曹　雷

（海軍駐沈陽地區(qū)航空軍事代表室，遼寧 沈陽 110034）

航空裝備機載電子通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)淺析

曹雷

（海軍駐沈陽地區(qū)航空軍事代表室，遼寧 沈陽 110034）

隨著我國綜合國力的增強，武器裝備技術(shù)的發(fā)展，航空機載電子通信技術(shù)也不斷地增強，飛機的研制以及其各項功能也不斷得到強化，同時提高飛機使用的相關(guān)性能。航空機載電子通信系統(tǒng)是飛機的重要組成部分之一，對飛機的操作和飛行安全有很重要的意義，是飛機飛行時不可或缺的關(guān)鍵性技術(shù)。現(xiàn)在的航空機載電子通信系統(tǒng)比過去的飛機通信系統(tǒng)先進了很多，在基礎(chǔ)功能上增加了語音通話、多媒體網(wǎng)絡連接、數(shù)據(jù)信息快速傳送、三維圖像融合等先進的手段，大大地提高了飛機的作戰(zhàn)效率和生存概率。

航空電子；通信系統(tǒng)；技術(shù)問題

一、電子通信系統(tǒng)的概述

航空裝備發(fā)展至今，機載電子通信技術(shù)已是體現(xiàn)國家綜合實力的象征，電子通信技術(shù)的發(fā)展推動著生產(chǎn)力和科學技術(shù)的發(fā)展?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭打的是信息化戰(zhàn)爭，通信技術(shù)潛移默化地改變著一場戰(zhàn)爭的進程，勝負可能僅在一瞬間，可靠、隱蔽的通信方式是武器研發(fā)追求的目標，但是電子通信技術(shù)本身的復雜性必然導致其存在很多技術(shù)難題，比如系統(tǒng)傳輸速率、抗干擾能力、實時傳遞要求等。

現(xiàn)代社會電子通信技術(shù)已進入尋常百姓家庭，如我們生活中常見的系統(tǒng)種類有移動通信系統(tǒng)、集群系統(tǒng)、蜂窩系統(tǒng)、分組無線網(wǎng)系統(tǒng)、無繩電話系統(tǒng)等。電子通信技術(shù)也是戰(zhàn)場上信息的主要傳播方式，是現(xiàn)代高科技戰(zhàn)爭的重要組成部分，隨著現(xiàn)代電子信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，極大地提高了現(xiàn)代化戰(zhàn)爭指揮、作戰(zhàn)的效率，在我方部隊、前線與后勤支持、空中打擊與掩護力量及指揮部門之間都迫切需要實現(xiàn)實時、便捷和有效地信息溝通。因此，通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的突破，是提高現(xiàn)代化戰(zhàn)場指揮、作戰(zhàn)效率以及裝備生存率的重要技術(shù)。

二、航空電子通信系統(tǒng)的發(fā)展過程

航空電子誕生在20世紀70年代，航空電子設(shè)備是飛機的重要組成部分，早期的航空電子系統(tǒng)主要負責飛機的起飛、導航、著陸、飛行員與地面的聯(lián)系等。隨著航空技術(shù)水平的提高，飛機的工作性質(zhì)也得到了擴展，同時現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)、微電子技術(shù)也在快速地發(fā)展并應用在航空電子技術(shù)中，各國都在發(fā)展航空事業(yè)，未來的戰(zhàn)爭主要為空間戰(zhàn)，這就要求航空電子設(shè)備的先進才能在戰(zhàn)爭中取得優(yōu)勢。航空電子系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)成為飛機作戰(zhàn)能力的根本，航空電子設(shè)備的完善，大大增加了飛機的戰(zhàn)斗力和使用壽命，航空電子的發(fā)展也在推動著航空航天事業(yè)的發(fā)展。航空電子覆蓋的領(lǐng)域很多，現(xiàn)在的航空電子系統(tǒng)采用綜合化結(jié)構(gòu)。軍用飛機的研制時間長，服役周期長，導致在維修商很困難，因為服役時間長，有些零部件已停產(chǎn)，飛機損壞沒有更換的零件，只有對飛機進行不斷地升級才能避免此類事件的發(fā)生。

