航空電子通信關(guān)鍵技術(shù)分析

馬純玲 李澤

（遼寧省錦州市95905部隊(duì)，遼寧錦州 121018）

0 引言

航空電子通信包括數(shù)字通信、模擬通信等，具有很強(qiáng)的抗干擾性能、保密性能等，是確保航空、航天安全、穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。隨著電子科技的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷成熟，當(dāng)前的航空電子通信技術(shù)已經(jīng)不能滿足航空、航天事產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。研究航空電子通信關(guān)鍵技術(shù)，是為了將新科技更好地應(yīng)用與航天、航空，更好地確保飛機(jī)等飛行器飛行的安全、可靠，更好地規(guī)避航空風(fēng)險(xiǎn)，為航空事業(yè)帶來更大的契機(jī)和成就。

1 航空電子通信技術(shù)概述

1.1 航空電子通信技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀

航空通信包括數(shù)字通信、模擬通信等技術(shù)，我國(guó)的航空通信起步于在上世紀(jì)七八十年代，當(dāng)時(shí)主要應(yīng)用語(yǔ)音通信保持地對(duì)空、空對(duì)空的聯(lián)系，采用的技術(shù)手段主要包括對(duì)講機(jī)、雷達(dá)、衛(wèi)星電話等，通過信息聯(lián)系實(shí)現(xiàn)地面對(duì)空中飛機(jī)的制導(dǎo)，如緊急定位等。這個(gè)時(shí)期地面對(duì)空中飛行的影響不是很大，但卻非常重要。隨著電子科技的發(fā)展，航空電子通信技術(shù)進(jìn)入數(shù)字化技術(shù)階段，電子通信在航空、航天過程中的作用更加重要。這一階段的通信技術(shù)是將飛行需要的信息編輯成若干個(gè)模塊，通過關(guān)鍵的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊數(shù)據(jù)信息的統(tǒng)一、實(shí)時(shí)，并將所有的信息進(jìn)行綜合化處理，這些信息能夠幫助飛機(jī)駕駛員更準(zhǔn)確的判斷飛行的狀態(tài)及周邊環(huán)境，以便做出正確的駕駛選擇。直到目前，數(shù)字通信仍然是飛行通信的主要技術(shù)手段，電子科技的發(fā)展極大地提高了航空通信技術(shù)水平。隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，航空電子通信系統(tǒng)的研究更為復(fù)雜化，互聯(lián)網(wǎng)支持下的航空通信系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)空中與全世界的緊密聯(lián)系，使飛機(jī)、空間、地面的聯(lián)系更緊密。例如，美國(guó)的3GEVDO gogo網(wǎng)，可以為飛機(jī)提供高質(zhì)量的通服務(wù)，旅客可以通過網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)行上網(wǎng)娛樂、觀看視頻、語(yǔ)音通信等。我國(guó)的“飛天網(wǎng)”也具有這樣的用途。只是航空電子通信的互聯(lián)網(wǎng)模式當(dāng)前還不成熟，并未得到廣泛的推廣和應(yīng)用，即便在飛機(jī)飛行過程中有使用，客艙和駕駛艙也有一道防火墻隔絕，網(wǎng)絡(luò)信息完全不能流入駕駛艙內(nèi)。如何實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)在航空電子通信中的更廣范圍應(yīng)用，這是航空電子通信系統(tǒng)研究的主要課題，也是航空電子系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)。

1.2 航空電子通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

航空電子通信系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)記錄、存儲(chǔ)、傳播、分析等功能，一方面，這些數(shù)據(jù)隱含信息，能夠幫助飛行員做出正確判斷。航空電子系統(tǒng)將這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整理、分析，在顯示出來，這個(gè)過程龐大的工作量、運(yùn)算量是人力所不能達(dá)成的，這些結(jié)果將成為飛機(jī)駕駛員寶貴的駕駛經(jīng)驗(yàn)材料，通過對(duì)這些數(shù)據(jù)信息、通信內(nèi)容的研究，能夠提高駕駛員的駕駛水平，能夠使駕駛員、維修人員提前發(fā)現(xiàn)飛行器存在的安全隱患，能夠使相關(guān)工作人員將一些飛行故障排除在萌芽階段，確保了飛機(jī)飛行更加安全、可靠。另一方面，航空電子通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)了飛行資源共享，這對(duì)于航空、航天事業(yè)的發(fā)展極為關(guān)鍵，為相關(guān)研究準(zhǔn)備了一手資料。因此，很多人認(rèn)為航空電子系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究是未來戰(zhàn)爭(zhēng)的核心技術(shù)研究，這方面的研究和發(fā)展對(duì)于綜合信息技術(shù)、自動(dòng)傳輸技術(shù)、信息共享技術(shù)的發(fā)展極為關(guān)鍵?？傊娇针娮油ㄐ偶夹g(shù)的發(fā)展使航空、航天行為更方便、快捷、安全、可靠，同時(shí)帶動(dòng)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，使高科技更好地服務(wù)于人類。

