通航机载FPGA硬件适航符合性验证方法研究

发布时间：2023-02-08 08:56

　　突破航空电子产品适航验证技术,是我国成长为航空强国必须跨越的关键门槛之一。研究针对复杂电子硬件的审定验证方法,对促进国产航电适航取证、提升航电国产化率,具有重要的现实意义。本论文以四川省重大科技专项“国产化航电产品适航体系的建设”(18ZDZX0105)为课题背景,专注于探索对国产民航(包括通航)机载FPGA进行适航符合性验证过程的需求评审、故障预测、测试计划、测试执行等重要环节的实施方法。针对适航理论,通过文献查阅和学术交流的方式,探索我国航空机载复杂电子硬件(含FPGA)研发体系与适航体系错位的原因,并提出有关改良或自建硬件适航体系的建议;从民航标准、军标、国标、航天标准等系列规范性文件入手,分析围绕FPGA的安全性设计程序,总结FPGA全周期适航要求,提出将可行的实践方法与适航规章严格对应的“三步FPGA适航验证方法”,为后续进行工程技术研究和验证实践奠定法理基础。针对验证实践,以DO-254为主要参考,结合FPGA的自身特点,给出国产航电FPGA底层需求评审的考虑依据和方法;以FTA和FMEA分析方法为基础,融入需求反向确认逻辑,提出BFA双向分析故障预测模型;以FPGA测试评...

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
        1.2.3 国内通航FPGA研发与适航体系不兼容原因分析
        1.2.4 国内通航FPGA适航符合性设计程序改良建议
    1.3 主要研究内容
    1.4 论文结构安排
第二章 机载FPGA适航体系
    2.1 通航复杂电子硬件适航体系
    2.2 机载电子设备硬件设计保证指南(DO-254)
    2.3 非民用航空FPGA安全性设计保证体系
    2.4 机载FPGA设计保证与验证过程
    2.5 本章小结
第三章 机载FPGA需求分析与评审
    3.1 基于FPGA设计特定机载模块实现IP化的必要性
    3.2 机载FPGA安全性需求分析与评审方法
    3.3 ARINC429 总线接口FPGA需求评审
        3.3.1 ARINC429 总线协议
        3.3.2 ARINC429 总线接口顶层需求评审
        3.3.3 ARINC429 总线接口FPGA设计需求评审
    3.4 本章小结
第四章 面向FPGA底层需求的测试计划设计
    4.1 测试计划的功能及其本质
        4.1.1 测试计划的功能
        4.1.2 测试计划的本质
    4.2 面向底层需求的BFA故障预测模型
        4.2.1 故障树分析法(FTA)
        4.2.2 故障模式及影响分析法(FMEA)
        4.2.3 双向失效分析(BFA)模型
    4.3 机载FPGA测试方法
    4.4 面向ARINC429 总线接口FPGA的测试计划
        4.4.1 针对测试计划的需求整合
        4.4.2 基于BFA模型的预测故障
        4.4.3 针对潜在故障的测试方案
    4.5 本章小结
第五章 针对测试计划的验证方法
    5.1 验证方法的本质及其作用
        5.1.1 验证方法的本质
        5.1.2 验证方法的作用
    5.2 以Testbench为核心的验证方法
        5.2.1 基于可鉴定工具的验证环境
        5.2.2 基于Testbench的 FPGA验证
    5.3 针对ARINC429 接口FPGA的验证
        5.3.1 ARINC429 接口FPGA验证执行方案
        5.3.2 通过设计检查的验证
        5.3.3 通过逻辑仿真的验证
    5.4 ARINC429 接口FPGA适航符合性验证结果
        5.4.1 验证结果
        5.4.2 验证过程总结
    5.5 机载FPGA硬件适航符合性三步验证法
    5.6 本章小节
第六章 总结与展望
    6.1 研究总结
    6.2 研究成果
    6.3 研究展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3737706