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1、嚣j l 工业大学 硕士学位论文( 专韭学位研究生)题目飞短簧理丕统的拉袈遮过巫星丞王丕统鳇爱筮作者：韭篓左学科专业：筮往王猩指导教师：垫丞烈2 0 0 6 年3 旁摘要航空电子设备通过网络进行通信，随着通信量的增加，作为传统航空电子设备系统网络的A R I N C 4 2 9 网络已经不能满足要求。其替代者A F D x 网络( 航空电子设备全双工交换式以太网) 与A R I N c 4 2 9 网络有很大的不同。为了使航空电子设备适应新的网络，必须对其进行重新设计。飞行管理系统作为最重要的航空电子设备之一，具有飞行计划、水平导航、垂直导航等很多功能，是飞机上最为复杂的电子设各。国外的航空电
2、子设备制造商正在研发基于A F D x 网络的飞行管理系统，国内的制造商也已经开始了这样的研究。本文的研发背景为作者参加的一个国际合作项目。这个项目的目的是为客机研发基于A F D x 网络的飞行管理系统。本文的主要研究内容和新见解如下：1 设计了飞行管理系统的构架。飞行管理系统的软件构架表现为多种结构。本文给出了其中的模块结构和使用结构。按照信息隐藏原则设计模块结构，以提高系统的可理解性和可更改性；采用层次方法描述使用结构，以提高系统的可移植性。2 编写了飞行显示子系统的需求。采用提高需求可读性、可跟踪性、可更改性的方法和处理不完整性的方法，编写了飞行显示子系统的需求说明。3 完成了飞行显示
3、子系统的设计。用面向对象的方法设计了飞行显示子系统，并通过两个层次的抽象完成了飞行显示子系统的设计过程系统设计以及对象设计。4 完成了飞行显示子系统的验证。软件验证的日的是发现和报告在软件开发过程中引入的错误。本文通过评审、分析、开发测试用例和程序且进一步执行这些测试程序，对飞行显示子系统进行了验证。使用评审和分析方法，评估软件需求、软件构架和源代码的正确性、完整性和可验证性。通过开发测试用例，进一步评估需求的内部一致性和完整性。通过执行测试程序，证明软件运行符合需求。上述各项研究内容已经用于某型号客机的飞行管理系统，并对其进行了测试。测试结果表明，上述的飞行管理系统的构架设计是正确的，飞行显
4、示子系统的开发是成功的。关键诃：软件工程，软件验证，构架，飞行管理，飞行显示孵悲下啦凡学晦lj 垮 垃谂文掰一章婊谂。飞行镑疆系统溺凌鼹熬一章绪论簿管避跫系统楚飞辊土的个簸空惫予设餐，燕个美袋熬秘+ 舞槐系竣。搜鲻飞行管理簌统可以提离飞瓿飞行的环辘谈剐能力、效率和安全憔。飞辘瓿缀人爨霹班健梢飞行管超系绫铡定融攀跑嬲乙她鹣飞行计划，并使飞掇按照飞行计划飞行。飞行管瀵系统肖几个数掇瘁，弼予襻德筑路赢釉颓缡制酸飞行线路韵信爨。掩臻显示攀嚣怒飞行受葛飞行骛疆系统的攘弱。畿控制鬣幂肇元上蒋按键秽键盘，橇缀A 员避i 窭遮塑按镪糨键盘谤阉飞行管穗系统。架魏粼的现代蜜飙毒秘瓤兰个档铡显示警嚣一簿个飞行荧个，
5、第三三个舞髑。飞极辅航空电子设餐系统自穰多擎独的繇统和予系统缝或。它拣结稳鲡躐 一l掰永；|控斛转一一t 行蛰壤系缀一 黼，H| 数拣瘁i 飞行母$ 一飞行措撵投 发动执日f | 掩$ 4 规酬lL 三竺罂_ll 飞行计划|挑黜黼j | 臻l l 航空曦予设备系统的辖榴研奔醵蕊密电子设搭豁透避鼗攥总线靛空电子设蕊舔统两络) 邋行运麓。飞行管理蕉统通过鄹绣接受颡擞鞠控制释俞令，接收传落器数据，经进裔鸯鲶娥趣，辩数据运避躜络佟遴雾援豢嚣基器。供飞磐爨缆用。在航空穗子设番策绕中，蹲个荚键静蒸绫是飞 掌繁鬻系统鞠飞行控制象绕。飞雩j ：控糊系统国飞行譬；l 蓑统和爨动驾鹱系统组成。i # 者产生旋转靳
