航空装备机载电子通信系统关键技术浅析

曹　雷

（海军驻沈阳地区航空军事代表室，辽宁 沈阳 110034）

航空装备机载电子通信系统关键技术浅析

曹雷

（海军驻沈阳地区航空军事代表室，辽宁 沈阳 110034）

随着我国综合国力的增强，武器装备技术的发展，航空机载电子通信技术也不断地增强，飞机的研制以及其各项功能也不断得到强化，同时提高飞机使用的相关性能。航空机载电子通信系统是飞机的重要组成部分之一，对飞机的操作和飞行安全有很重要的意义，是飞机飞行时不可或缺的关键性技术。现在的航空机载电子通信系统比过去的飞机通信系统先进了很多，在基础功能上增加了语音通话、多媒体网络连接、数据信息快速传送、三维图像融合等先进的手段，大大地提高了飞机的作战效率和生存概率。

航空电子；通信系统；技术问题

一、电子通信系统的概述

航空装备发展至今，机载电子通信技术已是体现国家综合实力的象征，电子通信技术的发展推动着生产力和科学技术的发展。现代战争打的是信息化战争，通信技术潜移默化地改变着一场战争的进程，胜负可能仅在一瞬间，可靠、隐蔽的通信方式是武器研发追求的目标，但是电子通信技术本身的复杂性必然导致其存在很多技术难题，比如系统传输速率、抗干扰能力、实时传递要求等。

现代社会电子通信技术已进入寻常百姓家庭，如我们生活中常见的系统种类有移动通信系统、集群系统、蜂窝系统、分组无线网系统、无绳电话系统等。电子通信技术也是战场上信息的主要传播方式，是现代高科技战争的重要组成部分，随着现代电子信息技术的迅猛发展，极大地提高了现代化战争指挥、作战的效率，在我方部队、前线与后勤支持、空中打击与掩护力量及指挥部门之间都迫切需要实现实时、便捷和有效地信息沟通。因此，通信系统关键技术的突破，是提高现代化战场指挥、作战效率以及装备生存率的重要技术。

二、航空电子通信系统的发展过程

航空电子诞生在20世纪70年代，航空电子设备是飞机的重要组成部分，早期的航空电子系统主要负责飞机的起飞、导航、着陆、飞行员与地面的联系等。随着航空技术水平的提高，飞机的工作性质也得到了扩展，同时现代数字技术、微电子技术也在快速地发展并应用在航空电子技术中，各国都在发展航空事业，未来的战争主要为空间战，这就要求航空电子设备的先进才能在战争中取得优势。航空电子系统的发展已经成为飞机作战能力的根本，航空电子设备的完善，大大增加了飞机的战斗力和使用寿命，航空电子的发展也在推动着航空航天事业的发展。航空电子覆盖的领域很多，现在的航空电子系统采用综合化结构。军用飞机的研制时间长，服役周期长，导致在维修商很困难，因为服役时间长，有些零部件已停产，飞机损坏没有更换的零件，只有对飞机进行不断地升级才能避免此类事件的发生。

航空电子系统结构的发展阶段可分为分立式、联合式、综合式、先进式，这几个过程发展中信息技术手段不断增强，不断满足飞机性能的日趋要求。分立式航空电子系统的各个功能是分开的，这使得飞机的各项性能无法综合运用。联合式结构将航空电子系统进行综合化处理，简化了设备之间的连接，降低了设备给飞机的负载，实现了各系统的信息共享，这种航空电子系统结构应用在我国目前军用飞机上。综合式航空电子系统结构进一步提高了飞机的综合性能，是集信号管理、任务处理和飞行管理为一体的综合化管理系统。先进式航空电子系统结构是在综合式航空电子系统结构的基础上增加了传感器和操作台的综合化管理。航空电子综合是指将飞机内部的探测、通信、导航、识别、电子战、任务管理、航行、火力控制等形成一个整体，这是系统的功能、可用性和生产周期成本相互平衡。

三、航空电子通信系统的关键技术

随着社会的发展，我国的电子通信技术也得到了快速地发展，而且电子通信技术的应用也越来越广泛，移动通信和卫星通信技术的发展具有代表性的作用，但是同时也存在很多的问题，过去的蜂窝通信由于无线频谱资源的增加金额无线信号的衰弱使用越来越无法满足人们的需求，只有发展新型的通信技术才能满足人们的需求。

1.无线通信系统关键技术

无线通信系统分成很多小的区域，每个区域都有很多无线信号处理单元组成，这些的单元距离都比载波波长要远，每一个单元都时时对传输的信号进行处理，通过收、发等通道对单元进行连接。这种通信方式更加方便快捷，但是结构是复杂的。

