王明　解文濤　王衛(wèi)東　張蕾

摘 要：針對(duì)IMA處理機(jī)面向航電系統(tǒng)應(yīng)用任務(wù)的支撐能力開展綜合驗(yàn)證，介紹了基于模態(tài)的IMA處理機(jī)綜合驗(yàn)證評(píng)估的思路和技術(shù)。通過驗(yàn)證不同典型模態(tài)的系統(tǒng)級(jí)模擬應(yīng)用任務(wù)和故障注入，驗(yàn)證評(píng)估IMA處理機(jī)作為綜合處理計(jì)算資源平臺(tái)的軟硬件支撐能力。

關(guān)鍵詞：IMA 故障注入 驗(yàn)證評(píng)估

中圖分類號(hào)：U461 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）01（c）-0011-03

IMA綜合處理機(jī)應(yīng)用于機(jī)載航電系統(tǒng)，為航電系統(tǒng)提供公共計(jì)算軟硬件資源，其承擔(dān)任務(wù)的復(fù)雜性和多樣性日益加劇，資源共享程度日趨增強(qiáng)，勢(shì)必要對(duì)其作為計(jì)算資源平臺(tái)的軟硬件支撐能力進(jìn)行驗(yàn)證和評(píng)估。針對(duì)各種典型應(yīng)用工作模態(tài)下，軟硬件資源的使用和消耗情況進(jìn)行早期驗(yàn)證和評(píng)估，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)降低早期風(fēng)險(xiǎn)。

1 IMA綜合處理機(jī)介紹

IMA綜合處理機(jī)作為機(jī)載航電系統(tǒng)的核心計(jì)算平臺(tái)，具備數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)管理、接口處理、總線傳輸、FC交換網(wǎng)絡(luò)通信、圖形圖像處理、視頻綜合處理、自檢測(cè)、智能供電管理以及系統(tǒng)管理等功能。它采用高安全、分區(qū)操作系統(tǒng)，為航空電子系統(tǒng)任務(wù)綜合化提供支持。IMA綜合處理機(jī)通過運(yùn)行應(yīng)用軟件，完成各類處理、決策、管理等。

2 綜合驗(yàn)證功能需求

綜合驗(yàn)證設(shè)備用于提供系統(tǒng)級(jí)的仿真激勵(lì)，支持面向應(yīng)用所需資源的仿真和能力驗(yàn)證測(cè)試，提供故障類型的模擬及故障處理，進(jìn)行控制模態(tài)的仿真。驗(yàn)證IMA處理機(jī)平臺(tái)的功能、性能、環(huán)境適應(yīng)能力和性能。主要功能如下。

（1）提供IMA處理機(jī)內(nèi)的典型應(yīng)用模態(tài)測(cè)試軟件。

（2）對(duì)與IMA處理機(jī)相關(guān)聯(lián)的典型設(shè)備的工作模態(tài)、狀態(tài)轉(zhuǎn)換、處理流程以及典型數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真，實(shí)現(xiàn)對(duì)IMA處理機(jī)的激勵(lì)。

（3）提供對(duì)IMA處理機(jī)注入故障的能力。

（4）提供典型應(yīng)用模態(tài)的仿真控制和監(jiān)控。

（5）控制仿真器模擬仿真各種外部場(chǎng)景。

（6）實(shí)時(shí)分析評(píng)估處理機(jī)在典型應(yīng)用模態(tài)下各個(gè)模塊計(jì)算資源的占用率、實(shí)時(shí)性、總線網(wǎng)絡(luò)通信的占用率和出錯(cuò)率等性能。

（7）能驗(yàn)證IMA處理機(jī)在典型和極限使用工況下的功能、性能。

2.1 典型應(yīng)用模態(tài)的選取

選取應(yīng)用級(jí)典型模態(tài)功能進(jìn)行模擬應(yīng)遵循以下原則。

（1）每個(gè)應(yīng)用功能不能跨兩個(gè)模塊運(yùn)行。

（2）選取對(duì)資源消耗最大使用模式。

（3）選取典型應(yīng)用功能以覆蓋所有IMA處理機(jī)資源使用為目標(biāo)。

任務(wù)包線上任務(wù)階段可分為：任務(wù)階段1、任務(wù)階段2……任務(wù)階段m等。

典型工作模態(tài)有：模態(tài)1、模態(tài)2……模態(tài)n等。

2.2 工作模態(tài)與資源使用的關(guān)系

梳理典型功能工作模態(tài)與計(jì)算平臺(tái)資源使用關(guān)系，結(jié)果見表1。

在飛行任務(wù)包線上，根據(jù)每個(gè)典型模態(tài)，分別啟動(dòng)相應(yīng)模塊上的模擬應(yīng)用軟件，調(diào)配所需的模擬器資源，采用最大資源消耗的方式進(jìn)行能力驗(yàn)證，動(dòng)態(tài)評(píng)估相關(guān)模塊和組件上資源的使用情況，以確定是否符合設(shè)計(jì)預(yù)期；另一方面可以根據(jù)需要調(diào)整所承擔(dān)的應(yīng)用任務(wù)，可以分析評(píng)估應(yīng)用任務(wù)分配是否合理?；谌蝿?wù)包線典型模態(tài)的IMA處理機(jī)綜合驗(yàn)證示意圖見圖1。

