先进机载网络的余度配置及可靠性分析

摘要

随着电子信息技术的高速进步，在航空电子系统领域中机载设备越来越复杂和多样，因此为了满足高速数据处理系统与大量实时数据信息的传输之间的匹配，对新一代机载通信网络系统的研究是极为必要的。机载网络作为专用的通信网络系统，保障着数据处理中心与分布在飞机各个部分的传感器节点之间的数据通信。在飞行过程中，机载系统各种不可预知因素的影响下，必然会因为机载设备组件被破坏而产生故障与通信失效，甚至威胁到飞行员的生命安全。为了避免各种因素导致的灾难性后果，机载网络的可靠性一直是航电系统研究的热点之一。
　　首先，本文以基于光纤通道的先进机载网络为研究对象，提出了一种基于组件重要度的余度配置设计。本文对光纤通道协议中的三种拓扑结构进行了分析研究，针对航空飞行器环境下的光纤通道机载网络的拓扑结构提出了设计方案。作为高可靠性要求的代表，机载网络通常需要采用具有容错功能的网络拓扑，而标准的光纤通道协议并没有在这方面进行规划。于是，本文对机载系统的余度技术进行了对比研究，将机载网络中的设备节点依据重要程度分为重要节点、次要节点和一般节点，并对该机载网络进行了基于组件重要度的余度配置设计。
　　机载网络具有多阶段任务系统的特性，不同阶段的任务配置具有动态性，导致每个阶段都会有不同的可靠性分析模型，然而各个阶段之间还具有相关性依赖性。对多阶段任务系统的整个任务执行周期进行的可靠性分析，能够有效的帮助系统可靠性的设计与维护，但是对多阶段任务系统的分析过程会比单独系统出现更多问题。于是，本文研究分析了贝叶斯网络的可靠性分析方法。在近十几年来可靠性分析方法的发展中，贝叶斯网络技术作为不确定事件表达和推理方法中最高效的模型之一，突破了故障树分析的限制，虽然它的故障状态描述方式和逻辑推理机制与故障树具有一定的相似性，但是它具备了多态性事件描述能力和非确定性逻辑关系的表示能力，对多阶段任务系统的可靠性分析具有很大帮助。
　　最后，本文采用了基于贝叶斯网络的多阶段系统分析方法对该机载网络进行了系统可靠性分析和组件重要度分析。在研究设计方案的过程中需要充分的考虑各种因素对机载网络的可靠性影响，通过可靠性分析和组件重要度分析，能够提前对可预测的重要节点进行可靠性加强，以此为依据来指导设计方案，并且通过反复实验来修正设计方案。实验结果显示，这种方法对先进机载网络的可靠性分析十分有效，验证了前文对机载网络的基于组件重要度的余度配置设计方案的合理性。

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第一章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2可靠性分析方法的研究现状

1.3论文研究内容和组织结构安排

第二章 光纤通道技术

2.1光纤通道协议

2.2光纤通道数据通信过程

2.3本章总结

第三章 基于光纤通道的先进机载网络余度配置设计

3.1机载网络拓扑结构设计

3.2机载网络余度配置

3.3本章小结

第四章 贝叶斯网络的可靠性分析方法研究

4.1 贝叶斯网络的发展

4.2 贝叶斯网络的优势

4.3 贝叶斯网络的可靠性分析

4.4本章小结

第五章 基于BN的多阶段任务系统可靠性研究

5.1多阶段任务系统

5.2 PMS-BN可靠性分析方法

5.3 PMS-BN的复杂度计算与优势

5.4本机载网络的PMS-BN可靠性分析

5.5本章总结

第六章 总结与展望

6.1全文总结

6.2工作展望

附录A

参考文献

致谢

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