航空测控信号处理平台的现状与发展趋势

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2107-5042-0744

摘  要：航空测控信号处理平台是基于现代数据处理传输技术构建而成的具备多通道数据采集、传输、分析、处理、控制、存储等功能的集成平台。该平台自可重组紧凑型外设部件互连的架构产生，近十年来已发展到综合化基带池架构以及多波束阵列信号与数据统一处理平台架构。该文主要研究航空测控信号处理平台目前的发展状况、存在问题，探究其未来的发展趋势，以期对航空事业的发展与革新有所助益。

关键词：信号处理   测控技术   平台应用   发展趋势

中图分类号：V557                           文献标识码：A文章编号：1672-3791（2021）06（b）-0042-03

Present  Situation and Development Trend of Aviation TT&C Signal Processing Platform

WANG Ling

（Aerodynamics Research Institute of Aeronautical Industry， Harbin， Heilongjiang Province， 150001 China）

Abstract： Aviation TT&C signal processing platform is an integrated platform based on modern data processing and transmission technology， which has the functions of multi-channel data acquisition， transmission， analysis， processing， control and storage. The platform comes from the architecture of reconfigurable compact peripheral component interconnection. In recent ten years， it has developed to the architecture of integrated baseband pool and the architecture of multi beam array signal and data unified processing platform. This paper mainly studies the current development status and existing problems of aviation measurement and control signal processing platform， and explores its future development trend， in order to be helpful to the development and innovation of aviation industry.

Key Words： Signal processing; TT&C technology; Platform application; Development trend

自1951年中共中央颁发《关于航空工业建设的决定》以来，我国的航空事业便开始不断发展前行，无数仁人志士开启了追梦蓝天之路。航空测控信号处理平台的研发是航空事业从机械化到信息化发展的重要标志，实现了我国航空现代化、信息化、智能化发展的跨越。

1  航空测控信号处理平台发展的重要意义

1.1 航空测控信号处理技术已成为评价一个国家航空技术的重要标准

中国目前的航空事业近几年处于高速发展期，无论是军用方面还是民用方面都取得了令世界瞩目的成果，尤其是各项高新技术的成功研发，我国已经加入世界航空强国之列。然而不可否认的是，在航空领域，美国与俄罗斯依旧是属于领军国家，我国的空气动力学以及航空材料学以及信息化技术理论虽然已经处于世界领先水平，但是在实践成果上依旧略逊于领军国家。因此，作为航空工业发展的重要部分，航空测控信号处理技术是我国航空事业不断发展的前进突破口。尤其是在目前日渐紧张的国际氛围中，掌握先进的航空测控信号处理技术能够快人一步、掌握先机。对航天信号捕捉速度越快、分析能力越强、控制能力越强，在电子通信侦查、对抗以及对未知航天器的体制的判断与识别等这类没有硝烟的战场上，就越容易获得领先优势，进而提升我国航空工业在国际市场的竞争能力，以及对领空的保障能力。目前，航空测控信号处理技术的成熟与否已经成为判定一个国家航空技术强弱的重要标准，无论是欧美强国还是发展中国家，都已经将航空测控信号处理技术的研发作为推进航空事业发展的重要内容^[1]。

1.2 建立航空测控信号处理平台有助于加速我国航空事业的发展

作为航空测控信号技术的有机载体，我国的航空测控信号处理平台的研究仍处于初级阶段，随着电子技术、数据传输技术、计算机技术、信息通信技术的迅猛发展，航空测控信号处理平台的功能也不断完善，各国竞相研发推出愈加强大的测控以及數据处理功能，来应对复杂国际航空形势。在军用方面，航空测控信号处理平台能够对航空器的工作状态以及各类数据参数等进行综合分析，能够帮助我们检测航空器的飞行问题并进行故障排除，给出改善方向。同时，强大的航空测控信号处理平台一方面能够快速捕捉对方信号，先人一步掌握信息，也能够对自身信号进行更加隐蔽的处理，提升其抗干扰性，并进行加密处理;另一方面能够对未知航天器的体制进行快速识别判定，有助于作战指挥方略的快速调整，大幅度提升我国航空防御能力;在民用方面，航空测控信号处理平台能够应对愈加复杂的飞行航线，保证将准确的信号数据传输给指挥台以及飞行员，从而保证完成安全有效的飞行。因此，无论从军用还是民用，航空测控信号处理平台都对我国航空事业的发展有很强的助力作用^[2]。

