基于MARTE的IMA系统时间资源可调度配置验证

目前综合模块化航空电子系统(IMA)在资源配置方面有非常高的安全可靠性需求,其中时间资源的可调度性配置验证也显得至关重要。本文在AFDX网络架构下提出了一种IMA系统时间相关概念的MARTE建模和时间资源可调度配置的正确性验证方法。建立了IMA系统通信虚拟链路、AFDX终端、分区以及进程等相关元素到MARTE模型元素的建模规则,并设计了基于可调度分析工具MAST的时间资源可调度配置验证框架,最后利用相关实例进行仿真和分析得到验证结果。     

基于混沌映射自适应NSGA-Ⅱ算法的IMA双层资源分配方法

针对综合模块化航电(IMA)架构双层调度中的资源分配问题,提出一种基于混沌Logistic映射自适应NSGA-Ⅱ算法的双层资源分配方法。首先,根据IMA架构任务调度及分区调度要求,同时考虑资源分配均衡性因素,分别构建分区资源分配模型和节点资源分配模型;其次,采用改进NSGA-Ⅱ算法对模型进行优化求解,引入混沌Logistic映射生成初始种群,提升初始种群的遍历性,并采用自适应交叉、变异算子增强算法的搜索性能和收敛速度;最后,选取不同规模的算例进行实验,结果表明,所提方法能够有效解决IMA架构的资源分配问题,提升分配效率并优化分配结果。     

航空电子核心处理分区优化设计及仿真研究

具有严格实时保障和安全保障的航空电子核心处理系统广泛采用分区管理技术,通过分层调度结构,满足任务时空隔离运行.通过将分区抢占行为看作是一个虚拟周期任务,针对下层调度器分别采用固定优先级和动态优先级两种调度策略,讨论了分区调度设计问题;利用分区任务调度的空闲时间构建分区调度保障条件,给出了满足任务可调度性的分区参数求解表...     

一种改进的强分区约束的实时调度算法

研究了实时操作系统在强分区约束下的两级分区的调度问题,建立了基于时钟触发的两级分区调度算法的模型.重点论述了调度开销和分区分配方法对系统可调度性的影响,并进一步改进了算法.仿真分析证实,改进的算法能够更好地保障系统的可调度性.     

ARINC653多核多分区操作系统的任务调度

随着航空电子系统综合化、模块化的发展,单核处理器已难以满足综合模块化航空电子(Integrated Modular Avionics,IMA)高性能的计算要求,多核处理器逐步在航空电子系统中得到运用。ARINC653作为 IMA 架构的标准应用接口,如何在满足实时性前提下充分利用多核处理器资源成为 ARINC653 任务调度的关键。针对航空电子系统任务调度的实时性要求,采用实时任务中的周期性任务模型,提出了一种满足实时性要求的实时多核静态轮转调度算法。该算法通过优化RL(Round Length)轮转参数、任务的权值分配和多核处理器分配策略,减少任务拆分次数,提高多核处理器利用率。仿真结果显示,该算法能够对分区操作系统的任务集合进行高效调度,明显提高多核处理器利用率。     

基于反馈调度的MapReduce负载均衡分区算法研究

Map Reduce是一种处理大规模数据的并行计算模型,针对传统模型中reduce阶段各结点负载不均衡的问题,提出reduce阶段负载均衡分区算法。算法将map阶段产生的中间数据划分为更多的分区,减少了每个分区的工作量,引入了反馈机制来进一步提高调度策略的性能,每次给reducetask分配都是基于反馈信息选择最优的分区,reducetask完成工作之后会继续获得新的分区,直到所有的分区都被分配完毕,实现了动态调节各reducetask的负载。通过重写Hadoop平台内核实现了算法并进行了实验分析,结果表明,该算法在不影响Map Reduce模型的情况下显著地缩短了任务的处理时间。     

综合模块化航空电子软件分布式测试平台研究

阐述了一种基于IMA架构的航电软件分布式测试平台,该平台节点分为服务器端和客户端两类,通过互联网连接,客户端运用Java技术构建测试任务提交和结果获取,服务器端采用与目标机相互配合的方式实现客户端测试任务的调度和管理、测试程序的自动编译、链接、加载、执行和测试结果的存储、收集。该平台可实现有限的IMA硬件资源共享,提高资源利用率与测试效率,并可对IMA软件进行有效、充分的配置项或系统测试,为IMA航电软件的远程测试提供了有效的解决方案。     

ARINC653实时系统可调度性验证综述

ARINC653标准规定了综合模块化航电(integrated modular avionics,IMA)系统的两级调度模式,随着系统规模的增大,IMA系统可调度性验证工作的复杂度越来越高.对IMA系统可调度性验证方法进行了分析,总结了近年来主要的三类ARINC653实时系统可调度性验证方法——数学证明仿真验证和模型检...     

