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机载时间敏感网络链路安全关键度均衡调度方法

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航空学报 2024年第6期45卷 309-322页

作者：赵长啸戴骏董方正李道俊中国民航大学安全科学与工程学院天津300300 民航航空器适航审定技术重点实验室天津300300

针对机载时间敏感网络中多数据混传可能导致的风险汇集问题,综合考虑机载网络中数据传输的的实时性与安全性需求,提出了一种链路安全关键度均衡的调度方法。基于专家评价与熵权法完成系统任务安全关键度量化,通过任务映射表征链路安全... 详细信息

针对机载时间敏感网络中多数据混传可能导致的风险汇集问题,综合考虑机载网络中数据传输的的实时性与安全性需求,提出了一种链路安全关键度均衡的调度方法。基于专家评价与熵权法完成系统任务安全关键度量化,通过任务映射表征链路安全关键度,构建机载TSN链路安全关键度均衡的调度模型;基于配合约束规划的方法构建了链路安全关键度均衡调度方法(LSCB),LSCB调度方法对链路安全关键度的均衡作用与LB方法和SP方法相比,在任务数为50的场景中分别提升了7.1%和25%,在任务数为100的场景中分别提升了17%和18%。研究结果表明LSCB在保证任务传输延迟上界的基础上,可有效缓解风险汇集。

关键词：航空电子机载网络时间敏感网络任务调度分布式综合化航电系统适航

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基于OBDD的航空电子网络可靠性分析

系统工程与电子技术 2013年第1期35卷 230-236页

作者：陈瑶李峭赵长啸熊颖北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191

针对航空电子网络通信任务的实时性需求,建立具有时延约束的面向任务的网络可靠性模型,并从共因失效(common cause failure,CCF)的角度分析了部件故障相关性,提出一种基于有序二叉决策图(ordered bi-nary decision diagram,OBDD)的航空... 详细信息

针对航空电子网络通信任务的实时性需求,建立具有时延约束的面向任务的网络可靠性模型,并从共因失效(common cause failure,CCF)的角度分析了部件故障相关性,提出一种基于有序二叉决策图(ordered bi-nary decision diagram,OBDD)的航空电子网络可靠性评价方法——时延约束边扩张算法。算法结合时延约束,利用边扩张构建网络OBDD,递归遍历OBDD结构计算部件故障统计独立条件下航空电子网络可靠度,并在此基础上引入CCF分析,利用同一OBDD结构综合评价航空电子网络可靠性。通过实例阐述了算法的原理,实验表明算法能有效评价航空电子网络的可靠性。

关键词：航空电子网络可靠性有序二叉决策图实时性共因失效

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基于效能的先进战斗机航电系统动态重构方法

航空学报 2020年第6期41卷 348-358页

作者：赵长啸何锋李浩王鹏中国民航大学适航学院天津300300 光电控制技术重点实验室洛阳471009 北京航空航天大学电子信息工程学院北京100083 中国民航大学民航航空器适航审定技术重点实验室天津300300

为满足未来先进战斗机全战斗过程的对敌压制能力需求,分析了作战任务与航电系统支持能力间的关系,建立了"作战任务-航电能力-资源需求"间的关系矩阵和航电系统效能模型;以最大化全飞行阶段航电功能整体效能和飞行安全为目标设计了针对... 详细信息

为满足未来先进战斗机全战斗过程的对敌压制能力需求,分析了作战任务与航电系统支持能力间的关系,建立了"作战任务-航电能力-资源需求"间的关系矩阵和航电系统效能模型;以最大化全飞行阶段航电功能整体效能和飞行安全为目标设计了针对不同作战场景的航电系统动态重构策略及重构流程;通过数值分析,对比了动态重构航电系统与静态配置航电系统在不同作战区边界的效能,表明动态重构特性能有效提高战斗机各阶段的作战效能,提高有限资源条件下的阶段优势。

关键词：航电系统综合模块化动态重构作战效能安全性分析

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光纤通道网络实时性能分析

北京航空航天大学学报 2011年第10期37卷 1202-1206页

作者：赵长啸屠晓杰丁凡熊华钢北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191

针对航空电子光纤通道网络的实时性问题,建立了光纤通道的网络演算模型,分析了在交换机不同服务策略下系统各类数据流的延迟上界情况,给出了计算在交换机不同服务策略下各类数据流延迟上限的数学方法.分析结果表明与先到先服务(FCFS,Fir... 详细信息

