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[摘 要]首先对航空电子系统结构的基本含义进行概述，其次对航空电子系统结构具备的特点进行分析，并以航空电子系统结构发展背景为依据，对综合模块化航空电子系统结构设计进行探究。
[关键词]综合模块化；航空电子；系统结构；研究
中图分类号：V243 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）35-0259-01
引言
当前，我国正在全面研发综合模块化航空电子系统，并获得较好的成果，将原始的結合式以及分散式航空电子设备逐渐演变为综合模块化航空电子系统，并且该系统具备开放性能强、运营成本少、牢靠性能高、维修便利等特性。但是，由于综合模块化航空电子系统具备的集成性能较强，同时自身重量较大，因此在设计的过程中，需要着重思考其散热能力。下面，本文将进一步对综合模块化航空电子系统结构进行探讨和分析。
一、综合模块化航空电子系统结构具备的特点
（1）层次性。综合模块化航空电子主要是借助标准接口将各个软件转变为硬件模式运营程序层、操作层以及程序层，利用分层方式来实现上述三项层级耦合度的简化，确保各个应用程序之间和飞机性能有着紧密联系，不受硬件约束，假设需要增添新型应用程序，只要直接填入程序即可，无需改变硬盘，进而提升软件应用性。并且，硬件应用不会给飞机性能程度带来影响，对硬件更新和完善提供有利条件[3]。
（2）综合性。综合模块化航空电子可以促进系统综合，一方面可以实现应用程序运用同一个硬件数据，保证资源高效应用；另一方面，综合模块化航空电子可以对有关数据进行调整、管理和展现，进而给系统管理提供方便。
（3）软件性。利用软件将之前需要利用硬件才能落实的功能进行替代，硬件资源可以利用应用程序实现共享，降低分配系统数据，减小飞机自身重量，拓展空间，节约成本，提升资源应用效率。
（4）灵活性。对应用程序实现精细性划分，利用周期轮转或者优先级抢占调试方式，保证每一个应用程序或者重要程序的停止日期满足相关需求。
（5）中央性。因为综合模块化航空电子具备集成化特点，因而其维修方式也存在独特性，利用机载航电给出的维修功能，确保飞机在原理维修区域的情况下，也能够和地面维修系统进行链接，进而起到快速修复的效果。
二、分区配置
在IMA中，驻留应用程序完成功能所需的处理资源、存储资源、网络资源都由IMA平台来提供，IMA平台和GPM模块自身也需要记录和描述资源规划来描述系统构型，于是配置文件被用来描述IMA平台、GPM模块、分区、驻留应用以及资源分配相关的信息。本章以Vx Works 653分区操作系统作为研究对象，采用统一建模语言（Unified Modeling Language，UML）来分析和说明分区的配置和启动机制。
分区的配置信息包括与处理资源相关的运行周期、占用处理器的持续时间，与存储资源相关的内存需求、FLASH需求，与网络资源相关的通信端口、类型、源、目的，也包括分区
自身的标识、驻留应用目标代码标识、应用程序入口以及对应的健康监控属性等。分区配置也离不开GPM模块的类型、处理器、存储容量、外部接口信息等信息，只有这些信息都清楚了，才能明确表示特定应用程序驻留在哪个分区，这个分区又加载到了哪个特定的GPM模块上。这些与分区配置相关的信息具有一定的逻辑结构和层次关系。通常情况下，一个GPM模块会运行多个分区，资源分配通常也以GPM模块为单位，来明确各个分区所需要的时间调度和存储空间，分区对外的通信端口也需要GPM建立與外部通信连接。此外，分区配置信息还可以被实例化来描述多个不同的分区配置。因此，这些分区相关的配置信息之间具有聚合、关联、泛化等关系，适合用UML中的类图来描述。典型的ARINC653分区架构中分区配置信息如图3所示。其中，分区标识定义了描述分区基本信息，包括分区ID、分区名称、安全等级、分区类型和应用程序入口，该信息还聚合了分区的通信端口信息。以下分别说明分区所需的处理资源、存储资源、网络资源以及健康监控在IMA分区配置信息中的实现。分区配置信息与分区资源分配之间的对应关系如下：
