摘 要 飛行器管理系統(tǒng)是目前國(guó)外在進(jìn)行新一代飛機(jī)的研發(fā)過程中最常用到的系統(tǒng)，其包括了機(jī)電設(shè)備管理、飛行控制等項(xiàng)目。運(yùn)用飛行器管理系統(tǒng)不單能使飛機(jī)的性能得到大幅度的提高，同時(shí)所產(chǎn)生的不必要經(jīng)費(fèi)也會(huì)降低。飛行器管理計(jì)算機(jī)是飛行器管理系統(tǒng)的核心，而當(dāng)前所應(yīng)用的細(xì)粒度可配置飛行器管理計(jì)算機(jī)技術(shù)是系統(tǒng)的關(guān)鍵。細(xì)粒度可配置飛行器管理計(jì)算機(jī)與以往的飛行器管理計(jì)算機(jī)存在著很大的不同，其在滿足了不同系統(tǒng)需求的同時(shí)兼顧了飛機(jī)控制系統(tǒng)的安全要求，使飛行器管理系統(tǒng)更加可靠，實(shí)用性更強(qiáng)。

關(guān)鍵詞 綜合化 飛行器 管理計(jì)算機(jī) 技術(shù)研究

中圖分類號(hào)：TS736 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

當(dāng)前機(jī)載電子系統(tǒng)正在逐步的增強(qiáng)，并且綜合化的需求也在不斷提高，同時(shí)這也是新一代飛機(jī)平臺(tái)在發(fā)展過程中的重要表現(xiàn)。飛行器管理系統(tǒng)是僅次于核心處理機(jī)的第二大綜合系統(tǒng)，飛機(jī)控制、機(jī)電設(shè)備管理等是其重要的功能，飛行器管理計(jì)算機(jī)是飛行器管理系統(tǒng)的核心。①當(dāng)前新一代飛機(jī)的飛行器管理計(jì)算機(jī)通常都采用細(xì)粒度可配置飛行器管理計(jì)算機(jī)技術(shù)，此技術(shù)中對(duì)模塊級(jí)容錯(cuò)系統(tǒng)的應(yīng)用，在使飛機(jī)系統(tǒng)的多余度安全得到了保障的同時(shí)，也滿足了余度配置和不同系統(tǒng)的安全需要，系統(tǒng)配置能力得到了靈活的應(yīng)用。

1 飛行器管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

細(xì)粒度可配置飛行器管理計(jì)算機(jī)的容錯(cuò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是分布式的，主要是因?yàn)樗褂玫耐ㄓ脵C(jī)載計(jì)算機(jī)模塊中采用了外廠可更換模塊。三個(gè)節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)組成系統(tǒng)，再由高速串行總線將節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)相互連接。每一個(gè)節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)在執(zhí)行系統(tǒng)任務(wù)時(shí)都是與其他的節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)處于同步狀態(tài)的，各節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)在執(zhí)行系統(tǒng)任務(wù)時(shí)，依靠高速串聯(lián)總線對(duì)不同的模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)之間的交換。并且如果某一個(gè)節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)內(nèi)出現(xiàn)一次故障，并不會(huì)導(dǎo)致該節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)失效。②節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)之間容錯(cuò)的故障隔離是由多數(shù)表決所決定的，電源模塊、處理器模塊等構(gòu)成了計(jì)算機(jī)中的的通用LRM模塊，LRM模塊降低了維修時(shí)所產(chǎn)生的費(fèi)用（將系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)槎?jí)維修），減少了模塊的種類。

細(xì)粒度可配置飛行器管理計(jì)算機(jī)針對(duì)不同的任務(wù)的容錯(cuò)性能具有以下幾點(diǎn)：

（1）在實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵應(yīng)用二次故障應(yīng)用方面，采用三節(jié)點(diǎn)容錯(cuò)計(jì)算機(jī)多數(shù)表決結(jié)構(gòu)；

（2）在面對(duì)不同的任務(wù)時(shí)，三余度互比對(duì)配置和三余度主結(jié)構(gòu)配置最為常用，同時(shí)雙余度或單余度適用于低安全級(jí)別的任務(wù)；

（3）信息的輸入和指令的輸出運(yùn)用的是兩級(jí)表決界面機(jī)制，表決的有效性得到了增強(qiáng)，同時(shí)隔離了故障，是故障及時(shí)得到治理。

2 飛行器管理計(jì)算機(jī)軟件結(jié)構(gòu)

細(xì)粒度可配置飛行器管理計(jì)算機(jī)與專用飛控計(jì)算機(jī)相比，在多資源管理和多安全級(jí)別方面更加先進(jìn)，對(duì)軟件的性能進(jìn)行了提升，也增加了許多以前沒有的功能，如分區(qū)保護(hù)任務(wù)、構(gòu)建虛擬通道等。在任務(wù)軟件面向應(yīng)用任務(wù)進(jìn)行操作、開發(fā)新軟件和操作系統(tǒng)上，細(xì)粒度可配置飛行器管理計(jì)算機(jī)具有很顯著的效果。

