航空电子机载网络是一种安全关键系统,在安全性和实时性等方面都有着严格的要求。近年来,综合模块化航空电子系统IMA以其灵活性、共享性、互操作性等优势已经逐渐取代联合式航空电子系统。IMA系统框架、软硬件的可用性成为主要研究热点,但是可靠性分析及其性能评价方法的研究却不多见。针对这一现象,本文主要研究集中式IMA机载网络,分析其数据传输可靠性、实时可靠性和服务可靠性机制,建立多个维度的性能评价模型。航空电子全双工交换式以太网AFDX是IMA系统的通信网络,在传统以太网的基础上增强确定性和容错机制,解决了许多不确定性和可靠性问题。本文首先分析了AFDX网络的故障模式和故障机理,建立描述系统失效的动态故障树;在此基础上,针对基于马尔可夫链的动态故障树分析方法和基于模块化的动态故障树分析方法的不足,研究一种基于多值决策图的动态故障树分析方法,缓解状态空间爆炸问题,优化AFDX动态故障树的求解复杂度,并得出传输可靠性参数。其次,本文分析了集中式IMA任务调度机制,利用确定与随机Petri网具有多元化变迁的优点,建立周期任务、非周期任务以及多种系统资源模型,同时设计了IMA不同优先级任务的调度算法模型。在此基础上,对比分析了独立资源任务调度与共享资源任务调度机制的任务吞吐量性能,以及资源共享的优先级任务调度算法与资源共享的先进先出任务调度算法的时延性能,验证了基于资源共享的优先级任务调度算法在集中式IMA任务调度实时可靠性和服务可靠性方面的优势。集中式IMA调度不能忽视的另外一个服务可靠性问题是共享资源的动态分配和负载均衡。因此,本文最后介绍了几种常用的负载均衡算法,研究了集中式IMA任务调度机制下的负载均衡算法,结合Petri网,设计负载均衡算法模型。同时,对基于优先级的最少任务负载均衡算法和最少任务负载均衡算法,选择系统吞吐量和任务响应时间作为评价参数进行算法的性能对比,通过实验验证了基于优先级的最少任务负载均衡算法更能保证集中式IMA任务调度下为高优先级任务提供服务。