针对航空电子光纤通道网络的实时性问题,建立了光纤通道的网络演算模型,分析了在交换机不同服务策略下系统各类数据流的延迟上界情况,给出了计算在交换机不同服务策略下各类数据流延迟上限的数学方法.分析结果表明与先到先服务(FCFS,FirstCome First Service)服务策略相比,非抢占式静态优先级(NPP,Non-Preemptive Priority)服务策略可以降低高优先级数据的延迟上界,能更好地满足高优先级数据的强实时性要求.通过与仿真结果比较可知,仿真结果与此数学方法的分析结果一致,此方法适于分析系统中各类消息的延迟上界情况,可用于光纤通道网络设计和性能评价.

关键词：航空电子网络性能实时系统光纤通道

基于联合k/n(G)模型的DIMA系统可靠性建模与分析

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航空学报 2018年第6期39卷 185-193页

作者：阎芳邢培培赵长啸王鹏中国民航大学天津市民用航空器适航与维修重点实验室天津300300 中国民航大学民航航空器适航审定技术重点实验室天津300300 中国民航大学适航学院天津300300

针对分布式综合模块化航空电子(DIMA)系统的动态重构特性,分析了动态重构策略及重构过程,构建了面向DIMA系统的联合k/n(G)可靠性模型。以驻留于DIMA系统的综合显示功能为例进行了实验分析,讨论了系统重构过程可靠度与时间变化关系,给出... 详细信息

针对分布式综合模块化航空电子(DIMA)系统的动态重构特性,分析了动态重构策略及重构过程,构建了面向DIMA系统的联合k/n(G)可靠性模型。以驻留于DIMA系统的综合显示功能为例进行了实验分析,讨论了系统重构过程可靠度与时间变化关系,给出了利用一般k/n(G)可靠性模型建模的可靠度变化曲线,通过对比分析验证了联合k/n(G)模型的适用性和合理性;通过参数敏感性分析,观察不同模块配置参数对系统可靠度的影响,得出相关结论,为提高DIMA系统动态重构过程的可靠性和优化资源配置提供指导。

关键词：分布式综合模块化航空电子(DIMA) 动态重构联合k/n(G)模型可靠性有效性敏感性

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面向任务的民机DIMA动态重构策略

系统工程与电子技术 2021年第6期43卷 1618-1627页

作者：王鹏刘嘉琛董磊赵长啸中国民航大学民航航空器适航审定技术重点实验室天津300300 天津市民用航空器适航与维修重点实验室天津300300 中国民航大学安全科学与工程学院天津300300

为提高民机分布式综合模块化航空电子(distributed integrated modular avionics,DIMA)系统应对飞行任务切换和资源失效的能力,分析了DIMA动态重构环境及动态重构机制,形成了面向任务的动态重构策略。首先,提出“任务-功能-资源”间的... 详细信息

为提高民机分布式综合模块化航空电子(distributed integrated modular avionics,DIMA)系统应对飞行任务切换和资源失效的能力,分析了DIMA动态重构环境及动态重构机制,形成了面向任务的动态重构策略。首先,提出“任务-功能-资源”间的关系矩阵及动态重构有效性评价体系。然后,引入组合优化赋权法计算不同任务模式下功能应用的优先级权重。最后,用实例分析对比了面向任务的动态重构策略与普通重构策略在不同任务模式下系统资源对系统功能完整性的支撑程度。研究结果表明,随着模块故障数量的增多,面向任务的动态重构策略可以显著提高动态重构的有效性。

关键词：航空电子系统分布式综合模块化航空电子动态重构组合赋权有效性

基于形式化方法的DIMA动态重构仿真与验证

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系统工程与电子技术 2022年第4期44卷 1282-1290页

作者：刘嘉琛董磊赵长啸陈泓兵中国民航大学安全科学与工程学院天津300300 中国民航大学民航航空器适航审定技术重点实验室天津300300 天津市民用航空器适航与维修重点实验室天津300300