分布式无线通信还是有很多优点的，如各单元间由于距离原因相互干扰较弱，内部结构确保了本身性能和增大了系统的容量，增强了信号的功率，增加了使用寿命，更加有效地利用无线资源，便于维修等优点。无线通信系统是由应用层、驱动层、传输层、数据链路层、物理层组成的。应用层是移动通信系统的核心，主要功能是对移动通信系统进行管理。而驱动层是控制各个子系统的各种工作指令，对子系统进行监控。传输层负责控制数据传输，传输层是对信息的处理、同步管理、通道切换等工作。数据链路层是对信息传输中的传输序列进行控制和排序。

2.卫星通信系统关键技术

卫星通信是目前最先进的通信技术手段，它的通信距离远而且容量大，通信的质量可靠性强，随着全球信息化的形成和人们对信息网络的需求，电子通信技术的一些关键技术问题也体现出来，随着科学技术的发展，人们对卫星通信中的技术问题也有了相应的对策，数据压缩技术对数据进行压缩可以大大提高通信系统的传输时间、频带、能量，还有卫星激光通信技术等一些先进的技术。以后的卫星通信数据传输主要是依靠激光通信进行传输的，因为激光传输速度快，而且受到外界影响小。所以未来的通信技术手段应以激光为载体对数据进行传输。电子通信系统是无处不在的，电子通信系统的发展决定国家的综合国力和保卫领土的能力，必须对电子通信中的关键技术问题进行研究分析，并完善通信系统中的不足。

3.航空电子通信系统的关键技术分析

航空电子通信系统做为航空技术的精髓是十分重要的，航空电子通信系统的先进程度体现一个国家的国防能力的强弱。军用航空电子系统是以1553B为总线将各个单元进行连接，但是各个子系统的工作目的和条件是不同的，这对网络的布局、信息的传输控制等方面的要求很高，由于飞机在飞行过程中的数据要求是同步进行传输的和命令下达的，这要求各个子系统与总系统之间的操作是同步的。

航空通信系统的结构与移动通信系统结构大致是相同的。拓扑结构是指航空电子的各个子系统进行结构上的链接，而拓扑结构也分为几个等级，单一级总线拓扑结构适用于子系统数量不多、网络通信较少的航空电子系统。多个单级总线拓扑结构适用于子系统的数量比较多、网络通信比较频繁的航空电子系统中。多级总线拓扑结构适用于子系统中的单元数量比较多、各个单元都需要连接网络，这种结构是比较复杂的，这对技术要求很高，设计者应根据实际情况对拓扑结构使用。

静态总线控制方案是根据特定的总线对1553B总线上的所有的子系统进行管理，它在故障时容易检测，控制结构和操作简单，但是对于单点故障容易造成通信系统的瘫痪。动态总线控制方案就是在总线上选定几个子系统对1553B总线上的其他系统进行管理，但是只能有一个子系统进行总线控制，只是可以相互切换，可以将选定的几个子系统按时间进行控制，也可以将选定的几个子系统进行排序并按照顺序循环控制，它的优点是具有很好的可靠性和可重构性。但是在操控上比较复杂，出现故障时很难检测故障点。

为了克服这些困难设计人员想到了采用双余度静态总线控制器互为备份方式，它的优点在于如发现无法恢复的故障时，可以用另一个进行代替，这种方案对通信控制比较简单，发生故障容易检测，避免了由单点故障引起的通信瘫痪问题，而且在经济方面也大大地减少开支。

航空电子系统中的各个子系统在运行时会有一定的时间差，在此问题上设计出时间同步机来解决这一问题，使各个子系统之间的时间同步，每一个子系统上应安装一个实时计时器，自动进行计数，然后由总线对子系统的数据进行相互传达，子系统进行计算并计算出与总机的误差，从而进行调整，时间同步机保证了飞机各系统的同步性，对于飞机的作战和飞行都起着很大的作用。

通信故障是指通信设备中的部件或数据发生错误，导致飞行中的信息不准确，通信故障分为临时性故障和永久性故障，临时性故障时由于各种原因的干扰产生的，永久性故障是硬件设施故障短时间内无法自行恢复的故障。总线控制器对各个子系统的数据收集和命令出现通信故障时，在双余度电缆上进行处理，如果故障消失则为临时性故障，故障不消失就是永久性故障。

结语

航空装备电子通信系统是一个十分复杂的网络系统，技术发展的关键涉及很多领域，电子通信系统设计将直接影响武器装备的信息传输，好的设计才能保证恶劣的战场电磁环境下通信的可靠性，提高战场管理效率，任何一个“两眼失明、双耳失聪”军队都不能打赢一场高科技的战争，通信技术的发展必将影响战争进程和结局，而占据越来越重要的地位。

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TU318

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