航空裝備機(jī)載電子通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)淺析

曹　雷

（海軍駐沈陽地區(qū)航空軍事代表室，遼寧 沈陽 110034）

航空裝備機(jī)載電子通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)淺析

曹雷

（海軍駐沈陽地區(qū)航空軍事代表室，遼寧 沈陽 110034）

隨著我國綜合國力的增強(qiáng)，武器裝備技術(shù)的發(fā)展，航空機(jī)載電子通信技術(shù)也不斷地增強(qiáng)，飛機(jī)的研制以及其各項(xiàng)功能也不斷得到強(qiáng)化，同時(shí)提高飛機(jī)使用的相關(guān)性能。航空機(jī)載電子通信系統(tǒng)是飛機(jī)的重要組成部分之一，對(duì)飛機(jī)的操作和飛行安全有很重要的意義，是飛機(jī)飛行時(shí)不可或缺的關(guān)鍵性技術(shù)?，F(xiàn)在的航空機(jī)載電子通信系統(tǒng)比過去的飛機(jī)通信系統(tǒng)先進(jìn)了很多，在基礎(chǔ)功能上增加了語音通話、多媒體網(wǎng)絡(luò)連接、數(shù)據(jù)信息快速傳送、三維圖像融合等先進(jìn)的手段，大大地提高了飛機(jī)的作戰(zhàn)效率和生存概率。

航空電子；通信系統(tǒng)；技術(shù)問題

一、電子通信系統(tǒng)的概述

航空裝備發(fā)展至今，機(jī)載電子通信技術(shù)已是體現(xiàn)國家綜合實(shí)力的象征，電子通信技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)著生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)打的是信息化戰(zhàn)爭(zhēng)，通信技術(shù)潛移默化地改變著一場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)的進(jìn)程，勝負(fù)可能僅在一瞬間，可靠、隱蔽的通信方式是武器研發(fā)追求的目標(biāo)，但是電子通信技術(shù)本身的復(fù)雜性必然導(dǎo)致其存在很多技術(shù)難題，比如系統(tǒng)傳輸速率、抗干擾能力、實(shí)時(shí)傳遞要求等。

現(xiàn)代社會(huì)電子通信技術(shù)已進(jìn)入尋常百姓家庭，如我們生活中常見的系統(tǒng)種類有移動(dòng)通信系統(tǒng)、集群系統(tǒng)、蜂窩系統(tǒng)、分組無線網(wǎng)系統(tǒng)、無繩電話系統(tǒng)等。電子通信技術(shù)也是戰(zhàn)場(chǎng)上信息的主要傳播方式，是現(xiàn)代高科技戰(zhàn)爭(zhēng)的重要組成部分，隨著現(xiàn)代電子信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，極大地提高了現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)指揮、作戰(zhàn)的效率，在我方部隊(duì)、前線與后勤支持、空中打擊與掩護(hù)力量及指揮部門之間都迫切需要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、便捷和有效地信息溝通。因此，通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的突破，是提高現(xiàn)代化戰(zhàn)場(chǎng)指揮、作戰(zhàn)效率以及裝備生存率的重要技術(shù)。

二、航空電子通信系統(tǒng)的發(fā)展過程

航空電子誕生在20世紀(jì)70年代，航空電子設(shè)備是飛機(jī)的重要組成部分，早期的航空電子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)飛機(jī)的起飛、導(dǎo)航、著陸、飛行員與地面的聯(lián)系等。隨著航空技術(shù)水平的提高，飛機(jī)的工作性質(zhì)也得到了擴(kuò)展，同時(shí)現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)、微電子技術(shù)也在快速地發(fā)展并應(yīng)用在航空電子技術(shù)中，各國都在發(fā)展航空事業(yè)，未來的戰(zhàn)爭(zhēng)主要為空間戰(zhàn)，這就要求航空電子設(shè)備的先進(jìn)才能在戰(zhàn)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)。航空電子系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)成為飛機(jī)作戰(zhàn)能力的根本，航空電子設(shè)備的完善，大大增加了飛機(jī)的戰(zhàn)斗力和使用壽命，航空電子的發(fā)展也在推動(dòng)著航空航天事業(yè)的發(fā)展。航空電子覆蓋的領(lǐng)域很多，現(xiàn)在的航空電子系統(tǒng)采用綜合化結(jié)構(gòu)。軍用飛機(jī)的研制時(shí)間長(zhǎng)，服役周期長(zhǎng)，導(dǎo)致在維修商很困難，因?yàn)榉蹠r(shí)間長(zhǎng)，有些零部件已停產(chǎn)，飛機(jī)損壞沒有更換的零件，只有對(duì)飛機(jī)進(jìn)行不斷地升級(jí)才能避免此類事件的發(fā)生。

