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第1章 总论1

1.1引言1

1.2机载计算机的定义和分类3

1.2.1机载计算机的定义3

1.2.2机载计算机产品的类别5

1.2.3机载计算机的应用历程6

1.2.4机载计算机的基本结构8

1.3机载系统简介10

1.3.1飞机的组成10

1.3.2机载系统的组成12

1.3.3机载系统的功能和任务特点14

1.4机载系统对机载计算机的需求17

1.4.1机载系统对机载计算机的技术需求17

1.4.2航电系统的发展过程及计算机系统结构的发展19

1.4.3航电系统的开发过程26

1.4.4机载计算机的技术领域特征33

第2章 机载计算机及其应用41

2.1航空电子系统计算机41

2.1.1概述41

2.1.2基本术语42

2.1.3发展过程42

2.1.4分类45

2.1.5结构、组成和特点49

2.1.6主要关键技术53

2.1.7典型实例57

2.2飞行控制系统计算机62

2.2.1概述62

2.2.2发展过程62

2.2.3容错基本概念63

2.2.4典型容错结构65

2.2.5国外研究情况65

2.2.6典型实例70

2.3机电管理系统计算机74

2.3.1概述74

2.3.2发展过程75

2.3.3主要关键技术78

2.3.4典型实例78

第3章 综合显示技术及其应用84

3.1概述84

3.2国外研究现状84

3.2.1军用飞机84

3.2.2民用飞机87

3.3综合显示系统的基本构成89

3.3.1显示器的组成部件89

3.3.2半智能型显示结构90

3.3.3智能型显示结构90

3.3.4综合显示系统的基本架构91

3.3.5通用飞机座舱显示系统的设计91

3.4综合显示系统设计的关键技术102

3.4.1综合显示系统的人机工效102

3.4.2综合显示系统的开发软件支持技术105

3.4.3高性能航空图形处理技术114

第4章 机载网络与总线技术123

4.1概述123

4.2机载总线技术124

4.2.1 ARINC 429总线124

4.2.2 155B （GJB 289 A）多路传输数据总线125

4.2.3 1773光纤多路传输数据总线130

4.2.4 ARINC 825总线132

4.2.5 AS 5643（军用1394总线）133

4.3机载交换网络技术136

4.3.1 AFDX网络136

4.3.2 FC网络142

4.4未来机载网络与总线技术的发展147

4.4.1时间触发以太网147

4.4.2高速1553B149

4.4.3 WDM与光交换150

4.4.4机载统一网络150

4.5网络中心战领域的发展152

第5章 机载计算机电源154

5.1概述154

5.1.1电源技术简介154

5.1.2电源技术发展史154

5.1.3线性电源技术特点155

5.1.4开关电源技术特点156

5.2飞机电源及供电特性157

5.2.1飞机电源类型157

5.2.2飞机供电系统特性158

5.2.3飞机配电系统简介159

5.2.4飞机电源供电标准159

5.3机载计算机电源组成和框图159

5.3.1机载计算机电源分类159

5.3.2机载计算机电源特点160

5.3.3机载计算机电源原理160

5.3.4机载计算机电源模块组成框图163

5.3.5机载计算机电源系统架构167

5.4国内外发展现状和水平168

5.4.1国外机载电源发展现状168

5.4.2国内机载电源发展现状169

5.5机载计算机电源转换技术169

5.5.1机载计算机电源防电压浪涌和电压尖峰抑制技术169

5.5.2机载计算机电源功率转换技术170

5.5.3机载计算机电源脉宽调制及控制技术170

5.5.4机载计算机电源电磁兼容性技术170

5.6机载计算机电源的发展趋势以及应对措施171

5.6.1概述171

5.6.2机载电源模块发展趋势及解决方案174

5.6.3电源模块工艺技术发展趋势175

5.6.4机载电源模块关键技术176

第6章 工程化技术178

6.1机载计算机工程化的内涵与研究内容178

6.2国内外发展现状和水平178

6.2.1国外发展过程178

6.2.2国内发展现状和水平179

6.3机载计算机工程化的典型部件180

6.3.1机载计算机机箱/机架180

6.3.2机载计算机安装架183

6.3.3机载计算机冷板184

6.3.4机载计算机结构附件184

6.4机载计算机机箱的主要技术184

6.4.1散热技术184

6.4.2抗振防冲技术186

6.4.3电磁兼容性技术188

6.4.4“三防”技术190

6.5机载计算机工程化的发展趋势191

6.5.1机载计算机朝着小型化、轻量化、高度集成化的方向发展191

6.5.2机载计算机COTS技术192

第7章 操作系统和软件开发环境193

7.1操作系统193

7.1.1航空电子系统对操作系统的要求193

7.1.2机载操作系统发展过程194

7.1.3新一代嵌入式操作系统196

7.1.4操作系统实例198

7.2机载计算机软件开发环境199

7.2.1概述199

7.2.2基本术语199

7.2.3发展状况200

7.2.4典型机载软件开发环境及其组成201

7.2.5主要特点206

7.2.6主要关键技术207

7.2.7机载软件开发环境的发展趋势210

第8章 软件测评与工程化改进211

8.1软件测试概述211

8.1.1软件测试的定义211

8.1.2软件测试的发展212

8.1.3软件测试与软件开发的关系213

8.2航空嵌入式软件测试技术214

8.2.1航空嵌入式软件概述214

8.2.2航空嵌入式软件的特点214

8.2.3航空嵌入式软件的测试环境215

8.2.4航空嵌入式软件测试的目的217

8.2.5航空嵌入式软件的测试方法217

8.2.6测试的级别219

8.2.7测试过程219

8.3航空嵌入式软件测试须注意的问题220

8.3.1软件工程化问题220

8.3.2软件测试面临的问题222

8.3.3推进软件工程化的措施223

8.3.4软件过程改进224

8.4软件测试技术的发展趋势228

8.4.1航空嵌入式软件的发展228

8.4.2软件测评技术的发展趋势228

第9章 信息安全229

9.1信息安全概述229

