文章目录

摘要

abstract

注释表

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 余度管理技术概述

    1.2.1 余度概念

    1.2.2 余度设计基本任务

1.3 余度飞行控制计算机的研究现状

    1.3.1 国外研究现状

    1.3.2 国内研究现状

1.4 研究背景

    1.4.1 研究基础

    1.4.2 需解决的关键问题

1.5 研究内容及章节安排

第二章 余度管理方案设计

2.1 引言

2.2 设计与研究目标

2.3 样例飞行控制计算机硬件架构

2.4 样例飞行控制计算机软件架构

    2.4.1 软件开发环境

    2.4.2 软件架构设计

2.5 余度管理设计方案

    2.5.1 余度管理设计原则

    2.5.2 余度配置方案

    2.5.3 余度管理方案

2.6 系统可靠性分析

    2.6.1 量化参数

    2.6.2 可靠性分析

2.7 本章小结

第三章 同步算法设计

3.1 引言

3.2 时间同步

    3.2.1 时间排序

    3.2.2 相对时间同步

    3.2.3 绝对时间同步

3.3 同步算法原理分析

    3.3.1 基于时钟的同步算法

    3.3.2 基于任务的同步算法

3.4 同步算法设计与实现

    3.4.1 同步算法设计

    3.4.2 同步过程分析

    3.4.3 影响同步的因素

3.5 同步环节动态过程分析

3.6 本章小结

第四章 封装表决算法设计

4.1 引言

4.2 信号监控与表决

    4.2.1 表决的定义

    4.2.2 表决的对象

4.3 表决算法分类与分析

    4.3.1 标准型表决算法

    4.3.2 混合型表决算法

    4.3.3 表决算法对比分析

4.4 封装表决算法设计与实现

    4.4.1 封装表决算法设计

    4.4.2 封装表决过程分析

    4.4.3 阈值选取方法

4.5 本章小结

第五章 系统重组与重构方案设计

5.1 引言

5.2 重组与重构技术

    5.2.1 重组技术

    5.2.2 重构技术

5.3 余度降级重组方案

    5.3.1 故障判定

    5.3.2 系统重组

5.4 余度恢复重构方案

    5.4.1 故障恢复

    5.4.2 系统重构

5.5 重组与重构动态过程分析

5.6 本章小结

第六章 软件测试与仿真验证

6.1 引言

6.2 飞行控制与管理软件分析

    6.2.1 飞行控制功能

    6.2.2 飞行管理功能

    6.2.3 容错功能

6.3 测试平台与环境

6.4 余度管理方案测试验证

    6.4.1 同步功能测试

    6.4.2 表决功能测试

    6.4.3 重组与重构功能测试

6.5 飞行控制与管理功能验证

6.6 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 本文工作总结

7.2 后续工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文

文章摘要:近年来,随着无人机行业的蓬勃发展,无论是军用无人机还是民用无人机,其核心系统飞行控制计算机的可靠性显得越来越重要。特别对于高空长航时无人机,如何保证系统可靠、持久的运行,始终是制约其快速发展的技术难题。余度技术的应用使得大幅度提高飞行控制计算机的可靠性成为可能。本文针对现有飞行控制计算机可靠性与容错能力不足的问题,构建了CPU单元的三模冗余架构,并在此基础上对余度管理策略进行了设计。针对分布式飞行控制计算机各CPU单元间时钟偏差随时间累积的问题,设计了时钟同步算法,通过时标信息的交换和本地逻辑时钟的调整,实现了CPU单元间的时间与信息同步。为了避免CPU单元局部故障造成的影响,针对不同信号的数据特征,设计了大数表决与投票表决两种封装表决算法,选举并输出最优结果,提高了系统对故障的容忍能力。此外,对于CPU单元和总线节点的故障,设计了重组与重构方案,通过对故障源的切除、恢复及重构操作,完成了故障资源的恢复重利用,使系统具备了一定的自修复能力,提高了系统的可靠性。最后,通过外部故障注入的方式模拟不同的故障情况,对余度管理方案中同步、表决和重构功能进行了测试,并通过闭环仿真验证了三余度飞行控制计算机飞行控制与管理功能。试验结果表明,余度管理方案设计合理有效,系统性能满足设计指标要求。

文章来源：《工业控制计算机》 网址: http://www.gykzjsj.cn/qikandaodu/2022/0131/384.html