航空數(shù)據(jù)總線技術分析研究

孫勝旺

摘 要：隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，人們生活水平不斷提升，人們的出行需求也發(fā)生很多變化，社會上對于航空運輸?shù)男枨罅考耙缶诓粩嗵嵘?，因而航空運輸行業(yè)也就得到快速發(fā)展。在當前航空運輸行業(yè)發(fā)展過程中，越來越多的新技術及新科技得到廣泛應用，而航空數(shù)據(jù)總線技術就是其中比較重要的一種，對航空運輸行業(yè)的更好發(fā)展具有很大推動作用。本文就航空數(shù)據(jù)總線技術進行簡單分析，以保證其得以更好應用。

關鍵詞：航空運輸；數(shù)據(jù)總線技術；分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.14.137

在現(xiàn)代航空運輸行業(yè)快速發(fā)展的大背景下，為能夠保證將更好服務提供給人們，并且保證航空公司得以更好運行，為飛機飛行提供更好保障，應當對現(xiàn)代化技術進行運用。通過對航空數(shù)據(jù)總線技術進行利用，能夠?qū)︼w機飛行進行更好監(jiān)視及控制，從而保證飛機更好運行，為人們生命安全提供更好保障。因此，作為航空單位工作人員，應當對航空數(shù)據(jù)總線技術加強認識，以保證更好運用該技術，使其作用得以更好發(fā)揮。

1 航空數(shù)據(jù)總線概述

所謂航空數(shù)據(jù)總線技術，其所指的就是在機械設備、子系統(tǒng)及模塊之間進行應用的一種互聯(lián)技術，就計算機網(wǎng)絡角度而言，航空電子設備如同微機，這些航空電子設備之間通過機載數(shù)據(jù)總線進行連接，通過互聯(lián)使網(wǎng)絡系統(tǒng)得以形成，在此基礎上也就能夠使數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)靡詫崿F(xiàn)。就目前實際情況而言，機載數(shù)據(jù)總線技術的應用領域正在不斷擴展，已經(jīng)延伸到各種機動平臺，包括衛(wèi)星、艦船以及導彈與坦克等相關設備，就本質(zhì)而言，其屬于實時網(wǎng)絡互連技術。對于航空數(shù)據(jù)總線技術而言，其是在航空電子綜合系統(tǒng)的基礎上發(fā)展而來的，整個發(fā)展歷程共包括四個階段：第一階段為分離式航空電子系統(tǒng)，在利用該系統(tǒng)情況下，雷達及導彈等系統(tǒng)在處于工作狀態(tài)時保持完全獨立，對于初期系統(tǒng)而言，在實際運行過程中甚至需要飛行員進行判斷；第二發(fā)展階段為聯(lián)合式航空電子系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中各個子系統(tǒng)之間所具備的各自功能保持相互獨立，對于不同設備而言，其所存在數(shù)據(jù)交互比較少；第三發(fā)展階段為綜合式航空電子系統(tǒng)，在這一系統(tǒng)中出現(xiàn)模塊概念，主要就是通過計算機的利用使信息處理模塊得以構成，將子系統(tǒng)取代，這種系統(tǒng)具備較良好可擴展性，具有較豐富功能，可對各種復發(fā)任務進行處理；第四發(fā)展階段為先進綜合式系統(tǒng)，其主要就是在對統(tǒng)一網(wǎng)絡進行利用的基礎上，使子系統(tǒng)、模塊及處理芯片之間能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)，所具備特點主要就是速度較高，具備良好的可擴展性，延遲比較低，并且能夠容錯[1-2]。

2 不同類型航空數(shù)據(jù)總線技術

2.1 AFDX技術

這一技術的研發(fā)單位為空客公司，這一技術的建立基礎為商用交換以太網(wǎng)。依據(jù)航空電子實際需求，空客公司在ARINC429及MIL-STD-1553B技術的基礎上，進一步改進其可靠性及實時性等方面內(nèi)容，從而使電子特殊協(xié)議標準得以形成，該協(xié)議標準的目的就是使航空子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換能夠?qū)崿F(xiàn)。對于AFDX技術而言，其在大中型運輸機航空網(wǎng)絡中具有比較廣泛的應用，并且在實際應用過程中表現(xiàn)出較強適應性。AFDX網(wǎng)絡屬于星型拓撲，其組成主要包括端系統(tǒng)與AFDX交換機，還有傳輸鏈路，其中每臺交換機所能夠連接的端系統(tǒng)大約為二十個，可使接入交換網(wǎng)絡得以形成，不同AFDX交換機之間利用背板總線實行連接，從而可使骨干交換網(wǎng)絡得以形成。

