基于发布订阅架构的在线时间触发调度方法

混合关键性消息的调度优化是其应用于航空电子系统的关键，而日益增加的动态应用更加依赖于时间触发调度的在线求解。现有时间触发网络调度多基于离线调度设计，面对大规模组网应用其调度表生成耗时较长且生成后难以在线调整。为了更快地求解调度表，并适应在线调整需求，结合数据分发系统中的发布/订阅机制，构建了基于发布/订阅架构的时间触发网络模型；在其基础上提出了基于统一时间分片的时间触发调度在线求解算法，将连续时间离散为时间分片，并基于统一长度约束优化调度求解空间，极大地减少了调度表生成时间；进一步，根据时间分片长度度量链路负载情况，在消息调度过程中实现链路负载均衡的目的，在保障时间触发消息传输延迟需求的条件下降低速率约束消息的端到端延迟。实验结果表明：对于包含300条消息的网络，所提算法的求解速度是可满足性模理论求解的数千倍，同时速率约束消息的最坏端到端延迟比可满足性模理论求解降低了17.4%。对于包含2 000条时间触发消息的网络，所提方法生成调度表的时间为100 ms数量级。     

TTE网络流量转换策略及其延时性能保障调度算法研究

时间触发以太网（TTE）通过精确的全局时钟同步,使时间触发（TT）消息具有了严格的时间确定性。当系统同步精度降低时,TT消息的实时性也将严重受到影响。利用TTE交换机的流量类型转换功能,提出了一种基于消息时间窗检测的转换策略（TT-TWD）。该策略应用于TT流量向速率限制（RC）流量的转换过程,能够避免在系统同步精度降低时,TT消息出现丢包或不可接受延迟的情况。为保障该策略下网络流量的实时性,设计了一种基于流量转换策略的优先级调度算法（PTCTS）。运用网络演算理论对PTCTS算法的实时性进行了分析,并与先入先出（FIFO）算法结果对比,证明了PTCTS算法有效地减小了由TT流量转换而来的RC流量的延迟上界,同时保证了原始RC流量端到端延迟的确定性。     

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。     

板级互连网关的时间触发消息转发调度方法

针对航天电子综合化系统时间触发通信中跨越骨干网互连和板级芯片间互连的网关转发调度,以保证TT消息间顺序关系和减少网关中等待时间为目标,进行转发调度方法及其网关中等待时间算法的研究.首先分别以减少网关内等待时间和保序为目标给出了不保序和完全保序的TT消息转发调度方法,并重点给出了其网关内等待时间算法;然后提出了考虑应用规...     

基于TTE端系统的时钟同步设计与实现

随着航空电子体系架构的日益更新,航空机载总线技术得到了飞速发展.时间触发以太网作为新一代的航空总线适合在分布式综合模块化电子系统中应用.时钟同步机制是该网络的核心技术,通过该技术建立的高精度全局同步时钟是保障TTE的数据通信强实时性和确定性的先决条件.本文在分析研究TTE时钟同步算法的基础上,提出了符合SAE AS6802协议标准的TTE端系统的时钟同步机制的设计方案,并在FPGA硬件上得以实现.     

面向无人机蜂群的航电云多层任务调度模型

在航空作战体系中，基于航电云的无人机（UAV）蜂群作战是提高未来无人机综合作战能力的一种新模式。针对无人机蜂群作战的航电云架构，如何将云端作战任务派发到无人机且保证作战任务完成时间是其中关键。在无人机蜂群分层分簇网络结构和模块级资源虚拟化的基础上，对传统单层平台级任务调度模型进行改进，提出了一种细化到模块级的多层任务调度模型，将作战任务从云端逐层调度到无人机功能模块上执行。利用OMNeT++对无人机蜂群多层任务调度模型以及传统的单层任务调度模型分别进行仿真，云端以攻击使命组为例构建使命组集进行分配，并对任务吞吐量、消息平均端到端延时和任务完成时间进行性能对比。仿真结果表明：与平台级单层任务调度相比，在执行任务方面，模块级多层任务调度模型将单个任务平均完成时间降低了46.2%，将使命组完成时间降低了52.1%，在保证任务吞吐量的基础上具有对复杂任务更稳定的调度能力；在网络性能方面，模块级多层任务调度模型消息端到端延时更低，延时分布更集中，提高了网络消息传输的实时性。     

光纤通道时间触发调度方案设计

从稀疏时间模型出发,提出一种光纤通道时间触发调度方案设计。对于采用时间触发机制调度的光纤网络中的周期性任务,根据该设计方案生成的周期调度时刻表,能够有效地避免光纤链路上的数据包竞争,并对该调度方案进行仿真验证。并在此基础上又提出了时间触发和事件触发混合调度机制方案设计,为时间触发在现有光纤通道网络系统中的应用提供一种实现方法和部署依据。     