航空電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展階段可分為分立式、聯(lián)合式、綜合式、先進式，這幾個過程發(fā)展中信息技術(shù)手段不斷增強，不斷滿足飛機性能的日趨要求。分立式航空電子系統(tǒng)的各個功能是分開的，這使得飛機的各項性能無法綜合運用。聯(lián)合式結(jié)構(gòu)將航空電子系統(tǒng)進行綜合化處理，簡化了設(shè)備之間的連接，降低了設(shè)備給飛機的負載，實現(xiàn)了各系統(tǒng)的信息共享，這種航空電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應用在我國目前軍用飛機上。綜合式航空電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進一步提高了飛機的綜合性能，是集信號管理、任務處理和飛行管理為一體的綜合化管理系統(tǒng)。先進式航空電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是在綜合式航空電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了傳感器和操作臺的綜合化管理。航空電子綜合是指將飛機內(nèi)部的探測、通信、導航、識別、電子戰(zhàn)、任務管理、航行、火力控制等形成一個整體，這是系統(tǒng)的功能、可用性和生產(chǎn)周期成本相互平衡。

三、航空電子通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

隨著社會的發(fā)展，我國的電子通信技術(shù)也得到了快速地發(fā)展，而且電子通信技術(shù)的應用也越來越廣泛，移動通信和衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展具有代表性的作用，但是同時也存在很多的問題，過去的蜂窩通信由于無線頻譜資源的增加金額無線信號的衰弱使用越來越無法滿足人們的需求，只有發(fā)展新型的通信技術(shù)才能滿足人們的需求。

1.無線通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

無線通信系統(tǒng)分成很多小的區(qū)域，每個區(qū)域都有很多無線信號處理單元組成，這些的單元距離都比載波波長要遠，每一個單元都時時對傳輸?shù)男盘栠M行處理，通過收、發(fā)等通道對單元進行連接。這種通信方式更加方便快捷，但是結(jié)構(gòu)是復雜的。

分布式無線通信還是有很多優(yōu)點的，如各單元間由于距離原因相互干擾較弱，內(nèi)部結(jié)構(gòu)確保了本身性能和增大了系統(tǒng)的容量，增強了信號的功率，增加了使用壽命，更加有效地利用無線資源，便于維修等優(yōu)點。無線通信系統(tǒng)是由應用層、驅(qū)動層、傳輸層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層組成的。應用層是移動通信系統(tǒng)的核心，主要功能是對移動通信系統(tǒng)進行管理。而驅(qū)動層是控制各個子系統(tǒng)的各種工作指令，對子系統(tǒng)進行監(jiān)控。傳輸層負責控制數(shù)據(jù)傳輸，傳輸層是對信息的處理、同步管理、通道切換等工作。數(shù)據(jù)鏈路層是對信息傳輸中的傳輸序列進行控制和排序。

2.衛(wèi)星通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

衛(wèi)星通信是目前最先進的通信技術(shù)手段，它的通信距離遠而且容量大，通信的質(zhì)量可靠性強，隨著全球信息化的形成和人們對信息網(wǎng)絡的需求，電子通信技術(shù)的一些關(guān)鍵技術(shù)問題也體現(xiàn)出來，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，人們對衛(wèi)星通信中的技術(shù)問題也有了相應的對策，數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)對數(shù)據(jù)進行壓縮可以大大提高通信系統(tǒng)的傳輸時間、頻帶、能量，還有衛(wèi)星激光通信技術(shù)等一些先進的技術(shù)。以后的衛(wèi)星通信數(shù)據(jù)傳輸主要是依靠激光通信進行傳輸?shù)模驗榧す鈧鬏斔俣瓤?，而且受到外界影響小。所以未來的通信技術(shù)手段應以激光為載體對數(shù)據(jù)進行傳輸。電子通信系統(tǒng)是無處不在的，電子通信系統(tǒng)的發(fā)展決定國家的綜合國力和保衛(wèi)領(lǐng)土的能力，必須對電子通信中的關(guān)鍵技術(shù)問題進行研究分析，并完善通信系統(tǒng)中的不足。

