嵌入式实时操作系统中的安全性考虑

在综合化航空电子系统中,嵌入式实时操作系统已被广泛采用,而操作系统保证应用软件的安全性,则是目前要解决的首要问题。对照国内外在高安全性、强实时系统上的先进技术和先进经验,本文着重讨论了嵌入式实时操作系统中解决数据安全性的几点考虑,主要集中介绍了软件的分层防御体系、分区管理和信息安全管理技术、分区间通讯的“虚通道”技术等,以确保综合化航电系统的信息及数据安全的机密性和完整性,达到主动防御的能力。     

机载总线网络及其发展

从当今机载电子系统对信息传递的需求出发,纵观航空电子综合化系统的发展阶段,说明为了适应新一代航空电子系统的大容量、深层次的信号与信息综合的要求,机载互连手段从较低速率的总线向宽带网络发展成为必然的趋势。介绍了光纤通道(FiberChannel,FC)、可扩展性一致性接口(ScalableCoherentInterface,SCI)以及波分复用光网络等宽带互连方案,给出它们的研究动向,说明它们作为先进综合式航空电子系统统一网络(UniversalAvionicsNetwork,UAN)的候选所具有的特点。     

Performability analysis of avionics system with multilayer HM/FM using stochastic Petri nets

The integrated modular avionics (IMA) architecture is an open standard in avionics industry, in which the number of functionalities implemented by software is greater than ever before. In the IMA architecture, the reliability of the avionics system is highly affected by the software applications. In order to enhance the fault tolerance feature with regard to software application failures, many industrial standards propose a layered health monitoring/fault management (HM/FM) scheme to periodically check the health status of software application processes and recover the malfunctioning software process whenever an error is located. In this paper, we make an analytical study of the HM/FM system for avionics application software. We use the stochastic Petri nets (SPN) to build a formal model of each component and present a method to combine the components together to form a complete system model with respect to three interlayer query strategies. We further investigate the effectiveness of these strategies in an illustrative system.     

航空电子微距太赫兹互连DRR访问容量分析

为了减轻机载电子系统线缆和连接器的重量,减小其体积并降低维护成本,在航空电子组件的电路板或芯片之间,可以采用太赫兹通信技术实现厘米量级的微距互连。采用开关键控（OOK）调制和非相干解调实现点到点太赫兹互连,给出了数据速率、数据包长度等参数的设计方法,进而构建包含用户节点和簇头节点的半双工多路访问分簇网络架构。在簇内用户节点到簇头节点的介质访问控制协议中采用赤字轮询（DRR）机制,并采用随机网络演算（SNC）方法得到概率保证意义下多路访问的有效服务容量,分析了阻塞干扰对DRR服务曲线的影响。分析和算例表明,DRR访问在保证实时性能界限的条件下兼顾了多路访问的灵活性,满足航空电子微小型化组件之间太赫兹通信和分簇组网的需求。     

航空电子的故障预测与健康管理技术

分析了引发航空电子设备故障的各种因素;详细讨论了航空电子设备全寿命周期内的故障预测与健康管理（PHM）技术,包括故障检测与健康监测、健康信息处理、故障预测和余寿评估;还介绍了基于健康信息综合管理的航空电子PHM系统的设计。     

基于神经网络和模糊逻辑的航空发动机状态监视

设计了基于神经网络和模糊逻辑的航空发动机状态监视系统,它包含数据有效性检查和发动机健康评估.系统利用BP(back propagation)神经网络对发动机进行数据有效性检查,根据发动机的状态确定测量参数的有效边界以检测发动机的测量参数是否超限;利用模糊逻辑对发动机健康状况进行实时的评估,监控发动机因性能蜕化引起的异常.通过对某型涡扇发动机仿真,验证了基于神经网络和模糊逻辑的状态监视系统的有效性.      

Secure wireless collection and distribution of commercial airplane health data

The introduction of wireless communication capabilities supporting transfer of sensor data and information on-board commercial airplanes as well as between airplanes and supporting ground systems has the potential to significantly improve the safety and efficiency of air travel. The benefits, however, come at the cost of information security vulnerabilities introduced by data networks. Regulatory institutions, including the FAA, are aware that security requirements for network-enabled airplanes must be fully identified. Therefore, this focuses on wireless airplane health monitoring and management, and contributes a security framework to identify threats and system requirements to mitigate these threats. We also present challenges and open problems in enabling secure use of wireless sensor networks for health monitoring and control of commercial airplanes.     

Air transport security and crisis management

Network management is one of the key technologies needed to fulfill the requirements. In other words, a new paradigm for network management is also needed, in order to address the requirements arising both from the ATN side and the telecommunication side of the new telecommunication infrastructure. In particular, the new network management paradigm will incorporate the ATN management framework consisting of related standards, along with the telecommunication management framework, notably Telecommunication Management Network (TMN) standards from ITU-T.     

未来航空电子信息技术发展需求分析

从多平台OODA的任务运行出发,分析了未来航空电子信息技术主要面向多平台信息的高效组织与管理,其发展趋势是充分利用人工智能技术,将战场数据转换为信息,将信息演进为知识,从而形成具有反馈机制的环路来引导多平台航空电子体系更快的获取信息.本文分别从多域多维信息的高效获取,多异构平台分布式信息处理,高效智能的信息组织,清晰准...     

