特種任務(wù)飛機(jī)電子系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

徐宏宇，單 秦（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司電子科學(xué)研究院，北京，100041）

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特種任務(wù)飛機(jī)電子系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

徐宏宇，單 秦
（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司電子科學(xué)研究院，北京，100041）

特種任務(wù)飛機(jī)是一類能夠執(zhí)行空中預(yù)警指揮、偵察監(jiān)視、電子戰(zhàn)或反潛等特殊作戰(zhàn)任務(wù)的飛機(jī)，在信息化戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮著重要作用。航空電子系統(tǒng)是集合探測(cè)傳感器、綜合處理、顯示控制、通信和武器等軟硬件構(gòu)成的綜合電子系統(tǒng)，尤其對(duì)于特種任務(wù)飛機(jī)而言，主要作戰(zhàn)任務(wù)是由電子系統(tǒng)完成的。文章就航空電子系統(tǒng)的架構(gòu)發(fā)展進(jìn)行了分析，并對(duì)今后特種任務(wù)飛機(jī)航空電子系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)及新技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要論述。

特種飛機(jī)；航空電子系統(tǒng)；發(fā)展趨勢(shì)

1　航空電子系統(tǒng)的架構(gòu)發(fā)展

航空電子系統(tǒng)在幾十年的發(fā)展中，系統(tǒng)架構(gòu)不斷演變，經(jīng)歷了一個(gè)從分立式、聯(lián)合式、綜合化到先進(jìn)綜合化的發(fā)展過(guò)程。

（1）分立式航空電子系統(tǒng)

雷達(dá)、通信、導(dǎo)航各子系統(tǒng)各自具有獨(dú)立的傳感器、處理器和顯示器。其特點(diǎn)是各子系統(tǒng)分散獨(dú)立，系統(tǒng)見(jiàn)沒(méi)有交聯(lián)，或通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交聯(lián)，綜合化程度低，設(shè)備多，體積龐大。

（2）聯(lián)合式航空電子系統(tǒng)

該系統(tǒng)架構(gòu)借助1553B數(shù)據(jù)總線，將原獨(dú)立的各任務(wù)子系統(tǒng)（如雷達(dá)、通信、電子對(duì)抗設(shè)備和武器投放計(jì)算與控制設(shè)備等）交聯(lián)起來(lái)，形成以任務(wù)計(jì)算機(jī)和綜合顯示控制單元為中心的局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信息的綜合調(diào)度管理、綜合信息處理和綜合顯示與控制。其特點(diǎn)是各子系統(tǒng)分布處理，由主任務(wù)計(jì)算機(jī)通過(guò)總線集中控制。

（3）綜合航空電子系統(tǒng)

以“寶石柱”等航電發(fā)展計(jì)劃和F-22飛機(jī)航空電子系統(tǒng)為代表。該系統(tǒng)架構(gòu)提出了功能區(qū)概念，將系統(tǒng)分成四個(gè)功能區(qū)，即傳感器區(qū)、信號(hào)處理區(qū)、任務(wù)處理區(qū)和飛行器管理區(qū)，在功能區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源共享；采用高速數(shù)據(jù)總線（HSDB）與標(biāo)準(zhǔn)電子模塊，實(shí)現(xiàn)高度模塊化和二級(jí)維修，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)容錯(cuò)和重構(gòu)。

（4）先進(jìn)綜合航空電子系統(tǒng)以“寶石臺(tái)”計(jì)劃、聯(lián)合先進(jìn)攻擊技術(shù)JAST計(jì)劃為代表，在第三代的基礎(chǔ)上采用了整個(gè)航空電子系統(tǒng)的統(tǒng)一航空電子網(wǎng)絡(luò)，選用標(biāo)準(zhǔn)為IEEESCI/RT，并推進(jìn)了傳感器系統(tǒng)綜合。同時(shí)強(qiáng)調(diào)低成本，因此采用開放式系統(tǒng)架構(gòu)和商用貨架產(chǎn)品（COTS）等技術(shù)。

