综合化航空电子系统安全技术研究进展

综合化航空电子系统具有高度综合化、模块化和开放性的特点.各子系统之间相互联网通信,资源高度共享、数据高度融合等特性使得综合化航空电子系统存在巨大的信息安全隐患.事实上,信息安全技术已经成为影响飞机安全和任务执行的关键因素之一.综合化航空电子系统要求信息安全等级为CC(CommonCriteria)的最高安全级别,信息安全模块要求实时性和低开销,因此综合化航空电子系统安全技术面临着巨大的挑战.综述综合化航空电子系统安全体系结构,分析和比较了各种综合化航空电子系统安全保障机制,具体包括:实时操作系统的时空隔离机制,虚通道通信机制,数据通信、处理和存储过程中的机密性、完整性保护机制等.通过这些分析和比较,希望能够为实现具有高可靠性、高可生存性和高可用性的综合化航空电子系统安全技术奠定基础.     

新一代航空电子故障预测与健康管理系统综述

PHM作为一种新的综合化系统检测、故障诊断、故障预测及健康管理技术,是提高系统可用性、维修效率和降低寿命周期成本的重要手段,已成为未来飞机航空电子系统设计的一项关键技术和重要目标之一;文中从PHM技术和航空电子系统的发展角度,介绍了PHM技术发展趋势和面临挑战,重点对航空电子故障预测及健康管理(APHM)系统设计,如层次化体系结构、功能要求,以及故障预测、健康评估、系统维护等关键技术进行了详细讨论,并给出了一种合理的系统健康诊断解决方案,最后总结探讨了PHM技术的一些发展趋势。     

综合化航空电子系统软件接口研究

综合化航空电子系统软件对系统的综合性能具有较高的要求。全面分析了综合化航空电子系统的性能需求,定义了综合化航空电子系统性能评估模型,首次对综合化航空电子系统进行全面评估,建立了综合化航空电子系统体系结构和功能软件的评估模型,分析和对比了综合化航空电子系统软件现有接口标准规范。在航空电子系统软件开发中将多个标准结合起来参考使用,将有利于提高机载软件的重用性、移植性、安全性和可靠性。     

综合化航空电子的系统管理技术

随着微电子技术、计算机技术及信息技术的迅猛发展,航空电子系统完成的功能也越来越复杂,已经从原来独立功能子系统逐渐向高度综合化的航空电子系统方向发展.该文研究在综合化航空电子平台下,采用层次化、模块化的系统管理技术,通过健康管理、故障管理、安全管理、配置管理,解决在综合化环境下的可靠性、可用性问题.     

基于形式化方法的航空电子系统检测

随着航空型号的快速发展,航空电子系统的数字化程度越来越高,软件在其中所占的比例越来越大.对航空电子系统中的软件进行测试和检测是保证航空电子系统质量及可信运行的基础.通过分析航空电子系统软件体系结构,对航空电子系统进行形式化建模,并在此基础上,提出了一种形式化的系统级综合检测方法,从静态和动态两个方面对航空电子系统进行检测,最后通过设计并实现一个综合检测系统来验证该方法的有效性.     

综合化航空电子系统开发平台—航空电子仿真系统

航空电子系统的研制投资强度高、开发难度大、研究周期长，必须在功能完善的开发平台上才可能实现。章介绍了综合化航空电子系统在研制过程的各主要阶段开发平台的任务、系统构成和软件配置。     

基于Windows的低成本航空电子模拟器的设计

以雷达航空电子系统模拟器的构造为例，通过对该模拟器的设计需求分析及其体系结构和涉及到的软件描述，提出了以Windows和商用产品为基础，构造模块化、高可靠性、成本低的航空电子模拟器的方法。     

基于参数优化支持向量机的航空电子系统故障诊断

随着航空电子系统的不断发展,复杂性和关键性不断增强,其故障的实时在线诊断越来越受到重视;针对电子系统在故障诊断中表现出的非线性、复杂性、强干扰性和多样性的特点,提出采用支持向量机进行航空电子系统的故障诊断;同时,采用粒子群优化(PSO)算法实现支持向量机的参数寻优,以提高其参数选择的效率,避免人为选择参数的不足;仿真实验表明,该方法融合航空电子系统的多点测试信息,结构简单时效性高,故障检测正确率达到97.5％,平均故障识别正确率达到96.9％,适用于信息融合型的航空电子系统在线智能故障诊断.     

浅述新兴的电子系统故障预测与健康管理

介绍了新兴的电子产品故障预测与健康管理（PHM）理念,给出了电子系统PHM的体系结构,分析了电子系统PHM关键技术,最后探讨和分析了实现电子系统PHM的四种主要方法。     

CAN总线及其高层网络协议在无人飞行器航空电子系统中的应用

为了提高无人飞行器航空电子系统的工作效率,提出利用CAN总线进行航空电子系统内部的数据传输;分析了CAN总线的特点,并指出了CAN总线作为无人飞行器航空电子系统总线的优缺点,介绍了CAN总线高层网络协议CANaerospace的报文类型和结构、定时触发的总线调度及对系统的冗余支持等方面优于基本CAN总线协议的各项特点,在此基础上,给出了基于CAN总线和CANaerospace协议的无人飞行器航空电子系统设计实例.实践证明,该设计能够满足无人飞行器数据传输可靠性、实时性等方面的要求.     

综合航电系统健康管理体系结构设计

健康管理体系结构是军用综合航电系统的重要组成部分,关系到综合航电系统和战机安全性、生存性、维护性等多方面.概述了综合航电系统的结构组成,剖析了健康管理的内涵.通过论述系统、环境和人对系统失效行为的影响,归纳了系统失效类型,明确了健康管理体系结构设计的三方面需求.在此基础上,提出了一种新的健康管理体系结构,并完成了机载部分和地面部分的基本结构设计,分析了系统健康信息处理流程,最后就下一步要研究的问题进行了探讨.     