2 航空電子通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展存在的問題分析

航空電子系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展存在不少的問題有待解決，例如，航空電子系統(tǒng)綜合化技術(shù)發(fā)展還不成熟，在進(jìn)行語(yǔ)言、圖像、多媒體、高速數(shù)據(jù)傳輸過程中要攜帶很多設(shè)備，增加了飛機(jī)重量。同時(shí)，航空電子系統(tǒng)的網(wǎng)組結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜，這就造成了航空電子系統(tǒng)維護(hù)、維修難度增加，航空電子系統(tǒng)運(yùn)行的運(yùn)行成本大，人力物力投入多。此外，數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩珕栴}也是航空電子通信系統(tǒng)發(fā)展面臨的一大難題。這些原因影響了航空電子通信系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、最優(yōu)化，致使航空電子數(shù)據(jù)傳輸率較低，應(yīng)用效益低，不能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代通信業(yè)務(wù)的全面服務(wù)。又如，互聯(lián)網(wǎng)通訊發(fā)展到今天已經(jīng)很成熟了，在地面上，人們的工作、生活離不開互聯(lián)網(wǎng)，而空中，互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用卻很不成熟，我國(guó)和美國(guó)雖然開發(fā)了空中互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)用以支持航空通信，但是相關(guān)技術(shù)還不成熟，應(yīng)用過程中存網(wǎng)絡(luò)安全等問題，因此，空中互聯(lián)網(wǎng)只應(yīng)用于客艙，為了保護(hù)機(jī)載設(shè)備的安全客艙互聯(lián)網(wǎng)與駕駛艙之間有一道單項(xiàng)的防火墻，禁止客艙信息流入駕駛艙機(jī)載設(shè)備。此外，航天電子系統(tǒng)的電子設(shè)備逐漸復(fù)雜化、多元化，其業(yè)務(wù)量大，子系統(tǒng)較多，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行造成了一定的隱患，要保證航天電子系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行，還有很多問題有待解決。同時(shí)，航空電子系統(tǒng)相關(guān)的軟硬件換代頻率高，這就需要相關(guān)人員隨時(shí)關(guān)注航空電子系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，隨時(shí)掌握相關(guān)軟硬件的更新?lián)Q代，以便全面掌握整個(gè)通信系統(tǒng)的特點(diǎn)、狀態(tài)，使航空電子通信系統(tǒng)的效益發(fā)揮到最大。

3 航空電子通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1 航空電子系統(tǒng)通信控制技術(shù)

航空電子系統(tǒng)通信控制技術(shù)的研究是為了更好地將語(yǔ)言、圖像、信息等數(shù)據(jù)傳輸、交換，以達(dá)到資源共享的目的，使航空電子通信系統(tǒng)的抗干擾能力、保密性能更好。當(dāng)前采用模塊控制技術(shù)，將航空電子通信系統(tǒng)分為幾個(gè)模塊，然后再進(jìn)行連接，最后通過總線將信息通信內(nèi)容反饋給工作人員。這些子系統(tǒng)與主系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)綜合化通信要求。航空電子通信系統(tǒng)的這一特點(diǎn)使整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行綜合性能提高，但若是某一個(gè)子系統(tǒng)出現(xiàn)問題，很容易造成整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓。因此，在航空電子通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，航天電子系統(tǒng)的控制技術(shù)非常關(guān)鍵。當(dāng)前采用的方法是動(dòng)態(tài)總線控制方案，經(jīng)過一段時(shí)間總線控制器就會(huì)發(fā)生改變，這樣某一個(gè)子系統(tǒng)發(fā)生故障，就很容易對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行重組，確保了系統(tǒng)的正常運(yùn)行。這種動(dòng)態(tài)的控制方案極大的提高了航空電子通信系統(tǒng)的安全性、可靠性，其發(fā)展還有很大的空間，未來航空電子系統(tǒng)控制技術(shù)將達(dá)到更高的智能化和綜合控制，航空電子通信系統(tǒng)的運(yùn)行和應(yīng)用也會(huì)更安全、更可靠、更便捷，使航天、航空飛行更安全、穩(wěn)妥。

