基于Multi-Agent的空天飞行器智能系统通讯技术研究

为实现空天飞行器操纵和控制的完全自主,提出了基于Multi-Agent的空天飞行器智能化系统的通讯模型;Agent通讯是决定Multi-Agent系统能否高效运行的关键技术之一,为实现基于Multi-Agent的空天飞行器智能系统中各Agent间的交互、协商与合作,即Agent的通讯问题,提出了一种基于FIPA-ACL的空天飞行器智能化系统的通讯技术;最后通过仿真实现了通讯过程.     

空天飞行器总体布局快速设计系统研究与实现

飞行器总体布局设计作为空天飞行器总体设计的核心工作之一,与飞行器总体性能和技术指标密切相关,其设计与控制贯穿空天飞行器研制全过程。基于空天飞行器总体布局“五约束”、“六要求”、“十流程”,提出了空天飞行器总体布局快速设计系统方案,并基于CATIA VPM数字化设计环境开发了原型系统。工程实践结果表明,文章提出的系统方案解决了飞行器外形、结构布置、系统布置和质量特性快速精细化设计及总体布局设计难以自动调整、快速迭代优化的难题,实现了飞行器外形、结构布置、仪器设备的参数化、实体化、具体化、可视化及质量特性动态分析与评估。该成果后续还可推广应用于其他航天器研制。     

基于VxWorks的复杂飞行器模拟平台设计

为了满足多接口、多状态、多任务的复杂飞行器测试需求,设计复杂飞行器模拟平台,基于器上综合电子系统实现飞行器电气系统软硬件接口测试。飞行器模拟平台采用主控机和模拟器两级控制架构,主控机基于WPF框架实现人机交互,完成对模拟器的指令控制;模拟器运行在VxWorks系统下,基于WorkBench开发环境对指令进行实时解析,驱动各功能模块执行动作。试验结果表明,该平台实现了飞行器上各系统电气接口的模拟,保证了器上综合电子系统的高测试覆盖性。     

空天飞行器的实时三维动画模拟

为了使指挥员和专家在各项试验任务中能够全面清晰地从整体上掌握空天飞行器详细的飞行状态,体现空天飞行器飞行状态的细微变化,有利于及时、迅速、准确地实施任务指挥决策,改变以往以单一曲线和文本显示处理加工任务信息的传统指挥显示模式,给出了利用飞行试验实时数据进行驱动,生成三维动画实时模拟空天飞行器飞行实况的思想及其实现框架,从而为指挥员和专家及时掌握飞行器飞行过程中的重要事件,进而为科学实施任务指挥决策提供直观翔实的飞行器飞行综合信息奠定了应用基础,有效地弥补了现有航天发射场空天飞行器实时观测存在的不足。     

空天飞行器质量特性管理系统设计与实现

质量特性作为空天飞行器总体设计的关键控制参数,与飞行器总体性能和技术指标密切相关,其设计与控制贯穿空天飞行器研制全过程。基于数字化设计环境和飞行器数字样机,提出了全飞行器质量特性管理系统方案,并在此基础上开发了原型系统,对设计思路进行了验证。相比于传统质量特性的计算及管理方法,该系统可有效提高设计效率,实现飞行器质量特性全寿命周期的动态可控、可见和可追溯。该成果后续还可推广应用于其他航天器研制。     

基于网络化的航天器智能GNC系统体系架构研究

智能化的导航制导与控制系统(GNC)是提高航天器在轨自主运行能力及其智能性的关键分系统。本文从航天器GNC系统智能化的意义、智能GNC的基本特征、智能等级划分、国内外航天器智能信息系统研究现状等方面进行了介绍,结合国内航天器GNC系统研究现状,提出了下一代基于时间触发以太网(TTE)技术的航天器智能GNC系统体系架构,指出了需要研究的主要内容及关键技术,为航天器智能GNC系统的发展提供技术参考。     

