基于AADL的机载设备系统可靠性建模

AADL可以描述机栽设备系统的时序需求、任务状态等关键性能特性,已应用于航空、电子自动化、机器人控制等实时系统。提出基于AADL的机载设备系统可靠性建模方法,为该系统模型结构的设计和验证提供了理论依据。采用EMA子语言对AADL描述的机载设备系统进行可靠性建模,给出可靠性模型中的错误模型、错误传播和状态映射规则等子句属性的用法。最后通过一个基于AADL的机载设备可靠性建模实例,验证了所提建模方法的有效性。     

基于AADL的航电系统建模技术

新一代航电系统的高度综合化,模块化,采用分布式结构,实现容错/重构等特点,对可靠性,可验证性提出更高的要求。较为全面的介绍了以AADL为基础的航电系统建模的技术,给出具体的实施方案和步骤,开发出结构分析与设计工具创建及管理模型,检查模型的完整性和正确性,并为安全性分析、可靠性分析以及可调度性分析等验证工具提供了良好的接口。     

基于NuSMV的AADL模型形式化验证技术

结构分析描述语言(AADL)是一种描述任务关键嵌入式系统架构和行为的建模语言，在航空航天领域广泛被应用。为验证AADL模型的任务关键属性和系统行为的正确性，提出基于NuSMV(新符号模型检查器)的AADL模型形式化验证方法。首先，覆盖AADL模型的所有软件构件和行为特征，提出了AADL模型到NuSMV模型的映射规则和转换算法；其次，采用图同构方法分析了转换算法的正确性；然后，在NuSMV模型中采用时态逻辑公式对AADL模型中待验证属性进行描述，以验证AADL模型中安全性、活性和嵌套模态配置的正确性；最后，以飞行控制系统为例，详细阐释了基于NuSMV的AADL模型形式化验证方法，并给出验证属性的统计信息。     

一种基于AADL的航空电子系统仿真和验证技术

飞机系统集成化程度的提高增加了对航空电子系统设计和分析的难度,同时也对安全性需求等系统特性的验证提出了更高的技术要求。对基于结构化分析和设计语言(AADL)的系统建模和仿真流程及相应的评估分析能力进行了介绍,并在基于AADL的航空电子系统建模框架下,提出基于AADL的航空电子系统仿真评估和验证方法,利用结构化分析和设计语言AADL构建航空电子系统典型子系统的正常模型和错误模型,并以此建立系统的扩展模型。在此基础上,利用形式化方法对系统模型进行描述并转化为Kripke结构。最后对系统模型进行模型仿真和特性验证,验证所构建的系统架构和设计逻辑是否符合系统设计特性需求。     

基于AADL的航空电子系统安全性分析

AADL是一种描述嵌入式实时系统的软硬件结构、安全性、可靠性等关键性能特性的重要手段,目前已广泛应用于基于ARINC653的综合化航电系统。安全性作为综合化航电系统的关键性能之一,已成为需要解决的重要问题。详细阐述了基于AADL的航空电子系统安全性分析的原理,并给出了一种可行的航空电子系统安全性分析的设计和实现方案,为航空电子系统安全性的设计提供了一种验证方法。     

基于模型的航电系统集成验证技术研究

为了满足系统集成度高、交联关系复杂的航电系统集成验证需求,提出了基于模型的航电系统集成验证技术。详细介绍了基于模型的航电系统仿真和测试方法,航电系统仿真建模规范,以及基于模型运行的航电系统集成验证平台。通过在航电系统集成过程中的应用,基于模型的集成方法有效地提高了航电系统集成效率,保证了航电系统集成准确度。该方法可应用于航电系统全数字集成、半物理集成和全实物动态集成,保证各阶段试验的衔接,持续提升航电系统集成工作的技术水平。     

FC环形通信网络双余度容错的设计与实现

随着航电系统的发展,传统的通信网络传输速率已经不能满足发展需要,因此,FC协议作为新一代的高性能网络通信协议被引入到航电系统中.如何基于FC协议设计出满足航电系统应用需求的通信网络成为FC技术研究的关键.本文介绍了一种面向航电系统应用的基于FC通信协议的双余度环网的设计与实现方案,着重从软硬件两个方面对系统的容错设计给出了说明,最后对系统的容错能力进行了全面的验证.     

基于效能的先进战斗机航电系统动态重构方法

为满足未来先进战斗机全战斗过程的对敌压制能力需求，分析了作战任务与航电系统支持能力间的关系，建立了"作战任务-航电能力-资源需求"间的关系矩阵和航电系统效能模型；以最大化全飞行阶段航电功能整体效能和飞行安全为目标设计了针对不同作战场景的航电系统动态重构策略及重构流程；通过数值分析，对比了动态重构航电系统与静态配置航电系统在不同作战区边界的效能，表明动态重构特性能有效提高战斗机各阶段的作战效能，提高有限资源条件下的阶段优势。     

