无人机飞行控制软件的自修复技术研究

软件产品的质量是设计出来的,并不是测试出来的。本文归纳了无人机飞行控制软件自修复技术的具体研究内容,提出了基于经典过程控制理论与新的软件分层体系结构相结合的无人机飞行控制软件自修复技术研究的解决方法。     

基于模型驱动构件库的飞行控制软件工厂研究

针对飞行控制软件日趋紧张的型号进度和快速增长的代码规模,首先,提出了基于模型驱动构件库开发飞行控制软件的基本概念,并与传统软件开发方法进行了对比分析;然后,针对飞行控制软件快速开发的需求,根据构件的设计准则,对飞行控制软件功能、性能、软件和硬件组成、接口关系进行领域工程建模;对飞行控制软件的共性通用部分和型号定制部分解耦后进行分层和领域构件化分析,建立了软件工厂模式的开发平台框架;最后,详细讨论了基于模型驱动构件库的软件工厂实现和维护的关键技术。     

飞行控制软件的实时性测试

飞行控制软件是典型的实时嵌入式软件,必须满足时间约束条件。因此,对飞行控制软件的实时性进行测试很有必要。本文中飞行控制软件采用Host-Target测试模式,进行半实物仿真实验。在选取实时性度量指标的基础上,制定合适的测试用例生成策略,手动生成测试用例,利用插桩方法,对飞控软件进行实时性测试,并进行了仿真实验。实验结果表明该方法可以有效地解决飞控软件的实时性测试问题。     

基于VxWorks的小型无人机飞行控制软件设计

针对小型无人机功能日益复杂,迫切需要提高实时性与可靠性等现状,开发了一套基于VxWorks实时操作系统的小型无人机飞行控制软件,实现了无人机自主起飞、空中巡航和自主着陆等飞行控制功能;在完成软件需求分析的基础上,设计了飞行控制软件的总体结构,并结合VxWorks操作系统的运行机制给出飞行控制软件模块化设计方案,着重介绍了多任务环境下任务划分及优先级分配策略;半物理飞行仿真试验表明:该飞行控制软件能够实现自主、指令、人工3种飞行模式下的飞行控制功能,具有良好的实时性和可靠性,满足飞行控制软件最初的设计需求,同时大大降低了开发难度,提高了软件的可维护性和可移植性。     

基于执行时间模型的航天飞控软件可靠性测试

航天飞行控制软件是一种具有高可靠性要求的软件系统,但是目前对航天飞控软件的可靠性还没有进行定量的度量和管理.尝试将软件可靠性的定量模型应用于航天飞控软件系统的测试过程.介绍了基本执行时间可靠性模型,提出了基于历史失效数据拟合的模型校准方法,讨论了基于基本执行时间可靠性模型的软件可靠性增长测试和可靠性检定测试.     

弹载飞行控制软件重用技术的发展趋势研究

弹载飞行控制软件是导弹的核心软件,应用软件重用技术可以有效降低软件产品开发和维护的成本,压缩研制周期,保证软件设计质量的稳定性。本文归纳梳理了弹载飞行控制软件的特点,描述了其应用软件重用技术的现状。并据此对软件重用技术的未来发展趋势做了展望。     

民用无人机飞行控制器软件设计

介绍了民用摄像无人机飞行控制器软件的功能需求。基于数据流图设计了软件的逻辑模型,利用结构化方法设计了软件的模块构成。在程序权限分配和接口设计时采用了智能递阶控制思想。程序的多运行模式流程实现采用了多个互斥主循环加中断的结构。最终设计的飞行控制软件具有4个功能层次,能够在飞控、测试和调参3种模式下运行。介绍了软件设计中的几项专门技术。所设计的软件具有功能集成度高、稳定性好、可扩展性强等特点。     

基于MBD模型自动生成测试用例的软件测试方法

在安全关键软件领域应用基于模型的开发技术时,存在着软件测试充分性的问题。提出了一种基于MBD模型自动生成测试用例、对航空发动机控制软件进行测试的新方法。通过使用MathWorks提供的自动生成测试用例工具箱(SLDV),基于FADEC控制软件的Simulink模型,自动生成满足控制软件模型MC/DC覆盖率100%的测试用例,并在Cppunit测试框架下执行测试用例;通过对比模型输出和测试输出来发现被测对象的问题,确保软件代码与模型的一致性。项目实践表明,该测试方法是软件集成测试的有益补充,提升了软件测试的充分性。     