2  目前航空测控信号处理平台存在的不足

近几年，我国的航空测控信号处理平台的搭建已经日趋成熟，但是距离发达国家仍有一定距离，并且部分技术还需从国外引进，无法完成自主研发应用，因此也存在许多不足，需要不断完善改进^[3]。

2.1 我国航空测控信号处理技术不够成熟

航空测控信号处理平台是建立在航空测控信号处理技术之上的，是其发挥作用的载体，然而，我国的航空测控信号处理技术还不够成熟，现行的测控信号处理技术基本使用的是统一测控系统，即将各基带设备产生的相对独立的信号调到载波上，再通过统一的信道发送出去，最后在系统或平台统一接收，再进行分析处理。这样的信号处理过程存在抗干扰能力较弱，测控精度不足，易被截获等缺点，这都是航空测控信号处理技术不成熟的结果，需要技术人员不断研发突破。然而，国内的研究步伐较慢，虽然在单一SS信号检测等技术方面已经逐渐取得一定成果，也得到了國际上的认可。但是总体上来说，研究步伐依旧无法与世界上的航空强国相比，加上国外对核心技术的保密性较高，将神经网络、人工智能等先进理论与平台融合的研究仍然在不断前行。因此，短时间内这些问题都无法得解决，我国的航空测控信号处理技术仍需不断发展，才能应对日益复杂的航空形势^[4]。

2.2 我国航空测控信号处理平台通用性不强

航空测控信号处理平台呈现单一化，即各自为政，通用性不强，这是一个存在于世界航空领域的共性问题，只不过是程度多少的区别而已。因为航空测控信号处理平台，作为一项比较新的信息技术，国内并没有形成统一的规划以及制作标准，不同的基地、研究院、公司、单位等，采用不同的技术体系、根据不同的研究理论、以不同的开发标准来研发推出航空测控信号处理平台。从总体上来看，各个航空测控信号处理平台的功能看似没有区别，都是信号的发送、接收、测控、处理，对航空器体制的识别与判定等功能，但对测控信号就可以分为统一S波段（USB）、直接=序列扩频（DSSS）、直扩跳频混合（DS/FH）等，信号的识别与捕获算法更是种类繁多。可以理解为，航空测控信号处理平台基本上是谁开发谁使用，与其他通信信息设备或软件平台的兼容性差，且只能应对单方面的使用要求，无法实现通用性，即一个航空测控信号处理平台无法应对多种航天器的测控、识别、信号调制以及多通道信号的传输与处理等任务，缺乏一个综合的诊断设计。这就造成了平台的利用率不足、技术的使用率不高、系统平台设备的浪费，无法实现资源的合理利用。

2.3 我国航空测控信号处理平台设计的兼容性与开放性不够

传统的航空测控信号平台的架构基本属于独立机箱处理架构，其功能的综合性、复杂性不高，虽然近几年的研发推进使得信号数据传输与处理能力以及网络交换能力有了长足的进步，也从传统联结式平台向综合式平台不断发展，但是依旧存在兼容性不高、开放性不足的缺点。其功能平台一旦构建成功，只能通过软件更新升级以及硬件扩展实现简单的功能增加或拓展，无法实现高性能系统或设备的双向兼容，同时，如果产生了新的研发成果如高性能的信号处理器或强大的计算机系统，将其加入现有的航空测控信号处理平台的难度会比较大，程序也比较复杂，也无法保证扩展之后能够充分发挥其强大的计算处理能力，实现平台真正改造升级。同时，就国内而言，研发测试的成果的开放性不足，就目前国内的航空测控信号处理平台的设计与开发而言，各个研发团队的沟通共享能力不足，研发成果比较零散，没有形成一个可以供大家使用的需求库或信息库，只通过简单的互动交流学习，无法从总体上提升航空测控信号处理平台设计与研发的质效。