IMA架构航电系统多级故障管理的设计与实现

飞行器故障管理技术是避免其部件/系统部分或全部失效的技术和方法,是保护飞行器安全性、维护性的重要技术之一。面对综合化模块化航空电子(IMA)系统架构显现出的故障密集、多类、相互影响和蔓延等特点,讨论了一种多级故障管理机制,通过故障检测、健康监控、故障滤波和故障处理等方法,针对IMA航电系统的面向域的层次化划分方式,实现了航电系统模块级、集成区域级和飞机级的多级故障管理机制,使得航电系统故障能够自动收集、过滤、分级派发、接管等,制止了故障蔓延,提高了飞机的安全性。试验验证表明满足设计需求,并已在某型飞机上得到应用。     

基于USB HID和nRF24L01+的飞行器无线调试系统

为了通过上位机实时采集飞控数据、在线调试飞行器,设计了一种基于 USB HID和nRF24L01+的无线地面调试系统。系统接收飞控数据,并将数据发送到上位机,用于动态显示飞行器状态和后续研究分析;同时系统可以将上位机的控制信号发送给飞控系统,实现在线调试、上位机控制。测试结果表明,该调试系统成本低、实时性好,满足四旋翼飞行器的开发需要。     

先进飞行器大气数据传感技术的发展与展望

大气数据传感技术通过直接或间接的方式获取飞行器周围的气流特性,对保障飞行器飞行安全、提高飞行性能具有重要的意义和价值,也是各个时期先进飞行器性能提升的关键因素。针对各个时期先进飞行器性能方面的需求,各国专家和学者从系统架构、感知方法、数据处理算法等多个角度开展了对大气数据传感技术的研究,基于相关研究成果提出了多种具备不同特点的大气数据传感技术,部分技术已经在目前的各类先进飞行器上得到了广泛应用。随着未来新一代先进飞行器的性能特点逐渐明确,面向新一代先进飞行器性能需求的大气数据传感技术将朝着一体化、信息化和智能化的方向发展。     

基于VeriStand的实时飞行测试系统设计与实现

针对飞行器改装带来的实时模飞测试问题,提出了一种实时飞行测试系统设计及实现方案。首先分析了待测飞控及安控系统的工作过程和技术特性,给出了实时测试系统应该具备的功能。基于功能需求,明确了系统采用PC上位机-PXI实时下位机的硬件架构,同时给出了上位机、下位机的硬件资源配置。系统采用VeriStand、MathWorks Simulink?、LabVIEW分别完成实时测试项目配置与管理、实时模型开发、虚拟串口设备驱动开发任务,并详细讨论了实时模型和虚拟串口设备驱动的开发过程。最后分析了实时测试结果。     

基于在网计算加速的拜占庭容错算法

拜占庭容错算法是一类能够容忍各种形式的软件错误和安全漏洞的容错算法,对云计算的可靠性保障有着重要意义与其他容错算法相比,拜占庭容错算法稳定性更高,但是其性能表现低下,不能满足当前系统对高吞吐、低延时的需求在网计算是一种以数据为中心的体系结构,它用网络承担部分计算功能,使数据在流动过程中获得处理,从而提高系统性能为解决拜...     

分布式WSN系统中的拜占庭故障算法研究

在分布式WSN系统中,簇内有相当多的无线传感器节点,这些节点可能会部署在各种环境中,采用从单个传感器上所获取信息可靠性不高。为了提高系统的可靠性,需要对多个传感器节点采集数据进行综合,这样就可以有效地提高所获得数据的精度和可信度。研究了在系统节点发生拜占庭故障的情况下,利用现有WSN的数据融合方法以及安全系统中的拜占庭将军问题,提出了一种新的基于OM算法与贝叶斯检测算法的容错检测算法,合理而有效的进行数据融合,减小拜占庭故障对系统的影响,从而使所有节点做出一致决定。通过仿真得出该算法可以保证节点决策具有较高一致性的情况下仍有较高的故障节点减少率。     

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.     

实用拜占庭容错算法的改进研究

针对实用拜占庭容错算法(PBFT)存在的通信复杂度高、主节点选取简单、对拜占庭节点缺乏惩罚机制的不足,提出了一种基于节点可靠性评估的改进拜占庭容错算法(reliability-based Byzantine fault tolerant algorithm,RB-PBFT),引入节点基础配置评分机制及信誉评分机制,得到...     

