Pilots's Associate Demonstration One

A brief overview is given of the DARPA- and AFWAL-sponsored Pilot's Associate Demonstration One project. The project developed prototypes for four avionics expert systems, with an emphasis on a crew station information manager (CSIM) system. CSIM operated on information from three supporting subsystems: a situation assessor, a mission planner, and an integration controller. These expert system (ES) prototypes were demonstrated in both a stand-alone environment on an symbolic processor and integrated with an engineering flight simulator. Some of the lessons learned during the project and potential future research directions for avionics ES are examined     

对新一代综合航电系统发展的探讨

随着航空电子技术的迅速发展和我国国防建设的需要,我们已经面临着发展一个什么样的新一代综合航电系统的问题。本文通过对战斗机综合航电系统发展的回顾和展望,分析了国外第四代战斗机及其航电系统的主要特征,并对我国新一代综合航电系统的能力、功能等进行了分析和探讨。     

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。     

Next generation space avionics: layered system implementation

Advances in electronics over the past decade have produced major improvements in the power and flexibility of computer systems. Unfortunately current avionics systems for space applications typically have not leveraged these COTS advantages. A decade ago, the state-of-the-art for avionics systems made a step change to the Integrated Modular Avionics (IMA) used in the Boeing 777. This next generation avionics architecture is not based upon traditional Byzantine redundancy structures, but on a truth-based scheme where each element knows when an internal failure occurs and removes itself from the system. IMA utilizes a lock-step microprocessor design that communicates to a COTS Backplane for input/output, and to a Virtual Backplane/spl trade/ (a reliable high-speed serial bus) for intra-system communication. The system functions are implemented using a time and space partitioned operating system. The entire system provides the simplicity of a simplex system, implements the highest level of reliability providing complete flexibility to reconfigure both software applications and hardware interfaces, allows for rapid prototyping using low-cost COTS hardware, and is easily expandable beyond the initial point implementation. As the only 5/sup th/ generation avionics architecture, the concepts incorporated into Honeywell's IMA are ideally suited to be the backbone of the next generation Space Exploration Program avionics architectures.     

Firewire in modern integrated military avionics

High performance communications, navigation, and identification (CNI) functions on modern military aircraft are increasingly required for mission readiness. The operation of simultaneous waveforms through an integrated avionics rack of shared resources becomes a test in moving data rapidly from one signal processing stage to the next. The IEEE 1394, or Firewire, is a commercial high bandwidth bus whose 64-bit addressing and maximum 400 Mbits/second throughput satisfies this demanding military avionics interconnect need. The challenge in applying this commercial product to integrated avionics is the requirement to seamlessly add message priority encoding. By having message priorities, the slower strategic communications links will not impair the performance of higher data rate tactical communications, thereby avoiding potentially life-threatening bottlenecks. The flight environment imposes additional challenges to ruggedize the cabling between integrated avionics racks and to utilize the full capabilities of the Firewire bus. A discussion of the physical, data link, network, and transport layers, as used in avionics applications will be done. Additionally, the versatility of 1394 in military avionics with its variable channel sizes, bandwidth on demand, hierarchical addressing, and upgrade to 800 and 1600 Mbps with a 64-bit wide data path, is emphasized. Finally, system maintenance advantages of 1394's hot pluggable features are discussed, with an eye toward cost reduction on the flight line and total operational time of the aircraft avionics systems     

综合化航空电子系统可信软件技术

航空电子系统要求航空任务的执行具有确定性、可预测和可控性。深入分析综合化航空电子系统软件安全性、可靠性、完整性和实时性需求,提出了综合化航空电子系统软件可信性的定义。首次将可信计算引入到综合化航空电子系统中,建立综合化航空电子系统可信软件体系结构,在此基础上,提出软件可信运行环境构建方法和可靠性增强技术。这些技术能够保障综合化航空电子系统的可预测性,对保证飞机任务的执行及其安全具有重要的作用,为研制适合于中国大飞机的综合化航空电子系统可信软件奠定基础。     

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。     

ARINC659总线在IMA架构中的适用性分析

综合模块化航电系统在飞机航电设备的研制中逐渐得到应用,实现综合化模块化航电的一个关键技术是系统内部总线的选择,通过论述综合模块化航电系统对系统内部总线的要求、介绍ARINC659总线的特点,分析ARINC659总线在综合模块化航电系统中的适用性,可以得出ARINC659总线能够满足综合模块化航电系统的要求,目前ARINC659总线已经开始广泛应用于综合模块化航电系统中.     

航空电子系统综合显示处理技术研究

集中控制和综合显示技术在先进作战飞机航空电子系统中的应用日益广泛,综合显示处理机作为航空电子系统控制和管理的核心,其系统结构、可靠性及综合显示控制将是系统平台设计要解决的首要问题.本文介绍了一种机载综合显示处理机,根据航空电子系统功能需求及显示控制系统结构,进行了系统层次化结构设计,并对综合显示控制系统的系统显示控制、通信控制及模块化设计与实现技术进行了研究分析,最后给出合理的模块化设计与实现方案.航空电子系统综合试验、应用表明,综合显示处理机性能先进、可靠性高,并极大地改善和提高了航空电子系统的整体性能.     

