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机载光纤网络系统设计与仿真软件开发

作　者: 何粹刚
导　师: 徐利梅；刘军
学　校: 电子科技大学
专　业: 软件工程
关键词: 机载数据总线 光纤通道 1553总线 航空电子综合
分类号: V243
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


机载网络系统是现代先进飞机航空电子综合化的关键技术之一。新型航空电子系统多采用功能分区结构,并大量使用数据融合技术,各功能系统之间需要传递的流数据和音视频数据越来越多,通信速率要求越来越高,网络连接规模需求越来越大。三代飞机广泛使用的MIL-STD-1553总线1Mb/s的数据传输率和最大31个远程终端的连接规模已远远不能满足航空电子系统综合化对高带宽、大规模、多种数据传输类型的需要。本课题研究的主要目标是以光纤通道(FC)技术为基础,研制一种新型的机载航空电子网络系统,满足现代飞机航电系统高带宽、大规模、高数据融合度的通信需求,以之替代目前飞机使用的MIL-STD-1553B总线系统。本项研究采用了分类对比的方法,研究和分析了光纤通道技术目前所支持的网络拓朴结构和传输协议。在此基础上,提出了本系统的网络架构和传输协议方案,并设计了一套航空电子网络管理及运行控制方法。为支持航空电子设备多类型、大规模的连接方式,系统设计为改进式综合网络架构,拓朴结构灵活,能够满足多种航空电子设备的连接需要。系统综合多种FC底层传输消息的特点,设计了多类传输航电协议。该协议采用安全可靠的航空电子环境匿名消息传输(FC-AE-ASM)实现航电控制命令传输;采用扩展链路服务(ELS)消息实现网络管理控制;并以光纤标准音视频传输(FC-AV)实现航电音视频数据传输。三者协同工作,共同实现了机载光纤系统网络传输协议。通过光纤网络测试平台和仿真测试软件的测试,本设计方案达到了高带宽、强实时性、大连接规模、多种数据传输类型的设计要求,能够满足新一代飞机航电系统网络传输的需要,为光纤通道技术在航空领域的应用做出了有益尝试。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章 绪论  8-14
  1.1 课题的研究背景  8-9
  1.2 研究目的和意义  9-10
  1.3 国内外研究现状  10-12
    1.3.1 F-22 战斗机航空电子网络  10-11
    1.3.2 F-35 战斗机航空电子网络  11
    1.3.3 国内航空电子总线系统研究现状  11-12
    1.3.4 本课题的研究内容和创新点  12
  1.4 本文的内容与组织结构  12-13
  1.5 本章小结  13-14
第二章 机载光纤网络相关总线技术  14-19
  2.1 机载数据总线技术  14-15
  2.2 光纤通道（FC）  15
  2.3 MIL-STD-1553B 数据总线  15-16
  2.4 光纤分布式数据接口（FDDI）  16
  2.5 AFDX 数据总线  16-17
  2.6 VME 总线  17
  2.7 PCI 总线  17-18
  2.8 本章小结  18-19
第三章 机载光纤网络系统设计  19-48
  3.1 机载光纤网络系统需求分析  19-21
    3.1.1 机载总线网络现状及问题  19-20
    3.1.2 机载光纤网络需求  20-21
  3.2 光纤网络系统架构设计  21-27
    3.2.1 光纤网络系统基本构型  21-23
    3.2.2 网络构型优劣分析  23-25
    3.2.3 系统架构设计  25-27
  3.3 光纤网络传输协议设计  27-34
    3.3.1 光纤通道五层模型  27-28
    3.3.2 光纤通道分类服务  28-30
    3.3.3 机载光纤网络传输协议设计  30-34
  3.4 网络管理及运行控制方法实现  34-47
    3.4.1 网络终端登录方式  34-35
    3.4.2 网络管理消息定义  35-36
    3.4.3 网络管理器初始化  36-38
    3.4.4 备份网络管理器初始化  38-40
    3.4.5 远程终端初始化  40-41
    3.4.6 网络结构控制管理  41-42
    3.4.7 网络系统时统管理  42-43
    3.4.8 网络终端数据交换  43-45
    3.4.9 网络终端故障处理  45-47
  3.5 本章小结  47-48
第四章 光纤网络仿真测试软件开发  48-70
  4.1 功能概述  48-49
  4.2 系统运行环境  49-50
  4.3 结构和组成  50-51
  4.4 系统接口  51-52
  4.5 软件模块设计与实现  52-63
    4.5.1 软件模块划分  52-53
    4.5.2 模块关系及数据流程  53-55
    4.5.3 光纤仿真卡初始化  55-57
    4.5.4 光纤通信实时控制  57-59
    4.5.5 网络管理器控制权获取  59-60
    4.5.6 网络终端工作状态监视  60-61
    4.5.7 网络管理器控制远程终端上网  61-63
  4.6 仿真测试  63-69
    4.6.1 线速测试  63-65
    4.6.2 误码率和错误测试  65-66
    4.6.3 流控测试  66-67
    4.6.4 压力测试  67-69
  4.7 本章小结  69-70
第五章 总结与展望  70-72
  5.1 研究课题总结  70-71
  5.2 项目应用及前景展望  71-72
致谢  72-73
参考文献  73-75
个人简历、在校期间的科研项目及发表的论文  75-76

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中图分类: > 航空、航天 > 航空 > 航空仪表、航空设备、飞行控制与导航 > 电子设备
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