9.1.1信息安全定义229

9.1.2机载信息安全230

9.2信息安全措施232

9.2.1安全技术232

9.2.2系统安全管理237

9.2.3多级安全架构244

9.3信息安全评估247

9.3.1信息安全分析247

9.3.2 CC评估方法247

9.3.3 CC评估的现状和存在的问题252

9.3.4 CC-AHP与CC-CRAP评估方法252

第10章 适航要求及符合性方法260

10.1概述260

10.2适航规章体系260

10.3机载设备适航取证261

10.3.1适航证件形式262

10.3.2适航取证过程262

10.4适航要求及符合性方法265

10.4.1适航要求265

10.4.2符合性方法265

10.5机载电子系统开发过程268

10.5.1相关标准268

10.5.2开发过程要求268

10.6机载软件开发过程271

10.6.1相关标准271

10.6.2开发过程要求272

10.7机载电子硬件开发过程276

10.7.1相关标准276

10.7.2开发过程要求278

10.8基于IMA系统的认证282

10.9认证联络过程282

10.10相关文件介绍284

10.10.1 DO-248284

10.10.2 DO-178 B284

10.10.3 AC 20-115285

10.10.4 AC 20-152285

10.10.5 Order 8110.49285

10.10.6 Order 8110.105286

10.10.7 Job Aid（作业目标）286

10.11小结286

第11章 机载计算机“五性”技术287

11.1概述287

11.2 RMTSS基础知识287

11.2.1基本概念287

11.2.2可靠性、维修性、测试性、安全性、保障性工作项目288

11.2.3可靠性、维修性、测试性、安全性、保障性之间的关系288

11.3机载计算机RMTSS设计与分析289

11.3.1设计准则289

11.3.2元器件选用与控制289

11.3.3可靠性建模290

11.3.4可靠性分配291

11.3.5可靠性预计294

11.3.6故障模式影响及危害性分析（FMECA）295

11.4机载计算机可靠性试验与评价296

11.4.1环境应力筛选296

11.4.2可靠性研制试验297

11.5机载计算机RMTSS技术的发展趋势297

11.5.1综合化297

11.5.2仿真化297

第12章 环境试验298

12.1概述298

12.1.1环境试验的分类和特点298

12.1.2基本概念299

12.1.3常用标准303

12.1.4试验流程303

12.2温度试验305

12.2.1试验目的305

12.2.2试验条件305

12.2.3试验过程306

12.2.4合格判据308

12.3湿热试验308

12.3.1试验目的308

12.3.2试验条件308

12.3.3试验过程308

12.3.4合格判据309

12.4温度高度试验310

12.4.1试验目的310

12.4.2试验条件310

12.4.3试验过程310

12.4.4合格判据311

12.5振动试验311

12.5.1试验目的311

12.5.2试验条件311

12.5.3试验过程312

12.5.4合格判据313

12.6 ESS试验314

12.6.1试验目的314

12.6.2试验条件315

12.6.3试验过程315

12.6.4合格判据316

12.7综合试验317

12.7.1试验目的317

12.7.2试验条件317

12.7.3试验流程318

12.7.4合格判据319

第13章 生产管理及调试、测试技术320

13.1生产管理流程320

13.2生产测试技术321

13.2.1虚拟仪器的总线技术322

13.2.2各种总线的优劣分析325

13.2.3机载计算机通用测试系统326

13.2.4测试技术的发展研究328

13.2.5实际工作中的性能功能测试的测试方法介绍329

13.2.6硬件的可测试性设计331

13.3“三防”技术336

13.3.1“三防”技术的概述336

13.3.2“三防”涉及的内容337

13.3.3“三防”防护的一般原则337

13.3.4“三防”生产的质量控制340

第14章 机载计算机的理论基础与探讨341

14.1概述341

14.2第四代战斗机航电系统342

14.3第五代飞机的航电系统344

14.3.1 IMA的发展历史345

14.3.2架构上的变化346

14.4挑战及其背后的科学问题363

14.4.1复杂综合问题363

14.4.2实现可组合性的障碍365

14.4.3嵌入式分布式系统设计的挑战367

14.5基于模型的开发过程369

14.5.1系统工程方法369

14.5.2设计中遇到的挑战370

14.5.3嵌入式系统开发的方法框架372

14.5.4关键特性对可信性与可组合性的重要性377

14.6可靠性与安全性377

14.6.1容错计算机的历史378

14.6.2拜占庭弹性379

14.6.3余度管理380

14.6.4小结384

14.7信息安全384

14.7.1信息安全的定义385

14.7.2嵌入式系统遇到的困难386

14.7.3 MILS387

14.7.4 MILS可以处理M IS389

14.7.5最小特权架构390

14.7.6 CC与PP390

14.7.7 SafSec方法学391

14.8可预测性与确定性392

14.8.1通过确定性实现的可预测性393

14.8.2调度理论394

14.8.3有保证的距离受限动态循环DCDC调度396

14.8.4实时虚拟资源RTV R管理方法397

14.8.5 RBA398

14.8.6 WCET406

14.9健壮性413

14.10监控、调试与测试415

14.10.1传统调试方法的困难及改进方法416

14.10.2使用逆向执行的调试技术417

14.10.3利用程序切片技术支持逆向执行418

14.10.4基于重放调试的逆向执行结合419

14.11验证、确认与认证419

14.12工具链420

14.13结束语423

附录A机载计算机的基本组成424

附录B俄罗斯机载计算机的发展428

附录C相关基本概念430

缩略语436

参考文献447