一种基于航电系统架构模型的故障树自动建模方法

航电系统作为安全关键系统,利用故障树对其进行安全性分析十分必要。然而,传统的故障树依靠手工构建,主要依赖于分析人员对系统的理解程度;同时由于安全性分析人员与系统设计人员对系统的理解不同而很难保证失效模式与系统架构的一致性。针对上述问题,提出了一种基于航电系统架构模型的故障树自动建模方法:通过向系统设计模型中添加相应的安全性属性,并嵌入高级形式化语言AltaRica中的断言机制描述故障转移过程,由此形成安全性分析模型;基于此模型利用路径追溯的方法完成故障树自动建模。以某飞机驾驶舱显示系统为案例的研究结果表明,所提出的方法能基于航电系统架构模型有效进行故障树自动建模,从而确保了故障树分析结果的完整性。     

航电中继系统多通道ARINC429总线故障注入方法

针对民用飞机航电系统集成测试中多通道故障并行注入的问题,研究ARINC429总线故障注入方法并实现功能设计;首先,分析航电中继系统的数据交互方式,设计基于航电中继系统的故障注入架构,研究基于反射内存通信网络的多通道并行故障注入方法;然后,分析ARINC429总线在协议层和应用层的故障类型和对应的注入方式,并完成故障注入功能的逻辑设计;最后,基于航电中继系统搭建故障注入实验平台,进行故障注入实验;实验结果表明,所研究的故障注入方法能够有效完成多设备、多通道航电总线在协议层和应用层的低延时故障注入,满足航电系统集成测试的要求。     

面向拜占庭弹性的余度管理方案

综合化航空电子系统是新一代飞机的一个重要特征,其可靠性和稳定性对整个飞机的飞行和安全起着决定性作用.针对航电系统应当具有高可靠性的特点,提出一种分布式集群余度架构,并设计相应的余度管理方法,以容忍航电系统故障后可能出现的拜占庭错误,有效提高容错计算机的可靠性和容错能力.采用门限签名和集群选主两种方案优化提出的余度管理方法,降低集群中余度计算机之间的通信开销,避免影响航电系统的实时性,提高余度管理效率.通过模拟实验进行测试,结果验证了分布式集群余度管理方法可以有效提升航电系统的可靠性,增强拜占庭弹性,实现在n余度的航电系统中只要拜占庭节点数小于n/3,系统仍然能够正确运行,并且优化方案具有更低的通信开销和计算开销.     

综合航电系统故障处理机制研究

故障处理是综合航电系统的一项关键技术,关系到综合航电系统甚至战机的安全性、维修性和可靠性等诸多方面.总结概括了综合航电系统的特点,分析明确了其对故障处理的需求.针对机上实时故障处理的要求,采用分层处理、统一管理的策略,设计了一种分层的故障处理机制——从设备层、综合区域层和航电系统层三个层次分别进行故障处理的流程设计和所需的蓝图设计,并对故障处理各个阶段采取的策略进行了说明和讨论.最后,就下一步需要研究和解决的问题进行了探讨.     

基于ASAAC标准的BIT设计

为满足航空电子系统的可测试性,降低航空电子系统测试维护成本,结合ASAAC标准设计一个机内自测试(BIT)系统。BIT利用自身资源对系统进行故障检测或隔离,采用总线层次化方法将BIT设计分为系统级、分系统级及模块级3层测试结构,并给出模块级测试的软硬件设计方案。测试结果表明,该系统能使测试与航电系统的健康管理和故障管理紧密结合,在满足测试覆盖率等技术指标的同时,提高航空电子系统可靠性与可测试性。     

交换式以太网用于航电系统的分析

本文通过说明传统航空数据总线的不足,指出采用开放式系统结构的数据通信网络是航电系统发展的必然趋势。分析了提高以太网实时性和确定性的方法及将以太网用于航电系统的优势。介绍了用于航电系统的交换式以太网结构。最后,提出进一步改进以太网性能的途径。     

ISHM-oriented adaptive fault diagnostics for avionics based on a distributed intelligent agent system

In this paper, an integrated system health management-oriented adaptive fault diagnostics and model for avionics is proposed. With avionics becoming increasingly complicated, precise and comprehensive avionics fault diagnostics has become an extremely complicated task. For the proposed fault diagnostic system, specific approaches, such as the artificial immune system, the intelligent agents system and the Dempster–Shafer evidence theory, are used to conduct deep fault avionics diagnostics. Through this proposed fault diagnostic system, efficient and accurate diagnostics can be achieved. A numerical example is conducted to apply the proposed hybrid diagnostics to a set of radar transmitters on an avionics system and to illustrate that the proposed system and model have the ability to achieve efficient and accurate fault diagnostics. By analyzing the diagnostic system's feasibility and pragmatics, the advantages of this system are demonstrated.     

基于SysML的航电系统架构安全性评估方法

针对现有系统安全性分析方法中安全性分析与航电系统架构设计过程无法融合的问题,提出基于SysML的航电系统架构安全性评估方法。首先在EA中基于SysML建模语言建立系统架构模型;然后利用XML解析技术从中提取系统关键信息,并建立故障树模型对其失效概率与区域安全性等进行分析,得到安全性评估结果;最后基于SysML语言对IMA架构下的显示系统进行架构设计和安全性评估,评估结果验证了所提出安全性评估方法的有效性。 