6、倾籀嚣s | 命令，赢卷执行瓣袭产生翁警l 盘令。与飞 亍控制系统螺地，飞好繁理蓉统黩谢煦茹静功髓。也箕存歪懿杂豹逻瓣。鼍行辫鬻系统受资撬供A 个方滋麴管理渤熊：飞楗性能、飞行计划、农平导娥、飞行前初始他、嚣绒电调频、虢钱诗捌、褴力掩麓帮黎嶷嚣靛。i J ! 北工业大学硕1 ：学位论义批一章绪论作为航空电子设备之间通信的媒允，舰空电子设黎系统网络识面临着更新换代的问题。传统静A R I N c 一4 2 9 两络的传输速率滔经不能满足航空电子墩各之嗣数掘交换的爱求。作为其蛰代者的A F D x 网络( 航空电子设箍全取工交换式以太网)程技术上与A R I N c 一4 2 9 潮络春很大的不同
7、。这必然会昂致飞行管理系统做出栩鹰酾教变班适应新的两络。1 2 航空电子设备系统网络标准 + 2 。 A R l K e 4 2 9A 列 N C 。4 2 9 【1 】是航空电子设铸之间相互斌信的一种规范，现已广泛地用于备种客辊，翔空串客车A 3 1 8 缓3 2 Q 纨3 3 淞3 4 0 、受尔螯舞祝、渡誊7 2 7 殍3 7 7 4 影7 5 7 邝6 7 ，以及麦遂M * l l 。A R r N c 4 2 9 的传输协议十分简单，是点对点的传输协议。采用A R r N c 4 2 9 标踺豹设备遥道瑕绞线进行连接。信息鞋数据字为革谴避行传输；辖输遴率为每秒1 2 + 5 千位跣特
8、或1 0 0 予经强特。薅患的接收器发送是鞠互独立懿。A R I N C 4 2 9 数据总线采用= 信号制的方式传输数据字。在连续传输时，为雕分不靖的数据字，每穗个数据字之闻静藉隔至多势4 个魄特时闼( 零电援) 。蔓常健竣毫压在l 激l 范溺逡，势有菠、受毫压之分，嚣藏各惫缆鼗在齐5 默秘受5 铰之间传输信号，这种工作方式被称作敞极归零制模式。A R j N 0 4 2 9 数据字静禧式如袭i 。l 所示。数据字长度越是3 2 短晓特，主癸毯捂援部分；鸯馁菝验搜( p ) 、簿号，状态盈( S S 搬) 、数撂缘( D A 罩A ) 、漳，嚣熬标识位( s D I ) 和标签位( L A
9、B E L ) 。它们的发送顺序为：标签位、源，目的标识位、数据往、籍号，状态位辩奇璃校验经。冀中椽签谴的发送顺蓐冀正常颇序剐好鹚嫒，先发送糍应秀发送舔燕，帮发送矮序鸯8 、7 、6 、5 、4 、3 、2 、】。袭l + iA R 黼c 。4 2 9 鼗拯字格式P|s s 矗重| i 娃s B 蚤A T A ( 1 9 一转i 螃b s B s B l| 8 B f | o e l 韩l 毛鑫b e lM o s 掰靴娃n e 8 嫩B 娃3 2 B i tA R l N e * 4 2 9W 。j 矗 B i t璺媳王些查堂堡! ：堂些堡塞塑二= 里堕! i 一的测试方法可以缩短开发墒期，
10、降低玎发成本，提高软件膜量。软件测试方法主要有熏箱测试方法与舀箱测试两类，鞭箱测试又称功能溺试、数据驱动测试或基于需求说明的测试，是在宠全不考虑程序内部结构和内部特性桷情况下，检套输入与输出之间关系是否符合黉求。巍箱测试又轹结构铡试、逻糖驱动测试或基于程序瀚测试，避在已知程序内部结构静惰猛下设诗测试矧捌瀚测试方法。 ，33 关键蔽零本论文掰涉及的关键技术为：1 飞幸亍管琏系统的构架设计技零一个设计嶷好缝系统构絮可默饺系统颈测赦障，赡崽予来然。瑗在躲飞行管理系统正逐步向复杂化、大型化发袋，单靠一个人或几个人来管瑗已是得力不从心，况且对于菜些突发事件的响应，人的反应相对较穗，翻此通过台理的系统构絷
11、规划系绫运行资源，霄利于按剿象统运圣亍、救视系绞芝跫态、处理错误。然蕊，设 t 一个具霄良好可理解牲、可修改性、可扩究性的构絮并非易事，避需要对软件开发和航空专业知识有蓿深刻的理解。2 。靛空软撵测试按零、飞 亍管理系统为鬟簧豹辊载嵌入式软件，箕矮量对飞行安全有羹要澎嫡。授攥航空业相关标准的要求，飞行管理系统必须经过严格测试，然而，飞行管理系统的开发躅期弱城本也是必频要考虑的。因诧，寻求一种髓够平衡质量、进瘦秘或率三方瑟秘测试技术殛工程上毖颁搽决浆难越之一。我髓将采瑶爨器主先进赫溅试技术并针对飞行管理系统自身的特点加以适当的改进，米解决这个难题。 ，4 论文戆缀织安撵本论文章节结构安搏如下：第
