机载计算机技术PDF电子书下载

第1章 总论 1

1.1引言 1

1.2机载计算机的定义和分类 3

1.2.1机载计算机的定义 3

1.2.2机载计算机产品的类别 5

1.2.3机载计算机的应用历程 6

1.2.4机载计算机的基本结构 8

1.3机载系统简介 10

1.3.1飞机的组成 10

1.3.2机载系统的组成 12

1.3.3机载系统的功能和任务特点 14

1.4机载系统对机载计算机的需求 17

1.4.1机载系统对机载计算机的技术需求 17

1.4.2航电系统的发展过程及计算机系统结构的发展 19

1.4.3航电系统的开发过程 26

1.4.4机载计算机的技术领域特征 33

第2章 机载计算机及其应用 41

2.1航空电子系统计算机 41

2.1.1概述 41

2.1.2基本术语 42

2.1.3发展过程 42

2.1.4分类 45

2.1.5结构、组成和特点 49

2.1.6主要关键技术 53

2.1.7典型实例 57

2.2飞行控制系统计算机 62

2.2.1概述 62

2.2.2发展过程 62

2.2.3容错基本概念 63

2.2.4典型容错结构 65

2.2.5国外研究情况 65

2.2.6典型实例 70

2.3机电管理系统计算机 74

2.3.1概述 74

2.3.2发展过程 75

2.3.3主要关键技术 78

2.3.4典型实例 78

第3章 综合显示技术及其应用 84

3.1概述 84

3.2国外研究现状 84

3.2.1军用飞机 84

3.2.2民用飞机 87

3.3综合显示系统的基本构成 89

3.3.1显示器的组成部件 89

3.3.2半智能型显示结构 90

3.3.3智能型显示结构 90

3.3.4综合显示系统的基本架构 91

3.3.5通用飞机座舱显示系统的设计 91

3.4综合显示系统设计的关键技术 102

3.4.1综合显示系统的人机工效 102

3.4.2综合显示系统的开发软件支持技术 105

3.4.3高性能航空图形处理技术 114

第4章 机载网络与总线技术 123

4.1概述 123

4.2机载总线技术 124

4.2.1 ARINC 429总线 124

4.2.2 155B （GJB 289 A）多路传输数据总线 125

4.2.3 1773光纤多路传输数据总线 130

4.2.4 ARINC 825总线 132

4.2.5 AS 5643（军用1394总线） 133

4.3机载交换网络技术 136

4.3.1 AFDX网络 136

4.3.2 FC网络 142

4.4未来机载网络与总线技术的发展 147

4.4.1时间触发以太网 147

4.4.2高速1553B 149

4.4.3 WDM与光交换 150

4.4.4机载统一网络 150

4.5网络中心战领域的发展 152

第5章 机载计算机电源 154

5.1概述 154

5.1.1电源技术简介 154

5.1.2电源技术发展史 154

5.1.3线性电源技术特点 155

5.1.4开关电源技术特点 156

5.2飞机电源及供电特性 157

5.2.1飞机电源类型 157

5.2.2飞机供电系统特性 158

5.2.3飞机配电系统简介 159

5.2.4飞机电源供电标准 159

5.3机载计算机电源组成和框图 159

5.3.1机载计算机电源分类 159

5.3.2机载计算机电源特点 160

5.3.3机载计算机电源原理 160

5.3.4机载计算机电源模块组成框图 163

5.3.5机载计算机电源系统架构 167

5.4国内外发展现状和水平 168

5.4.1国外机载电源发展现状 168

5.4.2国内机载电源发展现状 169

5.5机载计算机电源转换技术 169

5.5.1机载计算机电源防电压浪涌和电压尖峰抑制技术 169

5.5.2机载计算机电源功率转换技术 170

5.5.3机载计算机电源脉宽调制及控制技术 170

5.5.4机载计算机电源电磁兼容性技术 170

5.6机载计算机电源的发展趋势以及应对措施 171

5.6.1概述 171

5.6.2机载电源模块发展趋势及解决方案 174

5.6.3电源模块工艺技术发展趋势 175

5.6.4机载电源模块关键技术 176

第6章 工程化技术 178

6.1机载计算机工程化的内涵与研究内容 178

6.2国内外发展现状和水平 178

6.2.1国外发展过程 178

6.2.2国内发展现状和水平 179

