綜合化飛行器管理計算機技術(shù)研究

摘 要 飛行器管理系統(tǒng)是目前國外在進行新一代飛機的研發(fā)過程中最常用到的系統(tǒng)，其包括了機電設(shè)備管理、飛行控制等項目。運用飛行器管理系統(tǒng)不單能使飛機的性能得到大幅度的提高，同時所產(chǎn)生的不必要經(jīng)費也會降低。飛行器管理計算機是飛行器管理系統(tǒng)的核心，而當前所應用的細粒度可配置飛行器管理計算機技術(shù)是系統(tǒng)的關(guān)鍵。細粒度可配置飛行器管理計算機與以往的飛行器管理計算機存在著很大的不同，其在滿足了不同系統(tǒng)需求的同時兼顧了飛機控制系統(tǒng)的安全要求，使飛行器管理系統(tǒng)更加可靠，實用性更強。

關(guān)鍵詞 綜合化 飛行器 管理計算機 技術(shù)研究

中圖分類號：TS736 文獻標識碼：A

當前機載電子系統(tǒng)正在逐步的增強，并且綜合化的需求也在不斷提高，同時這也是新一代飛機平臺在發(fā)展過程中的重要表現(xiàn)。飛行器管理系統(tǒng)是僅次于核心處理機的第二大綜合系統(tǒng)，飛機控制、機電設(shè)備管理等是其重要的功能，飛行器管理計算機是飛行器管理系統(tǒng)的核心。①當前新一代飛機的飛行器管理計算機通常都采用細粒度可配置飛行器管理計算機技術(shù)，此技術(shù)中對模塊級容錯系統(tǒng)的應用，在使飛機系統(tǒng)的多余度安全得到了保障的同時，也滿足了余度配置和不同系統(tǒng)的安全需要，系統(tǒng)配置能力得到了靈活的應用。

1 飛行器管理計算機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

細粒度可配置飛行器管理計算機的容錯計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是分布式的，主要是因為所使用的通用機載計算機模塊中采用了外廠可更換模塊。三個節(jié)點計算機組成系統(tǒng)，再由高速串行總線將節(jié)點計算機相互連接。每一個節(jié)點計算機在執(zhí)行系統(tǒng)任務時都是與其他的節(jié)點計算機處于同步狀態(tài)的，各節(jié)點計算機在執(zhí)行系統(tǒng)任務時，依靠高速串聯(lián)總線對不同的模塊進行數(shù)據(jù)之間的交換。并且如果某一個節(jié)點計算機內(nèi)出現(xiàn)一次故障，并不會導致該節(jié)點計算機失效。②節(jié)點計算機之間容錯的故障隔離是由多數(shù)表決所決定的，電源模塊、處理器模塊等構(gòu)成了計算機中的的通用LRM模塊，LRM模塊降低了維修時所產(chǎn)生的費用（將系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)槎壘S修），減少了模塊的種類。

細粒度可配置飛行器管理計算機針對不同的任務的容錯性能具有以下幾點：

（1）在實現(xiàn)關(guān)鍵應用二次故障應用方面，采用三節(jié)點容錯計算機多數(shù)表決結(jié)構(gòu)；

（2）在面對不同的任務時，三余度互比對配置和三余度主結(jié)構(gòu)配置最為常用，同時雙余度或單余度適用于低安全級別的任務；

（3）信息的輸入和指令的輸出運用的是兩級表決界面機制，表決的有效性得到了增強，同時隔離了故障，是故障及時得到治理。

2 飛行器管理計算機軟件結(jié)構(gòu)

細粒度可配置飛行器管理計算機與專用飛控計算機相比，在多資源管理和多安全級別方面更加先進，對軟件的性能進行了提升，也增加了許多以前沒有的功能，如分區(qū)保護任務、構(gòu)建虛擬通道等。在任務軟件面向應用任務進行操作、開發(fā)新軟件和操作系統(tǒng)上，細粒度可配置飛行器管理計算機具有很顯著的效果。

2.1 操作系統(tǒng)的強實時性和安全性

要滿足飛行控制功能，強實時性就必須要得到保證。飛行控制的核心是交叉?zhèn)鬏?，一般是在微秒級，所以核心參?shù)指標在操作系統(tǒng)中的體現(xiàn)必須是微秒級的。

飛行器管理計算機操作系統(tǒng)中還有一個必須要考慮的目標就是安全性，用戶程序在操作系統(tǒng)的支撐下是否安全，安全性評估是否符合操作系統(tǒng)自身，這都是安全性的存在價值，同時，操作系統(tǒng)的安全性也要滿足DO-178B標準。③

滿足了AR NC653標準要求的飛行器管理計算機操作系統(tǒng)，可以降低在開發(fā)程序的過程中的計算機資源管理壓力。飛行管理計算機操作系統(tǒng)需要對所執(zhí)行的任務進行排序，并對軟件的工作過程進行管理，以確保不同的任務在執(zhí)行中不會發(fā)生時間上或是空間上的沖突，防止故障蔓延。要使惡意攻擊和誤操作得以避免，就必須運用內(nèi)存保護機制對用戶任務和內(nèi)核進行隔離保護。嵌入系統(tǒng)的設(shè)計者能夠通過對可證實資源請求的嚴格遵守來確保資源的可用性，時域和空域在任務中的可用性也就得到了保證。各個空間中固定的內(nèi)存得到了分配，內(nèi)存互不影響，彼此獨立。

2.2 管理軟件中的高實時、高安全系統(tǒng)

飛行器管理計算機在執(zhí)行不同程度的安全任務時需要共享同一個硬件平臺，這就需要對管理軟件中的高實時、高安全系統(tǒng)進行研究和開發(fā)。其主要的作用是對整個平臺的故障處理、余度管理、同步處理等進行調(diào)整。④同時高實時、高安全系統(tǒng)促進了綜合化的完成，成為其核心系統(tǒng)功能，隔離了平臺公共資源和應用軟件。源代碼從硬件中的獨立，分布式系統(tǒng)實現(xiàn)的透明化，這些都是高實時、高安全系統(tǒng)管理軟件帶來的改變。

硬件設(shè)備的多樣性和復雜性威脅著系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，應用程序的應用環(huán)境無法達到符合邏輯的額要求，開發(fā)人員的精力被分散不能完全用于應用功能上，這些復雜的問題隨著高實時、高安全系統(tǒng)的建立而得到了逐步的改善。

3 總結(jié)

細粒度可配置飛行器管理計算機在需求上滿足了飛機控制系統(tǒng)，模塊級的容錯也得以應用。同時，結(jié)合了飛機的整體設(shè)計和性能，與其他的系統(tǒng)進行合理的整合，是飛機的各部分系統(tǒng)都能夠完美的呈現(xiàn)出來最佳狀態(tài)。面對不同的任務需求，通過靈活的方式進行合理的余度配置，再有針對性的進行系統(tǒng)性能以及可靠性、可用性方面的整理，使飛行器管理計算機系統(tǒng)滿足綜合化需求。

注釋

① 寧月光.飛行器管理計算機操作系統(tǒng)技術(shù)研究[J].西安文理學院學報（自然科學版），2011（14）：64-76.

② 鮮飛.在線測試技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展[J].電子工業(yè)專用設(shè)備，2006（5）：56-64.

③ 羅海明，謝劍斌，陸志肖.機電系統(tǒng)綜合化控制和管理[J].直升機技術(shù)，2010（6）：12-15.

④ 王恒，吳媛媛.集成電路在線功能測試技術(shù)研究[J].艦船電子工程， 2007（3）：36-41.