面向故障封闭的航空电子分区综合模型完整性理论研究

Distributed Integrated Modular Avionics system （DIMA）can be seen as a distributed integration of sub-function areas with integrated modular structure and switched connection on airborne environment. During the process of integration, it pay more attention to the consistency performance of mission-critical and safety-critical guarantee capability, which is mainly concentred in system integrity. To solve the problem of consistency guarantee ability interrupt caused by the integrity mis-docking between integrated core processor and integrated avionic network, this research mainly focuses on the modeling of avionics partition integrating self-organized model with fault containment by introducing partition management technology with critical attribute guarantee mechanism into integrated avionic network. Then the integrity docking scheme between integrated core processor and integrated avionic network will be established by using partition boundary self-containment ability for function demand and performance guarantee. Based on the partition integrating model, the theory of time integrity and integrating integrity will be developed, including the matching scheduling strategy of time integrity based on partition boundry under mission profile, the trajectory approach evaluation method under partition boundry restriction, the evolution pattern of integrating integrity based on partition boundary and the admittance control rule for partition integrating. Through the research, it will establish a theory foundation to the design of next generation large and medium-sized aircraft.

分布式综合化航空电子系统（DIMA）可看作是具有综合模块化结构，并采用交换互连的子功能区域在机载环境中的分布式集成，更加强调任务关键和安全关键等关键属性在子功能区域集成过程中的一致性性能，并集中体现于系统完整性。本项目针对综合核心处理和综合航电网络完整性不能对接而导致的一致性保障能力中断问题，通过将具有关键属性保障机制的分区管理技术在综合航电网络上进行延伸，创建具有故障封闭一致性的航电分区综合自组织模型，并利用分区边界形成的功能需求和性能保障能力的自封闭性，建立综合核心处理和综合航电网络完整性对接方案；基于此，发展分区综合模型下分布式综合化航电系统时间完整性和集成完整性理论，提出任务剖面下基于分区边界的时间完整性匹配调度策略和分区边界约束下的确定性轨迹分析方法，提出基于分区边界的集成完整性演进模式和分区集成准入控制方法。通过本项目研究，为我国大中型飞机下一代综合化航电系统设计奠定理论基础。

分布式综合化航空电子（DIMA）系统可看作是具有综合模块化结构并采用交换互连的子功能区域在机载环境中的分布式集成，更加强调任务关键和安全关键等关键属性在子功能区域集成过程中的一致性性能，并集中体现于系统完整性方面。但目前尚缺乏有效方法使得综合核心处理系统的安全关键性设计要求在综合航电网络上得到贯彻并获得性能一致性保障。围绕该问题，本项目从理论建模、算法设计、仿真验证和原型验证等角度出发，系统地进行面向故障封闭的航空电子分区综合模型完整性理论研究，取得丰富的研究成果。开展了系统分区同步方法、网络分区综合模型研究，构建了网络同步机制与系统调度时序的匹配分析关系，提出了分区综合的时间保障机制，基于此设计了DIMA系统层次化匹配调度算法，采用随机网络演算理论对DIMA系统混合关键性流量传输进行性能评价与仿真，形成了分区综合自组织模型下系统调度的时间确定性分析评价技术；完成了分区调度集成演进模型与逻辑链路集成反馈设计，提出了基于分区综合的子功能区域集成完整性演化机理与一致性保障方案；并通过COTS技术改造和FPGA模型设计，建立了分区综合自组织模型的最小原型验证环境，对分区综合相关理论和技术进行了验证。通过本项目研究，实现了综合航电网络建立分区综合的基础上综合核心处理和综合航电网络的完整性对接，有利于任务关键和安全关键等关键保障属性在分布式综合化航电系统得到自顶向下的贯彻，丰富了航电综合化思想的内涵，相关研究成果为我国大中型飞机下一代综合化航电系统设计奠定了理论基础。本课题共发表论文16篇，其中SCI检索论文2篇，EI检索论文9篇；申请发明专利8项；毕业博士生2人，硕士生2人。