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.     

新一代航空电子总线系统结构研究

航空电子总线系统结构是航空电子系统的神经中枢,直接决定着航空电子综合化程度的高低和性能的优劣。本文通过对航空电子数据总线结构现状和发展要求的分析,提出了新一代航空电子总线系统的设计原则和体系结构,并论述了其核心技术综合模块化航空电子系统的通用模块和综合核心处理机的组成。     

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。     

The Impact of Integrated Electronics on Aerospace Avionic Subsystems

Integrated electronics or microelectronics is one of today's major technical frontiers. Possibilities offered to the designer of avionics subsystems, for aerospace vehicles, by these techniques, are almost limitless, from the point of view of performance capabilities as well as reliability and maintainability. Application will change current engineering practices in avionics design. Some changes will be easy; in others, problems will appear. This paper discusses these changes, indicating potential gains to be expected as well as potential problem areas. The rise in the application of integrated electronics is expected to be high for the next 10 to 15 years. By 1980, integrated circuitry will have largely replaced the use of discrete components, and the rate-of-increase-of-application curves will level off.     

分级式航空电子综合化仿真系统研究

介绍一个分级式航空电子综合化仿真系统。该系统以航空电子综合化工程中一个分系统为仿真目标,由两层双余度1553B总线和MBI(multiplex bus interface)将AVS(Avionics simulator)、SSCU(subsystem control unit)、若干个EQS(equipment simulator)以及部分真实设备连成的三级分布式计算机系统。一个面向实时控制的分布式操作系统和相应的仿真软件分布在三级仿真器中;其中,分布式操作系统实现两级总线的衔接、通信控制、并行多任务管理、错误检测、故障处理和实时内存数据库管理,仿真软件模拟航空电子上层环境、操作员控制与显示、分系统各设备数据产生与接收数据处理以及信息处理应用任务。系统研制成功为工程化实现打下了技术基础并提供了一个实验环境。     

多窗口传输协议及其在航空电子系统大数据传输中的应用

随着航空电子系统模块化技术的发展,系统内大数据传输的需求越来越明显,现有的几种大数据传输方式或需要更改现存系统架构,或需要系统具有特定功能支持,难以在不同的航空电子系统中进行广泛应用。为解决这一问题,本文提出一种可在系统应用层中实现的多窗口传输协议及其实现方法。该协议使用额外的资源同时进行多窗口信息传输,保证了在机载网络不稳定环境下传输的速率和稳定性,满足系统大数据传输的需求。而且方法在应用层实现,避免了对系统现有硬件和软件架构的更改,适用范围较广。     

Digital Electronics Where We are and Where We are Going

The paper synopsizes the current situation with regard to the nature of the red as well as the blue-grey forces as their capabilities impact future avionics systems. The paper describes today's climate as it relates to the avionics posture of the current and future fighter air forces, congressional desires and budgetary direction. The paper describes the current US Air Force response in the terms of modular systems. The benefits of modular avionics systems are delineated and the impact of software on this new hardware approach are explained. The way to the future is postulated in terms of the threat versus force posturing and the impact on both today's and future weapons systems. The paper concludes with several recommendations which, while they will somewhat alter traditional industrial relationships, will also address the future avionics needs of the US Armed Force.     

Today... tomorrow [of multidisciplinary systems of systems]

Some recent or near future examples of multidisciplinary systems of systems are illustrated. They include: upgraded Shuttle avionics; Airbus fly-by-wire; integrated modular electronics; electric automobiles; all-electric aircraft; and JointSTARS system     

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。     

基于并行工程的航空嵌入式软件测试过程研究

航空嵌入式软件市场不断动荡与激烈竞争的局面对航空嵌入式软件测试提出了新的挑战,商业化的第三方软件测试面临着质量、进度、成本等问题,而良好的软件过程与持续的过程改进是解决这些问题的一个途径。从对并行工程的研究入手,将并行工程的方法运用到航空嵌入式软件测试实践中,寻求基于并行工程的航空嵌入式软件测试过程,用于解决以上问题。     

航空电子系统地面试验中测试系统的综合化、通用化设计

测试系统作为航空电子系统地面试验中的重要设备,为系统试验提供了自动化、数字化的科学手段和结果分析依据。以往的测试系统都是根据具体型号研制的设备,存在着利用率相对低、资源重复、资金浪费严重的情况。根据航空电子系统的构型和现有的技术条件,飞机航空电子系统综合验证试验研制通用的综合测试系统已成为必然。本文介绍了航空电子系统地面试验中测试系统的综合化、通用化设计方法。