2.1 操作系統(tǒng)的強(qiáng)實(shí)時(shí)性和安全性

要滿足飛行控制功能，強(qiáng)實(shí)時(shí)性就必須要得到保證。飛行控制的核心是交叉?zhèn)鬏?，一般是在微秒?jí)，所以核心參數(shù)指標(biāo)在操作系統(tǒng)中的體現(xiàn)必須是微秒級(jí)的。

飛行器管理計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)中還有一個(gè)必須要考慮的目標(biāo)就是安全性，用戶程序在操作系統(tǒng)的支撐下是否安全，安全性評(píng)估是否符合操作系統(tǒng)自身，這都是安全性的存在價(jià)值，同時(shí)，操作系統(tǒng)的安全性也要滿足DO-178B標(biāo)準(zhǔn)。③

滿足了AR NC653標(biāo)準(zhǔn)要求的飛行器管理計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，可以降低在開發(fā)程序的過程中的計(jì)算機(jī)資源管理壓力。飛行管理計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)需要對(duì)所執(zhí)行的任務(wù)進(jìn)行排序，并對(duì)軟件的工作過程進(jìn)行管理，以確保不同的任務(wù)在執(zhí)行中不會(huì)發(fā)生時(shí)間上或是空間上的沖突，防止故障蔓延。要使惡意攻擊和誤操作得以避免，就必須運(yùn)用內(nèi)存保護(hù)機(jī)制對(duì)用戶任務(wù)和內(nèi)核進(jìn)行隔離保護(hù)。嵌入系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者能夠通過對(duì)可證實(shí)資源請(qǐng)求的嚴(yán)格遵守來確保資源的可用性，時(shí)域和空域在任務(wù)中的可用性也就得到了保證。各個(gè)空間中固定的內(nèi)存得到了分配，內(nèi)存互不影響，彼此獨(dú)立。

2.2 管理軟件中的高實(shí)時(shí)、高安全系統(tǒng)

飛行器管理計(jì)算機(jī)在執(zhí)行不同程度的安全任務(wù)時(shí)需要共享同一個(gè)硬件平臺(tái)，這就需要對(duì)管理軟件中的高實(shí)時(shí)、高安全系統(tǒng)進(jìn)行研究和開發(fā)。其主要的作用是對(duì)整個(gè)平臺(tái)的故障處理、余度管理、同步處理等進(jìn)行調(diào)整。④同時(shí)高實(shí)時(shí)、高安全系統(tǒng)促進(jìn)了綜合化的完成，成為其核心系統(tǒng)功能，隔離了平臺(tái)公共資源和應(yīng)用軟件。源代碼從硬件中的獨(dú)立，分布式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的透明化，這些都是高實(shí)時(shí)、高安全系統(tǒng)管理軟件帶來的改變。

硬件設(shè)備的多樣性和復(fù)雜性威脅著系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，應(yīng)用程序的應(yīng)用環(huán)境無法達(dá)到符合邏輯的額要求，開發(fā)人員的精力被分散不能完全用于應(yīng)用功能上，這些復(fù)雜的問題隨著高實(shí)時(shí)、高安全系統(tǒng)的建立而得到了逐步的改善。

3 總結(jié)

細(xì)粒度可配置飛行器管理計(jì)算機(jī)在需求上滿足了飛機(jī)控制系統(tǒng)，模塊級(jí)的容錯(cuò)也得以應(yīng)用。同時(shí)，結(jié)合了飛機(jī)的整體設(shè)計(jì)和性能，與其他的系統(tǒng)進(jìn)行合理的整合，是飛機(jī)的各部分系統(tǒng)都能夠完美的呈現(xiàn)出來最佳狀態(tài)。面對(duì)不同的任務(wù)需求，通過靈活的方式進(jìn)行合理的余度配置，再有針對(duì)性的進(jìn)行系統(tǒng)性能以及可靠性、可用性方面的整理，使飛行器管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)滿足綜合化需求。

注釋

① 寧月光.飛行器管理計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)技術(shù)研究[J].西安文理學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011（14）：64-76.

② 鮮飛.在線測(cè)試技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展[J].電子工業(yè)專用設(shè)備，2006（5）：56-64.

③ 羅海明，謝劍斌，陸志肖.機(jī)電系統(tǒng)綜合化控制和管理[J].直升機(jī)技術(shù)，2010（6）：12-15.

④ 王恒，吳媛媛.集成電路在線功能測(cè)試技術(shù)研究[J].艦船電子工程， 2007（3）：36-41.