淺談航空電子數據總線技術

楊 鑫 陳 濤 趙新宇

（1、沈陽航空航天大學，遼寧 沈陽110136 2、哈爾濱飛機工業集團有限責任公司，黑龍江 哈爾濱150066 3、95825 部隊，湖北 孝感432111）

在有效的研究航空電子數據總線技術過程中，要結合新時期技術創新，有效的加強對于相關技術的研究能力，從而才能進一步推動航空電子技術不斷發展，通過實踐闡述，本文從以下幾方面進行了研究，具體分析如下。

1 航空數據總線的概述

所謂機載數據總線技術基本是用于機載設備、子系統到模塊間的互相連接，利用機載數據總線連成的網絡系統，使相互間數據信息能夠完成傳輸。現在，應用領域已延伸至衛星、坦克、艦船等多種機動性的平臺，其實質上是網絡互連技術的整體實現。機載數據總線技術始于航空電子綜合系統的不斷進步，美軍航空電子系統歷經了四個時期：

第一時期的分立式航空電子系統、通信、導航的獨立，早期任務處理時仍然依賴于飛行員的實際判斷。

聯合式航空電子系統是第二個時期，每一個子系統的功能都是獨立的，不一樣設備之間數據的交互性也相對比較少。

第三個時期，綜合式航空電子系統，主要倡導“模塊”理論概念，運用計算機構成信息處理模塊，替代子系統，系統擴展性呈現良好勢態，功能較為豐富，可以將復雜的問題處理好。

當前是在第四個時期的過渡階段，使用統一的網絡，讓子系統、模塊、處理芯片都能夠實現全面性的互聯，該系統有可以容納錯誤、擴展性強、低延遲的具體特征。

2 航空電子系統體系架構

航空電子系統是由機械和電子系統演變成機械電子和數字協同航電系統，促使其成為數字化航電系統。數字化航電系統有著兩種架構形式，分別是綜合模塊與分布模塊。

2.1 綜合模塊化航空電子系統

利用軟件來實現各個模塊軟件與硬件之間的整體管理，這就是綜合模塊化航空電子系統。航電系統多數功能都匯集在獨立機箱設備里。網絡通信與互連的有效性實現，是通過電源、CPU、共享資源模塊、I/O 總線來運作。綜合系統中的硬件部分，在整個模塊體系中較為靈活，既可以根據實際需要進行拆卸和拼裝，也可以為實現不同的作用進行全面的置換。處于同一系統中的模塊都有著高集成度，精密化電子構造和輕量化可以切實提高系統的綜合性能，用來解決難度更大的問題。在降低費用方面，主要從模塊的搭建方面入手，有利于零件更換和系統的進一步維護。

2.2 分布式模塊化航空電子系統

該系統相較于綜合模塊來講，實現了更大跨度的升級和續繼續的更新，而且有著很高的集成度。系統可以相對較為獨立，同時還能對航電系統中的模塊進行有效兼容并使用。當前，分布式的系統設計可以有效解決硬件在運行中的系統問題，但同時也存在一定的功能障礙，存在非核心方面的軟件和硬件矛盾，但不嚴格限制各類模塊的真實排布。隨著網絡功能的飛躍式發展，分布式系統也成為航空電子技術方面的重要使用網絡，為推動航空電子技術的進步與超越提供巨大的推動作用。

2.3 總線系統結構

數據總線交換網是運用當前傳輸速度高的高速光纖來建立的，連接計算機和各處理器，有效保證數據和信息能夠實現互聯。搭配綜合處理機和有關傳感器的組件，實現高速光纖數據交換網的連接。數據、處理、整合可以為飛行員提供有效而且及時的信息內容。總線設計過程中，需要應用雙余度總線結構。在兩臺綜合處理器間，使用可更換的模塊技術，可以進一步讓模板總線和外線進行整體的連接。在分析中能夠看出，當前新總線設計符合航空實際需求。

