[发明专利]IMA系统动态重构策略多特性分析方法

说明书

本发明公开了一种IMA系统动态重构策略多特性分析方法，包含以下步骤：在IMA系统动态重构策略模型的基础上，加入进行可靠性、实时性分析的相应属性，形成IMA系统动态重构策略多特性分析AADL模型；在IMA系统动态重构策略多特性分析AADL模型上分别进行可靠性分析、实时性分析、交互复杂性分析、时空耦合特性分析；综合可靠性、实时性、交互复杂性和时空耦合特性分析结果，评价IMA系统的动态重构策略。本发明通过对IMA系统可靠性、实时性、交互复杂性和时空耦合特性分析进行综合化筛选，得到符合多特性优化要求的重构方案。

技术领域

本发明涉及一种航空电子系统设计中的综合化航空电子系统重构设计方法，具体涉及一种对综合化航空电子系统动态重构配置进行可靠性、实时性、交互复杂性和时空耦合特性分析的多特性分析方法，属于综合电子系统设计领域。

技术背景

航空电子系统涉及通信、导航、识别、探测、飞行管理、显示控制等功能，为飞行员提供全面准确的战场态势信息，以增强飞行员对战场环境中潜在威胁进行识别、监控、分析和反应的能力，是整个战机的中枢神经。航空电子的发展经历了分立式、联合式、综合式以及先进综合式几个阶段，旨在增强航空电子系统功能、性能，降低飞机生命周期费用的同时，解决系统软硬件的升级移植问题。

美国航电委员会在90年提出了综合模块化航空电子系统(简称IMA)的概念，并被航空工业组织采纳，在空客380、波音777、F-22、F-35等项目上进行实施，取得了良好的效果。综合化航空电子系统本质上是一个开放的分布式实时计算环境，通过综合，达到硬件通用化，功能软件化，软件运行环境标准化，最终实现系统的高度综合。联合标准化航电系统架构协会(ASAAC)为针对先进航电系统的周期成本、性能与可靠性制定了一系列规范标准，包括体系架构标准、软件标准、封装标准、通信与网络标准、通用功能模块标准以及一系列系统设计的指导性文档。

由于现代飞机结构、功能复杂，故障位置、构成的变化，运行模式、运行环境以及结构等问题的限制，工程师不可能定义所有的配置来应对飞机起飞后所有可能发生的关键情况，因而系统需要针对计划中或计划外事件实时生成各项配置，即我们常说的系统重构。系统的动态重构是提高系统可靠性的主要手段，在嵌入式系统设计时，对系统动态重构失效及其错误进行建模是件困难的事。为了描述软件错误以及其传播方式，进行基于AADL(Architecure Analysis and Design Language)对系统模型中的错误进行建模，AADL是一种描述实时系统的软硬件结构的结构分析与设计的可编程语言，可以用来描述那些将软件组件映射到执行平台的系统结构。它可以用来描述组件的功能性接口(如数据输入输出)和组件的性能关键属性(如实时性)。AADL也能用来描述组件间交互的方式，如数据的输入输出如何连接或者应用软件组件如何定位到执行平台组件。AADL并没有说明如何去说明软硬件组件的具体设计细节或执行细节。这些细节可以使用一系列的软件程序语言和硬件描述语言去说明。通过提供模型运行模式和模式切换，AADL能够描述运行时体系结构的动态行为。这些描述使系统的设计者能够完成对组件和系统的分析，例如系统的可调度性分析、粒度分析、可信性分析等。从这些分析中，设计者可以钡l评体系结构的平衡和改变。这样做的好处是可以在系统编码之前就完成对系统性能的分析和评测，为系统的进一步开发提供保证。

IMA系统配置涉及到应用软件部署到IMA平台之后，其关键特性是否满足系统设计的要求。国内外相关研究机构对各个单项特性开展了专项研究。目前针对IMA的可靠性研究主要集中在系统体系架构的可靠性设计上，提出一些基于ARINC653以及ASSAC规范设计系统来提高可靠性的方法；但是这些方法都缺少一种普适的可靠性分析方法来做可靠性分析计算工作。针对系统的实时性要求，现有的分析方法仅限于通过配置信息仿真分析不同重构配置下任务流程的时间约束是否满足，缺少基于模型的系统动态重构配置整体的实时性分析方法。在此之外，针对系统重构配置的其他重要特性如交互复杂性、时空耦合约束等的分析也还十分缺乏，需要一种能够综合多特性对IMA系统动态重构策略进行分析的模型化分析方法。

发明内容