ima机载网络可靠性建模与评价研究

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1、IMA机载网络可靠性建模与评价研究作者姓名徐欣学校导师姓名、职称方敏教授领域计算机技术企业导师姓名、职称王红春高工申请学位类别工程硕士提交学位论文日期2014年12月学校代码10701学号1203121855分类TN82号TP30密级公开西安电子科技大学硕士学位论文IMA机载网络可靠性建模与评价研究作者姓名：徐欣领域：计算机技术学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：方敏教授企业导师姓名、职称：王红春高工提交日期：2014年12月AStudyofReliabilityModelingandEvaluation

2、onIMAAirborneNetworkAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinComputerTechnologyByXuxinSupervisor:FangminWanghongchunDecember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果

3、。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，

4、允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要航空电子机载网络是一种安全关键系统，在安全性和实时性等方面都有着严格的要求。近年来，综合模块化航空电子系统IMA以其灵活性、共享性、互操作性等优势已经逐渐取代联合式航空电子系统。IMA系统框架、软硬件的可用性成为主要研究热点，但是可靠性分析及其性能评价方

5、法的研究却不多见。针对这一现象，本文主要研究集中式IMA机载网络，分析其数据传输可靠性、实时可靠性和服务可靠性机制，建立多个维度的性能评价模型。航空电子全双工交换式以太网AFDX是IMA系统的通信网络，在传统以太网的基础上增强确定性和容错机制，解决了许多不确定性和可靠性问题。本文首先分析了AFDX网络的故障模式和故障机理，建立描述系统失效的动态故障树；在此基础上，针对基于马尔可夫链的动态故障树分析方法和基于模块化的动态故障树分析方法的不足，研究一种基于多值决策图的动态故障树分析方法，缓解状态空间爆炸问题，优

6、化AFDX动态故障树的求解复杂度，并得出传输可靠性参数。其次，本文分析了集中式IMA任务调度机制，利用确定与随机Petri网具有多元化变迁的优点，建立周期任务、非周期任务以及多种系统资源模型,同时设计了IMA不同优先级任务的调度算法模型。在此基础上，对比分析了独立资源任务调度与共享资源任务调度机制的任务吞吐量性能，以及资源共享的优先级任务调度算法与资源共享的先进先出任务调度算法的时延性能，验证了基于资源共享的优先级任务调度算法在集中式IMA任务调度实时可靠性和服务可靠性方面的优势。集中式IMA调度不能忽视的

7、另外一个服务可靠性问题是共享资源的动态分配和负载均衡。因此，本文最后介绍了几种常用的负载均衡算法，研究了集中式IMA任务调度机制下的负载均衡算法，结合Petri网，设计负载均衡算法模型。同时，对基于优先级的最少任务负载均衡算法和最少任务负载均衡算法，选择系统吞吐量和任务响应时间作为评价参数进行算法的性能对比，通过实验验证了基于优先级的最少任务负载均衡算法更能保证集中式IMA任务调度下为高优先级任务提供服务。关键词：综合模块化航空电子系统，动态故障树，多值决策图，Petri网论文类型：应用基础技术I西安电子科

8、技大学硕士学位论文IIABSTRACTABSTRACTAvionicsairbornenetworkisasafety-criticalsystemthathasstrictrequirementsinsecurityandreal-timeperformance.Inrecentyears,IntegratedModularAvionics(IMA)hasgraduallyreplacedthejointavi