飛機電力線載波數(shù)據(jù)通信技術(shù)分析

龍婷婷+關(guān)進金++劉娜

摘 要：電力線載波數(shù)據(jù)通信是利用工頻電能傳輸路線作為其傳輸媒介的一種通訊方式，是電力系統(tǒng)所特有的通信形式。隨著科技的不斷發(fā)展，飛機機載機電系統(tǒng)所需傳輸?shù)男畔①Y源在不斷增大，將飛機機電系統(tǒng)視為整體，并利用機載供電網(wǎng)絡(luò)進行信息數(shù)據(jù)的通信，已經(jīng)成為機載設(shè)備的重要發(fā)展方向。文章闡述了飛機電力線載波數(shù)據(jù)通信技術(shù)概論與特性，對飛機電力線載波數(shù)據(jù)通信技術(shù)進行分析。

關(guān)鍵詞：飛機；電力線載波數(shù)據(jù)通信；技術(shù)分析

隨著我國通信科技技術(shù)方面的迅猛發(fā)展，電力線載波數(shù)據(jù)通信技術(shù)（PLC）應(yīng)運而生，作為電力系統(tǒng)中所特有的通訊技術(shù)形式，在其商業(yè)領(lǐng)域，利用PLC能夠?qū)崿F(xiàn)實時、高效的數(shù)據(jù)資源通信，有著較高的可靠性與安全性，使用更加方便。隨著科技發(fā)展，飛機的機載機電系統(tǒng)所要傳輸?shù)男畔①Y源開始不斷地增多，信息傳輸?shù)墓蚕硇耘c實時性變得至關(guān)重要，機上的多種機電設(shè)備對于保障飛行運行安全有著至關(guān)重要的意義，而在飛機機電系統(tǒng)中使用PLC技術(shù)，是我國飛機設(shè)備向著全電、多電機載系統(tǒng)發(fā)展的重要表現(xiàn)。

1 飛機電力線載波數(shù)據(jù)通信技術(shù)概論

電力線載波通信是利用電力線路作為通信的信道，將信息資源的信號調(diào)制在一個高頻載波上進行傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?。PLC系統(tǒng)主要由電力線載波機、耦合裝置以及電力線路組成[1]，載波機主要是對用戶所要傳輸?shù)脑夹盘栠M行調(diào)制，將其調(diào)制為適用于電力信道的高頻信號，并在接收端將其轉(zhuǎn)換為原始信號，充分滿足了通信的質(zhì)量要求。PLC在飛機機載系統(tǒng)中的應(yīng)用，能夠使得飛機的電力通信整體效果良好，飛機中機載設(shè)備其用電波動進一步降低，且保證數(shù)據(jù)的安全性與可靠性。

2 飛機電力線載波數(shù)據(jù)通信的特征

2.1 優(yōu)點

（1）投資較少。飛機電力線通信系統(tǒng)不需要進行額外的布線，可以實現(xiàn)一線兩用的效果，有效降低了使用成本，并易于維護。（2）能夠組建與家庭局域網(wǎng)類似的飛機局域網(wǎng)絡(luò)。通過飛機電源插座的設(shè)置，能夠?qū)w機中電子設(shè)備網(wǎng)絡(luò)連接，實現(xiàn)飛機通信系統(tǒng)中信息資源的實時共享。（3）傳輸?shù)乃俣雀摺ｋ娏€是通信整體線路的傳輸通道，通過擴頻或者OPDM的調(diào)制技術(shù)加持，并給予使用頻率的不同，可以達到3到10Mbps[2]。（4）飛機電力線通信穩(wěn)定性比較好。PLC在飛機機載系統(tǒng)中的應(yīng)用，能夠使得飛機的電力通信整體效果良好，飛機中機載設(shè)備其用電波動進一步降低，且保證數(shù)據(jù)的安全性與可靠性。飛機在其自然的運行環(huán)境中，其電源系統(tǒng)的電壓變化總量的交流電源是115V左右，其直流電源在28.5V左右，機電設(shè)備的饋電線整體壓降小于8V，三相電壓的位移小于120°，總體的電壓諧波分量將小于5%。（5）屏蔽性好。飛機整體外殼架構(gòu)實際上已經(jīng)起到了屏蔽罩的作用，再加上飛機通常在距離地面較遠的對流層以上運行，能夠較大程度降低那些非人為干擾的情況。

2.2 缺點

（1）噪聲干擾。噪聲主要是因為機電設(shè)備所連接的電源電力線用電所導(dǎo)致的，這些較強的噪聲將會直接影響信息資源的整體傳輸質(zhì)量，噪聲類型有脈沖噪聲、白噪聲以及周期噪聲等，并且這些噪聲的干擾無法在運行過程中進行避免。（2）低壓PLC使用哪一種數(shù)據(jù)的編碼進行通訊，其載波的中心頻率選擇、注入耦合以及電路都將直接決定著通訊整體質(zhì)量水平的高低。