基于DDPG的综合化航电系统多分区任务分配优化方法

综合化航电系统（Integrated Modular Avionics,IMA）通过时空分区机制实现共享资源平台下的多航电功能集成,分区间的任务分配方法的优劣决定着航电系统的整体效能。针对航电任务集合在多分区内的分配调度问题,提出了一种基于深度强化学习的优化方法。构建了航电系统模型与任务模型,以系统资源限制与任务实时性需求为约束,以提高系统资源利用率为优化目标,将任务分配过程描述为序贯决策问题。引入马尔科夫决策模型,建立基于深度确定性策略梯度（Deep Deterministic Policy Gradient,DDPG）法的IMA任务分配模型并提出通用分配架构;引入状态归一化、行为噪声等策略训练技巧,提高DDPG算法的学习性能和训练能力。仿真结果表明,提出的优化算法迭代次数达到500次时开始收敛,分析800次之后多分区内驻留任务方案在能满足约束要求的同时,最低处理效率提升20.55%。相较于传统分配方案和AC(Actor-Critic)算法,提出的DDPG算法在收敛能力、优化性能以及稳定性上均有显著优势。     

基于时隙分区的TTE任务调度算法研究

时间触发以太网(TTE)将通信任务通过合理的调度定时触发发送,保证了消息的实时性和安全关键性.提出了一种基于时隙分区的时间触发以太网任务调度算法,该算法通过获取网络拓扑结构中的交换机信息,对各端系统的时刻调度表进行分区,并根据TT流量路由配置信息将其发送时刻配置在相应分区中,从而保证了TT流量在物理链路中的无冲突传输.同时,该算法使分散的网络资源得以整合,减少了RC流量的延迟并且避免了网络资源的浪费.实验结果表明,所提算法在保证TT流量可调度的同时,具有网络资源整合和运算速度方面的优势.     

用自动模糊划分与改进Apriori算法生成QAR关联规则

针对属性粒度模糊划分需事先给定与Aprirori算法效率低的问题,提出基于自动模糊划分和改进Apriori算法的QAR关联规则生成方法。首先对QAR数据进行空缺值填补等预处理;然后给出最佳聚类准则并根据给出的最佳聚类准则得到最佳聚类,从而对QAR属性完成自动模糊划分及隶属函数的确定;之后通过记录数据项位置及简化连接与剪枝过程来提高Apriori算法的效率;并将其应用到QAR关联规则的生成过程;最后通过品质和性能度量两方面的实验,表明此方法在各方面的性能均优于经典方法。     

Design-Space Exploration for Block-Processing Based Temporal Partitioning of Run-Time Reconfigurable Systems

The reconfiguration capability of modern FPGA devices can be utilized to execute an application by partitioning it into multiple segments such that each segment is executed one after the other on the device. This division of an application into multiple reconfigurable segments is called temporal partitioning. We present an automated temporal partitioning technique for acyclic behavior level task graphs. To be effective, any behavior-level partitioning method should ensure that each temporal partition meets the underlying resource constraints. For this, a knowledge of the implementation cost of each task on the hardware should be known. Since multiple implementations of a task that differ in area and delay are possible, we perform design-space exploration to choose the best implementation of a task from among the available implementations.To overcome the high reconfiguration overhead of the current day FPGA devices, we propose integration of the temporal partitioning and design space exploration methodology with block-processing. Block-processing is used to process multiple blocks of data on each temporal partition so as to amortize the reconfiguration time. We focus on applications that can be represented as task graphs that have to be executed many times over a large set of input data. We have integrated block-processing in the temporal partitioning framework so that it also influences the design point selection for each task. However, this does not exclude usage of our system for designs for which block-processing is not possible. For both block-processing and non block-processing designs our algorithm selects the best possible design point to minimize the execution time of the design.We present an ILP-based methodology for the integrated temporal partitioning, design space exploration and block-processing technique that is solved to optimality for small sized design problems and in an iterative constraint satisfaction approach for large sized design problems. We demonstrate with extensive experimental results for the Discrete Cosine Transform (DCT) and random graphs the validity of our approach.     

