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飞控计算机的容错研究与设计

作 者: 刘海清
导 师: 涂时亮
学 校: 复旦大学
专 业: 计算机技术
关键词: 容错技术 飞控计算机 可靠性 硬件冗余热备份 软件容错设计 余度管理
分类号: TP302.8
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
下 载: 75次
引 用: 2次
阅 读: 论文下载
 

内容摘要


无论是军用飞机还是民用飞机,其核心系统飞行控制计算机(简称“飞控计算机”)的可靠性问题越来越显得重要,如何保证系统能快速、准确、可靠、持久的运行,对其可靠性的研究与容错设计也成为当今的热点。本文主要对应用硬件双机热备份和软件容错技术到飞控计算机系统上,以增加硬件资源和软件模块来大大提高飞控计算机的可靠性进行研究和设计;同时提出了对系统中重要模块(AMBI模块)的某些芯片(1553芯片)使用硬件冗余技术,以提高该模块功能的可靠性,从而达到提高系统整体可靠性的目的;并且在软件上通过关键数据的设计和软件容错的技术的使用,提高系统的故障自我修复能力,从而也大大的提高了系统的可靠性。本文首先概述了容错技术的现状及目前的主要问题,同时简单介绍了飞控计算机的特点;然后介绍了飞控计算机的总体软硬件设计框架,并介绍了容错技术及其关键概念和可靠性评估技术;在其基础上分析和设计了飞控计算机的硬件冗余方案,并对其中采用的关键技术进行了介绍,包括VME、硬件互联、心跳技术、故障隔离和重组恢复;接着介绍了软件容错设计方案及其关键技术,同时也介绍了关键数据设计和余度管理;最后对方案的实现情况进行了说明和总结。

全文目录


目录  2-4
摘要  4-5
Abstract  5-7
引言  7-8
第一章 绪论  8-14
  1.1 容错技术的发展现状及存在问题  8-11
    1.1.1 容错技术的发展现状  8-10
    1.1.2 容错设计的主要问题  10-11
  1.2 飞控计算机系统的特点  11-12
  1.3 论文内容安排  12-14
第二章 飞控计算机的总体框架  14-31
  2.1 飞控计算机的硬件平台  15-21
    2.1.1 数据处理计算机模块设计  16-18
      2.1.1.1 数据处理计算机模块方案及原理框图  16-17
      2.1.1.2 模块技术指标与功能  17-18
    2.1.2 AMBI模块设计  18-19
      2.1.2.1 AMBI模块方案及原理框图  18-19
      2.1.2.2 模块技术指标与功能  19
    2.1.3 数据记录模块设计  19-21
      2.1.3.1 数据记录模块方案及原理框图  19-20
      2.1.3.2 模块技术指标与功能  20-21
    2.1.4 电源模块设计  21
  2.2 飞控计算机的软件平台  21-25
    2.2.1 操作系统  22-23
    2.2.2 板级支持包(BSP)  23
    2.2.3 通讯系统  23-24
    2.2.4 驱动层软件  24
    2.2.5 传输层软件  24-25
  2.3 容错技术  25-29
    2.3.1 容错关键技术  25-26
    2.3.2 硬件冗余  26
    2.3.3 软件冗余  26-29
  2.4 容错系统可靠性评估技术  29-31
    2.4.1 容错系统可靠性评估技术  29
    2.4.2 计算机容错系统的评价指标  29-31
第三章 飞控计算机的硬件冗余热备份设计  31-39
  3.1 飞控计算机硬件组成与互连关系  31-32
  3.2 VME总线设计  32-33
  3.3 硬件冗余故障检测设计  33-37
    3.3.1 心跳及关键数据检测  33-35
    3.3.2 机内自检BIT  35-37
  3.4 计算机系统硬件故障隔离与重组恢复  37-39
第四章 飞控计算机的系统容错软件设计  39-48
  4.1 飞控计算机容错软件组成  39-45
    4.1.1 任务调度管理  39-40
    4.1.2 二机时钟同步技术  40-42
    4.1.3 故障检测和表决技术  42-43
    4.1.4 应用数据处理  43-45
  4.2 软件关键技术与关键数据设计  45-46
    4.2.1 重组数据分析  45
    4.2.2 故障判定数据分析  45-46
  4.3 软件余度管理  46-48
结束语  48-50
参考文献  50-53
致谢  53-54

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 一般性问题 > 设计与性能分析 > 容错技术
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