[發(fā)明專利]分布式綜合模塊化航電DIMA系統(tǒng)評估方法及優(yōu)化方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410022600.8
• 申請日: 2014-01-17
• 公開（公告）號: CN103745116A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張超;肖佳洛
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航空設(shè)備設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種分布式綜合模塊化航電DIMA系統(tǒng)評估方法及優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

隨著航空器（特別是民用大中型飛機(jī)）功能的日益完善和復(fù)雜多樣，機(jī)載電子系統(tǒng)變得日益復(fù)雜和龐大，給機(jī)上信息的傳輸和處理帶來了很大的挑戰(zhàn)，大量數(shù)據(jù)需要安全、及時、準(zhǔn)確、完整地傳輸及處理，飛機(jī)機(jī)載系統(tǒng)設(shè)計(特別是民用飛機(jī)機(jī)載電子系統(tǒng)架構(gòu))直接關(guān)系到機(jī)載電子系統(tǒng)集成、綜合測試及驗(yàn)證的手段、策略和方法，是飛機(jī)研制關(guān)鍵技術(shù)問題之一。

早期的機(jī)載設(shè)備是分立的，各設(shè)備獨(dú)立的完成各自的功能，設(shè)備間沒有或很少有信息的交換以及資源的共享,數(shù)字技術(shù)的發(fā)展讓機(jī)載設(shè)備的聯(lián)系越來越多，機(jī)載系統(tǒng)越來越復(fù)雜，特別是隨著高速計算技術(shù)的發(fā)展，機(jī)上信息處理呈現(xiàn)綜合化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的趨勢，總線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為機(jī)載系統(tǒng)提供高可靠性、高完整性和高傳輸速率的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，目前已廣泛用于現(xiàn)代大型客機(jī)，如大型客機(jī)波音B787和空客A380。與總線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的緊密結(jié)合，機(jī)載系統(tǒng)架構(gòu)有集中式架構(gòu)和分布式架構(gòu)兩種方式，集中式架構(gòu)的典型代表是B787，各種標(biāo)準(zhǔn)化的處理模塊集中在同一個機(jī)柜中進(jìn)行處理，稱為綜合模塊化航電系統(tǒng)（IMA），分布式架構(gòu)的典型代表是空客A380，各種標(biāo)準(zhǔn)化的處理模塊按功能分散在機(jī)上不同區(qū)域的處理機(jī)柜中，稱為分布式模塊化航電（distributed?Integrated?Modular?Avionics，DIMA）系統(tǒng)。相比于IMA，DIMA把計算和處理分布地放在靠近終端（如各種類型的傳感器、作動器等）的位置，DIMA分布式的結(jié)構(gòu)在航空器的重量、體積、功耗和系統(tǒng)復(fù)雜度、安全性等方面都可能帶來不同程度的改善。

由于DIMA的分布式結(jié)構(gòu)及模塊化的設(shè)備和處理機(jī)制，不同的設(shè)計方案會帶來不同的性能，因此需要對DIMA進(jìn)行建模以評估某系統(tǒng)設(shè)計的性能，以及進(jìn)一步的根據(jù)需求優(yōu)化獲得最優(yōu)設(shè)計。和Frank?Thielecke在文獻(xiàn)“Supporting?the?Design?of?Distributed?Integrated?Modular?Avionics?Systems?with?Binary?Programming”和“Multi-objective?mapping?optimization?for?distributed?Integrated?Modular?Avionics”中通過將任務(wù)映射到不同的設(shè)備和將設(shè)備映射到四個不同的設(shè)備艙對DIMA進(jìn)行建模，并針對重量、初裝成本和運(yùn)營成本等多個目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，利用全局的0-1整數(shù)多目標(biāo)規(guī)劃求解一系列帕累托最優(yōu)解。然而，文獻(xiàn)中直接給定設(shè)備，沒有覆蓋從多個備選設(shè)備中進(jìn)行選擇的過程；文獻(xiàn)中進(jìn)行優(yōu)化時的性能指標(biāo)集中在從經(jīng)濟(jì)性的角度考慮的重量和各類成本，缺乏從安全性角度考慮在航電系統(tǒng)設(shè)計中更重要的一類可靠性指標(biāo)；文獻(xiàn)中所有的約束條件、性能指標(biāo)都僅限于線性函數(shù)，不能完整的描述實(shí)際工程應(yīng)用中的各類情況；而且文獻(xiàn)中求解一系列帕累托最優(yōu)解，忽略了在航空應(yīng)用中航電系統(tǒng)自身的特點(diǎn)，不同的性能指標(biāo)（目標(biāo)函數(shù)）特別是可靠性指標(biāo)具有不同的優(yōu)先級，在優(yōu)化中應(yīng)予以考慮。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題之一或至少提供一種有用的商業(yè)選擇。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種全面周到的分布式綜合模塊化航電DIMA系統(tǒng)評估方法。本發(fā)明的另一個目的在于提出一種優(yōu)化結(jié)果好的分布式綜合模塊化航電DIMA系統(tǒng)優(yōu)化方法。