模型驱动的IMA系统资源配置分析与验证及优化方法研究

发布时间：2017-09-24 18:47

  本文关键词：模型驱动的IMA系统资源配置分析与验证及优化方法研究

  更多相关文章： 综合航电系统 资源配置 MARTE 可调度性判定 MAST 资源分配优化

【摘要】：近年来综合模块化航空电子系统(IMA)已经广泛应用于机载航空电子系统,是航空领域的一项重要系统结构和发展趋势。在IMA系统开发过程中,针对系统满足资源共享以及安全可靠运行的需求,IMA系统资源的配置成为开发过程中至关重要的一部分,因此如何有效的对IMA系统资源进行配置以及确保资源配置的正确性成为综合航电系统领域一项重要的研究问题。同时在系统开发过程中包含硬件资源分配和软件资源分配两个阶段,在满足资源约束情况下不同的分配方式会导致飞机质量、开发成本以及安全性等性能指标的不同,因此如何根据多个目标对系统硬软件资源的分配进行优化从而获得最优分配在综合航电领域也将具有重要意义。本文工作主要针对IMA系统开发和资源配置流程展开分析,并对其中的系统时间资源配置进行验证,同时对系统硬软件资源的分配问题进行建模并对其进行多目标优化从而获得最优解,具体研究内容如下所述:1)针对IMA系统资源共享特征,结合对IMA系统开发与资源配置流程的分析,基于实时嵌入式系统建模与分析规范(MARTE)对IMA系统时间行为相关概念(包括通信虚拟链路、AFDX终端、资源设备模块、分区、进程等)进行建模从而获得对应的MARTE模型,设计了基于模型驱动架构的IMA系统建模方法。2)针对IMA系统分区调度模型的分析,将系统时间行为概念所得到的MARTE模型转换为MAST-2文本模型进行描述并加上自定义调度策略,设计了一种系统分区可调度性验证框架,并通过MAST可调度分析工具对MAST-2文本模型进行分析,基于系统可调度性判定设计了时间资源配置的正确性验证方法。3)研究了IMA系统硬件资源分配和软件资源分配问题,采用二进制编码形式对系统硬软件资源分配进行建模,并且设计了相关数学等式和不等式对资源分配约束进行描述,然后根据质量、成本以及安全性等需求目标构建目标函数,采用多目标优化算法进行优化,从而得到硬软件资源分配的最优解。4)基于Eclipse平台和EMF等相关机制,设计并实现了一个用于IMA系统资源配置验证的原型工具IMA_RCV,并通过该工具给出了机载水处理子系统的资源配置、建模分析以及时间资源配置验证的实例分析。最后针对系统硬软件资源分配的建模以及优化问题给出相关实例分析。
【关键词】：综合航电系统 资源配置 MARTE 可调度性判定 MAST 资源分配优化
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V243
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 缩略词10-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 课题研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.3 论文研究内容与组织结构14-16
• 第二章 综合航电系统架构及系统资源配置验证分析框架16-23
• 2.1 IMA系统架构概述16-17
• 2.2 IMA系统开发与资源配置流程17-19
• 2.2.1 IMA系统开发框架17-18
• 2.2.2 IMA系统资源配置流程18-19
• 2.3 MARTE与MAST-2 描述19-22
• 2.3.1 MARTE Profile19-21
• 2.3.2 MAST-2 模型21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 IMA系统时间资源配置分析与正确性验证23-34
• 3.1 基于MARTE的IMA系统建模23-28
• 3.1.1 通信虚拟链路建模23-24
• 3.1.2 AFDX终端建模24-25
• 3.1.3 资源设备模块建模25
• 3.1.4 分区建模25-26
• 3.1.5 进程建模26-28
• 3.2 IMA系统时间资源配置验证28-33
• 3.2.1 IMA系统调度模型特征28-29
• 3.2.2 IMA系统的MAST-2 模型描述29-32
• 3.2.3 IMA系统可调度性验证框架32-33
• 3.3 本章小结33-34
• 第四章 IMA系统资源分配建模及优化34-44
• 4.1 IMA系统硬件资源分配34-35
• 4.2 IMA系统软件资源分配35-36
• 4.3 IMA系统资源分配及约束建模36-41
• 4.3.1 硬件资源分配及约束建模36-38
• 4.3.2 软件资源分配及约束建模38-41
• 4.4 IMA系统资源分配优化41-43
• 4.4.1 构建目标函数41-42
• 4.4.2 多目标优化算法优化42-43
• 4.5 本章小结43-44
• 第五章 IMA系统资源配置验证工具设计与实例分析44-65
• 5.1 IMA资源配置验证工具设计44-47
• 5.1.1 功能需求分析44-45
• 5.1.2 工具设计框架45-46
• 5.1.3 工具执行流程46-47
• 5.2 IMA资源配置验证工具实现47-52
• 5.2.1 工具平台架构47-49
• 5.2.2 获取配置需求49-50
• 5.2.3 构建拓扑结构50-51
• 5.2.4 实现资源配置51
• 5.2.5 时间资源配置验证51-52
• 5.3 IMA系统时间资源配置验证及优化实例分析52-63
• 5.3.1 IMA系统资源配置工具使用实例53-57
• 5.3.2 IMA系统时间资源配置正确性验证实例57-59
• 5.3.3 IMA系统资源分配优化实例59-63
• 5.4 本章小结63-65
• 第六章 总结与展望65-67
• 6.1 论文总结65
• 6.2 未来工作展望65-67
• 参考文献67-72
• 致谢72-73
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文73

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本文编号：912903