航空電子系統(tǒng)綜合技術(shù)的發(fā)展與模塊化趨勢(shì)研究

吳凌華

摘要：本文在探究航空電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)技術(shù)、綜合核心處理系統(tǒng)技術(shù)、系統(tǒng)軟件處理技術(shù)以及總線技術(shù)等諸多綜合技術(shù)發(fā)展歷程的基礎(chǔ)上，對(duì)未來(lái)一定時(shí)間內(nèi)航空電子系統(tǒng)的模塊化發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行梳理，最終給出了發(fā)展綜合模塊化航空電子系統(tǒng)的有效策略，旨在為我國(guó)航空電子系統(tǒng)綜合技術(shù)的不斷完善提供一定參考與啟迪。

關(guān)鍵詞：航空電子系統(tǒng);發(fā)展;模塊化趨勢(shì)

引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展和綜合國(guó)力的不斷提升，國(guó)家安全成為越來(lái)越多人關(guān)注的重要內(nèi)容，而現(xiàn)代國(guó)家戰(zhàn)爭(zhēng)往往基于空間一體化、信息化、智能化甚至能力一體化等綜合參數(shù)組織管理戰(zhàn)爭(zhēng)全過(guò)程，作戰(zhàn)計(jì)劃單元以任務(wù)為導(dǎo)向，以作戰(zhàn)使命為基本目標(biāo)，依托各級(jí)組織信息為平臺(tái)，不斷強(qiáng)化戰(zhàn)爭(zhēng)基本能力，更能針對(duì)周圍戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境及作戰(zhàn)過(guò)程，在契合自身攻防戰(zhàn)略角色的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)爭(zhēng)任務(wù)目標(biāo)的組建以及功能集成，完成相關(guān)平臺(tái)的智能化與科學(xué)化構(gòu)建。就飛機(jī)航空電子系統(tǒng)問(wèn)題而言，作戰(zhàn)任務(wù)組織應(yīng)能最大限度地滿足軍用飛機(jī)應(yīng)用目標(biāo)需求，滿足組織能力最佳實(shí)踐地目標(biāo)，完成對(duì)組織資源的高效率應(yīng)用。因此，針對(duì)航空電子系統(tǒng)綜合技術(shù)的發(fā)展歷程進(jìn)行探討，并在此基礎(chǔ)上研究航空電子系統(tǒng)的模塊化趨勢(shì)，也就具備了不容忽視的重要理論意義和現(xiàn)實(shí)價(jià)值。

一、航空電子系統(tǒng)綜合技術(shù)的發(fā)展

（一）航空電子系統(tǒng)綜合的系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)

航空電子系統(tǒng)綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)主要是指對(duì)航空電子信息系統(tǒng)的綜合結(jié)構(gòu)進(jìn)行選擇。在以任務(wù)為導(dǎo)向的航空電子系統(tǒng)綜合結(jié)構(gòu)選擇過(guò)程中，包括完整的飛行系統(tǒng)操作流程分析、軟件的功能分析、硬件的合理配置、軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)甚至軟件系統(tǒng)各子系統(tǒng)與設(shè)備的選型等，都是從航空電子系統(tǒng)的整體出發(fā)，以系統(tǒng)觀念和支撐為指導(dǎo)，對(duì)其系統(tǒng)架構(gòu)、組成功能、設(shè)計(jì)模塊、互聯(lián)方法等進(jìn)行綜合研究，從而確保航空電子綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最優(yōu)化。在此過(guò)程中，航空電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)者必須對(duì)航空電子系統(tǒng)的各項(xiàng)設(shè)計(jì)工作進(jìn)行統(tǒng)籌布局，根據(jù)戰(zhàn)爭(zhēng)中戰(zhàn)機(jī)的飛行要求、任務(wù)需求以及飛行使命等對(duì)整個(gè)航空電子系統(tǒng)進(jìn)行功能定義與結(jié)構(gòu)分析，在設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和評(píng)估后反復(fù)迭代，確保航空電子系統(tǒng)功能齊全及精確可靠。

（二）綜合核心處理系統(tǒng)（CIP）技術(shù)

綜合核心處理系統(tǒng)技術(shù)是在某一臺(tái)指定承擔(dān)航空電子系統(tǒng)整體調(diào)度、運(yùn)行、控制甚至中線管理的系統(tǒng)架構(gòu)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)該類航空電子系統(tǒng)的核心部件的管控。在由F-16發(fā)展到F-22這一高度集中和集成化的航空電子綜合系統(tǒng)后，整個(gè)核心處理系統(tǒng)技術(shù)更加智能化與信息化，能在CPI技術(shù)系統(tǒng)中更高效地完成諸多數(shù)據(jù)信息的計(jì)算、存儲(chǔ)、處理與集成化控制，更能夠完成航空電子信息系統(tǒng)的控制與管理功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器相關(guān)數(shù)據(jù)信息的綜合處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行任務(wù)的計(jì)算以及視頻數(shù)據(jù)信息的生成、導(dǎo)航以及電子支援、通信管理等諸多目標(biāo)?？傮w而言，綜合核心處理系統(tǒng)能充分利用共用模塊、并行模塊以及分布式操作系統(tǒng)等諸多結(jié)構(gòu)，以共享核心處理資源為基本出發(fā)點(diǎn)，不斷改善航空電子信息系統(tǒng)的性能要求，滿足機(jī)載航空處理能力和計(jì)算能力飛速發(fā)展的基本需要。

