航空電子系統(tǒng)綜合技術(shù)的發(fā)展與模塊化趨勢(shì)研究

謝薇

摘 要 20世紀(jì)以來，世界各國(guó)開始發(fā)展航空電子系統(tǒng)綜合技術(shù)，以解決民航飛機(jī)的諸多問題。隨著航空電子系統(tǒng)綜合技術(shù)的發(fā)展，民航飛機(jī)的航空電子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了體積和重量的減小，能夠?qū)崿F(xiàn)信息的傳輸和共享，不僅提高了民航飛機(jī)的整體性能，而且減輕了飛行員的負(fù)擔(dān)。

關(guān)鍵詞 模塊化;航空電子系統(tǒng);綜合技術(shù)

引言

航空電子綜合技術(shù)是實(shí)現(xiàn)航空電子系統(tǒng)集成、充分發(fā)揮各種機(jī)載電子設(shè)備效能、保證戰(zhàn)斗機(jī)綜合作戰(zhàn)能力的根本保證。它經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的發(fā)展過程。

航空電子系統(tǒng)綜合技術(shù)是現(xiàn)代民航飛機(jī)向信息技術(shù)轉(zhuǎn)型的重要組成部分。

1航電綜合技術(shù)與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)展的概述

20世紀(jì)70年代以來，為了解決戰(zhàn)斗機(jī)的一系列問題，以美國(guó)為首的西方國(guó)家開始了航空電子系統(tǒng)綜合技術(shù)的漫長(zhǎng)發(fā)展過程。隨著航空電子系統(tǒng)綜合技術(shù)成果在不同時(shí)期的應(yīng)用，給航空母艦帶來了以下明顯的效果：減輕了重量和體積;緩解了駕駛艙擁擠;在一定程度上實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享;提高運(yùn)營(yíng)效率。這種綜合技術(shù)已被世界各國(guó)普遍接受，并形成了各國(guó)競(jìng)相發(fā)展航空電子綜合技術(shù)的局面。為了在航空電子綜合技術(shù)上取得更大的進(jìn)步，在更大程度上共享飛機(jī)航空電子系統(tǒng)的硬件、軟件和信息資源，在海、陸、空、航天系統(tǒng)中共享資源和協(xié)同作戰(zhàn)，支持容錯(cuò)和功能重建，實(shí)現(xiàn)更高水平的可靠性和可用性，降低了機(jī)群生命周期成本，提高了機(jī)群的作戰(zhàn)效率、生存能力、任務(wù)能力;航空電子綜合技術(shù)的發(fā)展不斷加強(qiáng)，航空電子綜合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不斷完善不斷提高，航空電子綜合系統(tǒng)水平迅速提高，為戰(zhàn)斗機(jī)水平的提升做出了貢獻(xiàn)[1]。

2航電綜合技術(shù)的發(fā)展

2.1 航空電子綜合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)

為了優(yōu)化航空電子綜合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，有必要從系統(tǒng)的角度對(duì)其組成、結(jié)構(gòu)、功能和互連方法進(jìn)行全面的研究。特定機(jī)型航空電子系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)是根據(jù)戰(zhàn)斗機(jī)的飛行任務(wù)和任務(wù)要求，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行定義、分析、設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、評(píng)估和迭代，最終確定系統(tǒng)的功能、性能、可靠性、可維護(hù)性，航空電子系統(tǒng)保障能力和壽命周期成本滿足任務(wù)要求。

2.2 綜合核心處理系統(tǒng)技術(shù)

技術(shù)上，充分利用共享模塊、并行處理多機(jī)系統(tǒng)和分布式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，共享核心處理資源，提高性能和可靠性，滿足機(jī)載處理和計(jì)算能力快速發(fā)展的要求;在信息密集的條件下，滿足了駕駛員對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)理解、任務(wù)管理等簡(jiǎn)單操作和控制的要求，集成化核心處理系統(tǒng)的技術(shù)仍在快速的改進(jìn)和發(fā)展。

2.3 系統(tǒng)軟件技術(shù)

軟件是系統(tǒng)的重要組成部分，尤其是系統(tǒng)軟件。只有通過對(duì)設(shè)備和模塊的管理、調(diào)度和控制，才能形成真正協(xié)調(diào)統(tǒng)一的整體。隨著航空電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和任務(wù)功能的發(fā)展，系統(tǒng)軟件所占的比重和開發(fā)成本也在逐步提高。軟件開發(fā)必須是一個(gè)工程過程。以前的瀑布式軟件開發(fā)模式已經(jīng)不能滿足需求。提出了一種螺旋式軟件開發(fā)模型。在這個(gè)模型中，每個(gè)階段的開發(fā)工作都是以螺旋循環(huán)的方式進(jìn)行的

2.4 綜合控制顯示記錄技術(shù)

