航空電子通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

鄒漢陽

摘 要：本文針對航電通信系統(tǒng)進(jìn)行分析，分別介紹了系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，包括層次結(jié)構(gòu)架設(shè)技術(shù)、電子系統(tǒng)時鐘同步技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)架設(shè)技術(shù)以及通信故障處理技術(shù)，并通過實例分析的方式，對關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用與實現(xiàn)方法加以闡述。

關(guān)鍵詞：航空電子；通信系統(tǒng)；關(guān)鍵技術(shù)

引言：在電子通信技術(shù)不斷發(fā)展背景下，通信系統(tǒng)業(yè)務(wù)類型也逐漸發(fā)生改變，以往語音通話已不再滿足人們的新需求，航空電子技術(shù)逐漸朝著智能化、綜合化的方向發(fā)展，將圖像、語音通話、多媒體、高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)热谌肫渲校购娇胀ㄐ畔到y(tǒng)的整體性能得到顯著提升，飛機(jī)性能也因此實現(xiàn)質(zhì)的飛躍。

1.航空電子通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

通常情況下，航空通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)包括層次結(jié)構(gòu)架設(shè)技術(shù)、電子系統(tǒng)時鐘同步技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)架設(shè)技術(shù)以及通信故障處理技術(shù)等，具體如下。

1.1層次結(jié)構(gòu)架設(shè)技術(shù)

該技術(shù)應(yīng)用與ISO開放式互聯(lián)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為相似，ISO系統(tǒng)中共有七層結(jié)構(gòu)，而本系統(tǒng)中共有五層結(jié)構(gòu)，分別為應(yīng)用層、傳輸層、驅(qū)動層、物理層與數(shù)據(jù)鏈路層。上述層次結(jié)構(gòu)劃分模式可在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，促進(jìn)硬件設(shè)備與軟件程序的有機(jī)協(xié)調(diào)與功能的充分發(fā)揮。例如，MIL-STD-1553B總線控制技術(shù)，在應(yīng)用層的應(yīng)用可看成系統(tǒng)管理程序，具有系統(tǒng)解釋功能；在傳輸層的應(yīng)用可完成對通信數(shù)據(jù)與信息的處理和通道調(diào)度等工作；在驅(qū)動層的應(yīng)用可作為軟件程序與應(yīng)用程序接口；在物理層的經(jīng)營可完成系統(tǒng)相關(guān)物理截至的位流傳輸；在鏈路層的應(yīng)用可對總線中的數(shù)據(jù)與信息序列進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，為系統(tǒng)高效運(yùn)行提供更大便利。

1.2電子系統(tǒng)時鐘同步技術(shù)

在本系統(tǒng)中各個構(gòu)成模塊均具有自己的時鐘計時系統(tǒng)，因此該系統(tǒng)在運(yùn)行時可能會出現(xiàn)時延，因此構(gòu)建系統(tǒng)時鐘同步設(shè)計顯得十分必要。在實際運(yùn)行過程中，系統(tǒng)各個組成部分為相關(guān)總線與子系統(tǒng)均配置了相應(yīng)的實時計時器，在系統(tǒng)中可實現(xiàn)氣動控制與技術(shù)，然后利用航空通信系統(tǒng)中的總線計時器對各個子模塊中的計時器進(jìn)行調(diào)整，縮短其與總線計時器間的誤差，以此發(fā)揮時鐘同步技術(shù)的作用。該技術(shù)具有操作簡單便利、投入成本較低等優(yōu)勢，可充分適用于航天通信系統(tǒng)之中，對信息傳遞實時性具有較高要求。

1.3網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)架設(shè)技術(shù)

該技術(shù)主要是指通信網(wǎng)絡(luò)中多個子系統(tǒng)相互關(guān)聯(lián)的物理結(jié)構(gòu)，現(xiàn)階段，在各類通信系統(tǒng)中應(yīng)用較為頻繁的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)層為單一總線拓?fù)?、多個單級拓?fù)湟约岸嗉壙偩€拓?fù)洹５?，在本文研究的系統(tǒng)中主要采用多個單級總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與多級總線拓?fù)鋵W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層進(jìn)行設(shè)置。通常情況下，將電子通信系統(tǒng)進(jìn)行分類后，將其分別連接到多個1553B總線中，如若存在多個總線，并屬于多個級別，則在連接的過程中也自然形成了多級總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

1.4通信故障處理技術(shù)