6.3机载计算机工程化的典型部件 180

6.3.1机载计算机机箱/机架 180

6.3.2机载计算机安装架 183

6.3.3机载计算机冷板 184

6.3.4机载计算机结构附件 184

6.4机载计算机机箱的主要技术 184

6.4.1散热技术 184

6.4.2抗振防冲技术 186

6.4.3电磁兼容性技术 188

6.4.4“三防”技术 190

6.5机载计算机工程化的发展趋势 191

6.5.1机载计算机朝着小型化、轻量化、高度集成化的方向发展 191

6.5.2机载计算机COTS技术 192

第7章 操作系统和软件开发环境 193

7.1操作系统 193

7.1.1航空电子系统对操作系统的要求 193

7.1.2机载操作系统发展过程 194

7.1.3新一代嵌入式操作系统 196

7.1.4操作系统实例 198

7.2机载计算机软件开发环境 199

7.2.1概述 199

7.2.2基本术语 199

7.2.3发展状况 200

7.2.4典型机载软件开发环境及其组成 201

7.2.5主要特点 206

7.2.6主要关键技术 207

7.2.7机载软件开发环境的发展趋势 210

第8章 软件测评与工程化改进 211

8.1软件测试概述 211

8.1.1软件测试的定义 211

8.1.2软件测试的发展 212

8.1.3软件测试与软件开发的关系 213

8.2航空嵌入式软件测试技术 214

8.2.1航空嵌入式软件概述 214

8.2.2航空嵌入式软件的特点 214

8.2.3航空嵌入式软件的测试环境 215

8.2.4航空嵌入式软件测试的目的 217

8.2.5航空嵌入式软件的测试方法 217

8.2.6测试的级别 219

8.2.7测试过程 219

8.3航空嵌入式软件测试须注意的问题 220

8.3.1软件工程化问题 220

8.3.2软件测试面临的问题 222

8.3.3推进软件工程化的措施 223

8.3.4软件过程改进 224

8.4软件测试技术的发展趋势 228

8.4.1航空嵌入式软件的发展 228

8.4.2软件测评技术的发展趋势 228

第9章 信息安全 229

9.1信息安全概述 229

9.1.1信息安全定义 229

9.1.2机载信息安全 230

9.2信息安全措施 232

9.2.1安全技术 232

9.2.2系统安全管理 237

9.2.3多级安全架构 244

9.3信息安全评估 247

9.3.1信息安全分析 247

9.3.2 CC评估方法 247

9.3.3 CC评估的现状和存在的问题 252

9.3.4 CC-AHP与CC-CRAP评估方法 252

第10章 适航要求及符合性方法 260

10.1概述 260

10.2适航规章体系 260

10.3机载设备适航取证 261

10.3.1适航证件形式 262

10.3.2适航取证过程 262

10.4适航要求及符合性方法 265

10.4.1适航要求 265

10.4.2符合性方法 265

10.5机载电子系统开发过程 268

10.5.1相关标准 268

10.5.2开发过程要求 268

10.6机载软件开发过程 271

10.6.1相关标准 271

10.6.2开发过程要求 272

10.7机载电子硬件开发过程 276

10.7.1相关标准 276

10.7.2开发过程要求 278

10.8基于IMA系统的认证 282

10.9认证联络过程 282

10.10相关文件介绍 284

10.10.1 DO-248 284

10.10.2 DO-178 B 284

10.10.3 AC 20-115 285

10.10.4 AC 20-152 285

10.10.5 Order 8110.49 285

10.10.6 Order 8110.105 286

10.10.7 Job Aid（作业目标） 286

10.11小结 286

第11章 机载计算机“五性”技术 287

11.1概述 287

11.2 RMTSS基础知识 287

11.2.1基本概念 287

11.2.2可靠性、维修性、测试性、安全性、保障性工作项目 288

11.2.3可靠性、维修性、测试性、安全性、保障性之间的关系 288

11.3机载计算机RMTSS设计与分析 289

11.3.1设计准则 289

11.3.2元器件选用与控制 289

11.3.3可靠性建模 290

11.3.4可靠性分配 291

11.3.5可靠性预计 294