航空電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展階段可分為分立式、聯(lián)合式、綜合式、先進(jìn)式，這幾個(gè)過程發(fā)展中信息技術(shù)手段不斷增強(qiáng)，不斷滿足飛機(jī)性能的日趨要求。分立式航空電子系統(tǒng)的各個(gè)功能是分開的，這使得飛機(jī)的各項(xiàng)性能無法綜合運(yùn)用。聯(lián)合式結(jié)構(gòu)將航空電子系統(tǒng)進(jìn)行綜合化處理，簡(jiǎn)化了設(shè)備之間的連接，降低了設(shè)備給飛機(jī)的負(fù)載，實(shí)現(xiàn)了各系統(tǒng)的信息共享，這種航空電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)用在我國目前軍用飛機(jī)上。綜合式航空電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步提高了飛機(jī)的綜合性能，是集信號(hào)管理、任務(wù)處理和飛行管理為一體的綜合化管理系統(tǒng)。先進(jìn)式航空電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是在綜合式航空電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了傳感器和操作臺(tái)的綜合化管理。航空電子綜合是指將飛機(jī)內(nèi)部的探測(cè)、通信、導(dǎo)航、識(shí)別、電子戰(zhàn)、任務(wù)管理、航行、火力控制等形成一個(gè)整體，這是系統(tǒng)的功能、可用性和生產(chǎn)周期成本相互平衡。

三、航空電子通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

隨著社會(huì)的發(fā)展，我國的電子通信技術(shù)也得到了快速地發(fā)展，而且電子通信技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛，移動(dòng)通信和衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展具有代表性的作用，但是同時(shí)也存在很多的問題，過去的蜂窩通信由于無線頻譜資源的增加金額無線信號(hào)的衰弱使用越來越無法滿足人們的需求，只有發(fā)展新型的通信技術(shù)才能滿足人們的需求。

1.無線通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

無線通信系統(tǒng)分成很多小的區(qū)域，每個(gè)區(qū)域都有很多無線信號(hào)處理單元組成，這些的單元距離都比載波波長(zhǎng)要遠(yuǎn)，每一個(gè)單元都時(shí)時(shí)對(duì)傳輸?shù)男盘?hào)進(jìn)行處理，通過收、發(fā)等通道對(duì)單元進(jìn)行連接。這種通信方式更加方便快捷，但是結(jié)構(gòu)是復(fù)雜的。

分布式無線通信還是有很多優(yōu)點(diǎn)的，如各單元間由于距離原因相互干擾較弱，內(nèi)部結(jié)構(gòu)確保了本身性能和增大了系統(tǒng)的容量，增強(qiáng)了信號(hào)的功率，增加了使用壽命，更加有效地利用無線資源，便于維修等優(yōu)點(diǎn)。無線通信系統(tǒng)是由應(yīng)用層、驅(qū)動(dòng)層、傳輸層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層組成的。應(yīng)用層是移動(dòng)通信系統(tǒng)的核心，主要功能是對(duì)移動(dòng)通信系統(tǒng)進(jìn)行管理。而驅(qū)動(dòng)層是控制各個(gè)子系統(tǒng)的各種工作指令，對(duì)子系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。傳輸層負(fù)責(zé)控制數(shù)據(jù)傳輸，傳輸層是對(duì)信息的處理、同步管理、通道切換等工作。數(shù)據(jù)鏈路層是對(duì)信息傳輸中的傳輸序列進(jìn)行控制和排序。

2.衛(wèi)星通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

衛(wèi)星通信是目前最先進(jìn)的通信技術(shù)手段，它的通信距離遠(yuǎn)而且容量大，通信的質(zhì)量可靠性強(qiáng)，隨著全球信息化的形成和人們對(duì)信息網(wǎng)絡(luò)的需求，電子通信技術(shù)的一些關(guān)鍵技術(shù)問題也體現(xiàn)出來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)衛(wèi)星通信中的技術(shù)問題也有了相應(yīng)的對(duì)策，數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮可以大大提高通信系統(tǒng)的傳輸時(shí)間、頻帶、能量，還有衛(wèi)星激光通信技術(shù)等一些先進(jìn)的技術(shù)。以后的衛(wèi)星通信數(shù)據(jù)傳輸主要是依靠激光通信進(jìn)行傳輸?shù)?，因?yàn)榧す鈧鬏斔俣瓤欤沂艿酵饨缬绊懶?。所以未來的通信技術(shù)手段應(yīng)以激光為載體對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。電子通信系統(tǒng)是無處不在的，電子通信系統(tǒng)的發(fā)展決定國家的綜合國力和保衛(wèi)領(lǐng)土的能力，必須對(duì)電子通信中的關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行研究分析，并完善通信系統(tǒng)中的不足。

