多核处理以其高性能得到了广泛的关注。从多核体系架构出发, 分别分析了处理器架构和软件架构, 根据机载应用特点, 集中讨论了同构型多核处理及AMP, SMP和BMP等软件架构。结合研究现状, 针对机载航电系统继承性和增量认证的需求, 选择了商用P5020多核处理器, 配置了基于AMP架构的天脉操作系统, 移植了性能测试用例。测试结果表明, 多核处理系统在一定程度上可以实现倍数性能提升, 能够满足航空电子系统计算密集型功能应用的需求。

AFDX引入虚拟链路实现物理带宽资源的逻辑分隔时, 数据帧的异步到达和多路复用输出会造成虚拟链路的时延抖动现象,并最终导致流量端到端延迟分析的不确定性。针对AFDX数据帧传输抖动、时延波动的确定性问题, 设计了基于时间窗的AFDX端系统调度策略, 该方法可以有效减小数据帧的传输抖动, 并提供确定性。对该调度策略进行了分析和仿真验证, 结果表明该调度策略可以对端系统数据发送端的最差情况抖动做出有效的约束, 提高整个AFDX的确定性及可靠性。

近些年来随着人工智能、信息网络等技术的成熟, 航空电子系统迅速发展, 关于未来航空电子系统如何应用于作战的讨论层出不穷。通过三层面分析法对航空电子系统各种创新活动进行整合, 从而构建面向未来的合理且持续的方法论来研究航空电子系统领域。首先系统梳理了航空电子系统的研究背景和现状, 接着深入剖析了三层面分析法模型, 重点从3个层面详细分析了航空电子系统的应用情况:有人机航电系统效益降低及其原因, 当前航空电子系统的不断改进和两类创新归纳, 未来高度自主的无人机航电主导的设想及其3个推动因素。

面向航空航天应用的时间触发以太网(TTE)对通信实时性、消息安全性提出了严苛要求, 高效的全局静态调度技术有利于充分保障不同消息的服务质量。针对实时性最高的时间触发(TT)消息决定了低优先级速率受限(RC)消息的发送时刻这一问题, 提出一种基于快速增量的TTE优化调度技术, 通过快速增量基本调度单元回溯修正多跳延迟, 优化TT消息静态调度表, 提升RC消息传输性能, 最后将网络调度算法应用于时间触发航电系统网络拓扑模型进行验证。仿真实验表明:在保障TT消息满足传输约束的情况下, 该TTE优化调度技术有效提升了网络实时性能, RC消息的平均端到端延迟最高优化14.08%, 最坏端到端延迟最高优化22.86%。

民机复杂航电系统的高效研制需要各种综合验证平台的有力支持。首先, 通过梳理复杂航电系统的工程活动, 确认所需综合验证平台的类别; 其次, 对综合验证平台进行功能分析, 提出了通用功能定义; 再次, 采用维度分析方法分析了综合验证平台的现状, 并提出了优化思路; 最后, 针对用途广泛的设备级综合验证平台进行了顶层规划和统一设计, 开发了通用的设计模型, 并提出了设计模型的实施规范要求。

综合模块化航空电子(IMA)系统可以在有效提高系统效率的同时减少资源的分配, 但集成工作增加了系统的复杂性, 同时使系统的故障在综合过程中传播到其他系统, 这对系统的安全性也有很大的影响。传统的系统安全分析方法主要依赖于工程经验和个人技能, 存在忽视系统故障状态和误判故障影响的局限性。为了解决该问题, 提出了一种新的综合模块化航空电子系统安全分析方法——模型检测, 使用遍历算法搜索所有系统状态。这种分析过程的使用在实现自动化的同时减少对工程经验的需求。该方法在综合模块化航空电子系统安全分析中的实用性得到验证, 在系统需求规格的基础上给出了分析过程, 利用模型检测工具NuSMV进行安全性分析。该方法能够自动识别出引起顶层事件的最小故障组合, 从而达到传统故障树分析的目的, 最终通过案例分析表明了该方法的实用性。

针对分布式航电系统设计中对资源组织的灵活性需求, 为提升系统资源利用率, 提出了一种基于分布式航电系统的系统管理配置方法, 引入功能组件、服务角色、组件实例、系统管理代理, 定义组件到组件的消息以及系统配置信息表。通过系统管理策略实现组件实例的重启、组件实例的主从备份、组件实例的冷备份, 从而增加系统的任务可靠性。在不更改应用组件功能及接口控制文件(ICD)接口的前提下, 实现分布式航电系统的系统重构。

航电系统是现代战机的重要组成部分，也是实现任务合成、能力融合和资源综合的重要支撑手段，作战飞机的性能高低与航电系统的效能密切相关。针对目前航电系统效能评价指标体系复杂、人为评估分歧较大等问题，设计了基于小波神经网络法的航电系统效能评估方法，并设计了航电效能评估系统，结合层次分析法(AHP)构建指标体系，最终专家判断打分得出权重并通过小波神经网络对判断值予以修正。与特定能力下航电效能评估相比，该评估系统指标体系更为丰富，同时对指标权重有着良好的修正效果，为航电系统效能评估提供工具原型支持。

航空电子全双工交换式以太网(AFDX)是实现航电系统间的高速数据交换枢纽和核心，是现代先进飞机分布式综合化的关键技术之一，具有低延迟、确定性、高可靠性等诸多优点。为满足下一代机载网络对高带宽的需求，结合现有AFDX技术基础，提出了基于SoPC型FPGA的千兆AFDX交换机技术，分别从关键技术、系统架构设计、功能仿真等方面阐述。经功能/性能测试，本设计满足千兆AFDX网络通信设计，其确定性、高速率满足通信架构设计要求。

针对目前航空电子系统中几种广泛应用的机载通讯总线, 设计了一种基于APU+FPGA的机载视频和通讯总线处理系统。以APU主处理器和可编程逻辑器件FPGA为核心, 实现了对输入的1路ARINC818视频与内部生成的字符进行叠加后, 输出1路ARINC818视频至显示器显示的功能。同时, 支持7路RS-422和4路ARINC429总线通讯。另外, 系统还对22路输入离散量和7路输入模拟量进行了处理。该系统方案采用低功耗、高性能和高集成度的APU和FPGA器件作为核心处理器, 极大地简化了硬件架构, 降低了系统功耗, 提高了可靠性。该设计已成功运用于某飞机显示控制管理系统。