基于Vega/MFC的直升机视景仿真设计

由于在视觉上的逼真效果,视景仿真在飞行控制方面得到了广泛应用;通过Visual C++/Creator/Vega的结合使用,完成了一个完整的直升机视景仿真系统,包括控制软件和视景软件两部分;控制软件是用MFC完成对HUD画面和飞行数据的实时显示,以及飞行参数输入等;视景软件主要包含了某型号直升机Creator模型的建立、场景的配置、驱动程序的编写等;控制软件与视景软件分别在两台计算机上运行,控制计算机解算出来的数据通过Socket通讯传输给视景计算机,驱动程序根据相应数据驱动Vega视景进行相应姿态、音效等视景演示,在验证飞行控制律和视觉上有很好的效果.     

一种双通道耦合机动飞控软件的故障检测方法

在深入研究某复杂机动飞行控制软件算法模型的基础上,建立机动过程中的故障模式分析和检测方法,以定位潜在的设计风险和缺陷.针对机动过程中双通道耦合的控制律模型,依据各通道的运动学和动力学模型进行运动轨迹分析,其中各通道的飞行状态切换条件的判断是影响控制效果的关键因素.然而,由于实际飞行中存在风干扰、结构干扰等不确定性的输入,仿真和测试中难以对实际机动飞行的各种切换状态覆盖全面.建立机动过程中的风干扰模型作为故障注入,进行测试用例设计和实施,记录机动飞行区间内各种故障模式下的控制切换时序、状态变换点,通过分析实际测试结果发现了控制算法模型的潜在缺陷,给出了设计准则建议,保障了软件质量和飞行方案实现.     

架构和面向对象技术在PLC软件开发中的应用

为降低开发实时多任务控制系统PLC软件的复杂性、提高软件开发效率和质量,把架构和对象技术引入了PLC软件开发。结合对象技术和控制系统特点,强调了抽象对象的概念,提出了被控对象和控制器对象分离的思想,指出了对象技术的适用范围,设计了PLC控制软件架构的结构模型和控制风格。该模型中单元机器级应用对象技术,在单元机器控制软件内部应用面向任务分析与设计方法,并在一个分布式输送机组的控制软件中实现了该模型。     

基于VxWorks的飞行器模飞测试方法研究

在传统飞行器综合测试中,特别是模飞测试中,通常侧重于电气系统的接口匹配性测试,但对飞行控制软件、飞行时序和控制参数的正确性考核不够充分,往往需要依赖半实物仿真试验来进行验证。为解决飞行器传统模飞测试中测试覆盖性不足、测试效率较低的问题,在某型飞行器的测试过程中,采用闭环实时仿真的设计思路,设计了一套基于VxWorks的飞行器模飞综合测试系统。结合某飞行器电气系统综合试验开展了设计验证工作,试验过程模拟了多种工况下的飞行轨迹,能够验证和覆盖所有飞行时序动作,所有硬件系统均能按照设计流程工作,各项技术指标能够满足设计要求。试验表明该方法能够有效提高对飞行控制软件和时序动作的测试覆盖性并能提高整个飞行器的测试效率。     

电爆装置电磁危害检测系统设计--串口控制和测试软件的实现

本文详细介绍了与电爆装置(EED)电磁危害检测装置配套使用的测控软件的设计,主要包括计算机和信号调理器之间串口通信的实现,以及利用数据采集卡进行数据采集部分编程.本系统的测控软件分为控制软件部分和功能软件部分,控制软件主要完成对硬件(调理器、数据采集卡)的设置,功能软件主要完成测试功能.经过实际测试的检验,它较好的满足了测量需求,为电爆装置电磁危害检测提供了有力的帮助.     