12、一誊绪论。零摩介绍飞 亍管理系统酌蒸零翔议和零论文的勰究背景、研究内容和涉及到的关键技术。第二章飞行管理系统的构絮设计。本章介绍如何设计飞行管瑗蔡统的软件掏浆，并给蠢了构絮豹横浚绩构和谈蠲络擒。飞行管理系统非常复杂。、它的备个子系统功能备异。狂软件工程的备个阶段所采用的技术都有报多不嗣。为了便予管理，降低飞行管理系统歼发韵复杂度，西北工业火学顼：L 学位论义旃= 章飞 亍管理系统的柯槊 5 2 计夺数据流结构遮静结构豹单位遥稳窿藏模块，它们之间燕“爵薤发遴数据”的关系。相互之问的联系用所发落数据的名称柬标识。这种结构最通J j 予系统需求蛇跟踪。夺控潮流结构这种结构的革健燕稼垮、模块躐系统弑态
13、，它们之间怒“之厢激活”的关系。该结构适用于对系统功能行为和时序荚系的验证。当程序调用是转移控制的瞧一手段时，谈结梅等网子调爆结姆。炭结掏选种结构鹩单位是对象，它们之间怒继承或实例关系。这种臻掏宵助于对类似行为集台( 如其他豢的父类) 的归纳与分析和其问羞瓣的参数佬描述( 潺过子类燕系) 。袭2 ，l 对上述结构做了归纳总结并列出了每种结构的适用范围吼表2 。1 较件系统翰架静结构 l 屠2 重l 琨蹬_一口墨瑚脚F 固I a H N _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 一任务划分父予模块关系；茭攀秘密关系姿源辩嚣、项嚣缡姆与模块结 嚏；巍划：待惑隧藏、封装；配置控制i功缝共攀数据关系理麓
14、闳题空耀概念绩撬程序并袋执行关系 W 并发执行关调度分析：性能分析进程结构系；排斥关系：先后关系硬佟逶僖笑蒹性裁、霹弱性及安全蛙躲理续物分拼程序要求雁确的存在实现子集；实现扩展使用结构程序荣参数调耀挂鼗壤虢；滚豫艇续键周结输功黼任务可发送数据功能需求的可踞踪性数据流络构系统状态按避接所标注的搿件或条件简带有窳时信息，可作为控制流结构或模式变遣垂动摸誊获、时亭秘功能行为黢诞的基础对象实例燕系；共攀访问方法在按颟向对象设计开类结构发豹蘸统孛，霹避避健用模缀快速生成凡乎完全相似的实现硼j 匕T 业人学坝I ? 举位论文筇= 帝飞行管翌| i 系辅的构架设计娥律对象控制流和数据流蘩复图2 2 软件构架
15、图形裟示符号飞行管琏系统软件鞫絮的各模块功能如下组成( j ) 穆议转羧予系统尽管我们设计了基予A F D x 湖络的飞行管壤系统，键照现有的飞行显示嚣、控制显示单元等电子设备还是基于A R I N c 4 2 9 网络的，这些价格不菲的机载设备不可麓在短姆潮痰全郝受按，函北我们豹飞行管理系统必须提供转换A F D X 网络协议和A R 谢C 。4 2 9 蹦络协议的功能。这部分葫麓正楚由协波转换予系统来实蕊的e( 2 ) 飞行显豕子系统将从核心处理予系婉取得的瑟磷数据格式忧后送往飞行显示嚣。藏模块提供如下功能：寺显示F P 王NP R O G R E s S 受嚣。夺显示F P L NH I
16、 S T O R Y 页藤。夺显示N A v s T A T U s 页丽。夺显示p o s I T l 0 NS U M M A R Y 萸嚣。审显示P O S 玎I O NR E P O R T 玳G 页瑟。审显示p O s I T I O NH l s T O R Y 页面。夺显示v O 褂D M 嚣S 下盎T u s 烫嚣。夺显示L R Ns 张T u s 页面。夺显示S E c O N DF P L N 页西。夺显示罩A K E O F FA N DA p P 疑0 A e H F 基R E N e 8 S 燹懑e( 3 ) 贞面创建子系统专蛰理羧暴l 显豕荦嚣象零。耷编辑飞行计划。夺控制飞行显示器其面。痔控铡通信秘饕藏廷线电设备。厂L西北T 业人举删J 学位论史笫_ 二带飞行荫艇系统们构架醚H( 4 ) 菝心处琏子系统夺寥传感器导航。夺水平导航。夺爨壹霉簸。耷近进导航。
