多用途航空飞行实验室(AFL)体系架构研究

摘要

现今航空事业飞速发展，航空电子系统设备复杂繁多，如何研究出一个能支持多机型多设备测试验证的多用途 AFL是一个新兴研究热点。航空飞行实验室（Avionics Flying Laboratory, AFL）最初是针对联合攻击战斗机项目提出的“Fly-Fix-Fly”新概念，即通过提供真实飞行环境对航电设备进行测试验证，以提升对设备测试验证的准确率和精度，能更有效的发现设备存在的问题。本文以 AFL系统体系架构为研究课题，把综合测试验证系统（Integrated Test and Verification System, ITVS）看做一个综合逻辑分区，采用统一FC总线互连IMA架构对AFL系统体系架构进行了设计，针对以下三部分进行了研究。
　　一、考虑AFL系统与一般飞机之间的不同，在组成方面添加ITVS以提供系统功能赖以实现的基础。由于系统需要能兼容不同机型不同设备已达到多用途，对开放性要求很高，因此架构设计上融入综合模块化航电架构（IMA）思想。在对系统硬件架构、软件架构和系统管理分析后，对系统架构进行详细设计。
　　二、通过对比不同总线的各种性能，选择性能及开放性兼优的FC网络作为统一互连AFL各系统的总线。分析AFL系统对网络总线的需求，根据FC总线各拓扑结构优劣及系统时间关键和任务关键的特征，设计AFL网络拓扑结构和协议，并研究其信息传输控制机制和可扩展接口。
　　三、实时性、吞吐量和处理能力是受AFL系统架构影响较大的重要性能指标，与测试验证任务性能密切相关，对于准确完成各个系统的飞行测试验证任务有非常重大的意义。采用理论分析对比联合式和统一FC互连IMA架构实时性，后基于OPNET仿真平台对系统实时性及吞吐量进行仿真。通过研究不同架构下系统处理器利用率和任务处理加速比来反应处理能力，采用理论分析与建立仿真模型结合的方法对系统处理能力进行评估。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

微缩语表

第一章 绪论

1.1课题研究背景与意义

1.2 国内外研究历史与现状

1.3 本文的主要贡献与创新

1.4 本文的结构安排

第二章 航空飞行实验室系统分析

2.1 引言

2.2 AFL体系架构需求分析

2.3 AFL系统硬件结构

2.4 AFL系统软件结构

2.5 AFL系统管理

2.6 本章小结

第三章 航空飞行实验室系统架构设计

3.1 引言

3.2 AFL系统总体架构

3.3 AFL系统网络架构设计

3.4 AFL信息传输控制方法设计

3.5 可扩展接口设计

3.6 本章小结

第四章 航空飞行实验室系统实时性分析

4.1 引言

4.2 AFL系统延迟构成分析

4.3系统实时性建模

4.4 实时性对比仿真

4.5 本章小结

第五章 基于OPNET平台航空飞行实验室系统实时性仿真

5.1 引言

5.2 AFL仿真系统设计

5.3 仿真及结果分析

5.4 本章小结

第六章 航空飞行实验室系统处理能力

6.1 引言

6.2 AFL处理能力指标

6.3 AFL系统处理器利用率

6.4 AFL系统处理加速比

6.5 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 全文总结

7.2 研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果