新型航空电子系统的建模与分析方法研究与实现

【类型】学位论文

【作者】王瑞杰 

【关键词】 航电系统 建模方法 UML MARTE 确定随机Petri网

【摘要】航空电子系统是保证飞机或各类飞行器完成预定任务达到各项规定性能指标所需的各种电子设备的总称，它要求系统以高速率传输，强调实时性和可靠性。航空电子系统是电子，信息与计算机科学技术在航空工程中的应用，是一种典型的实时嵌入式系统。随着数字技术、微电子技术的迅速发展，航空电子系统的复杂性日益增加，因此研究和掌握综合航空电子系统，尤其是研究航空电子系统的建模分析方法，具有一定意义。本论文来源于实验室航空科学基金课题，该课题主要针对航空电子系统的建模分析和仿真技术进行研究。本论文重点研究基于AFDX（Avionics Full-Duplex Switched Ethernet，航空全双工交换式以太网）的新一代航空电子系统的建模和分析方法，以航空电子系统的实时性与可靠性要求为背景，提出了一种具有可操作性的建模分析方法，该方法基于统一建模语言UML和Petri网理论。同时设计实现了一个原型系统，利用该原型系统，可以对航空电子系统进行建模和性能分析验证。本文首先介绍了相关的理论技术，包括新型航空电子系统的特性、UML的扩展MARTE（Modeling and Analysis for Real-Time and Embedded System）和确定随机Petri网，然后提出并详细介绍了适用于新型航电系统的建模分析方法。其中，MARTE是面向对象组织OMG（Object Management Group）为实时嵌入式系统建模而设计的规范。论文的建模分析方法结合UML的扩展MARTE和确定随机Petri网各自的特点，通过MARTE对系统的不同方面进行建模，通过模型构建过程得到系统的Petri网分析模型，通过对Petri网模型的仿真分析得到系统的关键性能指标，从而为分析航空电子系统的性能提供了一定的参考。根据所提出的建模分析方法设计实现了一个原型系统，可以对基于AFDX的新型航空电子系统进行UML建模，主要包含类图、活动图、顺序图和状态图，此外，还利用Petri网这一数学工具对系统进行功能验证和性能分析，给出性能分析报告。本文最后针对一个实际的简单航空电子系统—浮标布阵系统，给出了建模与分析过程，得出了系统的关键性能指标，验证了本文所提出的建模分析方法的可行性。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】北京航空航天大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】姚淑珍

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