题目：飞机管理系统分布式仿真平台关键技术研究

飞机管理系统VMS （Vehicle Management System）包括了所有和飞机启动、滑行、起飞、巡航、降落和停止相关的设备, 集成了飞控系统，推进系统和公管系统(Utility Management System，UMS )。为了满足新一代战斗机高机动性、高可靠性的要求，飞机管理系统的综合化管理成为了下一代战斗机发展的一个必然趋势。飞机管理系统采用数据总线和多处理机技术，将公管系统、飞控系统和推进系统视为一个整体，实行统一管理、科学组合与动态调度，并具有有机协调、动态重构及容错等功能，从而实现功能高度综合的一套分布式控制系统，形成对相关各子系统的综合管理模式。飞机管理系统是随着计算机技术、数据总线技术的发展而逐渐发展起来的，对新一代战斗机的研制具有重要的作用。本文以分布式处理机及MIL-STD-1553B总线为硬件平台，采用仿真及相关技术建立了飞机管理系统分布式仿真平台，为实际飞机管理系统的设计提供了得力的仿真开发工具，针对所涉及的几个关键技术进行了研究。本文对飞机管理系统的结构及其仿真平台进行了研究和分析，主要包括以下几个方面：1、在分析飞机管理系统各子系统仿真特性及其功能要求的基础上，确定了飞机管理系统仿真平台的分布式拓扑结构。在此基础上利用PC机、1553B仿真卡和1553B双余度总线确定了仿真平台的硬件控制结构。2、构建基于多线程的任务管理结构体系。针对VMS的任务特点，设计了单个输入流的对等多线程模型。针对1553B总线协议，应用模块化的设计思想对通讯接口模块进行设计，从而在硬件和软件两个方面保证了系统的实时性、可靠性和开放性要求。3、对VMS任务调度进行研究。任务调度是分布式系统的一个关键的技术，任务调度技术一方面保证了系统对故障的屏蔽性与可靠性，另一方面也充分保证了系统能够在最佳点工作。针对VMS的特点，对任务调度中的几个基本概念进行了分析，并从负载均衡的角度出发，设计了VMS任务调度目标函数。4、静态任务调度算法设计。根据负载均衡原则，采用邻域搜索遗传算法对任务进行调度，强化了标准遗传算法的局部搜索能力，可防止早熟现象发生，并将并行计算思想与邻域搜索遗传算法相结合，构成并行邻域搜索算法，以加快寻优速度。5、动态容错调度算法设计。使用轮转调度算法，在静态条件下指定动态调度策略，简化了故障发生时任务转移的开销，极大保证了系统容错的实时性。同时，给出了轮转容错算法的系统可靠性计算公式，为系统可靠性设计提供了强有力的支持。针对任务不同的余度要求，进一步改进轮转调度算法，使之满足不同任务的余度要求，适应VMS在系统容错方面的特点。 6、仿真平台的实时性研究。结合1553B总线协议特点，对1553B总线的传输延迟进行了分析，并在不同传输速率下，对1553B总线的延迟进行了实际测量。在此基础上，对仿真平台的时钟同步问题进行了研究。采用内部时钟同步算法对仿真平台的系统时钟进行同步，分析了在不同总线负载情况下的时钟同步精度问题，并给出了在处理机出现故障情况下的时钟恢复机制。