3 飛機電力線載波數(shù)據(jù)通信技術(shù)分析

3.1 飛機電力線載波通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

飛機的機載設(shè)備是保證其運行與飛控系統(tǒng)安全性的一系統(tǒng)基本性機電系統(tǒng)，包括飛機電源系統(tǒng)、燃油管理、剎車、救生、液壓能源以及應(yīng)急動力系統(tǒng)等。為了能夠?qū)Ψ謩e在飛機各處的機電設(shè)備信息資源實現(xiàn)貢獻，達到各個機電設(shè)備的相互協(xié)調(diào)，就必須實現(xiàn)機電設(shè)備的綜合性管理與控制，PLC技術(shù)在其中的應(yīng)用十分有必要。飛機PLC系統(tǒng)其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要有兩層，即物理層（PHY）與數(shù)據(jù)的鏈路層（DLL），其中的DLL主要是將飛機相鄰站點之間的信息正確性傳輸，使得噪音與干擾項的數(shù)據(jù)通道成為一種近似無差錯的數(shù)據(jù)通道。DLL在其邏輯數(shù)理方面又可細分為邏輯鏈路子層（LOGIC LINK CONTROL）與介質(zhì)的訪問控制子層（MAC）[3]。

邏輯鏈路控制子層其主要功能為：（1）數(shù)據(jù)鏈路的拆除與建立工作，包括收發(fā)關(guān)系確定、同步地址的確認等。（2）信息資源傳輸，有信息格式、編碼、數(shù)量、信息流量的調(diào)節(jié)與接受認可程度等。（3）傳輸差錯的控制，包括對信息的丟失、失控與重復(fù)等控制與防止。（4）對異常情況的處理，對飛機中信息出現(xiàn)的異常情況進行實時監(jiān)控并在第一時間進行處理。在協(xié)議中對運行中的異常狀況進行故障維修處理與恢復(fù)。

介質(zhì)訪問控制子層的主要功能：（1）對于來自LLC層的信息數(shù)據(jù)進行接收。（2）將飛機機電設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)媒體使用時間與方式進行實時控制，保證信息傳輸?shù)母叨劝踩?。?）對接收到的數(shù)據(jù)信息進行整理并添加相關(guān)控制信息，將其下傳到物理層級中。（4）接收來自與物理層級的數(shù)據(jù)幀。（5）檢驗數(shù)據(jù)幀中的信息資源并對其進行控制。（6）將數(shù)據(jù)幀解開，并去除其控制層面，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)向LLC層的傳輸。

物理層的PHY這一功能是向機電系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)鏈路的實體連接，并進行物理連接的維持與釋放有關(guān)電氣與機械方面的規(guī)程與功能?？偟膩碚f，物理層的問題就是在考慮資源在通信信道方面的傳輸問題。

3.2 擴頻載波通信技術(shù)

拓展頻譜的通訊技術(shù)是近些年來發(fā)展較為快速的技術(shù)，在飛機的通信中有著較為廣泛的使用。擴頻技術(shù)是將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)拓寬到信息帶更寬的頻帶中，通過其接收端口的操作，將信息接收恢復(fù)到信息帶寬。擴頻通信是利用一種隨機編碼對進行傳輸?shù)男畔①Y源進行相關(guān)調(diào)制，然后通過頻譜的拓展傳輸，在接收端可利用同樣的編碼進行解讀處理。

3.3 正交頻分復(fù)用技術(shù)

正交頻分復(fù)用（OFDM）是一種多載波的調(diào)制技術(shù)，通過信道中相互重疊的子信道進行數(shù)據(jù)信息的有效傳輸。此項技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)原有信號資源的多項分解，通過多個子信號的分類調(diào)制多個子載波，然后進行信息的統(tǒng)一發(fā)送，在其接收端口進行數(shù)據(jù)的有效合并，大大提升了數(shù)據(jù)的整體傳輸速率。并行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)資源可以通過拓展多信息號效率進行脈沖干擾噪聲的有效抵抗，將所要傳輸?shù)拇行畔⑦M行串并轉(zhuǎn)換，然后以基帶形式利用IDFT進行信息調(diào)制[4]，在接收端口，可對接收到的信號進行相關(guān)技術(shù)處理，使其轉(zhuǎn)換為原有基帶信號。OFDM這一技術(shù)有著較強的抗干擾性能與高效寬帶利用效率，能夠?qū)崿F(xiàn)飛機各部分信息的靈活性傳輸，并按其本質(zhì)將其分解到不同載波頻帶中，以充分克服窄帶干擾與頻率表的衰落問題[5]，其前向的糾錯碼技術(shù)也可以有效克服脈沖噪聲的干擾，是現(xiàn)階段飛機高速信息傳輸?shù)睦硐爰夹g(shù)選擇，與信道編碼和交織技術(shù)的有效結(jié)合能夠?qū)崿F(xiàn)通信的高效性。

4 結(jié)束語

在現(xiàn)階段數(shù)字信息的傳輸都是經(jīng)過電纜、光纜等物理通道實現(xiàn)的，有著較多的劣勢。利用現(xiàn)有的電力線載波通信能夠?qū)崿F(xiàn)線路的投資與維護成本。隨著我國機電設(shè)備一體化的發(fā)展，電子線載波數(shù)據(jù)通訊已經(jīng)達到了一個較高的水平，其在飛機的機電設(shè)備整體化應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)總線技術(shù)與多處理機技術(shù)的統(tǒng)一管理，是機載設(shè)備的重要發(fā)展方向。

參考文獻

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