AFDX航空通信协议及其核心技术分析

AFDX主要借助于成熟的以太网通信结构,在通信协议和拓扑结构上均使用了全双工以及双冗余等方式,令其满足航空电子系统在带宽以及实时性方面的需求。文章主要对AFDX航空通信协议进行研究,分析其硬件以及软件的具体设计方式,旨在提高通信服务质量,希望为相关工作人员提供一定参考价值。     

下一代航空数据网络体系结构研究

随着商业计算机高速通信技术的发展和开放式标准的出现及航空需求的不断提高，传统的航空总线协议已经不能满足下一代航空电子系统对数据通信的要求，研究下一代航空数据网络是人们一直关注的问题。全双工交换式以太网（AFDX）在以太网的基础上采用商用现成技术（COTS）和开放式标准，是下一代航空数据网络的最佳选择。本文首先介绍了航空电子系统的发展现状，重点讨论了AFDX系统的组成及体系结构，并对AFDX的不确定性给出了可行的改进方案。最后，介绍了AFDX的应用和发展前景。     

全双工交换式以太网研究

随着航空需求的不断提高,传统的航空总线协议已经不能满足下一代航空电子系统对高速数据通信的要求,研究下一代航空数据网络是人们一直关注的问题。航空全双工交换式以太网(AFDX)在传统以太网的基础上采用商用现成技术(COTS)和开放式标准,是下一代航空数据网络的最佳选择。文章介绍了AFDX系统的特点、结构,并对AFDX的不确定性给出了可行的改进方案。     

基于AFDX网络演算的性能分析技术研究

航空全双工交换式以太网(AFDX)是用于安全关键应用领域的数据传输网络,它采用带宽划分提供确定性的服务质量。AFDX将用于新一代航空电子系统的数据传输网络。网络演算是一种基于非线性代数的确定性排队理论,是计算延迟和积压等端到端性能参数的确界的有效工具。本文围绕网络演算在AFDX网络中计算延迟边界的应用及近年研究成果进行了总结和分析比较,并指出了未来的研究方向。     

一种PCIe接口AFDX端系统的设计与实现

航空电子系统复杂度、集成度的不断提高,对网络带宽、数据传输可靠性及服务质量提出了越来越高的要求。航空全双工交换式以太网(AFDX)具有高速、高可靠性及有界传输延迟的特点,被广泛应用于航空安全关键系统。文章结合系统设计需求,基于ARINC664 Part7标准,设计实现了一种以FPGA为处理核心、提供PCIe主机接口的AFDX端系统模块,搭建了AFDX协议符合性测试平台,对AFDX端系统进行了详细验证。通过测试与验证,该端系统设计合理,工作可靠。     

AFDX构架及协议分析

从航空电子集成的角度描述了航空电子全双工交换式以太网(AFDX)通信网络的概念、结构、调度机制和协议栈,给出了AFDX端口和网络交换机的设计思路和实现方案,预计了采用AFDX协议总线构建航空电子系统时系统的失效概率.     

微电子技术在航空电子系统中的应用

介绍了微电子技术推动航空电子系统发展的历史,综述了与航空相关的微电子技术发展状况及在我国某型飞机航空电子系统结构中的应用;并指出:微电子技术的进步将推动未来先进航空电子系统的迅速发展;将新的微电子技术及产品应用到航空电子系统中,能够提升航空电子综合化、模块化、智能化水平。     

基于CPCI系统的高速数字通信接口电路设计与应用

随着航空电子系统的迅速发展,系统间频繁的信息交换和共享对数据传输实时性和可靠性的要求日益提高。针对这一要求,提出了一种基于CPCI系统下实现AFDX协议端系统接口功能的方法,为通用信号处理平台与AFDX网络的连接提供接口,实现AFDX协议数据的高速、可靠性传输。给出了采用FPGA实现该功能的整体方案,详细描述了基于FPGA硬件开发的各个模块的设计,介绍了基于Micro Blaze的嵌入式软件设计方法,在EDK中采用C语言实现AFDX协议IP层以上的封装和解封装。最后经过仿真验证和测试,验证了设计的正确性。     

AFDX端系统的Linux驱动程序设计与实现

为了满足航空电子系统对确定性和实时性的要求,针对AFDX端系统硬件结构,功能需求和Linux驱动程序的特点,提出了一种满足AFDX协议的Linux内核态驱动程序的实现方法。在Linux内核态驱动程序的实现中先注册一个PCI总线驱动程序,然后在PCI总线驱动程序中注册字符型设备驱动程序。字符型设备驱动程序注册成功后,在其open()函数中注册中断处理程序,利用其ioctl()函数实现初始化表和端口,利用read()和write()函数来读写设备。测试结果显示,该Linux内核态驱动程序的设计和实现是可以满足航空电子系统对确定性和实时性的要求的。     

综合化航空电子系统PHM应用与设计

故障预测与健康管理(PHM)技术应用是保障电子系统任务完成成功率的重要手段和方法。对航空电子系统的PHM应用及设计思路进行了探讨,提出了PHM系统功能关系及适合综合化航空电子系统的健康管理体系。对PHM工程实现的主要关键技术及解决方案进行了研究,重点分析了基于测试性模型的多信号增强诊断方法,以及基于马尔科夫和贝叶斯网络的健康评估方法,对最终实现航空电子系统的PHM全面应用具有指导意义。     

AFDX端系统中冗余管理的研究和实现

新型客机、运输机选用AFDX网络作为综合化航空电子系统的主干网络,AFDX端系统(ES)作为通信接口是AFDX网络重要的组成部分.本文研究了ARINC664标准对AFDX-ES的设计需求,包括虚拟链路、冗余管理、完整性检测以及SkewMax等,分析了AFDX-ES的结构和数据收发流程,重点描述了冗余管理的调度机制和实现方法.采用FPGA实现并验证了AFDX-ES的设计需求,为研制自主化的AFDX端系统产品提供参考.     