CAN总线位定时控制的研究

在研究了CAN总线位定时工作原理的基础上,为优化网络性能,实现CAN通信网同步,该文提出了一种对CAN通信网波特率、采样点位置及数目的计算方法。在参数计算中主要考虑时钟频偏和传输延时两个因素,并通过具体的CAN通信网说明如何分步计算位定时参数。     

基于1553B总线星时精确产生硬件秒脉冲的方法

本设计在整星不能提供硬件秒脉冲的情况下,利用单片机对1553B总线协议芯片进行配置,使其只对星时数据产生中断.该中断触发外围电路自主产生硬件秒脉冲信号,进而实现校时.由于该方法为纯硬件的触发控制环节,在不考虑卫星平台发送星时数据随机误差的情况下,其误差仅取决于硬件的延时误差,通过标定可达到与整星提供秒脉冲相同的校时精度,而大大优于不采用校时的情况.此外,该成果通过对触发电路外围进行配置,可以实现任意脉宽及方向的秒脉冲信号输出,可满足不同型号对不同类型秒脉冲信号的需求,具有很大的灵活性及广泛的适用性.     

片间综合化互连时间触发通信调度方法

未来先进的分布式综合化航空电子系统需要实现跨越计算体系结构的信息综合,对微小型智能器件间的综合化互连提出要求。通过构建一种具有开放式接口的芯片间综合化互连结构,提出一种相应的时间触发（TT）通信调度方法。首先建立片间综合化互连模型和时间触发流量传输模型,给出负载均衡的选径方法;随后依据传输路径中各级节点各流量的发送时间偏移量计算流量传输的等待时间可行值,利用遗传算法优化调整各芯片发送端口的调度表相位,更新各流量在发送端口的时间偏移量,缩短最坏情况下的最大等待时间,得到具有全局优化意义的时间触发调度表。与使用Yices等SMT形式化求解器的TT调度表生成方法相比,本方法不会出现长时间不停机而无法判定的问题,且不论对于对称或非对称结构,案例研究表明本方法的可调度规模至少增加30%。此外,以流量传输等待时间占周期的比例作为归一化的传输延迟度量,与既有的基于特征任务的调度方法相比,案例研究表明本方法得到的传输延迟最多仅为后者的2%。     

适于低轨卫星IP网络的单核共享树组播算法(英文)

为了解决低轨卫星IP网络中现有典型源组播算法的信道资源浪费问题,本文提出了一套单核共享树组播算法,即核心群合并共享树(CCST)和加权核心群合并共享树(w-CCST)算法。CCST 算法包括动态近似中心(DAC)选核方法和核心群合并组播路径构建方法。DAC方法专为周期、规律运动的低轨卫星网络提出,不需要复杂的星上计算。在核心群合并方法中,以核节点作为初始核心群,通过核心群和剩余组成员的最短路径方法逐步扩展直至整棵组播树构建完成,从而使得组播树的树代价最小,大大提高了网络的带宽利用率和组播传输效率。w-CCST 算法中所提出的加权因子可以调整树代价和端到端传播时延之间的折衷程度,因此,可以通过调整加权因子来适度增大树代价、降低端到端传播时延以支持某些端到端时延要求苛刻的实时组播业务。最后,与低轨卫星 IP 网络中典型算法进行了性能比较,仿真结果说明,CCST 算法的平均树代价比其它算法显著降低,w-CCST 算法的平均端到端传播时延小于 CCST 算法。     

高速数据总线解码器的研究

高速数据总线中的消息在信道上传输是采用ＭａｎｃｈｅｓｔｅｒⅡ码（分相码），要正确地进行解码不仅需要确定消息中数据的起始位，而且需要正确地提取位同步时钟。本文重点介绍了一种可实现的逻辑电路的同步时钟提取方法，并讨论了该方法对起始位和结束位的容错性能。     

AFDX总线网络数据传输分析

对AFDX总线进行了系统性介绍,其中包括AFDX总线虚拟链路的配置和调度及总线的冗余管理,对总线时延及时间抖动进行了分析,对总线中的数据原语类型、数据结构及消息帧结构进行了研究,在此基础上对AFDX总线上数据的传输进行了详细的分析,总结了民用客机综合航电系统采用AFDX总线的可行性。     

DBV-RCS中一种提高时延性能的时隙分配方法(英文)

