Đồ án Phân tích thiết kế hệ thống thời gian thực và ứng dụng trong hàng không

Giáo viên hướng dẫn : TS. Lê Phê Đô Sinh viên thực hiện : Trần Mỹ Linh Mã sinh viên : 080298 Lớp : CT802KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TINTRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNGĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPPHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG THỜI GIAN THỰC VÀ ỨNG DỤNG TRONG HÀNG KHÔNGNội dung1.Vấn đề an toàn bảo mật thông tin 1.1. Vấn đề mã hoá dữ liệu 1.2. Vấn đề ký số2. Hệ thống thời gian thực 2.1. Khái niệm 2.2. Phân loại, đặc trưng 2.3. Xử lý thời gian thực 2.4. Hoạt động thời gian thực 2.5. Hệ điều hành thời gian thực 2.6. Truyền thông thời gian thực3. Phân tích, thiết kế hệ thống kiểm soát không lưu 3.1. Hoạt động 3.2. Phân tích 3.3. Thiết kế 3.4. ATBMTT trong hệ thống kiểm soát không lưu4. Kết luận 21.Vấn đề an toàn bảo mật thông tin1.1. Vấn đề mã hóa dữ liệu- Hệ mã khoá đối xứng31.Vấn đề an toàn bảo mật thông tin- Hệ mã khoá công khai41.2. Vấn đề ký số- Tạo chữ ký51.2. Vấn đề ký số- Kiểm thử62.1.Khái niệm Theo quan điểm của Stankovic – được ủng hộ vàtrích dẫn nhiều nhất: “Hệ thống thời gian thực (Real Time Systems - RTS)là hệ thống mà tính đúng đắn của nó không chỉ phụthuộc vào kết quả logic nó tạo ra mà còn phụ thuộc vàothời điểm kết quả đó được tạo ra”. 2.Hệ thống thời gian thực7 tnSự kiệnPhản ứngTThời gian3)Chậm nhất là ( t tn)Sự kiệnPhản ứngTThời gian2) Trong khoảng ( tn t tm )Sự kiệnPhản ứngTThời giant1tn1) Chính xác tại ( t = tn)Sự kiệnPhản ứngTThời giant1tn4) Sớm nhất là ( t tn)tntmt1t12.Hệ thống thời gian thựcHình 2.1.Các dạng của tính kịp thời82.2.Phân loại, đặc trưngPhân loại - RTS cứng. - RTS mềm.Đặc trưng - Tính bị động. - Tính nhanh nhạy. - Tính đồng thời. - Tính tiền định.2.3. Xử lý thời gian thực Xử lý thời gian thực là hình thức xử lý thông tin trong một hệ thống đểđảm bảo tính năng thời gian thực của nó. - Xử lý cạnh tranh. - Xử lý song song. - Xử lý phân tán.2.Hệ thống thời gian thực9Sẵn sàng xử lýLập lịchThông tin lập lịchĐồng hồ thời gian thựcĐiều khiển ngắtXử lý các yêu cầu về tài nguyênTài nguyên chờ xử lýDanh sách sẵn sàngDanh sách tài nguyên có giá trịDanh sách xử lýQuản lý tài nguyênBộ điều vậnHoạt động xử lýGiải phóng tài nguyên2.4.Hoạt động thời gian thực10Định nghĩa Chuẩn POSIX 1003.1 định nghĩa : “ tính thờigian thực trong các hệ đièu hành thời gian thực làkhả năng của hệ điều hành có thể cung cấp chocác dịch vụ đòi hỏi các đáp ứng có yêu cầu ràngbuộc về thời gian”. 