在本系統(tǒng)中較為常見的故障包括偶然性故障與永久性故障兩種，前者產(chǎn)生原因主要是受到干擾因素影響，后者則使硬件設(shè)施失效導(dǎo)致的故障。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，通過總線控制器中雙余度電纜有限次重試可對故障問題進(jìn)行判斷，在檢測后，如若故障因此消失則說明是偶然性故障，如若故障始終未得以緩解則說明屬于長期性故障，總線控制器會對故障進(jìn)行標(biāo)記，并將故障子模塊進(jìn)行斷網(wǎng)，針對不同故障類型，利用終端標(biāo)志位置位、禁用MBI以及子系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)位置位進(jìn)行診斷和處理[1]。

2.飛控系統(tǒng)1553B總線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)

上述闡述的航空通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)屬于通用性設(shè)計，將其應(yīng)用到具體系統(tǒng)或者系統(tǒng)內(nèi)部1553B網(wǎng)絡(luò)后，需要進(jìn)行必要的優(yōu)化。本文以某ACT飛控系統(tǒng)1553B總線通信網(wǎng)絡(luò)為例，對上述設(shè)計準(zhǔn)則進(jìn)行應(yīng)用。該系統(tǒng)主要包括四個組成部分，分別為飛控計算機(jī)、瑪聲器、機(jī)上維護(hù)以及飛行參數(shù)記錄裝置。其中，飛控計算機(jī)中使用4余度控制策略，由于具有4個通道，任一通道均需要獨(dú)立的通信接口，因此該系統(tǒng)中需要設(shè)置7個通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。

首先，該系統(tǒng)使用了1553B總線中的分布式通信系統(tǒng)，航電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)共有五層，該結(jié)構(gòu)層次可提高飛控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的科學(xué)性、可靠性與易調(diào)整性。在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)層面，飛控系統(tǒng)中共計有7個節(jié)點(diǎn)，一般情況下選取其中一個當(dāng)作總線控制器，剩下的當(dāng)作遠(yuǎn)程終端。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接節(jié)點(diǎn)數(shù)量較少，且通信量不足，因此可采用單一級1553B總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這樣做不但能夠與通信要求相符合，還具有較強(qiáng)的可操作性。

其次，在時間同步方面，要確保系統(tǒng)中的余度通道時間同步，發(fā)揮系統(tǒng)內(nèi)部時鐘系統(tǒng)的作用來完成，與1553B總線信息傳遞效果相結(jié)合，根據(jù)時間周期為12.5ms進(jìn)行設(shè)置，使消息更具周期性特點(diǎn)；在通信控制方案選擇中，應(yīng)與飛控系統(tǒng)實際情況相結(jié)合，該環(huán)節(jié)是電子設(shè)備選擇中最為關(guān)鍵的內(nèi)容，與整體系統(tǒng)的可靠性具有較大關(guān)聯(lián)。為提高飛控計算機(jī)的運(yùn)行效率，可使用互為備份的4余度通信控制方案，與常規(guī)雙余度備份方案相比來看可靠性更強(qiáng)[2]。

最后，在故障處理方面，飛控計算機(jī)采用冗余設(shè)計理念，使4余度MBI能夠互為備份，一旦某個MBI發(fā)生故障，不至于對整體系統(tǒng)造成癱瘓；當(dāng)計算機(jī)中BC發(fā)生故障時，系統(tǒng)中其他RT可對故障進(jìn)行實時監(jiān)測與處理；當(dāng)BC發(fā)現(xiàn)飛行參數(shù)記錄裝置或者瑪聲器出現(xiàn)通信故障時，在第一時間進(jìn)行消息重試，如若故障被解決則屬于偶發(fā)性故障，如若未解決則對故障節(jié)點(diǎn)進(jìn)行判定和處理。

結(jié)論：綜上所述，航電通信系統(tǒng)具有較強(qiáng)的復(fù)雜性，設(shè)計到傳輸總線上的諸多設(shè)備，且結(jié)構(gòu)設(shè)計質(zhì)量將對整體飛行性能產(chǎn)生直接影響。對此，應(yīng)充分發(fā)揮關(guān)鍵技術(shù)的作用和優(yōu)勢，并根據(jù)實際應(yīng)用需求對技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新，使航電通信系統(tǒng)功能得以健全，飛機(jī)飛行安全更加有保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]王世奎. 航空電子通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)問題的淺析[J]. 航空計算技術(shù)， 2015， 31（4）：36-39.

[2]段超， 李曉敏. 航空電子通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)問題的淺析[J]. 電子制作， 2016（11z）：36-39.