摘要：高可靠性和安全性是飛控系統(tǒng)內部最重要的要求之一，而如今多數(shù)飛控系統(tǒng)軟件內部的規(guī)模會對系統(tǒng)的安全性造成巨大的影響。在此背景下，多數(shù)人都需要直接探討直升飛控實時分區(qū)操作系統(tǒng)進行具體分析，為的是給更多人以更加實際的參考性意見。

　　關鍵詞：直升機飛控;實時分區(qū)操作系統(tǒng);探討策略

　　隨著芯片和微電子技術在航空技術領域不斷地向前發(fā)展，新型的直升機內部的軟件功能正變得越來越豐富，實際更會對飛控系統(tǒng)內部的可靠性提出更高的要求。但是目前多數(shù)內核飛控系統(tǒng)自身的結構非常龐大，內部的耦合度也相對較高，實際也無法對飛行的安全性提出更高的要求。但是多數(shù)實時分區(qū)操作系統(tǒng)內部的安全性、高可靠性和其他不同的特點也成為了航空操作系統(tǒng)內部的熱點。基于此，本文重點分析直升機飛控實時分區(qū)操作系統(tǒng)內部的內容。

　　1.實時分區(qū)操作系統(tǒng)自身的額工作原理

　　常規(guī)的實時分區(qū)操作系統(tǒng)是以ARINC653為規(guī)范的操作系統(tǒng)，為的是更好地開發(fā)出飛控系統(tǒng)中存在的分區(qū)、調度、故障監(jiān)控和其他不同的功能，最終為的是將不同子系統(tǒng)內部的應用程序運用不同的形式結合在同一個處理器內部。實踐中每個分區(qū)內部都有較為獨立的計算機資源，為的是在保證分區(qū)、物理空間和時間等內容的基礎上讓不同的飛控子系統(tǒng)都相互獨立，最終才能夠整個飛控系統(tǒng)變得更加高效和可靠[1]。

　　2.飛控操作系統(tǒng)分區(qū)設計考慮

　　2.1飛控操作系統(tǒng)架構設計考慮

　　多數(shù)飛控操作系統(tǒng)的都顯得非常安全可靠，在實際設計時應該盡可能將微型結構和計算機特權態(tài)操作系統(tǒng)內部的結構相互融合，并盡可能地減少其內部存在的功能，更多時則需要將功能和應用程序操作系統(tǒng)的外圍不斷地貼近。在實際運行的過程中如果能夠將微核結構融入飛控操作系統(tǒng)內部則會帶來如下幾點好處：

　　第一，多數(shù)操作系統(tǒng)內部顯得更加可靠和安全，實際測試的過程也顯得更加安全。第二，整個操作系統(tǒng)可以在較短的時間內被裁剪掉，因此在具體和飛控結構有效地進行結合時自然就可以在第一時間裁剪掉沒有必要存在的操作系統(tǒng)模塊，并通過消除飛控軟件內部的代碼來使得整體結構變得更加安全。

　　2.2余度管理支撐設計考慮

　　在實際設計飛控操作系統(tǒng)余度管理能力時需要同時考慮不同的余度配置結構，常規(guī)的飛控系統(tǒng)中主要配置了不同種類的配置結構以及集中式的余度結構。實踐中先需要對兩種不同余度結構下的管理功能進行分析和概括，之后才能夠在飛控系統(tǒng)中更好地設計出合適的機制。

　　3分區(qū)軟件結構

　　3.1分區(qū)操作系統(tǒng)

　　常規(guī)的分區(qū)操作系統(tǒng)主要是由如下三個不同的部分組成：

　　3.1.1分區(qū)管理

　　只有借助良好的分區(qū)管理方式才能夠使得不同類型的操作系統(tǒng)可以在空間和時間上相互得以隔離，并讓更多實際應用的內容可以發(fā)揮更大的作用。從空間看，可以通過存在不同存儲器內部的掛歷單元來高效地實現(xiàn)物理隔離，之后不同分區(qū)之間其實并不存在可以共享的分區(qū)，最終實現(xiàn)高效獨立運行。從時間系統(tǒng)的角度看，專業(yè)人員可以在分析合適的時間調度表的基礎上來改變分區(qū)執(zhí)行的順序[2]。在同一個時間內不同類型的應用分區(qū)都會獲得合適的時間窗口，同時更會在被分配的規(guī)定時間內有效地運行。如果內部的時間片出現(xiàn)了相互切換的現(xiàn)象，系統(tǒng)實際也會直接被調整到下一個分區(qū)內部。

　　3.1.2分區(qū)通信

　　讓多個分區(qū)之間有效地實現(xiàn)高效通信才是分區(qū)通信的本質，實際更需要依賴核心的操作系統(tǒng)才能夠實現(xiàn)高效通信。在實際進行分區(qū)通信時專業(yè)人員可以通過將消息、端口和通道有效地聯(lián)合在一起來更好地交換其他數(shù)據(jù)，更可以通過直接和外部存在的IO設備來交換數(shù)據(jù)。于是，更多的消息會先從一個端口出發(fā)，再讓另外一個端口直接接收。實踐中用戶可以通過配置不同的端口來更好地實現(xiàn)分區(qū)通信。但是不同的通道對于每一個用戶而言都是透明的存在。

　　3.2核心分區(qū)操作系統(tǒng)