2.5.Hệ điều hành thời gian thực11Đặc tính hiệu năng của hệ điều hành thời gian thựcHình 2.2. Độ trễ đáp ứng sự kiện12Đặc tính hiệu năng của hệ điều hành thời gian thựcHình 2.3. Độ lệch chu kỳ132.6.Truyền thông thời gian thựcXử lý lời gọi RTC (Real Time Communication) Sau khi phiên gọi được thiết lập, dữ liệu được đóng gói trong cácgói RTP (Realtime Transport Protocol). - Gói RTP sau đó được đóng gói theo một giao thức truyềnthông mạng như TCP hoặc UDP. Giao thức điều khiển thời gianthực RTCP (Real Time Control Protocol) được sử dụng để theo dõichất lượng của phiên RTP. - Gói UDP hoặc TCP được đóng gói trong gói IP rồi được đónglại lần cuối trong giao thức tầng liên kết. 142.6.Truyền thông thời gian thựcGiao thức khởi tạo phiên SIP ( Session Initiation Protocol ) SIP là một giao thức điều khiển lời gọi và báo hiệu tầng ứng dụng dựa trên văn bản. SIP được sử dụng để tạo, sửa đổi, và kết thúc các phiên SIP. Hỗ trợ truyền thông đơn phát và đa phát.15Phần thông báo SIPMiêu tảStart lineNội dung tuỳ thuộc vào thông báo là request hay response. Trong cả hai loại thông báo, start line chứa phiên bản SIP.Start line của thông báo request chứa phương thức SIP và địa chỉ SIP hoặc URL đích. Start line của thông báo response chứa mã trạng thái SIP response và nội dung trả lời xác định response của request.HeaderChứa kiểu header và các biến tương ứngMessage bodyChứa thông tin được cung cấp bởi giao thức miêu tả phiên SDP(Session Description Protocol)Các thành phần của thông báo SIP16 SDP là một định dạng để mô tả các thông số khởi tạo dòng thông tin phương tiện. Thân thông báo SIP chứa mô tả phiên, và được xác định bởi giao thức mô tả phiên SDP. - Mô tả phiên chứa các thuộc tính toàn cục áp dụng cho tất cả các dòng phương tiện . - Các mô tả thời gian chứa các thông tin thời gian như start, stop, và repeat dòng phương tiện. - Các mô tả phương tiện mang các chi tiết của từng dòng phương tiện cụ thể. Giao thức mô tả phiên SDP(Session Description Protocol )17Giao thức truyền thông thời gian thực RTP( Real Time Protocol) giao thức truyền thông thời gian thực, cung cấp truyền thông end to end cho các ứng dụng thời gian thực như Windows Messenger. RTP chứa các thông tin về phiên thời gian thực do vậy các ứng dụng có thể điều chỉnh các gói sai hoặc gói bị mất. Phần lớn thông tin này chứa trong RTP header. 18Các thành phần trong RTPKiểu gói RTPÝ nghĩaSR(Sender Report)Chứa thông tin về chất lượng phiên RTPSDES (Source Description)Chứa thông tin các định danh của các thực thể tham gia phiên RTPRR(Receiver Report)Chứa thông tin về chất lượng phiên RTPBYE (Goodbye)Một hay nhiều nguồn không còn hoạt động trong phiên RTPAPP (Application defined)Dành cho ứng dụng mới sử dụng19 Giao thức truyền thông thời gian thực RTCP (Real Time Control Protocol) là một giao thức điều khiển truyền thông thời gian thực, chứa thông tin về chất lượng của phiên RTP và các thực thể tham gia phiên. Cả user agent gửi và user agent nhận truyền các gói RTCP theo chu kỳ đến tất cả các thực thể tham gia phiên RTP. Ứng dụng thời gian thực có thể sử dụng thông tin này để giám sát chất lượng phiên RTP, ví dụ theo dõi các gói RTP bị mất.20Các thành phần của RTCPKiểu gói RTCPÝ nghĩaSR(Sender Report)Chứa thông tin về chất lượng phiên RTPSDES (Source Description)Chứa