[发明专利]一种面向大规模分布式综合模块化航电系统DIMA的多层次建模设计方法

摘要

本发明公开了一种面向大规模分布式综合模块化航电系统DIMA的多层次建模设计方法，分别对航电系统进行硬件层配置、软件层配置以及网络层配置并建模，并根据工程设计需求设计评价标准，然后通过单/多目标优化算法对建立的硬件配置层模型、软件配置层模型、网络配置层模型进行优化评估，得到优化后的硬件层配置向量X_device、软件配置层向量X_Task、网络层配置向量X_Network，进而完成DIMA设备、航电系统任务以及DIMA设备的网络连接的配置。本发明解决了大规模、多层次航电系统中系统层、硬件层、安装层中设备、任务和网络的分层配置，不仅使得整个航电系统的建模层次更加全面、具体，而且可扩展性强，同时其安全和合理性得到加强。

主权项

1.一种面向大规模分布式综合模块化航电系统DIMA的多层次建模设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.对航电系统进行硬件层配置，硬件层配置是将待安装DIMA设备映射到飞机安装位置的过程，将所有待安装DIMA设备的分配可能通过硬件层配置向量X_Device进行描述，根据硬件配置的资源约束以及隔离约束结合硬件层配置向量X_Device建立硬件配置层模型；所述步骤1中建立硬件配置层模型的方法，包括以下步骤：步骤11.收集待配置的航电系统的安装位置、系统任务、DIMA设备信息以及各安装位置能够提供的资源以及资源数据，并进行量化，同时获取DIMA设备的质量、体积、网络资源容纳能力，并进行量化；其中，第i个安装位置Location_i提供DIMA设备消耗的安装位置资源为r¹，则对第i个安装位置Location_i有一个可用的资源向量集分别代表第i个安装位置可用的资源类型，n表示安装资源的个数，i∈N_Location，i表示安装位置的索引，N_Location表示安装位置的数量，n表示安装资源的个数；对于第j个设备Device_j有一个设备安装所需要的各种类型的安装资源的向量集其中，第j个DIMA设备Device_j所需要的安装位置资源为r²，表示第j个设备安装所需要的资源类型的安装资源，n表示安装资源的个数；同时，在实际分配中，第j个设备Device_j安装到第i个安装位置Location_i消耗的资源表示为：ρ_m表示第j个设备消耗的每一个安装资源类型m的资源数量，n表示安装资源的个数，m∈R+；步骤12.根据DIMA设备信息、系统任务以及待配置的航电系统的安装位置，将所有DIMA设备的分配可能通过硬件层配置向量X_Device进行描述：向量X_Device中的每一个表示某一种分配可能，即第j个设备被分配到第i个安装位置，Device_j表示第j个设备，j∈N_Task，N_Task为系统任务的数量；1，...，r为设备的索引，r为设备数量；Location_i表示第i个安装位置，是安装位置的索引，i∈N_Location，N_Location表示安装位置的数量；步骤13.根据实际适用条件下硬件配置的资源约束，即每一个安装位置上，所有设备消耗的资源总量不能超过该安装位置所能够提供的资源总量，则所有安装在第i个安装位置Location_i中所有设备消耗的资源有；表示第j个设备Device_j安装到第i个安装位置Location_i消耗的资源，表示第i个安装位置能够提供的资源总量；步骤14.分析设备在安装位置上的隔离约束关系，即第m个设备Device_m和第n个设备Device_n需要在安装位置上进行隔离，那么在第m个设备分配可能安装位置以及第n个设备分配可能安装位置中，需要满足：Location_p≠Location_q，p，q∈N_Location；步骤15.步骤12中的硬件层配置向量X_Device、步骤13中的资源约束以及步骤14中的隔离约束关系共同构成了硬件配置层模型；步骤2.对航电系统进行软件层配置，软件层配置是将航电系统任务映射到DIMA设备的过程，将所有任务的分配可能通过软件配置层向量X_Task进行描述，根据软件配置的资源约束、任务之间的隔离约束以及原子性约束结合软件配置层向量X_Task建立软件配置层模型；步骤3.对航电系统进行网络层配置，网络层配置是在航电系统架构上寻找最优的DIMA设备的网络连接的过程，将所有网络的分配可能通过网络层配置向量X_Network描述，根据网络层配置的资源约束以及路径隔离约束结合网络层配置向量X_Network建立网络配置层模型；步骤4.设计模型评价标准，并通过单目标优化算法对分别建立的硬件配置层模型、软件配置层模型、网络配置层模型进行优化评估，或者通过多目标优化优化算法对分别建立的硬件配置层模型、软件配置层模型、网络配置层模型进行联合优化评估，得到优化后的硬件层配置向量X_Device、软件配置层向量X_Task、网络层配置向量X_Network，进而完成DIMA设备、航电系统任务以及DIMA设备的网络连接的配置。