CRC在精確制導(dǎo)武器中的應(yīng)用和實現(xiàn)

王明濤，李 水，張 陳，程鴻健

（北京航天微系統(tǒng)研究所，北京 100094）

CRC在精確制導(dǎo)武器中的應(yīng)用和實現(xiàn)

王明濤，李 水，張 陳，程鴻健

（北京航天微系統(tǒng)研究所，北京 100094）

為了保證精確制導(dǎo)武器的在作戰(zhàn)中與載機數(shù)據(jù)交互的正確性，我們引入了CRC校驗。CRC校驗是確保數(shù)據(jù)可靠性的重要措施，具有編碼簡單、誤判概率低等特點。本文詳細(xì)介紹CRC算法原理，重點介紹了其設(shè)計實現(xiàn)過程，這種方式已成功應(yīng)用在多型精確制導(dǎo)武器中。

精確制導(dǎo)武器；CRC

1 引言

現(xiàn)階段，精確制導(dǎo)武器已成為高技術(shù)戰(zhàn)爭中使用數(shù)量最大，取得成果最顯著的常規(guī)武器之一，在戰(zhàn)斗機、無人機等空中力量對地面建筑、橋梁、機場等多種軍用目標(biāo)實施精確打擊手段的地位日益凸現(xiàn)。

精確制導(dǎo)武器的作戰(zhàn)使用流程與載機密切相關(guān)。一般地，載機通過檢測精確制導(dǎo)武器狀態(tài)、慣導(dǎo)傳遞對準(zhǔn)、裝訂目標(biāo)數(shù)據(jù)、判斷發(fā)射區(qū)域、控制發(fā)射來實現(xiàn)完整作戰(zhàn)流程，為了保證載機與精確制導(dǎo)武器之間指令、數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性與可靠性，通常會進行信道編碼。

CRC（Cyclic Redundancy Code）是一種高性能的檢錯碼，廣泛應(yīng)用于戰(zhàn)斗機、無人機、計算機、嵌入式系統(tǒng)中信息與數(shù)據(jù)的存儲和傳輸。在通信系統(tǒng)中，通常采用16位CRC碼，它對單個位錯誤、偶數(shù)位錯誤、奇數(shù)位錯誤、一定長度的偶數(shù)位錯誤以及突發(fā)性錯誤的發(fā)現(xiàn)率均為100%，因而在通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用[1]。

式中，Qn-1(X)為整數(shù)；Rn-1(X)為16位二進制余數(shù)，根據(jù)式（10）和式（11），可得

顯然，二進制數(shù)R0(X)就是我們所要求得CRC碼。

因為CRC碼的長度總比生成多項式的二進制數(shù)的位數(shù)少1，所以RnL(X)*28的余數(shù)就是其本身，因此（11）式可化為

式（13）是編寫按字節(jié)計算CRC校驗代碼的關(guān)鍵，它表明本字節(jié)的CRC碼等于上一字節(jié)CRC碼的高8位和本字節(jié)求和之后的CRC碼，再與上一字節(jié)的CRC碼左移8位后的數(shù)值相加。

2.3 基于查表法的CRC的實現(xiàn)

CRC校驗在軟件上有多種實現(xiàn)方法，本文使用查表法來實現(xiàn)，這種方法的運算量較小，而且計算速度快，效率非常高[5]。查表法的思路是先離線計算數(shù)據(jù)信息的所有余式，置于“余式表”中，供讀取和調(diào)用。

本文以CRC-CCITT標(biāo)準(zhǔn)為例，其生成多項式為X16+X12+X5+1，離線構(gòu)造單字節(jié)的余式表一共256項，通過這個余式表可以快速生成多個字節(jié)的CRC，CRC-CCITT編碼余式表crc_table表1所示。

根據(jù)式（13）的原理，計算一幀數(shù)據(jù)CRC碼的代碼如下：

表1 單字節(jié)的CRC-CCITT碼表

以上算法實現(xiàn)了按字節(jié)進行檢驗值計算，需要的時間很短，信息碼一次輸入，經(jīng)過必要的處理時間即可輸出編碼結(jié)果，大大縮短了處理時間，具有很大的優(yōu)越性。在實際使用中，精確制導(dǎo)武器將指令、數(shù)據(jù)信息連同計算出來的檢驗值一起向載機進行發(fā)送。精確制導(dǎo)武器在接收到載機指令、數(shù)據(jù)時，按照同樣的方法進行校驗，與收到的數(shù)據(jù)進行比較，如果相同則認(rèn)為數(shù)據(jù)傳輸正確，否則認(rèn)為有錯誤。

3 結(jié)束語

本文將CRC-CCITT校驗應(yīng)用于精確制導(dǎo)武器領(lǐng)域，介紹了CRC算法原理，重點介紹了基于查表法的CRC的實現(xiàn)。這種方式已經(jīng)在多型精確制導(dǎo)武器中得到了實際應(yīng)用，表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，良好地保證了精確制導(dǎo)武器的作戰(zhàn)使用。同時，這種算法設(shè)計具有通用性，可以廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域?！?/p>

[1] 呂曉敏．嵌套循環(huán)冗余碼（CRC）的優(yōu)化與檢驗．杭州：浙江大學(xué)，2012

[2] 沙依（美）著．高傳善譯．?dāng)?shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)教程[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2000

[3] Joe Campbell著．徐國定，廖衛(wèi)東，張慶譯．串行通信C程序員指南（第二版）．北京：清華大學(xué)出版社，1995.6

[4] 王祖林．循環(huán)冗余校驗碼的查表生成算法和實現(xiàn)．北京航空航天大學(xué)學(xué)報，1996,22,(4):389～392

[5] 瞿中，徐向之．單片機通信中的CRC算法．微機發(fā)展，2001,(4): 74～76

Eutelsat美洲的全電衛(wèi)星結(jié)束七個月的旅程開始服務(wù)

