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飞控系统中的混合实时网络技术应用研究 孙 亮 张 平 （北京航空航天大学自动化学院 北京 100083） 摘 要 本文结合某半实物光传飞行控制仿真系统，对反射内存网的传输性能作了测试与研究。 首先简要介绍了几种实用的网络（现场总线、以太网、实时网络）的特点和现状；其次重点讨 论了反射内存网的特点和优势；最后，结合某半实物光传飞行控制仿真系统，对反射内存网的 传输性能做了相关的测试，同时给出基于以太网的飞机姿态在线实时显示的结果。 关键词 反射内存 实时网络 飞控系统仿真 1 引言 现代的航空航天系统发展较快,变得越来越复杂，对可靠性的要求非常高。为了保证系 统飞行实验的安全性和成功率,也为了减少不必要的损失，在进行飞行实验前，要进行大规 模高精度的地面实时飞行仿真实验，来验证各系统的可靠性与安全性,因此对实时仿真系统 性能的要求也越来越高，尤其是对仿真系统的实时性要求更高。由于当今飞机子系统的复 杂性和高速航电系统的要求，飞机仿真系统的计算量特别大,而且现代飞机的飞行包线还在 不断的扩大，性能要求的增加导致许多模型的迭代速率的提高,这些高速模型比较复杂又难 于解算，对仿真试验的实时性要求更高。 真正的实时网络应具有传输的确定性和可预测性、传输速率高、传输纠错能力强等特 点。反射内存网就是一种高速、实时、确定性的网络，可以较好地解决实时系统中数据传 输的实时性问题，目前在许多实时领域已经得到了应用。 由于实时仿真系统中的视景显示部分的实时性要求不高，为了减少系统的复杂性，节 省开销，视景计算机和控制台计算机之间采用以太网的同轴电缆连接，从而构成了整个混 合实时网络系统。 文献[1]介绍了基于反射内存网的水下航行器控制系统半实物仿真的系统；文献[2] 讨 论了一种基于以太局域网的无人机实时通用仿真系统的设计与实现.文献[3] 综合运用 1553B总线、以太网和SBS实时网络技术，完成了航电模拟器系统的设计 本论文旨在讨论一种基于反射内存网和以太网的飞行控制仿真系统的混合实时网络技 术。通过对反射内存卡的相关测试了解其传输性能；连接以太网完成飞机姿态的在线显示。 2 混合实时网络技术的应用现状 [3] 目前常见的实用的可用于控制系统的网络系统主要有现场总线、以太网和实时网络 。 现场总线是连接智能现场设备和自动化控制系统的数字式、双向传输、多分支结构的 串行通信网络。它的关键标志是能支持双向、多节点、总线式的全数字实时通信。采用全 数字、智能化的传输方式，简化了系统结构，实现了彻底的分散控制，极大地节约了系统 的安装和维护费用，提高了系统的准确性和可靠性。 以太网具有快速、协议简单、兼容性好、成本低、技术成熟等特点，几乎支持所有的 流行网络协议。但实时性和可靠性是以太网进入现场总线领域面临的最关键问题。以太网 虽具备一定的故障隔离和恢复、容错能力，但没有考虑工业现场恶劣环境的需要，也不提 供电源，必须有额外的供电电缆，且以太网不是本质安全系统，可靠性存在一定问题。 实时系统是指能够在确定的时间内执行计算或处理功能并对外部的异步事件做出响应 的计算机系统。在实时系统中，完成任务的时间要求是其决定性特征。当然实时系统必须 具有实时操作系统。实时网络最重要的特点就是其通信的确定性和可预测性，就是说实时 网络中各节点间数据传输的时间是确定的，即可预测的。实时网络中的数据传输是具有时 限的，如果网络中数据传输的时间超出了时限，即使接收方收到了数据，系统也认为此次 数据传输失效。 目前，反射内存光纤网络采用了先进特殊的技术，具备了很强的支持分布实时系统的 数据传输能力，因此成为半实物仿真和控制分布实时计算机网络的首选方案。 3 反射内存网的特点与实验测试研究 3.1 反射内存网的特点 反射内存网主要是由反射内存卡通过光纤等传输介质连接而成的。反射内存卡可以插 在多种总线的主板上，如VME、PCI、CompactPCI 等。网络上的每台计算机内插一块反射内 存卡，构成一个反射内存网中的节点，每个节点的反射内存卡的存储器中都有反射内存网 上其它节点的共享数据拷贝。每个反射内存卡都占有一段内存