在DVB-RCS卫星通信中,为某个业务分配的时隙在MF-TDMA帧中的位置分布将影响该业务的时延特性。本文分别针对固定速率和实时可变速率业务,对MF-TDMA的帧长度、终端分配的时隙数量及位置分布与业务时延性能之间的关系进行了建模分析。理论分析表明时隙位置是影响业务时延的一个重要因素,位置分布越均匀,越能提高业务的时延性能;时隙均匀分配相比传统的时隙连续分配可以有效降低业务平均时延,且时延不随帧长的变化而变化;在时隙均匀分配方式下,提高实时可变速率业务的带宽分配可以更有效的提高时延性能。在DVB-RCS标准基础上,提出了一种与标准完全兼容的时隙均匀分配方法(TUAM),通过计算机仿真验证了算法的有效性以及建模分析的正确性,该算法可有效地保证业务具有极低的平均时延和时延抖动,使得VoIP等实时业务不会由于端到端时延过大而丢包,提高了DVB-RCS系统对于实时业务QoS的保障能力。     

基于QoS的卫星网络端-端通信可靠性分析

针对卫星网络动态环境下的高速信息传输、业务类型差异大等特点，提出一种综合考虑各业务QoS（Quality of Service）指标的可靠性分析方法。在卫星通信网络实际运行周期内，通信系统往往处于逐渐劣化过程中，导致卫星的节点和链路除正常工作和完全失效外，还存在部分失效的工作状态。本文在链路多状态基础上基于最小路集算法（Minimum Path Set Algorithms，MPSA）在不同业务的QoS指标（时延、带宽和丢包率）约束下，得出满足该业务QoS约束的所有可靠路径集，对路径集中路径进行不交化处理得到网络端-端可靠性。研究结果表明，不同业务由于QoS需求的差异导致网络端-端可靠性不同，所提算法与传统算法相比更加符合实际。由于实际卫星网络环境中会采用端-端并行多路径传输（Multi-Path Transmission，MTP），本文在上述研究的基础上，进一步对多路径的端-端可靠性进行了研究，结果表明多路径数据传输可靠性高。     

信道时延自动测量技术在时统系统中的应用

本文详细介绍了信道时延自动测量技术的原理、实现方案及测量方法。在使用超短波电台传输B码信号的场合，利用该方法测量信道的传输时延并进行自动时延修正，可以使站间同步精度优于20μs。     

基于多令牌协议航电WDM光环网波长分配方法

 针对航空电子光网络的实时性问题,建立了航空电子波分复用(WDM)环网模型,以实时消息流矩阵作为网络的输入,依据静态光网络最小化波长数目的优化目标,提出了一种基于多令牌协议的光网络波长分配方法,并推导了航电光网络中光通道的端到端传输时延计算公式。通过对理论计算和仿真结果的分析,此协议下的波长分配方法在网络中可以实现波长重用,比传统环网的波长数目平均降低了58.1%,优化了波长数目,并且多令牌控制协议满足航空电子网络对消息实时性的要求。此方法对于航空电子光网络的设计与性能分析具有参考价值。     

飞行模拟器动力学仿真系统算法分析

针对六自由度飞行模拟器仿真算法复杂性与实时性要求高的特点，首先将算法离散化为简单的加乘、三角函数运算，然后采用SDK编写C 程序实现控制算法。该方法程序设计紧凑、执行迅速，通过Setrrimer()函数以采样时间(1／30s)为周期定时发出WM_TIMER消息，在该消息处理函数中具体实现手柄输入数据的读取、控制算法的计算、计算结果网络传输，从输入数据读取到输出数据传输所用时间小于采样时间(1／30s)，满足了飞行模拟器在线实时控制的要求。     

光纤通道交换网络WRR实时调度算法分析

 随着综合航电系统的发展,1553B总线已经不能满足发展的需要,光纤通道交换式网络作为新一代高性能网络通信协议被引入到航电系统中,其性能指标与整个航电系统的总体指标有着密切的关系.为了解决系统消息实时发送的问题,研究了光纤通道交换网络实时条件下加权轮询调度算法的通信性能,利用随机Petri网对光纤通道交换网络的调度过程进行了建模,通过对模型的仿真和分析,得到了数据传输量及传输时限变化时系统网络负载、延迟时间、超时消息所占比例等重要性能指标,并分析了调度算法的性能.仿真结果证明光纤通道交换式网络具有高速稳定性,加权轮询调度算法能够满足消息传输的实时性、公平性要求.     

基于移动Ad-hoc网络的QoS路由算法的研究

基于AODV(Ad—hoc 0n Dem and Vector)协议草案,再对助—hoc网络的QoS问题进行了深入的探讨和研究后,提出了一种“伴随式”QoS路由算法,该新算法能够适用于带有QoS业务要求的网络。并将该新算法与G reedy算法进行了比较分析,仿真结果说明新算法降低了控制消息的增加比例,并且具有较高的源节点与目的节点的连通率和较低的路径传输的延时抖动。