衛(wèi)星運營商Eutelsat宣布，通過收購Satmex而獲得的兩顆全電衛(wèi)星中的第二顆衛(wèi)星在長達7個月旅程之后到達其軌道位置，從1月16日開始服務(wù)。Eutelsat 117 West B在去年6月連同ABS-2A一起，由SpaceX Falcon 9火箭發(fā)射成功，ABS-2A也是一個類似的全電衛(wèi)星，是波音為百慕大的ABS公司建造的。在一份四顆衛(wèi)星的獵鷹9一箭雙星發(fā)射訂單中，這兩顆衛(wèi)星組成了第二組。ABS公司和Satmex（現(xiàn)在的Eutelsat美洲公司），均稱贊這筆交易大幅度節(jié)約了成本，同時接受由此產(chǎn)生的折衷后果，它需要幾個月而不是幾天的時間衛(wèi)星才能到達其最終軌道。盡管圍繞ABS和Satmex的2012年團購四顆全電推進波音702SP衛(wèi)星的行為涉嫌炒作，但波音公司還沒有達成過任何類似的交易。

使用全電推進的衛(wèi)星可以實現(xiàn)輕量化，其重量僅僅是配備化學(xué)推進衛(wèi)星的一半。運營商可以利用這種技術(shù)大規(guī)模節(jié)約成本，將更大的有效載荷封裝到航天器平臺上，或者像Eutelsat和ABS的情況那樣，使用更小的衛(wèi)星并節(jié)省發(fā)射成本。

Eutelsat 117 West B，在Eutelsat于2013年收購墨西哥衛(wèi)星運營商之前被稱為Satmex 9，其裝載了48個Ku波段轉(zhuǎn)發(fā)器，覆蓋拉丁美洲和加勒比海地區(qū)。衛(wèi)星還承載廣域增強系統(tǒng)WAAS（Wide Area Augmentation System）有效載荷Raytheon，將為美國聯(lián)邦航空管理局操作使用，從2018年開始用以提高飛機GPS信號的準(zhǔn)確性。

目前在地球靜止軌道上，這顆衛(wèi)星在西經(jīng)117度與勞拉空間系統(tǒng)（Loral）建造的Eutelsat 117 West A相鄰，該星于2013年由國際發(fā)射服務(wù)質(zhì)子火箭發(fā)射，名為Satmex 8。Eutelsat美洲公司負(fù)責(zé)衛(wèi)星帶寬銷售事宜。

Eutelsat的第一個全電衛(wèi)星（Eutelsat 115 West B，以前叫Satmex 7）是2012年從波音訂購的，與ABS-3A衛(wèi)星一起于2015年3月發(fā)射，并提前一個月到達其地球靜止棲息點，這得感謝Falcon 9火箭超出預(yù)期的表現(xiàn)。ABS衛(wèi)星8月開始服務(wù)；Eutelsat的衛(wèi)星當(dāng)年10月開始服務(wù)。

隨著Eutelsat 117 West B的部署現(xiàn)已完成，ABS和Satmex 2012年訂單的四顆衛(wèi)星中只有一顆尚未進入服務(wù)：即ABS-2A衛(wèi)星。ABS首席執(zhí)行官Tom Choi在1月17日告訴SpaceNews，該公司目標(biāo)是將1月20日作為衛(wèi)星的正式運行日期。

與ABS-2配置在同樣位置東經(jīng)75度，ABS-2A攜帶48個轉(zhuǎn)發(fā)器和5個高功率Ku波段波束，用于覆蓋中東、北非和亞洲部分地區(qū)。

自2012年以來，Eutelsat已經(jīng)訂購了更多的全電衛(wèi)星，但并非來自波音。勞拉空間系統(tǒng)得到了Eutelsat公司Eutelsat 7C的訂單，空客防務(wù)與空間得到Eutelsat 172B訂單，Thales Alenia Space正在為Eutelsat建造非洲寬帶衛(wèi)星。

ABS在2015年回到波音，讓其為ABS-8衛(wèi)星進行全電設(shè)計。但該訂單取決于美國進出口銀行（U.S Export-Import Bank）的融資，因此當(dāng)Ex-Im在那年夏季國會授權(quán)過期后被迫關(guān)閉時，該訂單被取消。（該銀行在2015年年底重新開放，但仍然無法為大型衛(wèi)星項目融資，因為國會不允許白宮填補董事會空缺，阻止該銀行批準(zhǔn)1,000萬美元以上的交易。）

ABS仍然打算訂購一個ABS-8衛(wèi)星。Choi去年年底說，他想要一個比2015年準(zhǔn)備從波音購買的衛(wèi)星更高吞吐量的設(shè)計。他還表示，仍然希望從美國購買衛(wèi)星，波音仍在考慮名單中。

Application and Implementation of CRC in Precision Guided Weapon

Wang Mingtao, Li Shui, Zhang Chen, Cheng Hongjian
(Beijing Aerospace Microsystem institute, BeiJing, 100094)

To ensure the accuracy of the communication of precision guided bomb and the aircraft，CRC check is introduced. CRC check is an important way to ensure the reliability of data interaction，which characteristic is coded simply，low probability of error judgment and so on. In this paper, the principle of CRC algorithm is introduced in detail, as well as its design and implementation process. This method has been successfully applied in multi-type precision guided weapon.

Precise guided bomb; CRC

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.02.004

TN96

A

1672-7274（2017）02-0018-04