航空電子通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)問題的淺析

趙唯

中國東方航空技術(shù)有限公司 上海 201615

在二十世紀(jì)末期，我國就開始航空電子通信設(shè)備的應(yīng)用，其主要在飛機(jī)的起飛、導(dǎo)航等過程中發(fā)揮重要作用。近些年，我國不斷加強對航空技術(shù)的研究，這使得我國航空技術(shù)水平得到了有效的提升，先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)和微電子技術(shù)在航空領(lǐng)域有著越來越廣泛的應(yīng)用，將我國航空事業(yè)向前推進(jìn)了一個臺階。

1 航空電子通信系統(tǒng)的架構(gòu)分析

電子通信系統(tǒng)是航空飛行器的重要組成部分之一，1553B總線是此類系統(tǒng)的常用通信方式，在該通信傳輸網(wǎng)絡(luò)下在航空電子數(shù)據(jù)信息呈現(xiàn)出如下幾個方面的特點：一是可將分布的子系統(tǒng)連接起來形成統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；二是借助時鐘同步機(jī)制，可使共享信息在統(tǒng)一的時間內(nèi)得到處理?；?553B總線的航空電子通信系統(tǒng)采用的是當(dāng)前較流行的分層分布式架構(gòu)體系，整個系統(tǒng)由五層組成，具體如圖1所示。

圖1 中五個層次的功能非常明確，全部可以通過標(biāo)準(zhǔn)接口進(jìn)行信息傳輸，由此為系統(tǒng)軟件的設(shè)計開發(fā)提供了有利條件。在這個五個層次當(dāng)中，應(yīng)用層為最高層，主要負(fù)責(zé)實現(xiàn)系統(tǒng)的管理功能，如系統(tǒng)初始化、通信設(shè)備維護(hù)以及系統(tǒng)重構(gòu)等，同時，該層該具備解釋功能，可對數(shù)據(jù)信息交換的范圍、格式等進(jìn)行具體描述；驅(qū)動層具有承上啟下的作用，它是應(yīng)用層與底層之間的軟件接口，該層能夠?qū)Ω髀份敵隹偩€接口進(jìn)行啟停、通斷和測試等操作，并且還能對接口的運行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測；傳輸層主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)信息的傳輸和通信通道的切換及同步管理；數(shù)據(jù)鏈路層可依據(jù)1553B通信協(xié)議的規(guī)定要求，對總線上信息的傳輸序列進(jìn)行控制；物理層可對總線物理介質(zhì)上的位流傳輸進(jìn)行處理[1]。

2 航空電子通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)要點

2.1 航空通訊系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)

航空通訊系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)，包括了應(yīng)用層、數(shù)據(jù)鏈路層、驅(qū)動層、物理層等多個層次，運用ISO開放式互聯(lián)系統(tǒng)，在劃分層次上，各個層次功能非常明確。例如驅(qū)動層可以為各類系統(tǒng)和軟件應(yīng)用層提供接口處理系統(tǒng)物質(zhì)，物理介質(zhì)中為流傳輸，能夠具有調(diào)度通道的功能，對飛機(jī)運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。通訊系統(tǒng)初始化和斷開操作之后，使得各個系統(tǒng)的管理功能和解釋功能發(fā)揮了重要的作用，形成航空電子通訊系統(tǒng)中重要的層次，可以對總線上數(shù)據(jù)信息傳輸序列進(jìn)行調(diào)控。

2.2 航空時鐘同步設(shè)計

航空通訊機(jī)系統(tǒng)中運用周期性的總線布置方式，將計時器豎直發(fā)送到各個子系統(tǒng)，實現(xiàn)了系統(tǒng)信息傳輸?shù)膶崟r性，為整個航空航電通信系統(tǒng)提供統(tǒng)一的時間，同步控制航電始終通過對計時器數(shù)值和總線計時器數(shù)值誤差進(jìn)行比較，在周期性上將總線實施步驟加以運行，對系統(tǒng)時間進(jìn)行修正，實現(xiàn)整個杭電通信系統(tǒng)的時鐘同步。在航空通信系統(tǒng)中提供了統(tǒng)一的時間，保證了各個子系統(tǒng)時間也相對統(tǒng)一。在航空通信系統(tǒng)通電后啟動后開始計數(shù)，實現(xiàn)了獨立的計時時鐘。對于通行故障進(jìn)行處理，關(guān)鍵技術(shù)中還有一項是可以將出現(xiàn)的故障子系統(tǒng)進(jìn)行下網(wǎng)，并進(jìn)行周期性的查詢[2]。

2.3 航空電子通信系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

在航空電子通信系統(tǒng)中，各個子系統(tǒng)都相互連接，進(jìn)而形成了一個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在航空電子通信系統(tǒng)中存在的主要拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括：單一級、多個單級拓?fù)湟约岸嗉壙偩€拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在系統(tǒng)中都有著廣泛的應(yīng)用，而且功能十分強大。對于單一級總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來說，它主要是將子系統(tǒng)和1553B總線電纜進(jìn)行連接，其結(jié)構(gòu)比較簡單，所以傳達(dá)的業(yè)務(wù)量也不是很多，在遇到業(yè)務(wù)量較大的情況，需要選擇奇特的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來實現(xiàn)業(yè)務(wù)的傳輸。

2.4 天線技術(shù)

在航空飛行器上，通常會布置多套電子通信設(shè)備，有的與衛(wèi)星進(jìn)行通信、有的與地面站進(jìn)行通信，無論通信對象為何，全部都需要天線作為支撐，由此使得天線技術(shù)成為航空電子通信系統(tǒng)中不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)在之一。

2.4.1 高頻天線

高頻通信系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離的聲音通信，它為飛機(jī)與飛機(jī)之間、飛機(jī)與地面站之間提供了有效的通信方式。高頻通信系統(tǒng)的工作頻率為2.0MHz-29.999MHz之間，該系統(tǒng)利用地球表面和電離層使通信信號可以循環(huán)反射，從而達(dá)到傳播的目的[3]。信號的反射時間主要與飛機(jī)的飛行高度有關(guān)。

2.4.2 航向道天線在該天線上有兩個主要元件，分別負(fù)責(zé)向ILS系統(tǒng)的1#和2#接收機(jī)提供RF輸入。航向道天線能夠接收來自于108.1-111.95MHz區(qū)間范圍內(nèi)的頻率，并以頻寬1/10的奇數(shù)位作為通信間隔。

2.4 .3 R A天線R A

即無線電高度表，其能夠準(zhǔn)確測量出飛機(jī)到地面之間的垂直距離，主要是通過收發(fā)信號的方式完成無線電高度的計算。通常情況下，RA天線都是設(shè)置在飛機(jī)機(jī)體的底部。

3 結(jié)語

綜上所述，航空電子通信系統(tǒng)功能強大、系統(tǒng)復(fù)雜多樣，在實際應(yīng)用的過程中要結(jié)合實際情況選擇相應(yīng)的電子通信系統(tǒng)。為了提高航空飛機(jī)飛行的安全性，需要保證航空電子通信系統(tǒng)的設(shè)計質(zhì)量，并不斷加強航空電子通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究，從而不斷的完善航空通信系統(tǒng)的功能，為航空飛機(jī)的正常飛行做出有力的安全保障。