1）处理资源分配：模块调度表包含了一个GPM模块上分区调度运行的主时间框架，该时间框架聚合了多个分区调度的配置信息，分区调度配置中包括分区的标识ID和名称以及分区对应的周期和占用处理器的持续时间，在GPM初始化过程中会根据主时间框架的信息为各个分区分配处理器资源。
2）存储资源分配：分区存储空间配置包括分区的ID和名称以及分区存储空间需求信息，例如存储空间类型、大小、物理地址、访问类型以及存储区域的名称，建立特定的分区与需要的存储空间对应关系，在初始化时按照配置信息分配分区所需的存储空间。
3）网络资源分配：网络资源分配通过模块级的通信连接表和分区的通信端口配置来实现，通信连接表定义通信通道标识和名称，并且明确了通道的源和目的，分区端口包括了端口名称、最大消息长度、通信方向和通道标识，从而将分区为驻留应用提供的端口操作与模块建立的底层通信通道关联，在初始化时按照配置信息创建通信通道和端口。
4）健康监控：健康监控的配置信息包括系统健康监控表、模块健康监控表、分区健康监控表以及系统状态入口等。三个健康监控表分别从不同的层次定义了IMA系统、GPM模块和分区的健康监控的策略、监控事件类型和应对措施，三个表之间通过系统状态入口进行关联和匹配，在初始化时按照配置信息来实现健康监控机制。此外，内核操作系统还有自己的配置文件，包括操作系统功能模块的配置以及宏定义信息；
三、综合模块化航空电子系统结构
1、LRM模板
LRM作为综合模块化航空电子系统结构中最普遍的模板之一，常用的模板接口以及型号由三种，第一种是B～F型号；第二种是SEM-E型号；第三种是ASAAC型号。在进行LRM标准选择的过程中，需要结合研究设备型号、功能模板规格以及技术成熟度来明确。某航空电子设备在开展LRM模板设计的过程中，采用了是SEM-E型号模板，并且在模板尺寸方面进行了优化设计，构架了四种型号不同的接口，进而满足各个功能模板的要求。模块封装机械接口需要具备三项要求，第一插，入拔出要求；第二，定时导向要求；第三，锁紧要求。在进行模板结构设计的过程中，应用具备插拔能力的前面板组件、导向定位销以及形锁紧装置。
2、综合模块化机箱
机箱的主要作用就是对各个功能模板进行集中管理，是模板的安置平台、电气链接平台以及环境管理平台。站在功能角度来说，机箱结构可以划分成两类，第一类是模块承载区域；第二种是电气链接区域。在进行综合模块化机箱设计时，将机箱前端位置当作模板载重区域，同时确保留有充足的模板装置空间、机械插入口以及冷却环境，其框架主要由两部分组成，一部分是上下冷板，另一部分是左右侧板。在模板载重区域中，关键的功能部件就是上下冷板，其中包括了模板安置、插接口以及冷却等功能。在进行设计的过程中，为了保障模板插入口上下对称，需要在上下安置板两侧安装平台面或者销钉定位，构建统一配置标准，以保证模板插接精度满足设计需求。
3、抗冲振设计
（1）减振安装。针对当前我国隔振器设计标准以及航空电子设备本身重量和振动数值来说，大部分的隔振均受到3轴向8小时左右振动后，其性能将会出现明显降低。所以，在开展振动试验时，时间不宜太长。
参考文献
[1] 张凤鸣，褚文奎，樊晓光，万明.综合模块化航空电子系统结构研究[J].电光与控制，2009，09：47-51+59.