先期产品质量策划（APQP）方法在民机航电系统开发中的应用探索

基于通用民机产品研制流程和ARP 4754A标准建立航电系统开发APQP过程模型；参考ARP4754A标准对安全性分析的要求通过综合分析，将先期产品质量策划（APQP）及相关质量工具应用于民机航电系统开发项目。明确质量工具与各开发阶段的对应关系，为航电系统开发建立质量控制方法提供可借鉴意义。     

动态故障树分析方法在软、硬件容错计算机系统中的应用

结合几个动态逻辑门及其向Markov状态转移链的转化,介绍了一种新的动态故障树建模分析方法,用来解决不可修系统中对动态时序特性的建模困难问题。并给出了一个具体的例子,应用这种方法对其进行分析。分析结果表明,软、硬件容错技术在计算机系统中的应用,可以显著提高系统的可靠性。     

综合模块化航空电子核心系统技术研究

介绍了一种综合模块化航空电子核心系统.在系统应用需求及技术特征的分析基础上,提出了一种通用的开放式体系结构模型,并对系统的关键技术进行深入研究探讨,包括系统管理、网络通信、时间同步、容错策略等,最后给出系统设计方案的建议.系统具有可重构性、可重用性、可扩展性和健壮性,可满足先进飞机航空电子系统的应用要求,并为未来新型分布式综合模块化航空电子系统的研究与设计提供技术支持.     

Airborne platform capability assessment

It is expected that the multimode weapons systems of the future will be highly fault tolerant, possessing the ability to perform tactical missions with both full or degraded functional capabilities. The fault-tolerant system characteristics will allow systems with less than the fully specified functional capabilities to be engaging in combat. This design feature will present the operators of these weapons system with the operational challenge of selecting and/or assigning weapons platforms with degraded capabilities to carry out tactical missions. An in-system assessment process is proposed to evaluate the operability for these weapons platforms on the basis of current functional status, the reliability of the hardware resources within the system's avionics, and the resources required by the various application modes to accomplish mission tasks     

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。     

机载供电系统双余度控制器的容错控制

介绍双发（Twin-engines）系统的战斗机的机载供电系统控制器的设计和实现。机载供电系统控制器是管理飞机的供电系统的航空电子设备,是飞机供电系统的核心设备,肩负飞机安全的使命。为了提高控制器的可靠性和灵活性,放弃传统的模拟方法,使用先进的数字化技术实现对飞机供电、配电系统的管理。在设计中为了提高可靠性,使用主动复制的容错技术,设计了双余度控制器,在发生单通道错误的情况下,整个系统能够正确工作。对机载供电系统控制器容错技术进行了研究,包括双余度系统的管理策略、同步控制机制、余度管理和故障综合、信号比较监控和通道切换逻辑。     

面向复杂航空电子系统的GSPN 任务可靠性建模研究

考虑资源备份与重构的动态特征,采用广义随机Petri 网对具有资源备份机制的典型航空电子系统架 构进行可靠性建模,通过在TimeNet 平台中开展模型仿真,基于功能模块的可用度指标对系统任务可靠性进行 了评估应用,得到的瞬态仿真结果有效预测了该系统可用度时域特性,稳态分析结果经数值验证具有较高的精 度,该建模方法为航空电子系统动态可靠性评估提供了参考。     

How to See the Forest for the Trees (The Requirements Definition Process)

This paper addresses the avionics requirements definition process, at the conceptual level, in light of changing threats, technology, and business environments. The objective is to provide a perspective of total integrated system performance which illuminates broad requirements issues rather than specific subsystem specifications. The fundamental premise is that avionics requirements are driven by four factors; Information and Data Sources, Control Opportunities and Information Needs, Concepts and Algorithmic Techniques, and Realization Technologies. These four factors are set in a systems structure which shows their inter-relationships and provides the framework for conceptualizing avionics system solutions to meet particular mission needs. Three generic mission areas are considered and an examination is made of the issues of fielding and affording the solution with specific emphasis on architecture, fusion, production, and support.     

航空电子系统综合核心处理器仿真软件设计

在未来的航空电子体系结构中，综合核心处理器（Integrated Core Processor，ICP）将成为整个航空电子系统的核心。本文首先对ICP进行了理论分析，提出了ICP建模的重点，然后采用面向对象、模块化的方法进行了ICP仿真软件的设计，建立了ICP仿真系统模型。软件的仿真核心基于离散事件仿真方法，采用双层任务调度算法，并结合航空电子系统分区管理的特点，模拟ICP系统对任务的处理过程。最后进行了实例仿真，对仿真结果进行分析，验证了模型的正确性。     

Digital Avionics?The Best is yet to Come!!!

This paper reviews some of the history and background of digital avionics and offers some tantalizing possibilities for the future. There are payoffs in many areas from digital avionics; however, the ultimate benefits are increased mission effectiveness and lower costs. Two major U. S. Air Force avionics programs designed to increase mission effectiveness are reviewed. Major barriers to the expanded use of digital avionics in civil transports as a means to lower operating costs are examined. The paper also examines lightning effects, architectures, optical components, displays, and voice interactive control which are current research areas that promise to yield significant advances for digital avionics systems. Finally, in a notice of optimism, it is concluded that the best is yet to come. As good as contemporary avionics are, we have only begun to visualize their ultimate potential.