對于AFDX系統(tǒng)而言，其所具備的特點主要包括以下幾個方面：其一，系統(tǒng)結(jié)構具有開放式特點，對于在AFDX網(wǎng)絡基礎上所構建的相關航電系統(tǒng)，其與國際上的開放式系統(tǒng)互連參考模型相符合，在接口、服務及支持形式等方面均選擇非專利規(guī)范，其特點就是定義較充分，使用比較廣泛，并且公眾支持。其二，AFDX系統(tǒng)可實現(xiàn)分區(qū)技術及資源共享，在AFDX系統(tǒng)中，其所選擇的分區(qū)技術與ARINC653相同，而分區(qū)技術主要就是能夠?qū)υ诤诵哪K上所運行多種不同軟件依據(jù)其功能進行不同分區(qū)，其中每個分區(qū)的組成包括一個進程或者多個不同進程，對于分區(qū)內(nèi)部全部進程而言，其均能夠?qū)Ψ謪^(qū)內(nèi)所有系統(tǒng)資源進行共享，同時，在AFDX系統(tǒng)中應用交換機技術，利用交換機各個不同單元之間可使數(shù)據(jù)交換得以實現(xiàn)。其三，AFDX系統(tǒng)具有較高的可靠性及確定性，對于AFDX網(wǎng)絡而言，其所提供相關服務可得到較好保障，主要由其可靠性及確定性得以體現(xiàn)，其中AFDX具有確定性的體現(xiàn)主要就是控制最大網(wǎng)絡傳輸延遲方面，在AFDX虛擬鏈路中均存在帶寬分配間隔以及最大幀尺寸，在實際傳輸過程中所產(chǎn)生抖動具備一定范圍限制，可進行控制，利用這種機制保障，AFDX幀可依據(jù)一定順序?qū)崿F(xiàn)無碰撞傳輸，主機與交換機之間存在確定連接關系，且主機與IP地址之間存在確定對應關系，同時IP地址及MAC地址之間存在確定對應關系，端口具備確定功能，數(shù)據(jù)具有確定含義，報文具有確定傳遞路徑。此外，在AFDX網(wǎng)絡中將余度概念引入，在兩個相互獨立的路徑中幀可同時傳輸，而接收端系統(tǒng)只對先達到有效幀進行接收，從而也就能夠使系統(tǒng)可靠性得以有效提升。

2.2 光纖通道技術

對于光纖通道技術而言，其主要就是將網(wǎng)絡技術及計算機通道技術進行結(jié)合，從而得到一種全新通信機制。光纖通道技術的基礎為COTS，對于I/O通道鎖要求帶寬及可靠性能夠支持，并且可支持網(wǎng)絡技術連接能力及距離，還能夠支持其靈活性，從而可使當前較流行的相關通道標準及網(wǎng)絡協(xié)議能夠在同一物理接口上運行，目前該技術已經(jīng)成為一種較理想的ANSI通信標準，可對數(shù)據(jù)、音頻及視頻進行高速傳輸。對于光纖通道技術而言，其基本特點主要包括以下三個方面內(nèi)容。

首先，光纖通道技術可實現(xiàn)高帶寬遠距離傳輸。在利用光纖通道技術進行數(shù)據(jù)傳輸過程中，其傳輸速率能夠達到133MB/s—1.0625G/s，其數(shù)據(jù)吞吐量比較大，對于不同模塊之間的規(guī)模較大的數(shù)據(jù)能夠適用，在實際傳輸過程中選擇銅纜、光纖及屏蔽雙絞線作為介質(zhì)，這些介質(zhì)的傳輸速率最大時可達到10G/s，其傳輸距離最大可達到10km。其次，光纖通道技術具有較強實時性及可靠性。在光纖通道技術中具備多種不同策略進行錯誤處理，具有32位循環(huán)冗余校驗碼，且利用優(yōu)先級進行管理，因而可使其高可靠性得到保證。同時，在該技術應用過程中，端與端之間數(shù)據(jù)傳輸延遲在10s之內(nèi)，對于非應答方式積極傳感器數(shù)據(jù)傳輸均能夠支持，可使其實時性要求得到滿足。再次，光纖通道技術具有良好可擴展性。對于光纖通道技術而言，其采用開放式國際標準，具備靈活拓撲結(jié)構，不但能夠使不同生產(chǎn)廠家所生產(chǎn)產(chǎn)品之間能夠相互協(xié)作應用，并且節(jié)點的增加及減少均比較方便，可使不同應用需求均得到滿足，可使物理器件及附加設備種類減少，從而可使經(jīng)濟成本得以降低。

2.3 TTE技術

TTE技術也就是時間觸發(fā)以太網(wǎng)技術，也就是利用時間觸發(fā)將事件觸發(fā)代替，通過合理調(diào)度可實現(xiàn)定時觸發(fā)發(fā)送通信任務，也就是時間觸發(fā)流量。對于時間觸發(fā)而言，其目的主要就是通過全局時鐘精確同步，能夠有效防止數(shù)據(jù)幀占用物理鏈路，從而可使通信延遲及時間偏移確定性得到較好保障。相比于事件觸發(fā)而言，時間觸發(fā)的優(yōu)點就是系統(tǒng)更加穩(wěn)定，資源損耗更少，并且實用性及可靠性更強。對于TTE網(wǎng)絡而言，其就是以IEEE 802.3以太網(wǎng)為基礎而實現(xiàn)的一種時間觸發(fā)網(wǎng)絡協(xié)議，其具有完全分布特點，并且具備嚴格確定性。對于TTE總線技術，其不但具備時間觸發(fā)協(xié)議優(yōu)勢，且具備以太網(wǎng)技術優(yōu)勢，在同一網(wǎng)絡平臺上能夠?qū)ζ胀ňW(wǎng)絡數(shù)據(jù)流、AFDX數(shù)據(jù)流以及TTE網(wǎng)路數(shù)據(jù)流進行兼容，其安全性更高，且容錯機制更強，應用前景比較廣闊，在大型飛機綜合互聯(lián)中具有十分廣泛的應用，并且在實際應用中表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢，具有重要作用[2-3]。

3 結(jié)語

在當前航空運輸中，越來越多的現(xiàn)代化技術及方法均得到廣泛應用，在很大程度上促進航空運輸發(fā)展。航空數(shù)據(jù)總線技術作為一項現(xiàn)代化技術，在現(xiàn)代航空運輸中表現(xiàn)出十分明顯的應用優(yōu)勢，并且發(fā)揮著十分重要的作用，因而需要對該技術加強認識及掌握，從而對其進行更好應用，使航空數(shù)據(jù)總線技術在實際應用中更充分發(fā)揮其作用，使航空運輸?shù)玫礁帽Ｕ?，為航空運輸行業(yè)更好發(fā)展提供理想的技術支持。

參考文獻：

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