[2] 褚文奎，张凤鸣，樊晓光.综合模块化航空电子系统软件系统结构综述[J].航空学报，2009，10：1912-1917.
[关键词]综合模块化；航空电子；系统结构；研究
中图分类号：V243 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）35-0259-01
引言
当前，我国正在全面研发综合模块化航空电子系统，并获得较好的成果，将原始的結合式以及分散式航空电子设备逐渐演变为综合模块化航空电子系统，并且该系统具备开放性能强、运营成本少、牢靠性能高、维修便利等特性。但是，由于综合模块化航空电子系统具备的集成性能较强，同时自身重量较大，因此在设计的过程中，需要着重思考其散热能力。下面，本文将进一步对综合模块化航空电子系统结构进行探讨和分析。
一、综合模块化航空电子系统结构具备的特点
（1）层次性。综合模块化航空电子主要是借助标准接口将各个软件转变为硬件模式运营程序层、操作层以及程序层，利用分层方式来实现上述三项层级耦合度的简化，确保各个应用程序之间和飞机性能有着紧密联系，不受硬件约束，假设需要增添新型应用程序，只要直接填入程序即可，无需改变硬盘，进而提升软件应用性。并且，硬件应用不会给飞机性能程度带来影响，对硬件更新和完善提供有利条件[3]。
（2）综合性。综合模块化航空电子可以促进系统综合，一方面可以实现应用程序运用同一个硬件数据，保证资源高效应用；另一方面，综合模块化航空电子可以对有关数据进行调整、管理和展现，进而给系统管理提供方便。
（3）软件性。利用软件将之前需要利用硬件才能落实的功能进行替代，硬件资源可以利用应用程序实现共享，降低分配系统数据，减小飞机自身重量，拓展空间，节约成本，提升资源应用效率。
（4）灵活性。对应用程序实现精细性划分，利用周期轮转或者优先级抢占调试方式，保证每一个应用程序或者重要程序的停止日期满足相关需求。
（5）中央性。因为综合模块化航空电子具备集成化特点，因而其维修方式也存在独特性，利用机载航电给出的维修功能，确保飞机在原理维修区域的情况下，也能够和地面维修系统进行链接，进而起到快速修复的效果。
二、分区配置
在IMA中，驻留应用程序完成功能所需的处理资源、存储资源、网络资源都由IMA平台来提供，IMA平台和GPM模块自身也需要记录和描述资源规划来描述系统构型，于是配置文件被用来描述IMA平台、GPM模块、分区、驻留应用以及资源分配相关的信息。本章以Vx Works 653分区操作系统作为研究对象，采用统一建模语言（Unified Modeling Language，UML）来分析和说明分区的配置和启动机制。
分区的配置信息包括与处理资源相关的运行周期、占用处理器的持续时间，与存储资源相关的内存需求、FLASH需求，与网络资源相关的通信端口、类型、源、目的，也包括分区
自身的标识、驻留应用目标代码标识、应用程序入口以及对应的健康监控属性等。分区配置也离不开GPM模块的类型、处理器、存储容量、外部接口信息等信息，只有这些信息都清楚了，才能明确表示特定应用程序驻留在哪个分区，这个分区又加载到了哪个特定的GPM模块上。这些与分区配置相关的信息具有一定的逻辑结构和层次关系。通常情况下，一个GPM模块会运行多个分区，资源分配通常也以GPM模块为单位，来明确各个分区所需要的时间调度和存储空间，分区对外的通信端口也需要GPM建立與外部通信连接。此外，分区配置信息还可以被实例化来描述多个不同的分区配置。因此，这些分区相关的配置信息之间具有聚合、关联、泛化等关系，适合用UML中的类图来描述。典型的ARINC653分区架构中分区配置信息如图3所示。其中，分区标识定义了描述分区基本信息，包括分区ID、分区名称、安全等级、分区类型和应用程序入口，该信息还聚合了分区的通信端口信息。以下分别说明分区所需的处理资源、存储资源、网络资源以及健康监控在IMA分区配置信息中的实现。分区配置信息与分区资源分配之间的对应关系如下：