针对可重构分布式综合模块化航空电子(distributed integrated modular avionics,DIMA)系统在设计初期缺少仿真与验证手段的问题,首先分析了可重构DIMA软件体系的架构特征以及支持动态重构的层次化通用系统管理(generic system manageme... 详细信息

针对可重构分布式综合模块化航空电子(distributed integrated modular avionics,DIMA)系统在设计初期缺少仿真与验证手段的问题,首先分析了可重构DIMA软件体系的架构特征以及支持动态重构的层次化通用系统管理(generic system management,GSM)的组件功能划分。然后,使用架构分析与设计语言(architecture analysis and design language,AADL)及其相关附件对DIMA动态重构的架构基础、行为细节等要素进行建模。在此基础上,设计了一种基于形式化定义的模型转换规则,该规则将AADL动态重构模型转换成可执行的时间自动机模型。最后,利用模型验证工具UPPAAL验证了可重构DIMA系统逻辑及时序的正确性和不安全控制行为的可达性。结果表明,所提方法具有可行性和有效性,并且能够为后续DIMA动态重构的形式化安全性评估提供模型基础。

关键词：分布式综合模块化航空电子动态重构架构分析与设计语言形式化方法仿真验证

基于DQN的单一飞行员驾驶模式分布式多智能体联盟任务分配策略

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航空学报 2023年第13期44卷 175-190页

作者：董磊陈泓兵陈曦赵长啸中国民航大学民航航空器适航审定技术重点实验室天津300300 中国民航大学天津市民用航空器适航与维修重点实验室天津300300 中国民航大学安全科学与工程学院天津300300

分布式任务决策是提高单一飞行员驾驶(SPO)模式分布式协同飞行组织架构多智能体系统自主性的关键。以多智能体协作执行复杂任务为背景,首先构建了一种考虑任务载荷资源需求、智能体资源空间限制以及执行窗口等多约束条件的SPO模式分布... 详细信息

分布式任务决策是提高单一飞行员驾驶(SPO)模式分布式协同飞行组织架构多智能体系统自主性的关键。以多智能体协作执行复杂任务为背景,首先构建了一种考虑任务载荷资源需求、智能体资源空间限制以及执行窗口等多约束条件的SPO模式分布式多智能体联盟任务分配决策模型;其次,对Q-估值网络函数逼近器进行了设计,提出了基于深度Q网络(DQN)的联盟任务分配方法,选择有效智能体生成最优联盟任务分配结果的最佳执行路径,使联盟中各智能体能够以更加自适应的方式实现调度优化;最后通过数值仿真,验证了DQN方法求解复杂约束条件下SPO模式多智能体联盟任务分配问题的有效性和快速性。

关键词：单一飞行员驾驶多智能体系统任务分配联盟生成深度强化学习神经网络

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TSN时间敏感流量带宽分配与优化

系统工程与电子技术 2022年第6期44卷 2027-2034页

作者：赵长啸李二帅何锋王鹏中国民航大学安全科学与工程学院天津300300 北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191

针对时间敏感网络(time-sensitive networking,TSN)中时间敏感流量的带宽分配,必须要根据流量传输的实时性需求,并考虑不同类型流量的占比,提供具体的优化策略和带宽分配结果。首先,基于网络演算方法,建立时敏流量带宽分配评估模型;然后... 详细信息

针对时间敏感网络(time-sensitive networking,TSN)中时间敏感流量的带宽分配,必须要根据流量传输的实时性需求,并考虑不同类型流量的占比,提供具体的优化策略和带宽分配结果。首先,基于网络演算方法,建立时敏流量带宽分配评估模型;然后,根据实时性需求构建带宽分配的约束条件,采用启发式方法,实施带宽分配的优化;最后,通过案例,验证带宽分配在不同链路负载率和流量占比下的变化趋势。实验结果表明,采用基于信用量的流量整形机制,当案例中A类型流量的带宽分配占比为70%时,可获得最佳带宽匹配效果,实现网络中所有流量端到端延迟和最小的流量传输。

关键词：时间敏感网络带宽分配网络演算启发式算法性能评估