　　每一個不同的核心分區(qū)操作系統(tǒng)都是存在于分區(qū)內部的管理者，其內部存在共享資源主要是由中斷、定時器、內存和IO服務器構成，實際也可以在整個系統(tǒng)內部更好地實現(xiàn)分區(qū)管理和調度監(jiān)控。最核心的操作系統(tǒng)則可以將不同的應用直接隔離在不同的分區(qū)內部，并根據(jù)時間調度表內部的內容來分派到不同的時間窗口內部。實踐中更可以在分析健康機制的基礎上直接處理異常情況，最終才能夠為整個應用的過程提供一定的支持。

　　3.3分區(qū)隔離保護設計考慮

　　在實際進行分區(qū)隔離保護時，專業(yè)人員需要在分析合適的ARINC653標準來更好地進行分區(qū)定義，并充分動用目前存在的32位通用處理器來直接設計分區(qū)隔離保護功能。在真正進行分區(qū)運行時間隔離時，專業(yè)的人員需要通過全方位利用處理器和CACHE的能力來提升實踐效率。

　　3.4分區(qū)間通信設計

　　可以采用多種方式來分區(qū)間通信，其中存在的共享內存機制是一種比較常用的通信方式。使用這種方式會在較短的時間內破壞分區(qū)空間內部的個理性。因此，專業(yè)人員可以通過設置合理的訪問權限來避免破壞整個空間。此外，這種實際存在的機制可以在第一時間避免整個空間的隔離性被破壞，真正使用時將顯得非常不方便。等到真正實踐時專業(yè)人員更可以有效地將存在于底層的機制設置為靜態(tài)配置的方式，最終才能夠更好地提升數(shù)據(jù)通信的能力。

　　4.直升機飛控的實時分區(qū)操作系統(tǒng)的實現(xiàn)與應用

　　從上述的分析出發(fā)可以研制出合適的DeltaSVM飛控操作系統(tǒng)。此操作系統(tǒng)內部主要是由SVMK、KBSP、RTL和VBSP等不同的應用軟件組成。其中存在的安全虛擬機內核和板級支持中，核心態(tài)的支持將會發(fā)揮重要的作用，分區(qū)內部的其他不同部分都在發(fā)揮重要的作用[3]。

　　當然這樣一個DeltaSVM技術和研制單位在服務能力方面還可以有效地滿足包括余度管理支撐、分區(qū)隔離保護、分區(qū)通信、全靜態(tài)配置和其他不同方面的需求。目前這樣一種系統(tǒng)已經在VMS系統(tǒng)中被廣泛應用。

　　5.飛控操作系統(tǒng)分區(qū)應用展望

　　未來飛控操作系統(tǒng)分區(qū)應用主要是由如下幾個方面組成：

　　第一，隨著計算機硬件技術的不斷發(fā)展，多核處理器已經成為了存在于桌面上的一種主流服務器，勢必未來也會在嵌入式領域中被廣泛應用。可以看出多核技術在實際擁有更多的計算性能和并行處理能力的基礎上也可以讓軟件變得更加可靠。未來，專業(yè)人員需要先針對飛控操作系統(tǒng)進行有效的研究，再通過有效地支持多核處理器來讓整個軟件系統(tǒng)變得更加安全可靠。

　　第二，有效地滿足適航的有關要求[4]。目前，國外存在的飛控操作兄臺那個都能夠更好地符合適航的要求，具體可以借助合適的飛控系統(tǒng)來提升適航認證的性能，諸多飛控操作系統(tǒng)和軟件都會在第一時間通過與DO-178B/C相關的審查。但是存在于國內的飛控操作系統(tǒng)目前還沒有符合相關的條件。因此，更多專業(yè)的人員需要在掌握系統(tǒng)軟件內合適的設計技術的基礎上來開發(fā)更多不同類型的材料。

　　電力論文投稿刊物：電訊技術主要刊登涉及下列應用方向和技術領域的述評、論文、新概念新技術新產品介紹：電子系統(tǒng)工程;通信;導航;識別;飛行器測控;衛(wèi)星應用;雷達;信息戰(zhàn);共性技術(包括天線、射頻電路、信號處理、信息處理、監(jiān)視與控制、時間與頻率、先進制造、電磁兼容、測試與試驗、可靠性與維修性、軟件工程化、綜合保障等)，包括科研成果的學術性總結、新技術、新工藝的論述、國內外科技動態(tài)的綜合評述，以及實用性電子技術方面的的內容。

　　6.結束語

　　綜上所述，實時分區(qū)操作系統(tǒng)一直都是存在于直升機技術領域內部不可缺少的技術。實際這種技術會將內部的單一內核改為低耦合狀態(tài)，并借助分區(qū)應用隔離來提升直升機飛控系統(tǒng)的可靠性。因此在實踐中自然可以滿足綜合模塊的要求。

　　參考文獻：

　　[1] 張明,周琳.基于 VxWorks653 分區(qū)操作系統(tǒng)的 IMA 設計與實現(xiàn)[J].火力與指揮控制,2017(5)：59-64

　　[2] 李健,張激,施剛.面向航空電子的分區(qū)操作系統(tǒng)[J].計算機工程,2017(5)：69-74

　　[3] 陳娟.ARINC653 分區(qū)操作系統(tǒng)在綜合模塊化航空電子系統(tǒng)中的應用[J].電訊技術,2018(5)：169-174

　　[4] 陳宗基,張汝麟,張平等.飛行器控制面臨的機遇與挑戰(zhàn).自動化學報,2017(5):69-74

　　作者：薛大慶