3  航空测控信号处理平台的发展趋势

随着世界航空事业的不断发展前行，航空测控信号处理技术的不断突破，作为技术载体的航空测控信号处理平台正朝着多功能、大带宽、高码率，以及通用化、标准化、高性能方向不断发展^[5]。

3.1 通用化、标准化的发展趋势

目前的航空测控信号处理平台的专业性与单一性较强，上文已经说过，整个领域没有一个统一的、公认的、成体系的标准，自然也就无法实现航空测控信号处理平台的通用化。因此，提升航空测控信号处理平台的应用效能，就要加速整个领域的标准化建设，包括对测控信号的标准化处理、对测控算法的标准化处理、甚至各个组件、接口的标准化处理。形成行业标准之后，各个航空测控信号处理平台就要按照行业标准要求开展设计及研究工作，以硬件的通用化为基础，实现软件的相互兼容，从而提升航空测控信号处理平台的使用率与应用率，能够应对多种测控信号的处理任务，而且能够减少插件的处理，提升平台的扩展性，根据研发成果的不断更新升级，实现有效航空资源的合理利用^[6]。

3.2 高集成度、高性能的发展趋势

为了应对复杂的航空形势，航空测控信号处理平台需要能够应对多方面的工作任务，这就对平台提出了高集成度、高性能的要求。整个平台需要高度集成信号的发送、接收、测控、处理、传输、转换等工作任务，同时集成雷达、导航、视频传输等多种处理方式，将数据级和线程级充分融合，并进行层次化处理，实现信号分割、分解数据流、监管支路算法运行、数据整合等各部分处理功能。同时，平台的硬件与软件的结合，不能仅仅是功能的堆砌，而是要进行优化、升级处理，提升航空测控信号平台的整体性能。包括建立接口的组件链接方式、传输机制、网络协议、结构标准都要进行高性能的组合设计，如此才能够充分发挥航空测控信号处理平台应有的效能，能够有效地提升信号接收、拦截、捕获、加密能力，提升对航天器的判定与识别的速度与准确率，在航空领域提升竞争力。

3.3 安全性、自动化的发展趋势

航空测控信号处理平台是我国发展航空事业的重要部分，很多航空任务都需要依托此平台来开展运行，这就对航空测控信号处理平台的安全性提出严格的要求。首先是要确保信号安全，也就是通过平台进行测控的信号，要能够先辨别它的真实性，然后是要提高对其处理的准确性;其次是要保证通过平台进行信号传输通道是安全的，也就是要提高其电子抗干扰能力，以及保密性，使其不易被拦截、转换以及破译，如此才能保证我国开展航空任务、发展航空事业的平稳性与安全性。同时，要实现技术突破，将神经网络、人工智能等先进技术与平台的融合，实现平台运行的智能化、自动化，使原本操作复杂的平台简单化，优化信号处理流程，提升工作质效。

4  结语

总而言之，我国航空测控信号处理平台的设计与构建，还处于初级发展阶段，技术还不够成熟，要充分认识到发展过程中存在的不足与问题，有针对性、有方向性地进行完善与改进，多培养航空技术型人才，大力扶持航空技术开发企业或团队，不断优化、升级航空测控信号处理平台的功能与应用率，如此才能在愈加复杂的航空形势之中，占得一席之地，助力我国航空事业不断发展前行。

参考文献

[1] 闫迪，王元钦，马宏，等.云环境下的航天测控信号处理平台[J].电讯技术，2018，58（5）：493-499.

[2] 陈宏烨.航天测控信号处理平台研究[J].电脑与电信，2018（11）：48-50.

[3] 薛龙斌，郑永清，张喜梅，等.航空发动机自动化测控系统发展趋势及优化策略分析[J].设备监理，2019（8）：30-31.

[4] 徐镇强.航空测控技术的发展趋势与策略研究[J].科技风，2019（35）：21，23.

[5] 韩明琦.航空发电机特性在线检测平台的研制[D].西安：西安工程大学，2017.

[6] 张鹏.航天测控信号处理平台的现状与发展趋势[J].电讯技术，2021，61（5）：646-649.

作者简介：王玲（1982—），女，本科，工程师，研究方向为测控技术方向。