3.航空電子通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)分析

航空電子通信系統(tǒng)做為航空技術(shù)的精髓是十分重要的，航空電子通信系統(tǒng)的先進程度體現(xiàn)一個國家的國防能力的強弱。軍用航空電子系統(tǒng)是以1553B為總線將各個單元進行連接，但是各個子系統(tǒng)的工作目的和條件是不同的，這對網(wǎng)絡的布局、信息的傳輸控制等方面的要求很高，由于飛機在飛行過程中的數(shù)據(jù)要求是同步進行傳輸?shù)暮兔钕逻_的，這要求各個子系統(tǒng)與總系統(tǒng)之間的操作是同步的。

航空通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與移動通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大致是相同的。拓撲結(jié)構(gòu)是指航空電子的各個子系統(tǒng)進行結(jié)構(gòu)上的鏈接，而拓撲結(jié)構(gòu)也分為幾個等級，單一級總線拓撲結(jié)構(gòu)適用于子系統(tǒng)數(shù)量不多、網(wǎng)絡通信較少的航空電子系統(tǒng)。多個單級總線拓撲結(jié)構(gòu)適用于子系統(tǒng)的數(shù)量比較多、網(wǎng)絡通信比較頻繁的航空電子系統(tǒng)中。多級總線拓撲結(jié)構(gòu)適用于子系統(tǒng)中的單元數(shù)量比較多、各個單元都需要連接網(wǎng)絡，這種結(jié)構(gòu)是比較復雜的，這對技術(shù)要求很高，設(shè)計者應根據(jù)實際情況對拓撲結(jié)構(gòu)使用。

靜態(tài)總線控制方案是根據(jù)特定的總線對1553B總線上的所有的子系統(tǒng)進行管理，它在故障時容易檢測，控制結(jié)構(gòu)和操作簡單，但是對于單點故障容易造成通信系統(tǒng)的癱瘓。動態(tài)總線控制方案就是在總線上選定幾個子系統(tǒng)對1553B總線上的其他系統(tǒng)進行管理，但是只能有一個子系統(tǒng)進行總線控制，只是可以相互切換，可以將選定的幾個子系統(tǒng)按時間進行控制，也可以將選定的幾個子系統(tǒng)進行排序并按照順序循環(huán)控制，它的優(yōu)點是具有很好的可靠性和可重構(gòu)性。但是在操控上比較復雜，出現(xiàn)故障時很難檢測故障點。

為了克服這些困難設(shè)計人員想到了采用雙余度靜態(tài)總線控制器互為備份方式，它的優(yōu)點在于如發(fā)現(xiàn)無法恢復的故障時，可以用另一個進行代替，這種方案對通信控制比較簡單，發(fā)生故障容易檢測，避免了由單點故障引起的通信癱瘓問題，而且在經(jīng)濟方面也大大地減少開支。

航空電子系統(tǒng)中的各個子系統(tǒng)在運行時會有一定的時間差，在此問題上設(shè)計出時間同步機來解決這一問題，使各個子系統(tǒng)之間的時間同步，每一個子系統(tǒng)上應安裝一個實時計時器，自動進行計數(shù)，然后由總線對子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行相互傳達，子系統(tǒng)進行計算并計算出與總機的誤差，從而進行調(diào)整，時間同步機保證了飛機各系統(tǒng)的同步性，對于飛機的作戰(zhàn)和飛行都起著很大的作用。

通信故障是指通信設(shè)備中的部件或數(shù)據(jù)發(fā)生錯誤，導致飛行中的信息不準確，通信故障分為臨時性故障和永久性故障，臨時性故障時由于各種原因的干擾產(chǎn)生的，永久性故障是硬件設(shè)施故障短時間內(nèi)無法自行恢復的故障。總線控制器對各個子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集和命令出現(xiàn)通信故障時，在雙余度電纜上進行處理，如果故障消失則為臨時性故障，故障不消失就是永久性故障。

結(jié)語

航空裝備電子通信系統(tǒng)是一個十分復雜的網(wǎng)絡系統(tǒng)，技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵涉及很多領(lǐng)域，電子通信系統(tǒng)設(shè)計將直接影響武器裝備的信息傳輸，好的設(shè)計才能保證惡劣的戰(zhàn)場電磁環(huán)境下通信的可靠性，提高戰(zhàn)場管理效率，任何一個“兩眼失明、雙耳失聰”軍隊都不能打贏一場高科技的戰(zhàn)爭，通信技術(shù)的發(fā)展必將影響戰(zhàn)爭進程和結(jié)局，而占據(jù)越來越重要的地位。

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