AFDX的分布式仿真

航空电子全双工交换式以太网(AFDX,Avionics Full Duplex Switched Ethernet)技术基于IEEE802.3以太网和TCP/IP通用原理,对于商用货架(COTS)网络化技术如何应用于未来飞机数据网络给出了定义[1],已经成为了一种新的航空电子数据网络标准。由于AFDX协议以及航空总线布局的复杂性,采用网络仿真技术可以大大缩短网络建设周期,减小网络建设的投资风险。为了模拟AFDX的网络性能,尤其是其在数据通信方面的高可靠性和高实时性,根据AFDX协议及其传输和交换原理,建立了基于高级仿真体系结构(HLA)的AFDX分布式仿真体系,并对各子系统的构成以及仿真执行流程进行了研究。通过对仿真结果的分析,验证了仿真模型的正确性,并表明仿真设计满足系统性能要求。     

机载总线技术发展研究

随着新型飞机的研制,航空电子系统对机载总线带宽、实时性、可靠性要求越来越高.本文分别介绍了传统总线技术和新一代总线技术的几种典型技术,描述了其优势及缺点,然后分别对FC、AFDX、TTE网络技术进行了更详细的介绍、分析和总结,最后展望了我国机载总线技术的发展趋势.     

PHM技术在综合航空电子系统中的应用

从某种角度上说,PHM技术并不是本世纪的新技术与新概念.PHM技术说到底是对监测检查系统的升华与独立,这是随着综合航空系统电子系统发展所产生的必然,也是未来航空电子系统中的重点.PHM技术也是我国军事航空中的重点研发项目,对其在综合航空电子系统中的应用的分析,有着重要意义.     

基于LRM的航空电子系统BIT研究

随着我国新型航空电子系统的加速发展,航空电子系统综合度和复杂度越来越高,以LRM为基础的综合航空电子系统将成为主要的发展方向,这为系统的测试和维修提出了更高的要求。而LRM的BIT技术是其中一项非常关键的技术,在研究基于LRM的航空电子结构和LRM组成的基础上提出了LRM内部3级组合BIT方法,并对该方法做了较详细的描述。该方法在LRM的设计以及功能改进过程中,可以提高LRM的自检测能力,降低BIT实现难度。     

虚拟链路精确流模型在AFDX网络演算中的应用

航空电子全双工交换式以太网(AFDX)是针对航空电子应用从工业交换式以太网升级而来的。其中,引入的虚拟链路(VL)和流量管制机制为网络通信任务提供了确定性的保障。网络演算是AFDX中常用的VL延时上界计算工具,为AFDX网络的实时性研究提供了理论依据。但是网络演算采用了VL简单流模型,计算得到的延时上界比较悲观。将VL精确流模型应用在网络演算工具中,并展示了基于精确流模型的网络演算能够得到更紧的延时上界计算结果。     

未来航空电子高速数据总线技术的研究

高速数据总线技术是航空电子系统实现综合化的关键技术,对航空电子系统的性能有着决定性的影响。本文论述了航空电子数据总线的发展历程,并基于其现状和发展需求,对未来航空电子高速数据总线技术展开了讨论与研究。     

基于AFDX总线的端系统测试技术

AFDX总线技术是目前航空机载设备交换式网络的代表,也是近年来大型飞机航空机载设备首选的总线通信网络。为了实现某设备AFDX总线主要功能和性能检测,简要介绍了AFDX总线技术的基本原理与通信特点,通过使用VC＋＋6.0软件技术在工控机上集成了AFDX端系统测试功能,并给出了该技术在AFDX端系统上的测试结果。     

AFDX端系统协议软件设计与实现

网络作为航电系统的核心部分,其性能直接影响航电系统。AFDX网络是新一代航空电子系统的传输网络技术,具有高速、确定性和稳定性的特点。在深入研究AFDX网络协议的基础上,结合航电网络的实际应用,根据AFDX端系统关于冗余管理、完整性检测和VL隔离的特点,提出了一种AFDX端系统协议软件的设计方法。该方法通过采样、队列和SAP三类端口实现了AFDX标准数据的发送和接收功能,支持10(Mb.s-1)/100(Mb.s-1)的数据传输,并采用了VL管理、冗余管理和完整性检测方法,有效提高了数据传输的确定性和稳定性。多次的功能和性能测试表明,该软件设计方法实现了ARINC664 P7协议规定的AFDX端系统协议栈功能,具有良好的正确性和可靠性。     

实时以太网技术在航空电子系统中的应用

随着航空研究领域的不断深入和科学技术的不断发展,原有的航空电子系统中的以太网技术已经不能满足航空系统的要求,其中表现最显著的方面是实时性的特点没有得到良好的应用,实时以太网技术在航空电子系统中运用将会是今后的一大趋势。本文首先对以太网技术进行了概述,接着研究了传统的以太网通信网络的发展现状及其在航空电子系统中的不适应性,然后在此基础上,进一步分析比较了以太网的实施技术,最后提出了一些改进实时以太网技术的方案和措施,以此来提高以太网的确定性,为日后的应用模式提供借鉴。