3.2 航空電子通信系統(tǒng)時(shí)鐘同步技術(shù)

航空電子通信系統(tǒng)是由不同的子系統(tǒng)構(gòu)成的，每個(gè)子系統(tǒng)都有各自獨(dú)立的計(jì)時(shí)器，而航行過程中駕駛員、AOC辦公人員需要得到實(shí)時(shí)的、及時(shí)的、綜合的信息反饋，這就要求航空電子通信系統(tǒng)各個(gè)子系統(tǒng)之間的時(shí)鐘保持同步，既時(shí)鐘同步技術(shù)。時(shí)鐘同步技術(shù)開發(fā)的目的是消除各子系統(tǒng)之間的時(shí)間誤差，使航空電子通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息傳遞具有更高的實(shí)時(shí)性，整個(gè)系統(tǒng)會(huì)用一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)間記時(shí)，這樣才能確保各個(gè)子系統(tǒng)信息時(shí)間的統(tǒng)一性和一致性。當(dāng)前的技術(shù)手段是總線在整個(gè)系統(tǒng)的控制過程中分配給各個(gè)子系統(tǒng)一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)間長(zhǎng)度，也就是總線控制器在通電后會(huì)將總線實(shí)時(shí)時(shí)間發(fā)送到各個(gè)子系統(tǒng)，子系統(tǒng)開始計(jì)時(shí)，這樣就能最大可能的確保各個(gè)系統(tǒng)計(jì)時(shí)的統(tǒng)一性、同時(shí)性，實(shí)現(xiàn)了航空電子通信系統(tǒng)的時(shí)鐘同步，使整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)更穩(wěn)定，系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的采集、傳輸?shù)扔懈蟮睦脙r(jià)值和利用效率。

3.3 航空電子通信系統(tǒng)通信安全技術(shù)

航空電子通信系統(tǒng)的運(yùn)行會(huì)收到眾多的干擾，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中會(huì)發(fā)生各種各樣的故障，這些故障會(huì)影響系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。在故障處理上，總線會(huì)判斷臨時(shí)故障或永久性故障，然后對(duì)故障進(jìn)行處理。有些故障通過系統(tǒng)的重組可以消除，有些故障不能消除，就只能將子系統(tǒng)下網(wǎng)。航空電子通信系統(tǒng)會(huì)將故障位置等進(jìn)行標(biāo)志、記錄，然后在適當(dāng)?shù)臈l件下再進(jìn)行處理。對(duì)于航空電子通信系統(tǒng)遭受的干擾，只能通過技術(shù)的幾步和網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的發(fā)展來解決，這一技術(shù)最大程度地確保了航空電子系統(tǒng)運(yùn)行的安全，使飛行更安全、可靠。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，航空電子通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)主要集中在數(shù)據(jù)的綜合處理和應(yīng)用，以及系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、可靠性、實(shí)時(shí)性。同時(shí)，航空電子通信系統(tǒng)又是航空電子系統(tǒng)的核心部分，對(duì)于航空電子通信技術(shù)的研究應(yīng)該著眼未來，將其放在大環(huán)境中，以飛機(jī)、空間和地面三個(gè)環(huán)境的信息交流、信息共享為出發(fā)點(diǎn)，全面的考慮系統(tǒng)組織的簡(jiǎn)約、高效、安全。在此基礎(chǔ)上，一方面，研究人員要有效地借鑒其他國(guó)家先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，另一方面研究人員要勇于創(chuàng)新，結(jié)合航空活動(dòng)的實(shí)踐，將理論應(yīng)用與實(shí)踐聯(lián)系起來，以促進(jìn)我國(guó)航天事業(yè)更好地發(fā)展。