為了構建先進的航空電子系統,當前的航空電子系統更加強調開放式架構、商用貨架技術和統一網絡,由此綜合模塊化航空電子系統(IMA)概念應運而生。為了實現任務關鍵和安全關鍵的航空電子系統,綜合調度技術廣泛應用于航空電子體系結構中,并成為IMA架構優勢使能的關鍵技術。 本書立足于當前航空電子系統研究現狀,跟蹤體系架構的發展趨勢和技術難點,討論航電系統綜合調度模型及其設計方法,并結合交換式網絡組網特征,深入討論IMA架構的系統綜合調度方案和實時性評價方法。 本書的讀者對象為從事航空電子系統以及其他綜合電子系統設計的研究人員和工程技術人員,也可作為高等院校信息與通信工程、計算機等專業師生從事實時系統、實時網絡研究的參考書。
本書以國家自然科學基金資助項目---“信息化戰場環境下航空電子綜合系統的動態行為和設計方法研究”和“面向故障封閉的航空電子分區綜合模型完整性理論”為背景展開,以美國及歐洲的先進航電系統為研究基礎,對航空電子系統分區綜合設計技術進行研究。在本文中,針對上層調度器和下層調度器自由組合的6種分區調度模型,主要解決分區任務可調度性分析和分區參數設計兩大問題。在此基礎上,討論混合關鍵性分區綜合設計,以及包含航電核心處理和互連網絡的航電系統整體綜合設計。
何鋒 1999年進入北京航空航天大學電子信息工程學院學習,2008年獲得通信與信息系統博士學位,2011年博士后出站留校任教,2014年6月至2015年6月公派赴法國國立圖盧茲綜合理工學院(INPT)學術訪問。研究方向包括:航空電子綜合、實時調度、嵌入式系統架構、實時網絡等。承擔數字電路、航空電子綜合技術、電子電路數字化設計等課程授課。作為項目負責人主持的項目有:國家自然科學基金、航空科學基金、基礎業務發展基金等,以及多項橫向課題;作為技術負責人參與“十二五“總裝和工信部多項重點預研課題研究。目前已發表學術論文40余篇(其中SCI、EI檢索19篇)、授權專利7項、軟件著作權4項,曾獲國防科技進步一等獎一項。
目錄
第1章緒論
1.1航空電子系統及其發展歷程
1.1.1航空電子系統層次結構
1.1.2航空電子系統發展歷程
1.1.3航空電子系統設計特點
1.2航空電子系統發展挑戰
1.2.1網絡中心戰的挑戰
1.2.2從IMA到DIMA
1.2.3混合關鍵性發展
1.3航空電子分區管理模型
1.3.1分區管理概念
1.3.2分區管理模型
1.4分區管理研究現狀
1.4.1基本概念
1.4.2可調度性
1.4.3分區設計
1.4.4混合關鍵性
1.5研究工作和結構安排
1.5.1研究內容與貢獻
1.5.2全文結構安排
1.6本章小結
第2章航空電子系統結構及分區管理
2.1航空電子系統結構
2.1.1開放式系統
2.1.2模塊化航空電子系統
2.1.3核心處理系統
2.1.4航空電子系統軟件模型
2.1.5藍印系統
2.1.6通用功能模塊加載軟件映射
2.2分區管理
2.2.1分區屬性
2.2.2分區操作模式轉換
2.2.3分區調度
2.2.4分區控制
2.3進程管理
2.3.1進程屬性
2.3.2進程狀態切換
2.3.3進程控制
2.3.4進程調度
2.4分區調度基本模型
2.4.1分區和實時任務
2.4.2調度策略和理論
2.5機載互連網絡
2.5.1機載網絡發展歷程
2.5.2網絡分區
2.5.3AFDX組網技術
2.5.4TTE組網技術
2.6本章小結
第3章基于輪轉調度策略分區設計
3.1輪轉調度模型
3.2下層調度器采用固定優先級策略
3.2.1可調度性分析