（三）系統(tǒng)軟件技術(shù)

系統(tǒng)軟件技術(shù)是航空電子系統(tǒng)快速發(fā)展的又一重要支撐，更是系統(tǒng)軟件功能實(shí)現(xiàn)的重要途徑，只有通過(guò)系統(tǒng)軟件技術(shù)的綜合調(diào)度與控制管理，航空電子系統(tǒng)中的各項(xiàng)設(shè)備與各模塊結(jié)構(gòu)才能真正構(gòu)建，成為和諧統(tǒng)一的整體。隨著近年來(lái)航空電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的快速發(fā)展和任務(wù)功能智能化程度的逐步完善，航空電子系統(tǒng)的比重及開(kāi)發(fā)費(fèi)用正逐步攀升，軟件的開(kāi)發(fā)是整個(gè)工業(yè)化過(guò)程，傳統(tǒng)模式下的瀑布式軟件開(kāi)發(fā)模式已不能滿足當(dāng)代社會(huì)的智能化與自動(dòng)化發(fā)展需要，從而提出了螺旋式的軟件開(kāi)發(fā)模式。在該模式結(jié)構(gòu)上，航空電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的各階段開(kāi)發(fā)工作呈現(xiàn)螺旋型循環(huán)上升格局，確保整個(gè)航空電子信息系統(tǒng)的全生命周期設(shè)計(jì)過(guò)程能夠回環(huán)往復(fù)，保障對(duì)軟件功能結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部修改，以此確保整個(gè)航空電子系統(tǒng)的精確度以及目標(biāo)功能的快速達(dá)成。

（四）總線技術(shù)

航空電子系統(tǒng)的快速發(fā)展有賴于多路線傳輸總線系統(tǒng)的信息傳遞功能，通過(guò)傳輸總線系統(tǒng)的多路復(fù)用基本原理，極大限度地減少了航空電子系統(tǒng)內(nèi)部的耦合電纜數(shù)量，確保在信息充分融合和充分利用的基本條件下，降低整個(gè)航空電子綜合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度與設(shè)計(jì)成本。目前，航空電子綜合系統(tǒng)廣泛采用數(shù)字式傳輸總線標(biāo)準(zhǔn)以及高速數(shù)據(jù)總線標(biāo)準(zhǔn)。與此同時(shí)，航空電子系統(tǒng)的總線技術(shù)正逐步朝著高速網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，F(xiàn)-22利用新興網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的高速光纖總線以及點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的高速光纖傳輸模式，有效提升了新一代航空電子系統(tǒng)的傳輸速度，還能使整個(gè)航空電子系統(tǒng)各部件之間的傳輸率達(dá)到同一量級(jí)，從而使航空電子系統(tǒng)的外場(chǎng)可更換模塊不再成為航空電子系統(tǒng)物理位置選擇和任務(wù)處理的重要影響因素，為航空電子系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)提供了重要支撐。

（五）綜合控制顯示記錄技術(shù)

綜合控制顯示記錄技術(shù)是傳統(tǒng)模式到當(dāng)代社會(huì)智能化航空電子協(xié)同發(fā)展模式的又一重要轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)模式下的飛機(jī)任意局部子系統(tǒng)必須配備單獨(dú)的控制裝置和顯示裝置，但目前往往利用綜合控制裝置或顯示裝置確保航空電子系統(tǒng)功能的綜合實(shí)現(xiàn)。21世紀(jì)70年代后期，航空電子系統(tǒng)的綜合化規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，飛行員個(gè)人因素以及人機(jī)功效提升逐步受到重視，引起了航空電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。從航空電子系統(tǒng)的整體角度出發(fā)，配置相應(yīng)控制器以及記錄器，實(shí)現(xiàn)對(duì)航空電子系統(tǒng)的全過(guò)程監(jiān)管，加強(qiáng)航空電子系統(tǒng)的響應(yīng)速度和集中處理速度，為飛行員操作程序的減少以及系統(tǒng)運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)更新提供了重要支撐。

（六）數(shù)據(jù)融合技術(shù)

數(shù)據(jù)融合技術(shù)是當(dāng)代社會(huì)戰(zhàn)爭(zhēng)環(huán)境越發(fā)惡劣基本前提下，快速?gòu)闹T多傳感器設(shè)備中提取更加高效的信息數(shù)據(jù)，不斷提高航空電子系統(tǒng)檢測(cè)效率，從而降低航空電子系統(tǒng)虛警率以及提升航空電子系統(tǒng)自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別效率的關(guān)鍵內(nèi)容。作為航空電子綜合系統(tǒng)發(fā)展的重要產(chǎn)物，數(shù)據(jù)融合技術(shù)作為多層次、全方位的處理過(guò)程，能有效對(duì)各類型數(shù)據(jù)信息進(jìn)行高效檢測(cè)和評(píng)估組合，達(dá)到更精確狀態(tài)的識(shí)別和估計(jì)。隨著近年來(lái)海陸空一體化作戰(zhàn)體系的不斷完善，數(shù)據(jù)融合技術(shù)朝著更加多平臺(tái)、更多傳感器設(shè)備以及更智能化的方向發(fā)展，為航空電子系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合進(jìn)程的轉(zhuǎn)變提供支撐。

