基于AADL的综合模块化航电系统平台可靠性建模与GSPN分析方法

发布时间：2017-11-08 06:27

  本文关键词：基于AADL的综合模块化航电系统平台可靠性建模与GSPN分析方法

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【摘要】：综合模块化航空电子系统(Integrated Modular Avionics,IMA)作为未来大型客机航空电子系统发展的重要方向,其广泛采用了资源共享的体系结构,在提供更加复杂、强大的航电功能同时也带来了更加复杂的故障增殖模式,一旦共享资源发生故障,使用共享资源的功能都会存在失效的可能,从而出现故障传播、相互感染;另外航电系统为了提高可靠性广泛采用了故障限制及备份机制,这使得航电系统具有明显的动态特性,同时随着航电系统规模与复杂度的不断提升,由可靠性/安全性工程师直接构造故障树等进行分析的方法已经不能满足设计开发和升级维护的要求,因此需要在航电系统设计开发的过程中使用统一的模型形式,建立有效的模型转化规则并结合形式化分析技术来提高可靠性、安全性分析的效率。在这样的背景下,本文提出了基于AADL(Architecture AnalysisDesign Language)语言建立IMA平台的可靠性模型,再转化为GSPN(Generalized stochastic Petri nets)进行可靠性分析的方法。本文首先对IMA相关的标准、文献及工业实践(如波音B787、空客A380)进行了研究,从中总结IMA平台的组成及各组成部分之间的关系,这些研究为IMA平台组件与AADL元素搭建了“桥梁”,使得AADL语言描述IMA平台体系结构成为可能;接着研究了IMA系统中单独软件、单独硬件、单独组件的错误行为,同时对于软硬件之间的错误传播及组件之间的错误传播也作了一定的研究,并且均给出了对应的用AADL语言创建的错误模型,以上研究可为建立IMA平台AADL可靠性模型提供指导。为了进一步分析使用AADL语言建立的可靠性模型的故障动态行为,本文同时研究了AADL可靠性模型往GSPN转化规则,主要涉及单独组件转化规则、错误传播转化规则、模式转变转化规则,这些转化规则的研究为AADL可靠性模型转GSPN奠定了基础。为了验证该可靠性分析方法的有效性,本文以IMA平台完成的显示功能为例进行了实例验证,并且对不同架构的显示功能可靠性进行了对比分析,分析结果表明在成本允许的条件下,合理采用备份及故障限制的方法可有效提升IMA的可靠性。
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V243

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本文编号：1155975