3.2.2分區設計
3.3下層調度器采用動態優先級策略
3.3.1可調度性分析
3.3.2分區設計
3.4實例分析
3.5本章小結
第4章基于固定優先級調度策略分區設計
4.1固定優先級調度模型
4.2下層調度器采用固定優先級策略
4.2.1可調度性分析
4.2.2分區設計
4.3下層調度器采用動態優先級策略
4.3.1可調度性分析
4.3.2分區設計
4.4實例分析
4.5本章小結
第5章基于動態優先級調度策略分區設計
5.1動態優先級調度模型
5.2M.Spuri 的算法
5.3下層調度器采用固定優先級策略
5.3.1可調度性分析
5.3.2分區設計
5.4下層調度器采用動態優先級策略
5.4.1可調度性分析
5.4.2分區設計
5.5本章小結
第6章航空電子分區設計綜合評價
6.1可設計性評價
6.1.1評價模型
6.1.2評價結果
6.2G.Lipari及G.Lipari 模型
6.2.1G.Lipari模型
6.2.2G.Lipari 模型
6.3分區設計解
6.4分區設計參數評價
6.4.1評價模型
6.4.2評價結果
6.5本章小結
第7章混合關鍵性分區綜合設計
7.1混合關鍵性系統分層調度架構
7.1.1混合關鍵性任務模型
7.1.2混合關鍵性分區模型
7.1.3分區資源重配置機制
7.2調度策略及可調度性分析基礎
7.2.1任務時間需求函數
7.2.2資源供給界限函數
7.2.3混合關鍵性可調度判定
7.3高效可調度性分析
7.3.1待考查區間邊界
7.3.2可調度判定問題等效轉化
7.3.3快速收斂分析 QPA
7.4虛擬相對截止期限分配及分區參數設計
7.4.1問題分析與形式化描述
7.4.2基于禁忌搜索的虛擬相對截止期限分配算法
7.4.3分區參數設計
7.5實例分析
7.6實驗仿真與結果分析
7.6.1隨機任務集生成方法
7.6.2分區可調度性分析
7.6.3虛擬相對截止期限分配
7.7本章小結
第8章分布式任務分配與分區設計
8.1核心處理系統模型與分析
8.1.1平臺模型
8.1.2任務與消息模型
8.1.3實時性分析
8.2多層資源分配構架
8.3平臺層任務分配算法
8.3.1任務分配問題的形式化分析
8.3.2遺傳模擬退火算法
8.3.3基于GSA的核心處理系統任務分配算法
8.4節點層分區參數優化
8.5實驗與分析
8.5.1實例分析
8.5.2性能對比
8.6本章小結
第9章基于IMA系統的任務序列實時性分析
9.1基于AFDX網絡的IMA系統模型
9.1.1任務模型
9.1.2消息模型
9.1.3AFDX網絡模型
9.2釋放抖動影響分析
9.3網絡演算理論
9.3.1網絡演算基本概念
9.3.2網絡演算端到端延遲計算
9.3.3網絡演算緊性方法
9.4消息端到端延遲分析
9.4.1端到端延遲分解
9.4.2AFDX端系統排隊延遲
9.4.3端到端延遲求解
9.5任務序列響應時間上界
9.6實例分析
9.7本章小結
第10章時間觸發系統分區綜合設計
10.1網絡分區綜合模型
10.1.1分區隔離機制
10.1.2TTE時鐘同步過程
10.1.3時間觸發架構同步方法
10.1.4分區綜合模型
10.2網絡分區綜合模型調度設計
10.2.1核心處理系統分區調度
10.2.2統一網絡調度
10.2.3DIMA系統時刻調度
10.3實驗與分析
10.3.1算例說明
10.3.2調度結果分析
10.4本章小結
第11章結論與展望
11.1主要結論
11.2研究展望
參考文獻
術語索引