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不能死机的机载实时操作系统 | J20 VS F22 专题

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发表于 2019-4-3 13:58 | 显示全部楼层 |阅读模式
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在现代信息社会中,操作系统是现代信息系统的基础和核心软件,事关国家信息安全及国民经济的方方面面。作为管理和控制计算机硬件与软件资源的计算机程序,操作系统是直接运行在计算机硬件上的最基础软件,任何其他软件都必须在操作系统的支持下才能正常运行。操作系统主要分为桌面操作系统(如Windows等)、智能移动操作系统(如Android)和嵌入式操作系统(如飞机、汽车发动机控制设备操作系统等)等几种。  关注微信公众号: 尖端防务 收看专题视频
嵌入式系统通常是指一种专用的计算机系统,用来对诸如工业设备、军事装备等领域的设备进行实时控制、运行监管。嵌入式操作系统运行在嵌入式设备之上,用户通常无法直观感知其存在,也无需直接进行安装和维护,只能靠设备运行时的外部表征来感受它的存在。实际上,嵌入式操作系统是社会生活中应用最为广泛的操作系统,几乎所有带有数字接口和程序控制的设备,如火箭、卫星、飞机、火车、汽车、通讯基站、交换机、智能电视、机顶盒、数码相机中的计算机系统都属于嵌入式设备,都使用嵌入式操作系统,飞机使用的机载操作系统就属于嵌入式操作系统。 关注微信公众号: 尖端防务 收看专题视频
飞机的机载操作系统作为机载电子设备的核心和基础,是关系到飞行安全的核心产品,对实时性、可靠性、稳定性、安全性有极高要求。因而,能否实现机载操作系统系统的完全自主化,也被视为航空主战装备能否实现自主化的标准之一。如果说机载计算机硬件系统是飞机的大脑,那么机载操作系统就是飞机的“灵魂”。
对于第五代战斗机来说,机载操作系统更是至关重要,因为第五代战斗机普遍采用了多余度电传操作纵系统。飞行员所有的操纵动作都要先经过飞控系统计算机的处理才能付诸实施,而且第五代战斗机都是静不稳定性设计,没了计算机的控制更是寸步难行。对第五代战斗机来说航电系统80%的功能都是用软件实现的,可见机载操作系统的重要。
国外的机载操作系统,以美国Wind River公司的VxWorks系统为代表,广泛运用在通信、军事、航空航天领域,其在F-16、F-18、B-2等有人作战飞机,X-47无人机以及各种导弹、太空探测器上都有应用。国外IMA模块式航电系统使用的是Green Hills Software 公司的Integrity-178B分区操作系统,这个系统对我国是严格禁运的。使用这一系统的包括F22、F35、A400M,以及B52、B1B、C17和F16的改进型。 关注微信公众号: 尖端防务 收看专题视频
长期以来,我国的基础软件都一直依赖于西方发达国家,嵌入式操作系统也掌握在少数几个西方公司手中。然而,外国产品的安全性对中国军工来说是极其脆弱的。为了提升我国航空主战装备的自主能力,中航工业计算机所发挥独立自主精神,攻关国产机载操作系统。
早在2006年,在没有任何外来资金支持和项目牵引的情况下,中航工业计算所就在突破操作系统内核关键技术的后,又攻克了基于分区化的软件架构、时间/空间隔离、确定性调度、健康监控和配置等一系列技术难题,成功研制出天脉操作系统的原型ACoreOS产品。天脉操作系统原型的研发成功,打碎了西方“中国操作系统无法实现自主”的断言。
2008年机载操作系统正式获得国家立项,产品命名为“天脉”操作系统,根据需求分为天脉1和天脉2两款产品。天脉1为基本平板管理模式,响应能力强、结构简洁、高效,适合单台设备使用。天脉2在实现基本操作系统功能基础上,面向新一代综合化模块化航空电子系统(IMA)、满足ARINC 653标准的“时间”“空间”健壮分区保护功能,可以作为航电系统的核心操作系统。除了实现基本任务调度、设备管理等功能外,还可以实现时间分区管理、空间分区管理、健康监控、分区间通信等功能。而且除ARINC 653标准之外,还实现了蓝图配置、容错、重构等系统管理等ASSAC(法、德、英和美政府建立的联合标准化航空电子系统架构)所定义的策略,满足IMA分布式系统管理框架的需要。   关注微信公众号: 尖端防务 收看专题视频
作为我国首个独立立项研制的核心、通用的基础软件产品,研制团队大胆引入了国外民机成熟、国内鲜有实践的民用飞机软件的国际适航标准——DO-178B技术标准。并且符合其最高安全等级A级的要求。软件产品按照DO-178B完成内部独立测试后,交付空军软件测评中心,按照总装备部批复的研制总要求,由航空产品定型委员会组织完成了一系列产品的评价工作,包括软件测评、地面台架测试、机上测试、试飞测试和软件试用测试等五项考核内容。符合DO-178B的技术标准,就意味着天脉操作系统可以装备在C919、C929等各种民用飞机上。     关注微信公众号: 尖端防务 收看专题视频
2014年7月1日,“天脉”机载嵌入式实时操作系统,顺利通过国家设计定型审查。我国从此结束了在航空装备“少魂”的历史。消息一经发布,国内外反响强烈,美国智囊团詹姆斯敦基金会在2014年7月17日“中国简报”头版头条,以“打破西方垄断,中国军事创新结出果实”为题提到“这两款实时操作系统的性能优于国外同类产品,目前已被中国军事国防系统采用。”
实际上在设计定型审查之前,天脉操作系统已经开始大面积推广并交付使用。广泛应用于各种航空或非航空电子设备,涉及军事装备、民用飞机、机车、工业控制、智能交通等嵌入式信息化电子设备。
天脉机载操作系统的研制成功,是我国在基础软件研制方面所取得的巨大成就。打破了国外对同类产品的封锁,提升了我国航空武器装备的自主保障能力,为国防武器装备的信息安全提供了有力保证,为我国基础软件的自主保障、自主发展奠定了基础。
以下是天脉1和天脉2操作系统的性能以及和国外同类产品之间的性能对比,可以看到国产天脉操作系统已经达到国际先进水平。
天脉1操作系统性能
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天脉2操作系统性能
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天脉1与VxWorks5.5测试性能对比
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下面是天脉2与VxWorks653测试性能的对比,VxWorks653广泛应用在波音787、空客A380等大型客机的通用核心处理机上,是其整个航电系统的最核心部分。
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发表于 2019-4-3 16:12 | 显示全部楼层
好文章 收藏了!
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