ОТКАЗОУСТОЙЧИВЫЕ РЕКОНФИГУРИРУЮЩИЕСЯ КОМПЛЕКСЫ ИНТЕГРИРОВАННОЙ МОДУЛЬНОЙ АВИОНИКИ

Алексей Робертович Дегтярев, Сергей Константинович Киселев

Аннотация


В статье рассмотрены проблемы создания отказоустойчивых многопроцессорных комплексов бортового оборудования (КБО) на основе интегрированной модульной авионики (ИМА). Показано, что для построения перспективных систем ИМА требуется разработка комплексных алгоритмов их реконфигурации. Определены три типа динамической реконфигурации и сформулированы соответствующие задачи. Предложены алгоритмы реконфигурации, включающие в себя распределение функциональных задач между доступными аппаратными ресурсами многопроцессорных комплексов ИМА по заданному критерию оптимальности, которые учитывают критичность выполняемых функций, количество исправных и отказавших модулей крейта, а также режим полета. Рассмотрены особенности отдельных видов реконфигурации, влияние на ее выполнение структуры многопроцессорного комплекса и типа применяемой операционной системы реального времени. Работа алгоритмов продемонстрирована на примере КБО вертолета, который способен функционировать в режиме крейсерского полета и режиме боя. Построены графы его функциональной и аппаратной структур, учитывающие критичность функций, потоки данных между ними и особенности аппаратной платформы, а также упорядоченные множества функций, которые соответствуют выбранному режиму функционирования комплекса. Показаны распределения функциональных задач КБО, полученные на основе предложенных алгоритмов. Рассмотрены особенности практической реализации реконфигурации, выявленные при отработке алгоритмов на макете мультипроцессорной системы. Проведена оценка эффективности разработанных алгоритмов реконфигурации путем анализа деревьев неисправности для классической федеративной архитектуры с двойным резервированием и архитектуры ИМА, состоящей из одного крейта с резервированным коммутатором. Даны рекомендации по усовершенствованию предложенных алгоритмов с целью осуществления частичной реконфигурации, не затрагивающей исправные модули, а так же обозначена невозможность реализации реконфигурации на существующих комплексах с динамически перестраиваемой архитектурой, не учитывающей особенностей построения систем ИМА. Предложенные алгоритмы могут использоваться для построения и исследования крейтов модульной авионики, а также для разработки математических моделей взаимодействия аппаратной и программной частей комплекса ИМА и их отказов.

Полный текст:

PDF

Литература


Чуянов Г.А. Перспективы развития комплексов бортового оборудования на базе интегрированной модульной авионики [Текст] / Г.А. Чуянов,

В.В.Косьянчук, Н.И. Сельвесюк // Известия ЮФУ.

Технические науки. – 2013. – № 3. – С. 55–62.

Conmy Philippa. High level failure analysis for

Integrated Modular Avionics [Text]/ Philippa Conmy,

John McDermid // 6th Australian Workshop on Safety

Critical Systems and Software, 2001.

Дегтярев А.Р. Разработка перспективных

динамически реконфигурируемых систем интегрированных комплексов бортового оборудования

[Текст] / А.Р. Дегтярев // Сборник тезисов докладов

конгресса молодых ученых. – Выпуск 1. – СПб.:

Университет ИТМО, 2014. – 232 с.

Дегтярев А.Р. Алгоритм распределения

задач в многопроцессорных омплексах интегрированной модульной авионики [Текст] / А.Р. Дегтярев,

Г.В. Медведев //Автоматизация процессов управления – 2014. – № 1. – С. 79–84.

Руководство по гарантии конструирования

бортовой электронной аппаратуры КТ-254 [Текст]. –

М.: Авиаиздат, 2011. – 86 с.

Руководство 4761 по методам оценки

безопасности систем и бортового оборудования

воздушных судов гражданской авиации [Текст]. –

М.: ОАО Авиаиздат, 2010. – 264 с.

Квалификационные требования КТ-178B

“Требования к программному обеспечению

бортовой аппаратуры и систем при сертификации

авиационной техники”[Текст]. – М. : НИИАО, 2002.

– 105 с.

Таненбаум Э. Современные операционные

системы [Текст] / Э. Таненбаум. – 3-е изд. – СПб.:

Питер, 2010. – 1120 с.: ил.

Реконфигурируемые мультиконвейерные

вычислительные структуры [Текст] / И.А. Каляев [и

др.] – Ростов н/Д.: Издательство ЮНЦ РАН, 2008. –

с.

Каляев А.В. Модульно-наращиваемые многопроцессорные системы со структурно-процедурной

организацией вычислений [Текст] / И.А. Каляев,

И.И. Левин. – М.: Янус-К, 2003. – 380 с.

Беседин И.В. Семейство базовых модулей

для построения реконфигурируемых многопроцессорных вычислительных систем со структурнопроцедурной организацией вычислений [Текст] / И.В.

Беседин [и др.] // Научный сервис в сети Интернет:

технологии распределенных вычислений: материалы всероссийской научной конференции. – М.:

Издательство Московского университета, 2006. –

С. 47–49.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.