11.3.6故障模式影响及危害性分析（FMECA） 295

11.4机载计算机可靠性试验与评价 296

11.4.1环境应力筛选 296

11.4.2可靠性研制试验 297

11.5机载计算机RMTSS技术的发展趋势 297

11.5.1综合化 297

11.5.2仿真化 297

第12章 环境试验 298

12.1概述 298

12.1.1环境试验的分类和特点 298

12.1.2基本概念 299

12.1.3常用标准 303

12.1.4试验流程 303

12.2温度试验 305

12.2.1试验目的 305

12.2.2试验条件 305

12.2.3试验过程 306

12.2.4合格判据 308

12.3湿热试验 308

12.3.1试验目的 308

12.3.2试验条件 308

12.3.3试验过程 308

12.3.4合格判据 309

12.4温度高度试验 310

12.4.1试验目的 310

12.4.2试验条件 310

12.4.3试验过程 310

12.4.4合格判据 311

12.5振动试验 311

12.5.1试验目的 311

12.5.2试验条件 311

12.5.3试验过程 312

12.5.4合格判据 313

12.6 ESS试验 314

12.6.1试验目的 314

12.6.2试验条件 315

12.6.3试验过程 315

12.6.4合格判据 316

12.7综合试验 317

12.7.1试验目的 317

12.7.2试验条件 317

12.7.3试验流程 318

12.7.4合格判据 319

第13章 生产管理及调试、测试技术 320

13.1生产管理流程 320

13.2生产测试技术 321

13.2.1虚拟仪器的总线技术 322

13.2.2各种总线的优劣分析 325

13.2.3机载计算机通用测试系统 326

13.2.4测试技术的发展研究 328

13.2.5实际工作中的性能功能测试的测试方法介绍 329

13.2.6硬件的可测试性设计 331

13.3“三防”技术 336

13.3.1“三防”技术的概述 336

13.3.2“三防”涉及的内容 337

13.3.3“三防”防护的一般原则 337

13.3.4“三防”生产的质量控制 340

第14章 机载计算机的理论基础与探讨 341

14.1概述 341

14.2第四代战斗机航电系统 342

14.3第五代飞机的航电系统 344

14.3.1 IMA的发展历史 345

14.3.2架构上的变化 346

14.4挑战及其背后的科学问题 363

14.4.1复杂综合问题 363

14.4.2实现可组合性的障碍 365

14.4.3嵌入式分布式系统设计的挑战 367

14.5基于模型的开发过程 369

14.5.1系统工程方法 369

14.5.2设计中遇到的挑战 370

14.5.3嵌入式系统开发的方法框架 372

14.5.4关键特性对可信性与可组合性的重要性 377

14.6可靠性与安全性 377

14.6.1容错计算机的历史 378

14.6.2拜占庭弹性 379

14.6.3余度管理 380

14.6.4小结 384

14.7信息安全 384

14.7.1信息安全的定义 385

14.7.2嵌入式系统遇到的困难 386

14.7.3 MILS 387

14.7.4 MILS可以处理M IS 389

14.7.5最小特权架构 390

14.7.6 CC与PP 390

14.7.7 SafSec方法学 391

14.8可预测性与确定性 392

14.8.1通过确定性实现的可预测性 393

14.8.2调度理论 394

14.8.3有保证的距离受限动态循环DCDC调度 396

14.8.4实时虚拟资源RTV R管理方法 397

14.8.5 RBA 398

14.8.6 WCET 406

14.9健壮性 413

14.10监控、调试与测试 415

14.10.1传统调试方法的困难及改进方法 416

14.10.2使用逆向执行的调试技术 417

14.10.3利用程序切片技术支持逆向执行 418

14.10.4基于重放调试的逆向执行结合 419

14.11验证、确认与认证 419

14.12工具链 420

14.13结束语 423

附录A机载计算机的基本组成 424

附录B俄罗斯机载计算机的发展 428

附录C相关基本概念 430

缩略语 436

参考文献 447