航电全数字仿真技术研究

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航电全数字仿真技术研究

作者：郭晓燕 汪亚杰

来源：《科技创新导报》2011年第30期

摘 要:民机航电系统已经进入高度集成发展阶段,在航电系统设计的初期,必须要验证设计方案的可行性,据此,航电全数字仿真技术的研究尤其重要,能够进行航电系统设计的前沿验证。 关键词:全数字 仿真 模型

中图分类号:V25 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)10(c)-0004-02

航电全数字仿真平台在航电系统性能的确认及验证(V&V)流程中有着重要的作用,在航电设计的早期阶段,通过模型及仿真的方式进行系统可行性分析、验证,有助于进行早期评估以优化所有资源的使用,能在短时间内检验构型变化,从而减少开发时间。 1 系统结构

航电全数字仿真平台的系统组成如图1所示,整个系统由三个仿真机柜和一个管理与监控机柜组成。每个仿真机柜由一台航电分系统建模计算机和一台航电分系统仿真计算机组成。管理与监控机柜由一台数据模型管理平台计算机,一台仿真监控和数据记录计算机,以太网交换机,反射内存网hub组成。机柜之间通过反射内存网完成仿真数据收发,通过时钟同步线完成仿真时钟同步,通过以太网进行仿真控制和监控。(如图1) 2 软件系统

航电全数字仿真平台的软件分为建模软件、仿真软件两大部分。其中,建模软件包括数据模型管理平台软件,Rhapsody建模软件;仿真软件包括嵌入式仿真支持软件,仿真监控软件,数据解析显示软件。航电全数字仿真平台的软件架构如图2所示。 3 数据模型管理平台软件 3.1 系统的描述和建模

本软件对架构分析和设计语言(Arc hitecture Analysis & Design Language, AADL)进行扩展,使之能够更确切的对航电系统顶层架构进行描述。软件进行AADL建模,提供三种AADL形态的编辑和建模功能,包括文本语言、XML模型和图形化编辑,并实现三种形态的相互转换。软件能够指定仿真模型到平台的对应关系,实现模型的灵活分配和部署;能够指定虚拟的链路与实际物理板卡的对应关系,并对仿真所必须的硬件相关参数进行设定和补充。 3.2 设计工具的整合

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软件采用AADL对ICD数据的格式定义进行描述,并可以将ICD Workbench中的相关信息自动翻译为Rhapsody模型及代码的形式,以便进行仿真验证。软件能够按照AADL模型中的系统形态,导出不同仿真形式(单节点全数字仿真、单节点实时仿真或分布式仿真)的Rhapsody模型框架,导出硬件板卡相关的接口部分模型。在导出的模型框架基础上,采用UML状态图的开发形式,按照建模规范的要求,对航电子系统进行DD设计,以形成完整的仿真模型。当硬件接口发生变化时,只需要重新导出硬件接口部分的仿真模型框架,借助Rhaps ody的DiffMerge工具,合并原模型中与硬件无关的DD分系统模型,这样有利于快速迭代开发DD仿真模型。 4 嵌入式仿真支持软件

嵌入式仿真支持软件技术要求从以下几个方面论述: (a)Pentium4板级支持包

通过修改BSP源文件,适应仿真硬件要求,开发硬件板卡驱动,支持Rhapsody模型仿真。 (b)虚拟板卡封装

统一封装IO板卡接口,方便与DD建模软件Rhapsody无缝集成。具备板卡识别注册能力,方便板卡资源统一管理。 (c)时钟同步模块

通过监控计算机的主时钟板卡产生时钟脉冲,驱动各个分系统仿真计算机按照统一时钟节拍进行仿真。

(d)反射内存仿真其他总线协议模块

开发通用的反射内存卡驱动函数,规划反射内存地址资源的分配,使用反射内存卡仿真多种总线协议(包括ARINC429,AFDX等),这些总线协议的相关物理信息可由Rhapsody模型来仿真配置。

5 仿真监控软件 (a)Rhapsody模型剖析

开发Rhapsody模型下的插件,在模型保存或者代码生成时自动生成监控软件使用的模型信息文件,此文件用于模型仿真监控和在线调参。 (b)仿真项目管理