时间触发网络的容错中间件研究

摘要

随着航空电子系统的快速发展，其对网络通信在可靠性、实时性、确定性以及容错性等方面提出了更高的要求。而在时间触发网络中相比于传统的事件触发机制，引入了时间触发机制，使得网络具有确定性、高可靠性和高实时性等优点，可以满足航电系统的需求，因此其得到越来越多的关注、研究与应用。
　　目前航空电子系统发展的趋势和方向是分布式综合模块化航空电子系统（DIMA）。其分布式节点间通信对系统的可靠性、安全性等要求更高，且需要能够对系统故障进行容错。但当前对于DIMA系统以及时间触发网络的容错机制方面的研究相对较少，健康诊断与故障检测诊断难、容错机制不完善仍然是航电系统面临的主要问题之一。基于此，本文提出了时间触发网络的容错中间件，主要是为系统提供一个统一的容错管理平台，使容错管理和应用分离，降低航电系统及时间触发网络相关应用开发难度和复杂性。
　　本文首先介绍了容错中间件技术及其思想以及时间触发和事件触发的区别，说明了时间触发网络的优点，提出了时间触发网络的容错中间件。在研究时间触发网络及其机制特点后，从中提取出了可以用于本容错中间件容错机制的组成员协议（GMP）并对其算法进行了改进。该改进算法主要负责对本文提出的容错中间件的通信传输故障进行容错。随后本文针对DIMA系统环境下的航电系统设计了容错中间件模型及系统功能架构。其中主要应用了故障分析树、知识数据库、推理机及故障诊断专家系统等技术，用于实现航电系统的故障检测与健康管理等功能，将系统各模块的故障检测诊断与容错过程同上层应用分离。最后以航空电子系统中的雷达子系统为例，实现并验证了该容错中间件设计的可用性和合理性，可以满足系统的需求。

目录

声明

缩略词表

第一章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 研究现状和发展趋势

1.3 存在的问题与研究的意义

1.4 本文的主要工作

1.5 本文的结构

第二章 容错中间件技术与时间触发介绍与分析

2.1 容错技术介绍

2.2 容错中间件思想

2.3 容错中间件的分类及介绍

2.4 时间触发与事件触发系统比较

2.5 本章小结

第三章 时间触发网络的容错机制研究

3.1 时间触发架构

3.2 时间触发以太网

3.3 时间触发网络的容错算法及其改进

3.4 本章小结

第四章 时间触发网络的容错中间件模型设计

4.1 设计背景和应用环境

4.2 系统总体架构设计

4.3 系统功能结构设计

4.4 故障检测与恢复功能设计

4.5 本章小结

第五章 时间触发网络的容错中间件的实现与验证

5.1 子系统管理模块

5.2 故障检测与诊断模块

5.3 故障恢复与容错模块

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 研究的不足与期望

致谢

参考文献

攻读硕士期间取得的成果