面向航空通信应用的边沿触发器教学设计

研究和分析了面向航空通信应用的边沿触发器教学设计。以边沿触发电路实现原理为核心,引导边沿触发机制的探究式学习；以航空机载网络通信为具体应用背景,引入科学研究和工程实现中实际问题,设计曼切斯特码检测系统实验；使得边沿触发器教学成为“知识再创造”的过程和创新实践的新载体,以期培养新工科背景下的独立、创新和实践精神。     

综合模块化航空电子多约束分区调度方法

在综合模块化航空电子系统(integrated modular avionics, IMA)中,采用严格的空间和时间分区管理(partitioning)保证同一个模块上运行的不同应用可以共享处理资源.根据系统硬件资源和应用的要求,定义分区的多类型约束条件,使得分区到在各个模块上的分配和时分访问调度成为复杂的组合优化问题.通过将分区分配的预处理与满足性模理论(satisfiability modulo theories,SMT)求解调度表的方法相互结合,可以减少断言式和分区调度时刻变量的数量,提高求解效率;其中,预处理过程采用最大独立团算法,随后将剩余的分区约束条件转换成SMT工具可识别的逻辑表达式,形式化求解得到各个分区的调度时刻.通过规模不同的算例,验证了该方法可行性,并说明预处理过程对于快速判断满足性要求和缩短求解时间的好处.     

轮转调度下实时流量到达时间间隔抖动的容忍分析

研究了AFDX交换机在采用轮转调度策略,并保证消息传输实时性的前提下,对消息到达时间间隔抖动的容忍能力.采用实时通信中的周期性任务模型,依据实时性保证原则,推导出在已知的轮转调度策略下,交换机允许消息到达最小时间间隔,及交换机对消息抖动的容忍度的数学表达式.最后给出在给定的实时流量下,到达时间间隔抖动容忍度的计算实例,...     

时间触发以太网的分布式任务负载均衡分配方法

对于以时间触发以太网(time-triggered Ethernet,TTE)为互连基础设施的分布式综合化系统,通过将各个任务的物理拓扑、虚拟链路拓扑等多种设计约束属性转化定义为代价函数。提出了一种将信息处理和通信任务指派并映射到分布嵌入式资源的方法,使设计者能够利用TTE网络通信的时间确定性机制,统一地安排处理任务和通信任务。采用模拟退火算法启发式求解优化问题,保证网络节点处理和节点间通信的负载均衡性。通过一个TTE网络拓扑下任务分配的案例,采用软件仿真的形式说明这种方法的适用性。     

可调度性保证的TTP总线能量有效优化方法

在航空电子互连的实际应用中,时间触发协议(TTP)总线存在着一定量的空闲时段,随着节能环保的"绿色航电"理念渗入到航电系统设计的各个层面,提出一种以能量有效为优化目标的消息调度表生成方法,在保证可调度性的前提下利用空闲时间资源合理降低信息码元速率。通过建立静态分片(SP)的消息分配模型,对TTP总线的TDMA周期的调度裕量进行组合优化分配,用以降低部分分片的码元速率,达到节能的效果。构造消息集合案例,设定其中的消息分属于不同节点且具有多种周期和长度参数。案例仿真计算表明,与未采用SP和降频优化的常规方法相比,所提方法不仅可以保证消息的可调度性,而且有效地降低了传输能耗。     

实时计算机网络的有效带宽

文章通过剖析实时计算机网络研究中“有效带宽”定义的内涵与外延,阐明了它在介质访问仲裁、逻辑链路控制、确定性排队、保证概率排队等应用领域中的意义与用法;并指出了根据大偏离原理(LargeDeviationPrinciple,LDP)定义的有效带宽不仅从概念上反映了多时间尺度和空间尺度下网络的统计复用情况,而且具有带宽的量纲。通过有效带宽与流量过程的累积量生成函数(CumulantGeneratingFunction,CGF)的关系,给出了将大偏离原理应用于流量整形变长数据包流量的方法,并根据随机序(stochasticordering)理论提出了一种“4状态7参数”模型作为这种整形数据流的随机性能界限。通过对CGF函数在空间尺度上求极限,得到最大流率函数,揭示了LDP框架下,保证概率(guaranteeingprobability)意义下到最坏条件下(theworstcase)实时性能保证具有一致的语义。     

基于策略的AFDX网络管理的设计与分析

为了减小网络管理流量对航电系统正常通信任务的影响,并缓解航空电子管理任务的交叉耦合问题,提出一种基于策略的分布式航空电子网络管理模型,拟采用分层管理方式,在策略指引下对航空电子全双工交换式以太网( avionics full duplex switched Ethernet,AFDX)进行针对性的监控,以有限的宿主计算资源进行及时的信息处理.给出一个AFDX网络互连拓扑的案例,对于常规和基于策略的网络管理体系的复杂度进行评估,并在一套设定的虚拟链路(VL)流量配置下,比较两种体系下的网络管理流量对VL通信任务实时性的影响.网络演算和仿真结果表明了该模型具有可行性和有效性.     

一种基于AFDX总线的可靠文件传输机制研究

随着航空需求的不断提高,传统的航空总线已经不能满足新一代航空电子系统对高速数据通信的要求,A FDX成为下一代航空电子数据通信总线,基于此,提出并实现一种基于A FDX总线的可靠文件传输机制。经实验验证,该机制具有较高的安全性、可靠性。     

一种不需记录后继的扩展SPT动态更新算法

动态SPT算法是在图的拓扑改变时,以原有SPT为基础作局部更新;SPT动态更新需要解决寻找因为该改变而需要修正最短路径的相关节点的问题。对于传统的SPT定义先扩展,使节点记录距离相等的一条或多条最短路径,称之为ESPT。提出了一种不需记录后继的ESPT动态更新算法并加以证明,通过证明还说明在ESPT定义下该算法找到的所有节点都是动态更新所必要且充分的。给出算例,列出操作过程,对不同复杂度的图进行计算实验,将其结果与经典静态算法进行了对比。