該系統(tǒng)通過一組公共控制器和飛行員實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)航空電子系統(tǒng)的控制，并集成了一組顯示器，包括抬頭顯示器和多功能顯示器，顯示器為飛行員提供顯示信息。這種集中控制和綜合顯示，能夠及時(shí)響應(yīng)和處理飛行員的各種指令，根據(jù)飛行員的操作程序和系統(tǒng)運(yùn)行情況，準(zhǔn)確、及時(shí)地向飛行員提供各種工作信息或決策信息，從而大大減輕飛行員的工作量，提高飛行員的反應(yīng)速度和決策能力。記錄器記錄運(yùn)行中系統(tǒng)的工作狀態(tài)和內(nèi)外圖像信息，并按要求在飛行中或飛行后進(jìn)行回放。隨著先進(jìn)的光子技術(shù)和電子技術(shù)的應(yīng)用，在地圖顯示的基礎(chǔ)上疊加導(dǎo)航、戰(zhàn)術(shù)和性能數(shù)據(jù)，頭盔顯示器和大規(guī)模有源矩陣液晶顯示器將得到廣泛的應(yīng)用。

2.5 數(shù)據(jù)融合技術(shù)

在現(xiàn)代作戰(zhàn)環(huán)境越來越惡劣的情況下，如何從眾多傳感器數(shù)據(jù)中提取出更多有用的信息，提高系統(tǒng)的檢測(cè)概率，降低虛警率，解決目標(biāo)自動(dòng)識(shí)別問題成為一個(gè)關(guān)鍵問題，這也是集成系統(tǒng)發(fā)展的產(chǎn)物。數(shù)據(jù)融合技術(shù)是一個(gè)多層次、多方向的處理過程，它可以檢測(cè)、關(guān)聯(lián)、估計(jì)和組合來自不同來源的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)精確的狀態(tài)估計(jì)和識(shí)別，完成態(tài)勢(shì)評(píng)估和威脅評(píng)估。隨著海空一體化作戰(zhàn)系統(tǒng)的出現(xiàn)，數(shù)據(jù)融合技術(shù)將朝著多平臺(tái)、多傳感器、智能化的方向發(fā)展，發(fā)展數(shù)據(jù)融合技術(shù)的任務(wù)更加艱巨[2]。

3模塊化的發(fā)展趨勢(shì)

隨著信息技術(shù)在民用飛機(jī)上的廣泛應(yīng)用，航空電子系統(tǒng)在民用飛機(jī)成本中的比重逐漸增大，已成為不可忽視的重要因素之一。為了降低民航飛機(jī)的設(shè)計(jì)制造成本，促進(jìn)現(xiàn)代飛機(jī)的發(fā)展速度，有必要對(duì)航空電子系統(tǒng)的各種軟硬件設(shè)備建立通用標(biāo)準(zhǔn)。模塊化結(jié)構(gòu)在通用信息系統(tǒng)中具有明顯的優(yōu)勢(shì)，在現(xiàn)代航空電子系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。模塊化是航空電子系統(tǒng)改造的基礎(chǔ)，也是未來航空電子系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。在航空電子系統(tǒng)集成度越來越高的情況下，模塊化結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)使得龐大而復(fù)雜的航空電子系統(tǒng)得以簡(jiǎn)化。通過集成多個(gè)組件，模塊化不僅可以顯著降低航空電子系統(tǒng)的體積和重量，而且可以減少組件之間的電氣連接，使系統(tǒng)更加可靠。

近年來，綜合信息技術(shù)的飛速發(fā)展，使得航空電子系統(tǒng)的模塊化更容易實(shí)現(xiàn)。然而，航空電子系統(tǒng)的模塊化是其集成的物理基礎(chǔ)，必須根據(jù)集成的發(fā)展要求進(jìn)行開發(fā)。模塊化的發(fā)展離不開航空電子系統(tǒng)的發(fā)展，應(yīng)采用通用標(biāo)準(zhǔn)，以保證一定的通用性。此外，航空電子系統(tǒng)的各個(gè)模塊必須具有足夠的可靠性，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的檢測(cè)、容錯(cuò)和重構(gòu)。同時(shí)，盡量縮短開發(fā)時(shí)間，降低成本。模塊化和集成化具有不同的內(nèi)涵和關(guān)鍵技術(shù)。模塊化是現(xiàn)代航空電子系統(tǒng)的重要技術(shù)手段，集成化是航空電子系統(tǒng)的最終目的[3]。

4結(jié)束語

綜上所述，航空電子綜合技術(shù)的發(fā)展非常迅速，這是隨著航空電子綜合任務(wù)的需要而發(fā)展起來的。同時(shí)，綜合技術(shù)的內(nèi)涵也在向縱深發(fā)展。航空電子系統(tǒng)集成涉及的技術(shù)非常具體。綜合技術(shù)的突破是一個(gè)積累的過程，需要各專業(yè)人才的長(zhǎng)期跟蹤、研究、開發(fā)和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 馬瑩瑩，劉青春，胡飛，等.下一代綜合模塊化航空電子系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].航空電子技術(shù)，2019，50（4）：1-9.

[2] 鄭娟.航空電子系統(tǒng)綜合技術(shù)的發(fā)展與模塊化趨勢(shì)[J].信息通信，2014（4）：285.

[3] 歷震儒. 有關(guān)航空電子系統(tǒng)綜合技術(shù)的發(fā)展與模塊化趨勢(shì)研究[C].《智能城市》雜志社、美中期刊學(xué)術(shù)交流協(xié)會(huì).2016智能城市與信息化建設(shè)國(guó)際學(xué)術(shù)交流研討會(huì)論文集V.《智能城市》雜志社、美中期刊學(xué)術(shù)交流協(xié)會(huì)：旭日華夏（北京）國(guó)際科學(xué)技術(shù)研究院，2016：295.