3 新型航空電子系統總線互連技術

當前該技術的發展主要依靠信號傳輸和系統數據。同時，從整體技術發展情況來看，AFDX 與TTE 總線技術在行業領域的使用占比越來越大，其影響程度不容小覷。新型航空電子系統總線互連技術，以其速度優勢在所有航電技術中擁有較高的利用率。這種技術可以有效滿足系統對數據傳輸的速度要求。

3.1 FC 航空總線技術

該類技術主要依據國際標準形成，通過I/O 的合理使用，完成網絡信息的信號交流和信息傳輸的交流。在高帶寬的承載下，串口能夠實現視頻、數據、音頻的高速傳遞，極大縮短了獲取和輸出數據的時間。光纖通道技術是利用控制與互傳數據流量來進行的。尤其在處理高負荷的網絡流量方面，光纖技術能夠借助更先進的網絡結構實現數據和流量的傳輸，同時其出現延誤、誤差的幾率較低。此外，光纖技術能夠根據實際需要靈活設置和刪減數據處理節點，更為綜合性的處理方式所面對的層次更為復雜，且呈現出的形式更為多變。該類技術在民航飛行器中的使用較為廣泛，其兼容性是多種多樣的，可以同時處理多種協議的高頻作業。與之相對應的軍用飛行設備的對應性更強。

3.2 AFDX 總線技術

AFDX 總線技術應用于航空子系統數據的交換，可以和ARINC429、MIL-STD-1553B 標準機載數據總線來實現有效的連接，網絡通信任務的完成是通過網絡對數據的綜合處理、轉換和傳輸來實現的。個別線路的運行可能會對總控制裝置造成負面影響，給系統維修帶來困難。由于系統所處理的所有信息均附有一條總線，這樣便對系統的總體連接形成了一定程度的障礙。而AFDX 總線技術可以從某種程度上解決上述這類問題，這種技術對數據傳輸的速率較快，全雙工交換以太網技術沒有總線控制器，控制的時候不需要利用MIL-STD-1553B。AFDX 所使用的拓撲結構可以實現較大面積的輻射，可用于傳輸的應用節點數量也更多。這類技術能夠保證數據從發送到接收整個過程在較短的時間內實現，極大提高了應用效率，信息傳輸上誤碼率低，而且有著很高的可靠性。建立時間觸發網絡是在IEEE 802.3 的標準上，在以太網時髦統一時鐘，全部終端設備通信在時間偏移上都是一樣的。時間觸發TTE 總線技術的合理使用，可以減少軟件使用的環節，但必須以系統安全運行為前提條件，再考慮費用節約問題。航空領域的網絡技術應用首先要以精密、高效為前提，由于航空需求普遍高于其他領域，因此在技術搭建的成本方面，便較難壓縮。但隨著技術的發展，將會產生更多的物理材料可以對現有設備和線路進行等量替換，這樣便在成本壓縮方面實現可能。

時間觸發總線技術的核心是通過不同的時間點進行數據和信號的傳輸。與事件觸發技術相比，選擇不同的時間節點進行數據傳遞可以有效避免同時間傳輸對網絡造成的負荷壓力，錯時傳輸更有效降低了寬帶承載量，這樣切實有效解決了帶寬矛盾。事件觸發總線技術里摒棄一些較低節點，進而保證更高級的節點數據傳輸效果。依據不同時間點進行傳輸的技術，將對不同的傳輸節點進行統一設置，按系統類別對不同節點設置不一樣的時期，第一時間段所要完成的任務，有著較為單一的性質，也有著很強的確定性質，進一步確保了數據傳輸的穩定性。可見，從錯時角度考慮設置傳輸節點，可以有效減少網絡資源的消耗，對信息處理的延誤幾率也小些，并且利用信息傳輸通信來確定時間點，有著較高的實效性質。

結束語

總之，結合以上闡述，深入闡述了航空電子總線技術，在分析過程，作為研究人員，要加強專業能力，要不斷迎合時代發展，積極探索航空電子技術實際，以此才能有針對性的總結更加高效的電子數據總線技術措施，以為航空事業發展奠定良好基礎。