纠错码拜占庭容错Quorum中错误检测机制

摘要在大规模存储系统中,拜占庭存储节点的容错显得越来越重要。传统拜占庭Quorum通过复制可以容忍拜占庭失效,但是它们有两个主要缺点：低的存储空间利用率和静态quorum参数。我们提出纠错码拜占庭容错Quorum（Erasure-code Byzantine Fault-tolerance Quorum, E-BFQ）,E-BFQ采用纠错码作为冗余策略,可以提供高可靠性,同时比复制占用更少存储空间。通过客户端读／写操作和管理器诊断操作,E-BFQ可以检测拜占庭节点,动态调整系统规模和故障闽值。结果显示本文方法可以达到动态调整的目的。     

WMN中拜占庭容错网络结构及算法

为提高无线Mesh网络(WMN)的可靠性,以可信计算领域中的拜占庭容错原理为基础,引入拜占庭单元概念,构建一个WMN拜占庭容错网络结构,并提出一种拜占庭算法,用以改进现有WMN路由协议.仿真结果表明,改进的路由协议能对异常节点信息进行容错处理,获得正确的节点信息,增强网络的容错能力,达到提升WMN可靠性的目的.     

面向权威DNS的数据一致性保障机制

作为分布式系统,权威DNS服务采用多副本数据存储和多节点服务模式,对解析数据的一致性提出了要求,拜占庭容错问题成为权威DNS的关键问题。针对权威系统特征,提出一种DNS数据一致性保障机制。借鉴PBFT算法,基于自行设计的数据一致性校验和,在节点数据同步过程实施数据协商方案,排除拜占庭节点的影响,保障解析节点获得一致的可信数据。解析数据一致性分析结果表明,保障机制在不可信环境下能有效降低解析数据不一致概率,增强了权威DNS解析服务的可靠性。     

面向物联网多场景的PBFT共识算法改进方案

物联网与区块链融合过程中,实用拜占庭容错(PBFT)算法存在通信开销大、时延高且无法根据场景与设备差异进行合理划分的不足。为满足物联网多场景应用的问题,提出了一种基于综合评价的改进实用拜占庭容错算法。首先,对节点进行基于性能与信誉值加权的综合评价筛选出符合特定场景需求的节点;然后,进行基于节点综合评价的聚类,形成双层网络架构;最后,将共识过程分为子集群共识和主集群共识。实验结果表明,CE-PBFT拥有较高的容错性和场景适应性,且当场景节点数达到100时,在通信开销和共识时延方面较PBFT分别有着93.9%和87.8%的性能优化。     

基于申威NMII的锁死故障监测与诊断

国产申威处理器的不可屏蔽核间中断(NMII)具有必须由某一核心主动发起的特性,导致目前无法适用Linux通用的锁死故障监测算法,严重情况下将影响关键领域的数据处理。针对该问题设计适用于申威架构的锁死故障监测与诊断系统。采用链式结构发送NMII请求,结合定时器事件和内核线程进行锁死时间戳检查,实现系统内单核心的软锁死与硬锁死监测;基于故障容错机制,采用主从式结构监测所有核心状态,当主核心发生故障时,执行容错措施并迁移主核心,实现系统内多核心故障的锁死监测;设计基于NMII的任务模型,实现锁死故障核心的诊断信息输出并扩展NMII应用场景。测试结果表明,所提算法在低与高故障风险下均可实现锁死故障的准确检出并作出实时诊断,满足申威平台锁死故障监测与诊断的可靠性与实时性要求。     

基于区块链的可扩展电子取证模型研究

针对现有区块链在电子取证方面存在的可扩展性和可用性较差的问题,设计了一种基于委托权益证明—实用拜占庭容错的链上链下结合的区块链电子取证模型。首先通过委托权益证明的方法投票选出区块生产者,然后仅在区块生产者之间运用实用拜占庭机制进行同步,针对区块链技术本身不适于存储大容量数据的特点,采用链上链下结合的方式进行数据存储。对所提模型进行了安全性和效率分析,证明其能同时满足安全、性能的需求,可以很好地支持电子取证。