娥三号月球车两相流体自然循环系统稳态性能进行了数值仿真研究。数值仿真结果表明,地面重力场模拟系统能够真实反映月面重力场应用系统的性能;对于月面部分重力场中的两相流体自然循环系统,随着系统压力的增加,绝大多数工况下系统阻力减小,但在环境温度较高时,系统特性参数对系统阻力存在双值现象,可能存在系统不稳定现象,引起系统波动,甚至传热恶化。     

分区间通信在航空电子系统中的设计与实现

新一代航空电子系统是一种高度综合化、模块化的系统,为了确保系统工作的安全、可靠,必须有高安全性的实时操作系统支持。在高安全性的实时操作系统中提出了分区(Partition)的概念,原有的“子系统”概念已由硬件实体演变为软的“子系统”。分区是运行于一个处理机模块上的多个应用程序(或子系统),这些应用程序在时间和空间上彼此隔离,互不影响,当一个分区内的应用发生错误时,在时间和空间上都不会影响到别的分区的执行。为了适应分区间隔离的需要,应用程序之间的通信由传统的进程间通信方式变为分区间的通信方式,本文着重介绍了自主版权操作系统(ACoreOS653)中满足ARINC653要求的分区间通信的设计与实现方法。     

复合材料波纹板轴向压溃仿真及机身框段适坠性分析

飞机结构适坠性是航空安全的重要关注点之一,通过材料性能试验和复合材料波纹板准静态压溃试验,获得了T700/3234复合材料力学性能参数及波纹板压溃吸能结果;基于试验数据验证了复合材料波纹板有限元模型和材料模型的正确性;建立了机身框段有限元模型,将复合材料波纹板用作机身下部吸能结构,分析机身框段有限元模型在7m/s时的坠撞动态响应。仿真结果表明:在试验条件下,建立的复合材料波纹板模型可以准确模拟渐进失效过程;复合材料波纹板布局机身框段破坏过程较为稳定,其加速度值在人体耐受极限范围内,能够有效改善飞机结构的适坠性能。     

关键参数对二冲程煤油发动机爆震的影响

针对二冲程汽油发动机改用航空煤油后的爆震抑制和性能恢复进行了研究,利用GT-Power软件建立发动机的一维仿真模型并对煤油发动机的爆震进行了预测和优化。仿真结果表明:推迟点火时刻、远低于和远大于理论空燃比的混合气对爆震都有一定的抑制作用,试验结果验证了仿真结果的正确性。提出并采用协同推迟点火和增加喷油的控制策略进行试验研究。试验结果表明:在低转速大负荷工况下,爆震可被有效抑制,节气门全开时功率恢复在90%以上。发动机转速为5 500 r/min时,功率恢复能达到原机的95.7%。      

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。