3 綜合驗(yàn)證系統(tǒng)實(shí)施關(guān)鍵點(diǎn)

綜合驗(yàn)證系統(tǒng)硬件組成示意圖如圖2所示。

3.1 綜合測(cè)試驗(yàn)證控制臺(tái)軟件需求

控制IMA處理機(jī)平臺(tái)、測(cè)試軟件以及各仿真器的運(yùn)行，記錄、分析IMA處理機(jī)輸出結(jié)果，實(shí)現(xiàn)測(cè)試自動(dòng)化。功能要求如下。

（1）運(yùn)行于總控臺(tái)中，控制管理調(diào)度驗(yàn)證設(shè)備中的各個(gè)測(cè)試組件。

（2）配置啟動(dòng)管理加載執(zhí)行IMA處理機(jī)內(nèi)部的測(cè)試驗(yàn)證軟件。

（3）實(shí)現(xiàn)總控臺(tái)測(cè)試驗(yàn)證界面管理和后臺(tái)自動(dòng)測(cè)試控制。

（4）監(jiān)控記錄驗(yàn)證全過程的各種數(shù)據(jù)狀態(tài)信息。

（5）實(shí)時(shí)分析顯示評(píng)估過程，可配置輸出測(cè)試結(jié)果。

3.2 前端仿真器需求

能夠?qū)εcIMA處理機(jī)相關(guān)的設(shè)備和系統(tǒng)的典型數(shù)據(jù)與處理流程進(jìn)行仿真，完成激勵(lì)模擬以及輸出顯示，該設(shè)備通過測(cè)試以太網(wǎng)受控于總控臺(tái)。前端仿真器軟件的典型組成如下。

（1）模擬該類設(shè)備的典型工況和數(shù)據(jù)接口級(jí)特性的仿真。

（2）任務(wù)執(zhí)行周期設(shè)定和起止時(shí)刻控制。

（2）受控于驗(yàn)證總控軟件的總體調(diào)度配置和控制。

3.3 IMA處理機(jī)內(nèi)部模擬應(yīng)用軟件需求

模擬應(yīng)用軟件用于模擬各種典型應(yīng)用任務(wù)對(duì)處理機(jī)的資源占用。每種應(yīng)用軟件的基本典型組成如下。

（1）數(shù)據(jù)/信號(hào)/處理資源消耗軟件組件。

（2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)資源消耗軟件組件。

（3）接口和網(wǎng)絡(luò)通信資源消耗軟件組件。

（4）圖形圖像處理資源消耗軟件組件。

（5）任務(wù)執(zhí)行周期設(shè)定和起止時(shí)刻控制軟件組件。

3.4 IMA處理機(jī)內(nèi)部資源評(píng)估軟件

資源評(píng)估軟件駐留在處理機(jī)的各個(gè)模塊內(nèi)部，實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊資源使用工況，模塊評(píng)估軟件的典型功能包括以下幾點(diǎn)。

（1）監(jiān)控處理器資源的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)占用率和狀態(tài)。

（2）監(jiān)控通信接口的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)占用率和狀態(tài)。

（3）監(jiān)控模塊內(nèi)其他資源的實(shí)時(shí)狀態(tài)。

（4）受控于驗(yàn)證總控軟件的總體調(diào)度配置和控制。

4 結(jié)語

基于模態(tài)IMA綜合處理機(jī)的綜合驗(yàn)證，重點(diǎn)在于分析任務(wù)包線中典型應(yīng)用模態(tài)下不同任務(wù)與處理機(jī)平臺(tái)中模塊組件的關(guān)系，開發(fā)典型的模擬應(yīng)用軟件和模塊評(píng)估軟件，分析不同典型模態(tài)下多任務(wù)并發(fā)執(zhí)行對(duì)處理機(jī)資源的實(shí)時(shí)占用情況，從而對(duì)IMA處理機(jī)軟硬件資源對(duì)應(yīng)用的支撐能力做出有效的支撐評(píng)估。

參考文獻(xiàn)

[1] 蒲小勃.現(xiàn)代航空電子系統(tǒng)與綜合[M].北京： 航空工業(yè)出版社，2013.

[2] 鄭軍，胡軍，柯昌博，等.綜合模塊化航電軟件系統(tǒng)測(cè)試方法研究綜述[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2012（5）：163-168.

[3] 馬銀才，張興媛.航空機(jī)載電子設(shè)備[M].北京：清華大學(xué)出版社，2012.

[4] 曹全新，王學(xué)鋒，胡興榮.航空電子綜合仿真系統(tǒng)研究[J].測(cè)控技術(shù)，2008，27（2）：76-79.

[5] 趙紅軍，蔡志勇，程海峰.現(xiàn)代飛機(jī)航電系統(tǒng)集成驗(yàn)證方法研究[C]//中國航空學(xué)會(huì)第五屆中國航空學(xué)會(huì)青年科技論壇.2012.