一种入侵防御系统模型的研究

介绍了目前比较流行网络入侵防御技术,针对现有系统隔离和保护能力不足的弱点,提出了一种基于简单网络管理协议的网络入侵防御结构模型,它能有效地弥补目前网络入侵防御技术的不足.     

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.     

民用飞机综合模块化航电系统资源状态监控技术研究

随着处理器和机载嵌入式实时分区操作系统等相关技术的不断升级换代,IMA系统功能的集成度也越来越高,高集成度增加了系统资源分配的难度,需要通过对系统资源状态进行实时监控和分析进而不断优化系统配置。首先对IMA系统的分区特性进行了深入研究,基于探针插桩监控数据采集技术,提出了一种系统行为和时间资源状态监控的策略。研究了数据监控采集系统的软件架构,在此基础上设计和实现了系统行为监视器和时间资源监视器,并在某民机重点预研课题中进行了应用验证。结果表明,能够有效帮助应用开发者和系统综合者直观分析系统时间性能瓶颈,优化资源配置方案,实现计算资源的负载均衡。对IMA系统资源状态监控及资源配置优化具有一定的指导意义和实用价值。     

基于分布式管理架构的应用型网管系统的设计与研究

根据当前IT应用的普及情况,分析了大中型企业中网络资源管理存在的问题,研究了网管软件的相关技术并设计了一套符合当前应用需求的分布式管理架构的应用型网管系统。该系统不但可监测各类操作系统的性能,还可对数据库、WEB服务等应用服务器的性能进行监控。结合网管软件的发展动态,展示了该应用型网管系统的工程应用价值。     

航电系统并行检测过程与检测设备解耦方法

航电系统在使用或升级改造过程中进行可靠性检测是必不可少的。特别是在当前批量航电系统大量投入使用的背景下，迫切需要能高效、快速、准确地对系统进行可靠性检测。由于航电系统安全性要求高，内置检测软件受限，需要外置检测设备通过航电系统指定接口进行检测，检测过程也不允许出现任何泄露等行为。检测设备与具体航电系统耦合，检测过程与具体检测设备耦合，难以实现批量航电系统并行检测。为此，通过引入逻辑检测设备，给出了一种航电系统并行检测分层框架，解决检测设备与被测系统耦合的问题，同时也保证了检测的安全性。通过逻辑检测设备、检测跳转机和被测主机上检测行为的描述，给出了一种面向通用航电系统并行检测的检测设备协同机制，解决检测过程与检测设备耦合的问题，从而支持多个航电系统并行检测。最后，实现了一个通用航电系统并行检测系统，并通过实际应用和实验对比验证所提方法的有效性。     

基于数据分发服务动态发现的通信监控设计

数据分发服务（DDS）在复杂航电系统中的应用越来越广泛，其以数据为中心的发布/订阅机制，解决了复杂系统异构、分布式、动态扩展、互操作和可移植的问题，同时也带来了系统描述和通信监控的困难。基于DDS实体动态发现的原理，提出了一种能够动态构建应用主题类型化接口，实现对网络中DDS实体间通信进行监控的通用设计方法。该方法能够满足基于DDS网络的通信监控需求，提高复杂系统快速集成和联调排故的效率。     

面向未来飞机的机载网络存储系统研究

根据未来飞机航电系统的拓扑结构以及机载各类数据特征,提出了一种高性能、高吞吐量和高可靠性的机载网络存储系统设计方法,从而满足了未来飞机对高性能存储系统的需求,允许机载各个设备客户端对服务器进行透明的文件访问,实现了跨平台的数据共享,为网络存储系统关键技术在航空产品上的进一步应用提供了技术基础。     

小型综合航电加卸载技术研究

随着通用航空的发展,对小型飞机及小型航空电子系统的需求越来越大。基于小型综合航电系统的结构与应用需求,通过分析ARINC615A标准,设计了一个基于TnIP协议的数据与应用加卸载系统架构。针对系统架构中的难点,提出了TFTP协议栈、数据卸载与应用软件加载等三项关键技术,给出了具体的设计与实现方法。系统在Vxworks平台上实现,目前已在某小型综合航电系统项目中取得了较好的工程应用效果。     

基于GSM技术的AICPS故障管理与容错机制的研究

给出了机载综合核心处理系统AICPS的软件结构和组成,采用基于TLS三层栈的先进的航电系统结构,其通用系统管理GSM分为健康监控、故障管理和配置管理三个软件功能模块,以及飞机级、综合区级、资源元素级共三级.基于GSM和运行蓝图,论述了AlCPS的故障管理技术和容错重构机制,重对故障处理的过程如故障检测、故障诊断、故障处理和配置管理进行了讨论.由于航空电子系统高安全、高可靠性等特点,作为提高可靠性的手段之一,研究故障管理与容错重构非常必要.     

SNMP协议在测控网远程监控中的应用研究

简要介绍了SNMP（简单网络管理协议）管理模型,基于测控设备C/S（客户/服务器）监控模式现状,分析了测控设备监控信息传输的特点,对现有监控信息传输协议与SNMP协议进行了研究,从传输可靠性、传输效率与协议操作应用等方面进行了比较,并开展了基于SNMP协议的远程监控信息传输试验。试验结果表明,基于SNMP协议可实现测控设备参数与状态监视信息的传输。