thông tin các định danh của các thực thể tham gia phiên RTPRR(Receiver Report)Chứa thông tin về chất lượng phiên RTPBYE (Goodbye)Một hay nhiều nguồn không còn hoạt động trong phiên RTPAPP (Application defined)Dành cho ứng dụng mới sử dụng213. Phân tích, thiết kế hệ thống kiểm soát không lưu 3.1.Mô tả hoạt động 1/. Chuẩn bị bay .4)Hành trình bayKSV mặt đấtPhi côngMáy tính1)Thống nhất kế hoạch bay2)Chứng nhận bay3)kế hoạch bay5)Hành trình bay(update)6)Hướng dẫn, chỉ thị máy bay vào đường băng, xác định khoảng cách an toàn (radar)KSVcục bộ7)Hành trình bayDuy trì khoảng cách an toàn8)Chứng nhận cất cánhKSVKhởi hành9)Tần số radio mới10)Chuyển điều khiển222/.Khởi hành, trên đường bay và giảm độ caoKSV trung tâmPhi côngKSV khởi hành2)Lệnh, chỉ thị, duy trì khoảng cách khi máy bay tăng độ cao (radio)3)Chuyển điều khiểnLộ trình4)Thông tin thời tiết, độ cao, khoảng cách, tốc độ, hướng bay (radio)1)Số hiệu chuyến bayKSV radarKSV p.hợpTheo dõi, duy trì luồng giao thông thông suốt5) Hướng dẫn đổi hướng, giảm độ cao, tốc độ, đưa máy bay vào hàng (150 dặm)233/. Tiếp cận6)Xác định độ an toàn, hướng dẫn máy bay tới cổng thích hợpKSV cục bộPhi côngKSV tiếp cận1) Điều chỉnh hướng bay, tốc độ, độ cao2)chuyển điều khiển (máy bay cách đường băng 10 dặm)(sắp xếp, chuẩn bị hạ cánh theo thứ tự)3)Cho phép hạ cánh.Cập nhập thông tin thời tiết, giám sát khoảng cách các máy bay đang hạ cánhKSV mặt đất4)hướng dẫn ra khỏi taxiway, cung cấp tần số radio mới5)chuyển điều khiển243.2. Phân tíchHình 3.1. Biểu đồ gói ca sử dụng “Điều khiển trên đường bay”25Hình 3.2. Biểu đồ ca sử dụng gói ca “Quản lý cất cánh và hạ cánh”3.2. Phân tích26Ca sử dụng “Tạo kế hoạch bay”Hình 3.3. Biểu đồ tuần tự ca sử dụng “Tạo kế hoạch bay”27Hình 3.4. Biểu đồ liên kết ca sử dụng “Tạo kế hoạch bay”28Hình 3.5. Biểu đồ cộng tác thực thi ca sử dụng “Tạo kế hoạch bay”29Hình 3.6. Biểu đồ tuần tự thực thi ca sử dụng “Tạo kế hoạch bay”30Hình 3.7. Biểu đồ tuần tự hệ thống ca sử dụng “Lưu trữ dấu vết”Ca sử dụng “Lưu trữ dấu vết”31Ca sử dụng “Xác định máy bay”Hình 3.8.Biểu đồ tuần tự hệ thống ca sử dụng “Xác định máy bay”32Ca sử dụng “Tạo hành trình bay”Hình 3.9. Biểu đồ tuần tự hệ thống ca sử dụng “Tạo hành trình bay”333.3.Thiết kếHình 3.10. Giao diện ca sử dụng “Tạo kế hoạch bay”34Hình 3.11. Giao diện chọn một sân bay353.5. ATBMTT trong hệ thống kiểm soát không lưuCác vấn đề nảy sinh trong hệ thống- Thông tin bị đánh cắp.- Thông bị thay đổi. Bị mạo danh.Giải pháp- Áp dụng hệ mật mã trong quá trình truyền tin giữa máy bay và trung tâm điều khiển không lưu.364.Kết luận Do trình độ và thời gian có hạn nên đồ án còn nhiều hạn chế : - Phân tích, thiết kế được một số ca sử dụng. - Chưa xây dựng được chương trình mô phỏng. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô và các bạn, đặc biệt là TS. Lê Phê Đô đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.37Em xin chân thành cảm ơn!38