導彈測控總線技術應用趨勢研究

張海軍

摘要：針對導彈測控總線技術的現狀和應用需求，在對光纖總線技術深入分析的基礎上，對導彈測控總線技術的應用趨勢進行了闡述，提出了基于高速光纖總線的導彈測控總線設計思想和實現方案，基本滿足了新型號設備發展需求。

關鍵詞：導彈測試;光纖總線;測控技術

中圖分類號：TJ761.1 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）07-0017-03

0 引言

隨著電子信息技術的快速發展，設備的智能化水平不斷提高。數據總線技術是電子系統的核心技術之一，它的發展與應用得到越來越多的關注。隨著近年來彈地系統數據傳輸量的幾何級增長，高速光纖總線系統因其具有帶寬高、速度快、抗電磁干擾強和使用流程簡化等特點，已經被越來越多的導彈、飛機、無人飛行器等采用，已成為未來總線技術發展的方向。

1 總線技術發展的現狀

國外總線技術發展較快，技術成熟度高，在航天、航空、電子等領域內應用廣泛，新技術研發與應用一直走在世界的前列。在上世紀八九十年代，歐美等西方強國相繼完成了總線技術的升級。以1394B、光纖通道（FC）和千兆以太網等為代表的新一代高速光纖總線技術逐漸被大規模應用，已成為未來發展的方向。

我國隨著電子信息技術的發展，逐步應用了多種類型的總線技術。目前應用的測控總線多代共存，技術標準不統一，主要存在以下兩個薄弱環節：

1.1 多代總線體制并存，維護維修困難

采用多種總線體制，總線與非總線、光纖與非光纖、高速與非高速并存交互，布局錯綜復雜。彈地設備之間存在通道阻塞，互相干擾。這在一定程度上增加了測控的困難，設備間的防護也變得相對復雜，從而降低了系統的可靠性。

受時空限制，彈地設備對維護維修有很高的要求。由于總線技術相對落后和設備智能化檢測手段等方面存在薄弱環節，一旦出現故障，往往難以定位與排除。

1.2 總線性能偏低，接口關系復雜

目前常用的總線性能偏低，和國外主流總線技術還有較大的差距，再加上歐美高科技出口限制和中美貿易戰等的影響，高速光纖總線相關的光學元器件及技術的獲取引進更加困難。未來新型導彈測控設備間的數據交換量將呈現幾何級增長，對瞬時大數據的傳輸實時性提出更高的要求，應用高速光纖總線成為主要的解決途徑。

由于在頂層設計方面有所欠缺，不同研制單位采用不同的測控總線技術、接口類型，存在設備集約化程度低、系統復雜、數量體積龐大等問題。在信息的交互、分發和融合等方面存在薄弱環節，尤其是在實時性、可靠性方面更為突出。

2 導彈測控總線應用的要求

由于受到裝載平臺空間、環境等條件所限，彈地設備受制約較大。同時，復雜的戰場環境對彈地設備的性能指標要求更高，更苛刻。因此，要求主要有以下兩點：

2.1 可靠性高，技術成熟

總線作為測控系統的重要組成部分，應具備高可靠性。裝載平臺內部空間封閉，機械振動、電磁輻射、溫濕度超差等不利環境影響較大，海量數據的傳輸中更容易出現誤碼、數據阻塞和響應延遲等問題，操作人員在使用中不易及時發現和處置，可能會貽誤戰機。應用技術成熟度高的先進總線，采用防護好、協議優的新型高性能硬件，提高總線的檢錯糾錯、提醒和故障分析、隔離以及恢復能力，從而提高可靠性。

2.2 性能先進，拓展靈活

隨著電子信息技術的發展，未來戰場空間和容量將大大增加，戰場信息量呈幾何級增長。為適應未來需求，彈地設備智能化水平也在不斷提高。導彈測控中獲取的大量數據需要實時交互和綜合處理，極大增加了測控總線的負載水平。其帶寬、速度和實時性能面臨更大考驗，其中關鍵與核心能力體現在是否具備瞬時大數據的傳輸和處理能力，這也是選擇總線技術的關鍵指標。