3.航空電子通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)分析

航空電子通信系統(tǒng)做為航空技術(shù)的精髓是十分重要的，航空電子通信系統(tǒng)的先進(jìn)程度體現(xiàn)一個(gè)國家的國防能力的強(qiáng)弱。軍用航空電子系統(tǒng)是以1553B為總線將各個(gè)單元進(jìn)行連接，但是各個(gè)子系統(tǒng)的工作目的和條件是不同的，這對(duì)網(wǎng)絡(luò)的布局、信息的傳輸控制等方面的要求很高，由于飛機(jī)在飛行過程中的數(shù)據(jù)要求是同步進(jìn)行傳輸?shù)暮兔钕逻_(dá)的，這要求各個(gè)子系統(tǒng)與總系統(tǒng)之間的操作是同步的。

航空通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大致是相同的。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指航空電子的各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的鏈接，而拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也分為幾個(gè)等級(jí)，單一級(jí)總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)適用于子系統(tǒng)數(shù)量不多、網(wǎng)絡(luò)通信較少的航空電子系統(tǒng)。多個(gè)單級(jí)總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)適用于子系統(tǒng)的數(shù)量比較多、網(wǎng)絡(luò)通信比較頻繁的航空電子系統(tǒng)中。多級(jí)總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)適用于子系統(tǒng)中的單元數(shù)量比較多、各個(gè)單元都需要連接網(wǎng)絡(luò)，這種結(jié)構(gòu)是比較復(fù)雜的，這對(duì)技術(shù)要求很高，設(shè)計(jì)者應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使用。

靜態(tài)總線控制方案是根據(jù)特定的總線對(duì)1553B總線上的所有的子系統(tǒng)進(jìn)行管理，它在故障時(shí)容易檢測(cè)，控制結(jié)構(gòu)和操作簡(jiǎn)單，但是對(duì)于單點(diǎn)故障容易造成通信系統(tǒng)的癱瘓。動(dòng)態(tài)總線控制方案就是在總線上選定幾個(gè)子系統(tǒng)對(duì)1553B總線上的其他系統(tǒng)進(jìn)行管理，但是只能有一個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行總線控制，只是可以相互切換，可以將選定的幾個(gè)子系統(tǒng)按時(shí)間進(jìn)行控制，也可以將選定的幾個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行排序并按照順序循環(huán)控制，它的優(yōu)點(diǎn)是具有很好的可靠性和可重構(gòu)性。但是在操控上比較復(fù)雜，出現(xiàn)故障時(shí)很難檢測(cè)故障點(diǎn)。

為了克服這些困難設(shè)計(jì)人員想到了采用雙余度靜態(tài)總線控制器互為備份方式，它的優(yōu)點(diǎn)在于如發(fā)現(xiàn)無法恢復(fù)的故障時(shí)，可以用另一個(gè)進(jìn)行代替，這種方案對(duì)通信控制比較簡(jiǎn)單，發(fā)生故障容易檢測(cè)，避免了由單點(diǎn)故障引起的通信癱瘓問題，而且在經(jīng)濟(jì)方面也大大地減少開支。

航空電子系統(tǒng)中的各個(gè)子系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)會(huì)有一定的時(shí)間差，在此問題上設(shè)計(jì)出時(shí)間同步機(jī)來解決這一問題，使各個(gè)子系統(tǒng)之間的時(shí)間同步，每一個(gè)子系統(tǒng)上應(yīng)安裝一個(gè)實(shí)時(shí)計(jì)時(shí)器，自動(dòng)進(jìn)行計(jì)數(shù)，然后由總線對(duì)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行相互傳達(dá)，子系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算并計(jì)算出與總機(jī)的誤差，從而進(jìn)行調(diào)整，時(shí)間同步機(jī)保證了飛機(jī)各系統(tǒng)的同步性，對(duì)于飛機(jī)的作戰(zhàn)和飛行都起著很大的作用。

通信故障是指通信設(shè)備中的部件或數(shù)據(jù)發(fā)生錯(cuò)誤，導(dǎo)致飛行中的信息不準(zhǔn)確，通信故障分為臨時(shí)性故障和永久性故障，臨時(shí)性故障時(shí)由于各種原因的干擾產(chǎn)生的，永久性故障是硬件設(shè)施故障短時(shí)間內(nèi)無法自行恢復(fù)的故障。總線控制器對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集和命令出現(xiàn)通信故障時(shí)，在雙余度電纜上進(jìn)行處理，如果故障消失則為臨時(shí)性故障，故障不消失就是永久性故障。

結(jié)語

航空裝備電子通信系統(tǒng)是一個(gè)十分復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵涉及很多領(lǐng)域，電子通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)將直接影響武器裝備的信息傳輸，好的設(shè)計(jì)才能保證惡劣的戰(zhàn)場(chǎng)電磁環(huán)境下通信的可靠性，提高戰(zhàn)場(chǎng)管理效率，任何一個(gè)“兩眼失明、雙耳失聰”軍隊(duì)都不能打贏一場(chǎng)高科技的戰(zhàn)爭(zhēng)，通信技術(shù)的發(fā)展必將影響戰(zhàn)爭(zhēng)進(jìn)程和結(jié)局，而占據(jù)越來越重要的地位。

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