2　特種任務(wù)飛機(jī)電子系統(tǒng)架構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)

未來(lái)特種飛機(jī)電子系統(tǒng)架構(gòu)的發(fā)展思路仍將繼續(xù)沿著航空電子系統(tǒng)的綜合化、模塊化、通用化架構(gòu)的方向發(fā)展。

（1）綜合化

主要是物理綜合和功能綜合，相比當(dāng)前，系統(tǒng)綜合范圍更大，綜合層次更深。通過(guò)綜合，使系統(tǒng)性能達(dá)到更高水平，能最佳和最充分地利用系統(tǒng)內(nèi)各種硬件、軟件和信息資源，極大的提升任務(wù)完成效率。隨著綜合水平的提高，系統(tǒng)將具有更強(qiáng)的功能、更好的容錯(cuò)能力和各種不同需求的適應(yīng)能力。

（2）模塊化

模塊化是實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化和綜合化的基礎(chǔ)，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)重構(gòu)、可擴(kuò)展、可修改、可維護(hù)，大幅度提高系統(tǒng)可用性。標(biāo)準(zhǔn)模塊（SEM）是模塊化的基礎(chǔ)，采用集成機(jī)柜、標(biāo)準(zhǔn)模塊后，取消了外場(chǎng)可更換單元（LRU），全面采用通用的、標(biāo)準(zhǔn)的外場(chǎng)可更換模塊（LRM）；整個(gè)航空電子系統(tǒng)由三級(jí)維修變成二級(jí)維修，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)維修，減少維修人員和地面維修設(shè)備，實(shí)現(xiàn)延期的維修或定期維修，從而大大減少了后勤保障費(fèi)用。

（3）通用化

通用化總是與模塊化同時(shí)出現(xiàn)的，它是在系統(tǒng)中最大限度地使用相同類型的模塊，以達(dá)到提高系統(tǒng)的重構(gòu)能力、后勤保障能力和降低費(fèi)用的目的。為了降低費(fèi)用，尋求航空電子系統(tǒng)在不同軍種中使用的共性，建立一些通用的軟件和硬件標(biāo)準(zhǔn)，變得更有吸引力。此外可通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助軟件工程等手段，開發(fā)可重用的通用軟件，提高軟件的生產(chǎn)效率。

3　特種任務(wù)飛機(jī)電子系統(tǒng)的新技術(shù)應(yīng)用

信息化戰(zhàn)爭(zhēng)的到來(lái)，賦予了特種任務(wù)飛機(jī)更多的使命任務(wù)，使其呈現(xiàn)出功能多樣化、資源綜合化、情報(bào)精確化、處理高效化的特點(diǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，各種新技術(shù)也日趨成熟，并可應(yīng)用在特種任務(wù)飛機(jī)的電子系統(tǒng)中。

3.1射頻綜合技術(shù)

射頻綜合技術(shù)是共用一個(gè)射頻硬件平臺(tái)，將雷達(dá)、通信、電子戰(zhàn)等多種功能集成在一起，如利用一個(gè)共用的多通道數(shù)字式接收機(jī)和數(shù)字信號(hào)處理硬件平臺(tái)來(lái)同時(shí)實(shí)現(xiàn)雷達(dá)、通信及電子戰(zhàn)等設(shè)備的功能，同時(shí)完成各種不同的任務(wù)。在一個(gè)共同的射頻孔徑天線上同時(shí)使用多個(gè)波束實(shí)現(xiàn)雷達(dá)、通信、電子戰(zhàn)3種功能。對(duì)于具有能夠執(zhí)行多任務(wù)的特種飛機(jī)，射頻綜合技術(shù)能夠大大減少天線數(shù)量，減小天線提及，降低設(shè)備量及維護(hù)保養(yǎng)成本。

