高空长航时无人机飞行控制计算机系统冗余设计技术研究

发布时间：2017-04-29 16:01

  本文关键词：高空长航时无人机飞行控制计算机系统冗余设计技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 高空长航时无人机需要很高的可靠性才能完成各种任务。采用冗余容错技术可以提高系统的可靠性。本文针对某型号预研高空长航时无人机飞行控制计算机系统的可靠性要求，运用冗余容错技术对其进行了设计研究。首先分析了计算机冗余结构的基本类型以及本次设计的要求特点，选择了自监控二冗余飞行控制计算机系统的设计方案，运用马尔科夫模型对此冗余系统的可靠性进行了计算研究，并且对此冗余结构进行了详细地描述及设计。对冗余管理所涉及的通道的同步技术、通道内及通道间的数据交换、信号的监控和表决、通道故障逻辑、计算机故障检测及容错处理等技术进行了讨论研究。然后将此冗余管理算法在嵌入式实时操作系统VxWorks下进行实现，并给出结果。最后对系统结构进行数字仿真，并进行故障注入研究，以便更好的验证系统的可靠性和合理性。仿真结果表明，采用自监控二冗余计算机结构提高了系统的可靠性，而且结构简单合理，，满足设计要求。
【关键词】：可靠性 冗余容错技术 马尔科夫模型 冗余管理 嵌入式实时操作系统VxWorks 故障注入
【学位授予单位】：西北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：V247.12
【目录】：

• 第1章 综述7-12
• 1.1 技术背景及选题意义7-8
• 1.2 冗余设计的研究现状8-10
• 1.3 论文的主要内容10-12
• 第2章 冗余及容错技术12-18
• 2.1 冗余系统的设计12-15
• 2.1.1 冗余的基本概念12-13
• 2.1.2 冗余系统的设计13-15
• 2.2 容错技术15-18
• 2.2.1 容错技术概述15-16
• 2.2.2 系统的可靠性16-18
• 第3章 高空长航时无人机飞行控制计算机系统冗余结构的分析与选择18-41
• 3.1 飞行控制计算机系统冗余结构分析19-23
• 3.1.1 二冗余计算机系统19-20
• 3.1.2 三冗余计算机系统20-21
• 3.1.3 四冗余计算机系统21-22
• 3.1.4 三种冗余系统的比较分析22-23
• 3.2 高空长航时无人机飞行控制计算机系统冗余方案选择23-41
• 3.2.1 高空长航时无人机飞行控制计算机系统特点及结构描述23-29
• 3.2.2 运用马尔科夫模型分析系统的可靠性和安全性29-37
• 3.2.3 飞行控制计算机冗余设计的硬件技术研究37-41
• 第4章 高空长航时无人机飞行控制计算机系统冗余管理技术研究41-72
• 4.1 飞行控制计算机系统软件组成41-42
• 4.2 飞行控制计算机系统软件开发环境及设计技术42-47
• 4.2.1 实时系统的基本概念42-43
• 4.2.2 嵌入式实时操作系统VxWorks43-44
• 4.2.3 嵌入式实时操作系统VxWorks下总体设计技术44-47
• 4.3 高空长航时无人机飞行控制计算机系统余度管理技术研究47-63
• 4.3.1 同步技术47-50
• 4.3.2 通道内及通道间的数据交换50-54
• 4.3.3 信号的监控和表决54-57
• 4.3.4 通道故障逻辑与故障屏蔽57-60
• 4.3.5 计算机故障检测及容错处理60-63
• 4.4 嵌入式实时操作系统VxWorks下余度管理软件的调度算法63-71
• 4.5 小结71-72
• 第5章 冗余设计技术的数字仿真及故障注入研究72-81
• 5.1 数字仿真的技术构架72-74
• 5.2 仿真结果的分析和研究74-75
• 5.3 故障逻辑注入技术研究75-80
• 5.3.1 故障注入技术的基本思想75-76
• 5.3.2 故障注入仿真实验76-80
• 5.4 总体仿真技术及结果研究80-81
• 第6章 总结81-83
• 6.1 工作总结81-82
• 6.2 工作的改进及展望82-83
• 参考文献83-86
• 致谢86-87

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