随着人工智能和无人技术的发展应用, 未来制空作战的规模化对抗进程加快。分析了未来制空作战平台及制空作战**的发展情况, 梳理了规模化空战具备的参战平台高密度协同对抗、制空**饱和协同攻击、网络信息作为基础支撑的主要特点, 从作战使用、生产制造、设计研制等方面分析了规模化空战对未来空空导弹发展的需求和影响, 可为空空导弹的未来发展提供一定的技术借鉴。

针对分布式综合模块化航空电子(DIMA)系统设计的早期验证问题,分析了架构分析与设计语言(AADL)和DIMA架构特征,以项目架构设计实例为输入,对DIMA系统进行了架构和模块间通信建模。在此基础上,对实例中的处理器资源利用率、分区/任务的可调度性进行了分析,对模块间通信进行了模拟,验证了架构设计实例的可行性。

提出了一种新的低功耗TFT-LCD设计, 该TFT结构具有不同以往的彩色滤光片结构, 并带有减薄后的图形化钝化层, 使得液晶电场的操作效率增加, 并减少电场的耗损。该设计的光学特性使用了数值分析方法来加以仿真, 仿真结果指出新显示屏的操作电压比传统显示屏更低, 进而整体功耗被降低。实际样品的功耗测量结果也与仿真结果相符。

为了让液晶分子受电场转动的效率增加, 并减少钝化层对电场的耗损, 本文对具宽窄视角可切换功能的液晶显示屏提出几种低功耗新设计。首先采用新型低电压液晶, 在彩膜的制程顺序上做改动, 并对 TFT 侧玻璃基板上的绝缘钝化层进行图案化减薄。减薄的设计方案有两种, 一种是直接在钝化层上做部分减薄留下一些剩余厚度, 另一种是用 SiOx 层取代钝化层的剩余厚度。设计变更后的透过率与电场特性使用了数值分析方法加以仿真。仿真结果表明: 使用低电压液晶能使原有架构的饱和电压从 5.4 V 降低到 4.3 V, 结合减薄新设计可以分别再降低 9.30%与13.95%。液晶饱和电压的降低表明节能新架构的液晶操作电压会比原有架构更低, 进而面板上的整体功耗降低, 达到了宽窄视角可切换低功耗液晶显示屏的需求。

针对体系结构设计不规范以及数据一致性难以保证等问题, 在基于活动的方法论基础上提出了一种新的体系结构设计方法。简要介绍了体系结构框架和开发思想, 分析了3种经典的体系结构设计方法：结构化分析和设计方法、面向对象设计方法和基于活动的方法论, 列举了各种方法的优缺点; 根据基于活动的方法论, 提出了基于核心体系结构数据的体系结构设计方法, 并详细说明了该方法的开发流程; 使用基于核心体系结构数据的开发方法, 针对未来水下无人潜航器协同反潜作战任务, 从作战视角建立了体系结构模型。所建立的模型表明该方法具有良好的可操作性。

实现燃耗过程的精细化计算需要开发新型输运-燃耗耦合计算系统, 系统中采用了三维多群中子输运蒙特卡罗程序MCMG-Ⅱ和基于回溯算法的多群点燃耗计算程序STEP1.0。燃耗与输运程序之间的耦合需要考虑能谱、总源强、反应率统计、初始核密度及其变化、裂变产物核素等信息。耦合系统采用直译式脚本语言Python来实现, 可以充分利用其强大的文本处理功能和直译式的特点, 以准确、便捷地将这些数据在程序之间进行自动转换, 并根据总功率、辐照时间、步长选择等参数自动完成输运-燃耗耦合的分步计算和结果的图形化处理, 从而实现整个系统的无缝连接。在耦合系统的软件架构设计中采用分层与封装策略, 降低了开发难度, 提高系统的可移植性和可扩展性。耦合系统能够更为精细地考虑几何形状、能谱的变化、辐照时间等因素, 自动进行精细化模拟计算。

总结现有信息融合体系结构设计与评估方法的不足, 结合航空电子系统传感器的数据特点及信息融合需求, 提出基于修正JDL模型和数据融合树的体系结构设计思想。基于作战用例的体系结构运行机制表明：所提体系结构不仅能够动态配置, 还能大大减少计算量, 并且符合指挥控制体系的要求。引入系统评估方法, 对按照上述方法设计的两种体系结构进行定性和定量评估, 证明了该评估机制的科学性和有效性。

面向时序控制的功能需求，基于 CompactRIO(cRIO)硬件系统，使用 LabVIEW软件作为编程语言，设计了时序控制软件的程序架构。软件划分为现场可编程逻辑门阵列 (FPGA)层和实时(RT)层 2个层次，2层之间通过先入先出直接内存访问( DMA FIFO)和前面板控件进行数据通信。时序控制和硬件指令交互功能在 FPGA层用状态机实现；RT层实现与上位机的人机交互功能，上报时序流程状态。经测试，时序控制软件的硬件指令响应时间小于 50 μs。

使用模型驱动的分析方法对系统架构设计进行了探究，并借助UML建模工具对某机载任务系统进行了架构建模。另外，对比分析了该设计方法与其他设计方法的不同，以及该设计方法在实际系统研发应用中可能面临的问题及解决方法。