基于Memetic算法的舰艇编队防空兵力配置

针对舰艇编队防空兵力配置问题,根据其具体的战术特点,首先对编队兵力配置区域进行有限元网格化,使之便于进行数学量化表示,然后建立基于火力杀伤能力的舰艇编队防空兵力配置模型,并对约束矩阵、配置决策矩阵、单舰火力杀伤能力矩阵、编队火力杀伤能力系数、火力杀伤要求约束矩阵以及拦截距离贡献系数等条件进行了表述。针对所建立的兵力配置模型,构造了基于Memetic法的模型求解方法,该方法能够基于种群进行全局搜索和基于个体进行局部启发式搜索,克服了进化算法的随机性,加快了搜索速度,有效防止算法的早熟收敛。仿真结果显示,设计的算法能够有效地对模型进行求解,提高了舰艇编队防空兵力配置的效率。     

头盔CRT显示部件互换性技术

头盔CRT显示部件互换性技术解决了显示部件差异性影响头盔组件互换性的问题,该技术以头盔实用性和互换性为标准,分析各个显示部件对头盔互换性的影响程度。通过更换各显示部件,对显示画面的中心位置、畸变、增益、亮度、聚焦等数据进行测量和分析,找出影响头盔互换性的最大因素,最终提出解决CRT互换性的方法,设计和评定CRT的一致性指标。通过实验证明实现头盔组件的互换性,进一步提高头盔显示系统的实用性和维护性。     

用AHP方法优化电子装备测试点的BITE与ATE分配

针对故障诊断中测试冗余、测试资源分配不合理的问题,首先用解析冗余关系(ARRs)优选出测试点;分析了影响测试资源选择的因素,用层次分析法(AHP)建立了评价指标集的递阶层次结构,确定了各指标的综合权重,最后用模糊综合决策方法实现了测试点的BITE与ATE分层优化,对提高电子装备的诊断能力、降低测试费用具有指导意义。     

综合模块化航电系统适航审定要求分析

综合模块化航电系统(IMA)的深度耦合、资源共享、强健分区等特性给传统的针对联合式航电系统的审定方法带来了挑战。分析了适用于IMA系统审定的文件体系,给出了IMA系统符合性验证过程的典型活动,最后总结了针对IMA系统各审定阶段的审定要素和评审要求。本研究可为我国解决IMA系统的审定问题提供理论基础。     

基于关键路径和面积预测的软硬件划分方法

本文提出了一种基于关键路径和面积预测的软硬件划分方法,这种划分方法将软硬件映射和任务调度合而为一,在调度过程中同时完成软硬件的映射,充分发挥了任务调度的作用.在实验过程中,我们对比了基于模拟退火算法的软硬件划分方法(SA)和基于路径分析的软硬件划分方法(PA).实验结果表明,我们提出的方法在成功率以及结果的优化程度上都能取得更好的效果.     

基于改进种群多样度的差分进化算法

针对差分进化算法进化后期易出现早熟收敛而陷入局部最优的缺陷,提出了一种基于改进种群多样度的差分进化算法。对进化算法种群多样度进行了研究,经过数学推导,证明了种群多样度与算法全局寻优性能的关系,提出了一种随机变异策略,更好地保持了寻优过程中种群的多样性,增强算法的全局搜索能力。典型测试函数实验表明,改进后的差分进化算法相对于标准差分进化算法具有更好的种群多样性和抑制早熟收敛的能力。     

基于扩展贝叶斯网络的编队对地攻击效能评估

编队对地攻击作战的效能评估中,由于忽略不确定因素的影响,往往给评估结果造成较大误差。针对编队对地攻击作战效能评估中不确定因素的影响,提出一种基于扩展贝叶斯网络作战效能评估方法;分析了编队对地攻击中的不确定因素,根据不确定因素的特点,结合灰色模糊综合评判理论处理不确定因素的优势和贝叶斯网络在推理上的优点,提出扩展贝叶斯网络模型,该模型利用模糊理论处理不确定性的优势,将不确定因素转换为概率问题;结合贝叶斯网络较强的推理能力,综合评估编队对地突防、攻击作战效能,有效地解决了不确定因素的影响。仿真实例证明了该方法的实用性和有效性。