飛行模擬器的計算機系統(tǒng)實時調(diào)度與通信關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、飛行模擬器是一種能夠逼真復(fù)現(xiàn)真實飛機在地面滑行和空中飛行動態(tài)過程的地面模擬設(shè)備。由于具有經(jīng)濟、安全、高效和環(huán)保等優(yōu)點，它在新機研制、飛行理論研究、飛行控制研究和飛行訓(xùn)練等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。本文在綜合分析國內(nèi)外飛機模擬器研究機構(gòu)廣泛采用的實時調(diào)度與通信技術(shù)的基礎(chǔ)上，以滿足飛行模擬器仿真任務(wù)運行的實時性要求，提高任務(wù)調(diào)度的成功率和可靠性，改善飛行模擬器混合網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)通信的實時性為目的，提出了一種應(yīng)用于飛行仿真系統(tǒng)實時計算的多處理器實時調(diào)

2、度與通信技術(shù)，并通過模擬試驗與應(yīng)用研究的方法探討了技術(shù)的可行性。
　　為滿足飛行模擬器周期性仿真任務(wù)的實時調(diào)度要求，建立了周期性仿真任務(wù)的多處理器實時調(diào)度模型，提出了對任務(wù)間時序約束與資源訪問約束的整合處理方法，并依此設(shè)計出了一種新穎的非搶占EDF多處理器實時調(diào)度算法。詳細討論了基于對稱共享內(nèi)存多處理器周期性仿真任務(wù)的全局調(diào)度器模型和非搶占EDF多處理器實時調(diào)度算法的可行性判定及任務(wù)分配流程。并通過模擬試驗驗證了該算法能夠在處理器

3、負載過高、任務(wù)計算負載及任務(wù)間執(zhí)行周期差異過大等情況下有效地提高周期性仿真任務(wù)集的調(diào)度成功率，同時具有執(zhí)行開銷低的優(yōu)點。
　　結(jié)合飛行模擬器對故障模擬的功能要求和性能要求，提出了非周期性仿真任務(wù)的實時調(diào)度目標，建立了這類任務(wù)的多處理器實時調(diào)度模型，并依此設(shè)計出了一種新穎的基于啟發(fā)式搜索策略的非周期性仿真任務(wù)的多處理器實時調(diào)度算法。詳細討論了基于對稱共享內(nèi)存多處理器非周期性仿真任務(wù)的全局調(diào)度器模型，啟發(fā)式估價函數(shù)的構(gòu)造方法，調(diào)度算法

4、的可行性判定及任務(wù)分配與處理器空閑時間回收方法，探討了改善算法調(diào)度成功率及縮短任務(wù)響應(yīng)時間的處理器空閑時間回收策略，并結(jié)合飛行模擬器對故障模擬的可靠性要求，提出了算法的容錯擴展方法。用模擬試驗驗證了上述方法的綜合使用能較好地適應(yīng)于預(yù)留時間短、任務(wù)裕度低、容錯要求高以及激活執(zhí)行事件隨機到達的非周期性仿真任務(wù)實時調(diào)度環(huán)境，同時這些算法具有執(zhí)行開銷低的優(yōu)點。
　　通過對飛行模擬器混合網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)進行詳細分析，基于對虛擬令牌和實時通信控制

5、流程的設(shè)計，提出了一種新穎的基于虛擬令牌的以太網(wǎng)實時通信技術(shù)；基于對虛擬站點優(yōu)先級隊列（Virtual Node Priority Queue, VNPQ）和報文分類優(yōu)先級的設(shè)計，采用動態(tài)分配報文傳輸優(yōu)先級和局部修改CAN總線邏輯鏈路控制子層（Logical Link Control Sublayer, LLC）報文濾波的方法，提出了一種新穎的CAN總線實時性改進技術(shù)。并通過構(gòu)建與飛行模擬器網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境配置相當?shù)臏y試平臺，對上述通信技術(shù)

6、進行了實時性測試，測試結(jié)果表明基于虛擬令牌的以太網(wǎng)實時通信技術(shù)和基于VNPQ的CAN總線實時通信技術(shù)能夠有效滿足飛行模擬器對混合網(wǎng)絡(luò)通信的實時性要求。
　　針對上述研究成果，對多處理器實時調(diào)度與通信技術(shù)在“飛行模擬器關(guān)鍵技術(shù)研究與試驗平臺”上的應(yīng)用展開深入研究?；谠谠囼炂脚_上與仿真子系統(tǒng)的集成，對仿真模型運行實時性，網(wǎng)絡(luò)通信實時性，和飛機正常起飛、著陸以及發(fā)生發(fā)動機鳥撞故障三種典型飛行訓(xùn)練任務(wù)下飛行仿真結(jié)果響應(yīng)時間的一致性進行了