1）处理资源分配：模块调度表包含了一个GPM模块上分区调度运行的主时间框架，该时间框架聚合了多个分区调度的配置信息，分区调度配置中包括分区的标识ID和名称以及分区对应的周期和占用处理器的持续时间，在GPM初始化过程中会根据主时间框架的信息为各个分区分配处理器资源。
2）存储资源分配：分区存储空间配置包括分区的ID和名称以及分区存储空间需求信息，例如存储空间类型、大小、物理地址、访问类型以及存储区域的名称，建立特定的分区与需要的存储空间对应关系，在初始化时按照配置信息分配分区所需的存储空间。
3）网络资源分配：网络资源分配通过模块级的通信连接表和分区的通信端口配置来实现，通信连接表定义通信通道标识和名称，并且明确了通道的源和目的，分区端口包括了端口名称、最大消息长度、通信方向和通道标识，从而将分区为驻留应用提供的端口操作与模块建立的底层通信通道关联，在初始化时按照配置信息创建通信通道和端口。
4）健康监控：健康监控的配置信息包括系统健康监控表、模块健康监控表、分区健康监控表以及系统状态入口等。三个健康监控表分别从不同的层次定义了IMA系统、GPM模块和分区的健康监控的策略、监控事件类型和应对措施，三个表之间通过系统状态入口进行关联和匹配，在初始化时按照配置信息来实现健康监控机制。此外，内核操作系统还有自己的配置文件，包括操作系统功能模块的配置以及宏定义信息；
三、综合模块化航空电子系统结构
1、LRM模板
LRM作为综合模块化航空电子系统结构中最普遍的模板之一，常用的模板接口以及型号由三种，第一种是B～F型号；第二种是SEM-E型号；第三种是ASAAC型号。在进行LRM标准选择的过程中，需要结合研究设备型号、功能模板规格以及技术成熟度来明确。某航空电子设备在开展LRM模板设计的过程中，采用了是SEM-E型号模板，并且在模板尺寸方面进行了优化设计，构架了四种型号不同的接口，进而满足各个功能模板的要求。模块封装机械接口需要具备三项要求，第一插，入拔出要求；第二，定时导向要求；第三，锁紧要求。在进行模板结构设计的过程中，应用具备插拔能力的前面板组件、导向定位销以及形锁紧装置。
2、综合模块化机箱
机箱的主要作用就是对各个功能模板进行集中管理，是模板的安置平台、电气链接平台以及环境管理平台。站在功能角度来说，机箱结构可以划分成两类，第一类是模块承载区域；第二种是电气链接区域。在进行综合模块化机箱设计时，将机箱前端位置当作模板载重区域，同时确保留有充足的模板装置空间、机械插入口以及冷却环境，其框架主要由两部分组成，一部分是上下冷板，另一部分是左右侧板。在模板载重区域中，关键的功能部件就是上下冷板，其中包括了模板安置、插接口以及冷却等功能。在进行设计的过程中，为了保障模板插入口上下对称，需要在上下安置板两侧安装平台面或者销钉定位，构建统一配置标准，以保证模板插接精度满足设计需求。
3、抗冲振设计
（1）减振安装。针对当前我国隔振器设计标准以及航空电子设备本身重量和振动数值来说，大部分的隔振均受到3轴向8小时左右振动后，其性能将会出现明显降低。所以，在开展振动试验时，时间不宜太长。
参考文献
[1] 张凤鸣，褚文奎，樊晓光，万明.综合模块化航空电子系统结构研究[J].电光与控制，2009，09：47-51+59.
[2] 褚文奎，张凤鸣，樊晓光.综合模块化航空电子系统软件系统结构综述[J].航空学报，2009，10：1912-1917.