裝載平臺空間有限，再加上分室和分層的結構特點，客觀上增加了總線布設的困難，更易受到干擾。因此，應選用合適的體系架構，以提升技術優勢和測控效率。同時，應具備系統擴容能力，方便進行系統升級和更新換代。

3 導彈測控總線的選擇與實現

數據總線技術是電子信息技術的關鍵，是設備信息化水平的核心指標，直接關系到設備的性能優劣。測控總線的選擇是極其關鍵的環節，應進行充分論證和頂層設計，以滿足未來作戰要求，保證選用的總線技術先進、成熟度高和可靠性好。

3.1 測控總線的選擇

光纖總線技術在軍事和民用領域逐漸普及應用，其高帶寬速度、抗電磁干擾能力強、無輻射等特點，已使其成為數據總線技術發展的方向。典型光纖總線主要有CAN、1553B/1773、FDDI、千兆以太網、光纖通道（FC）和1394B等。

通過表1可以看出，傳統的總線技術如FDDI、1553B/1773、CAN總線帶寬低，速度慢，實時性一般，已逐步被高速總線技術所替代。千兆以太網速度較快，但實時性較差，拓撲結構應用受限制。

根據對導彈測控總線應用現狀和需求的分析，1394B和光纖通道總線具有極高的數據傳輸率，實時性好，穩定性、可靠性和故障隔離恢復能力強。主要有下面幾個特點：一是速度快、實時性強。數據傳輸速度最高可達幾Gbps，具有極高的傳輸效率。同時具有很低的傳輸延遲，具有很強的適應突發大數據傳輸的能力，實時性表現十分突出。二是在檢錯糾錯能力、穩定性和可靠性方面表現更佳。利用其技術優勢，采用雙路冗余設計，內建故障隔離、恢復機制，增加實時監測，實現穩定性和可靠性的統一。三是技術可行性和成熟度符合要求。導彈測控總線應選用技術先進、成熟度高、可靠性好的總線技術。目前，1394B和光纖通道總線技術先進，并且已經在F-22、F-35、F-18戰斗機等的電子系統中已得到了應用，技術可行性和成熟度得到了實際檢驗。

3.2 測控總線的實現

根據技術發展應用趨勢，新系統由指控臺、網絡設備、測控設備、輔助設備和其它設備等組成。設備之間由高速光纖總線連接。系統具備信息處理、交互、分發和融合等功能。

為滿足裝載平臺的要求，根據高速光纖總線的技術特點，提出采用分布式測控方案。設備連接形式如圖1所示。

系統采用雙測控總線，冗余熱備，實時調度。設備通過RM接口適配器與總線相連。測控設備、輔助設備和其它設備在指控臺的指揮控制下，通過網絡設備進行信息、指令和數據的處理、交互、分發和融合。在這種總線模式下，彈地設備間聯系高效便捷，應對突發大數據的實時處理上優勢極其明顯，可發揮每個設備RM接口適配器在檢錯容錯、隔離和故障恢復的優勢，增強設備工作的穩定性和可靠性，避免單點故障引發系統連鎖反應的問題。另外，這種總線模式和網絡拓撲結構，系統的拓展性能強，有利于設備的升級換代。

4 結語

通過對光纖總線技術的研究分析，1394B和光纖通道總線具有良好的應用可行性和技術成熟度，能夠滿足新型設備的需求。在實現方面，利用高速光纖雙總線設計，提高了信息處理、交互、分發和融合的能力，網絡拓展擴容方便，可靠性高。

從總線技術發展趨勢來看，以1394B、光纖通道（FC）等為代表的高速光線總線已成為技術主流，應用普及加快。未來我國應加強頂層設計、政策統攬，重點發展光纖總線技術，做到掌控核心技術和標準規范，提升我軍事和民用領域的電子信息化水平。