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随着飞行控制系统的不断发展,其功能越来越复杂,管理的任务越来越多,传统实现方式需要飞行控制系统负责从任务逻辑到底层任务执行控制等全部过程。当任务数量多到一定程度,会导致飞行控制系统本身过于庞大,无法对所有任务进行有效管理。为解决上述问题,飞行控制系统引入了中间件技术,可以使飞行控制系统专注于任务组织和管理,降低飞行控制系统实现难度。为满足任务实时性要求,需要采用实时CORBA等实时中间件。
实时CORBA虽然可以按照飞行控制系统要求执行任务,并满足飞行控制系统的实时性要求,但仍存在以下几个问题:(1)飞行控制系统中的任务有着丰富的QoS需求,但是实时CORBA只能提供简单的优先级设置接口,无法满足应用需求;(2)对于正在运行的任务,由于当前飞行器的任务或者外部环境发生变化,其QoS需求也会发生变化,但实时CORBA不能根据这些变化做出调整;(3)飞行器之间采用无线网络进行通信,因此飞行控制系统也面临无线网络带来的不稳定因素,需要考虑网络变化的影响;(4)实时CORBA技术并未定义和实现任何接纳控制机制,当系统中任务过多时,会导致重要任务执行受阻。
由于传统实时中间件用于飞行控制系统存在上述一些问题,论文在开放控制平台OCP(Open Control Platform)和实时CORBA的基础上提出了符合飞行控制系统要求的分布式实时中间件框架平台,并给出具体解决方案。论文主要工作如下:
(1)提出一个面向飞行控制系统的动态分布式实时中间件平台DrfCP(DistributedReal-time Flight Control Platform),该平台符合开放控制平台的层次化设计思想,并根据飞行控制系统实际使用需求进行设计。
(2)对DrfCP中的关键机制开展研究,包括:针对飞行控制应用QoS需求丰富而实时CORBA相关接口简单的矛盾,设计任务QoS参数到实时任务优先级的映射机制和映射算法;设计DrfCP中的任务优先级动态调整机制,使飞行控制系统可以根据任务规则内容,动态调整正在执行任务的优先级来反映任务QoS需求变化;针对无线网络状态变化的影响,提供网络监测机制实时监测当前网络状态,为任务集评估和接纳控制提供网络状态信息支持;设计DrfCP中的接纳控制机制,根据QoS参数对进入平台的任务作评估和筛选,从而保证重要任务执行的资源需求。
(3)设计并实现DrfCP原型系统,并对该原型系统做功能和性能测试。实验结果表明,DrfCP功能达到设计要求,并具有较好的性能,由于引入DrfCP给系统带来的额外开销也较小,因而能够解决传统实时中间件用于飞行控制系统所面临的上述问题。