基于激光测距的无人机地形匹配飞行方法研究

为了解决现有民用无人机在山区等复杂地形下难以实现地形匹配飞行的问题,分析了地形匹配飞行的技术难点,提出了一种基于激光测距的无人机地形匹配飞行方法;先运用基于最小二乘法的拟合模型提高激光测距模块的精度,再利用激光测距模块分别实时测得无人机与地面的相对高度和地形的起伏角度,结合DMC-PID串级控制算法,使得无人机可以自主实现地形匹配飞行;该方法无需昂贵的地形检测传感器和复杂的软件算法,具有设备重量轻,应用难度低等特点;通过实地飞行测试,验证了该方法的有效性和可行性。      

电爆装置电磁危害检测系统设计——串口控制和测试软件的实现

本文详细介绍了与电爆装置（EED）电磁危害检测装置配套使用的测控软件的设计，主要包括计算机和信号调理器之间串口通信的实现。以及利用数据采集卡进行数据采集部分编程。本系统的测控软件分为控制软件部分和功能软件部分，控制软件主要完成对硬件（调理器、数据采集卡）的设置。功能软件主要完成测试功能。经过实际测试的检验，它较好的满足了测量需求，为电爆装置电磁危害检测提供了有力的帮助。     

基于软件层次化模型的软件测试数据生成

针对基于Markov链模型的软件测试技术在测试数据生成时不考虑软件的结构信息,生成的测试数据集对代码路径的覆盖能力以及缺陷检测能力都较低的问题,将统计测试与基于Markov链模型的测试相结合,提出了一种新的软件测试模型——软件层次化模型。该模型涵盖了软件与外部环境之间的交互,同时描述了软件内部结构信息。还给出了该模型测试数据集的生成算法：首先生成符合使用情况的测试序列,然后为测试序列生成覆盖软件内部结构的输入数据。通过针对示例软件的实验结果表明,与基于Markov链模型的测试方法对比,基于软件层次化模型的测试在满足软件测试充分性要求的同时,提高了测试数据集的代码路径覆盖能力和缺陷检测能力。     

小型无人机飞控系统软件可靠性设计与建模研究

小型无人机硬件受系统造价及其他因素的影响,不能很好地保证小型无人机系统的整体可靠性,而必须通过软件来补充并提高小型无人机系统的整体可靠性;飞行控制系统作为无人机的核心子系统,它的软件可靠性成为了可靠性保证的重中之重。文中首先论述了某小型无人机飞行控制软件的系统结构以及软件可靠性设计的方法和过程,然后利用白盒测试方法结合修正条件/判定覆盖标准对该软件的可靠性进行了测试;测试过程中,通过设计4组不同的测试用例,检验这些用例所对应的测试路径是否与实际情况相同;实验结果表明,所设计的方法满足软件可靠性测试的需要。     

实时操作系统CPU使用率监测的软件容错研究

在硬件实时操作系统中,系统CPU的使用率是系统性能的一项重要指标,如果任务占据了系统的全部CPU,其它任务将无法继续运行,给系统带来灾难性后果。 通过分析实时操作系统中软件运行的特点,系统设计需要采取一定容错策略,以提高系统可靠性和容错能力。在μC/ OS-Ⅱ实时操作系统下对飞行控制软件中的任务进行实时监测。首先给出在μC/ OS Ⅱ实时操作系统下CPU使用率的计算方法,合理提出CPU的监测周期。其次,给出对CPU使用率异常的故障检测算法,对故障进行故障处置,提高系统的容错能力。最后,通过在MPC5674飞行控制计算机中编写嵌入式飞行控制软件来验证四种对CPU使用率异常的处置方法。仿真结果表明,实时操作系统中CPU的软件容错方法可以有效提高系统可靠性和容错能力。     

软件使用统计测试方法的研究

软件开发实践表明,传统软件统计测试方法在提高软件可靠性和度量软件质量方面显现很多不足,阐述了一种改进的基于Markov链模型的软件统计测试方法的技术细节和实施步骤,用此方法对某控制软件的测试进行了具体的研究,对实例软件运用此方法进行测试提出了一个框架方案.实例验证表明,软件使用统计测试方法能够更加经济有效地保障软件质量.     

容错飞控系统中关键技术设计及工程实现

容错技术能够提高飞行控制系统的可靠性及安全性,介绍飞行控制系统三大组成部分(机载计算机、传感器、伺服机构)的容错技术;描述机载计算机的余度的架构、通道同步及交叉链路传输技术、故障检测、仲裁技术,双余度传感器数据选取及伺服机构重构容错;给出了关键技术的硬件电路与软件流程,经过大量的测试及半实物仿真试验,结果表明该飞行控制系统容错方案设计合理可行,在满足航电系统方案的前提下有效地保证了控制系统的可靠性与容错能力.