3.2數(shù)據(jù)融合技術(shù)。

數(shù)據(jù)融合技術(shù)通過(guò)對(duì)多種信息資源進(jìn)行檢測(cè)、互連、組合、估計(jì)以及多層次、多界面的信息處理，以達(dá)到獲取精確的屬性狀態(tài)估計(jì)和識(shí)別完整的實(shí)時(shí)態(tài)勢(shì)評(píng)估和威脅評(píng)估方法的目的。通過(guò)傳感器的數(shù)據(jù)融合技術(shù)既可以獲取更多豐富、高精確、高質(zhì)量的有用信息，又可以提高系統(tǒng)的檢測(cè)概率，增強(qiáng)空間分辨力，改善系統(tǒng)可靠性，同時(shí)還可以擴(kuò)大時(shí)空覆蓋范圍，增加數(shù)據(jù)的置信度。

3.3高速多路傳輸總線技術(shù)

新一代航空電子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)主要取決于通用的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，同時(shí)要求數(shù)據(jù)傳輸總線具有高度的分布式處理能力、較高的吞吐率、具有各種抗干擾能力，以增強(qiáng)航空電子系統(tǒng)在惡劣的工作環(huán)境中的生存能力，確保系統(tǒng)的安全性。高速多路傳輸總線作為航空電子綜合系統(tǒng)的重要信息傳遞樞紐，并非采用中央控制法，而是以定向式數(shù)據(jù)分配法為主，通過(guò)多路復(fù)用原理來(lái)減少航空電子系統(tǒng)內(nèi)部的耦合電纜數(shù)量，實(shí)現(xiàn)信息充分利用和融合。

4　結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)代信息化作戰(zhàn)，特種任務(wù)飛機(jī)發(fā)揮著決定性作用，航空電子系統(tǒng)是特種任務(wù)飛機(jī)的重要組成部分，只有具備高性能的電子系統(tǒng)，才能充分發(fā)揮特種任務(wù)飛機(jī)的作戰(zhàn)效能。因此，需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)航空電子系統(tǒng)架構(gòu)和新技術(shù)的研究和應(yīng)用，從而促進(jìn)我國(guó)航空事業(yè)的發(fā)展。

［1］ 蒲小勃.現(xiàn)代航空與電子系統(tǒng)與綜合.北京：航空工業(yè)出版社，2013.12.

［2］ 初曉軍，楊春英.特種飛機(jī)航空電子設(shè)備支援系統(tǒng)研究.航空電子技術(shù)，2001，06：19-22.

［3］ 李國(guó)柱.航空電子系統(tǒng)的發(fā)展動(dòng)向與分析.艦船電子工程，2014，09，23-27.

［4］ 賈宇飛.國(guó)外航空電子系統(tǒng)的發(fā)展.艦船電子工程.2012，10：9-11.

［5］ 吳遠(yuǎn)斌.多功能射頻綜合一體化技術(shù)的研究，現(xiàn)代雷達(dá).2013，08：70-73

徐宏宇，男，1984年生，助理工程師，主要從事系統(tǒng)設(shè)計(jì)。單秦，男，1982年生，工程師，主要從事系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

Development trend of electronic system for Special Mission Aircraft

Xu Hongyu，Shan Qin
（Electronic Science Research Institute，China Electronic Technology Group Corporation，Beijing，100041）

Special mission aircraft is a kind of aircraft to perform special mission such as aerial warning and command，reconnaissance and surveillance， electronic warfare or anti-submarine，which plays an important role in information war. Avionics system is an integrated electronic system which is collection of detection sensor，integrated processing，display and control，communication and weapons.Especially for special mission aircraft，the main combat mission is accomplished by electronic system.This paper analysis the development of avionics system architecture，and briefly discuss the future development trend and new technologies of avionics electronic system for special mission aircraft.

special mission aircraft；avionics system；development trend

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