二、航空電子系統(tǒng)的模塊化趨勢(shì)

（一）模塊化優(yōu)勢(shì)

航空電子系統(tǒng)的模塊化主要是利用航空電子系統(tǒng)平臺(tái)和集成于該平臺(tái)上的諸多功能組成，而模塊化計(jì)算作為航空電子系統(tǒng)的通用計(jì)算平臺(tái)，能夠同時(shí)留住一個(gè)或多個(gè)功能與應(yīng)用，資源也可由多個(gè)應(yīng)用共享，同時(shí)能夠利用分區(qū)這一特色為平臺(tái)提供支撐。同時(shí)，綜合模塊化功能還能夠?yàn)楹娇针娮酉到y(tǒng)共享資源的健壯分區(qū)進(jìn)行隔離，確保各功能應(yīng)用系統(tǒng)的共享平臺(tái)資源同時(shí)受到保護(hù)。

（二）模塊化特點(diǎn)

航空電子系統(tǒng)的模塊化優(yōu)勢(shì)能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的計(jì)算資源進(jìn)行優(yōu)化和動(dòng)態(tài)調(diào)配，最大限度地減少航空電子系統(tǒng)的功能資源總需求量，為未來(lái)航空系統(tǒng)協(xié)同新功能的增加提供空間。采用綜合模塊化的航空電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，能夠保留系統(tǒng)的備用資源庫(kù)，將備用資源庫(kù)分配給任何正在享用共享資源的功能應(yīng)用，使航空電子系統(tǒng)的綜合管理者能為未來(lái)功能需求考量，也能夠不斷降低航空電子系統(tǒng)設(shè)備的總重量和功能能耗，更能夠積極促進(jìn)航空電子系統(tǒng)研發(fā)工作模式的逐步轉(zhuǎn)變，使電子系統(tǒng)的研發(fā)周期不斷降低，研發(fā)費(fèi)用不斷減少，研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)不斷降低。

三、發(fā)展綜合模塊化航電系統(tǒng)的策略思考

（一）建立分級(jí)分層的航電系統(tǒng)研發(fā)體系

建立分級(jí)分層的航空電子系統(tǒng)研發(fā)體系是不斷加強(qiáng)綜合模塊化航空電子系統(tǒng)整體研發(fā)水平的有效策略。我國(guó)現(xiàn)階段航空電子系統(tǒng)大多采用傳統(tǒng)模式下的軍用科技研發(fā)模式，并不能滿足綜合模塊化航空電子系統(tǒng)發(fā)展的實(shí)際需要，因此，必須按照國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)，建立航空電子系統(tǒng)、各子系統(tǒng)甚至關(guān)鍵零部件之間的全產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與子系統(tǒng)、甚至產(chǎn)品與零部件之間的專業(yè)化協(xié)同發(fā)展，建立對(duì)應(yīng)不同層級(jí)的責(zé)任體制以形成具備中國(guó)特色的航空電子系統(tǒng)研發(fā)機(jī)制。

（二）貫徹尊重知識(shí)產(chǎn)權(quán)的理念

近年來(lái)，航空電子系統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程經(jīng)歷學(xué)習(xí)維修、模仿研發(fā)甚至高新科技引進(jìn)消化到自主創(chuàng)新的艱難歷程。在此過(guò)程中，也逐步加深了對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)這一重要資產(chǎn)的認(rèn)識(shí)，因此，想要發(fā)展高度綜合化與模塊化的航空電子系統(tǒng)，必須強(qiáng)化對(duì)該電子系統(tǒng)的綜合功能開(kāi)發(fā)及軟硬件研發(fā)等能力，強(qiáng)化知識(shí)產(chǎn)權(quán)這一重要理念，增強(qiáng)航空電子系統(tǒng)綜合管理者、功能開(kāi)發(fā)者之間的信任與溝通，為我國(guó)航空電子系統(tǒng)產(chǎn)品鏈及產(chǎn)業(yè)鏈的打造提供支撐。

（三）深刻理解適航標(biāo)準(zhǔn)、掌握其方法

深入了解國(guó)內(nèi)外航空電子系統(tǒng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，掌握航空電子系統(tǒng)的基本方法，逐步普及國(guó)際社會(huì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，使國(guó)內(nèi)航空電子系統(tǒng)綜合模塊化進(jìn)程不斷推進(jìn)。同時(shí)，將國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)到我國(guó)航空電子系統(tǒng)的實(shí)際研發(fā)過(guò)程，形成相應(yīng)流程和研制方法，使我國(guó)航空電子系統(tǒng)技術(shù)成為具備核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要模塊，為我國(guó)航空電子系統(tǒng)的發(fā)展提供支撐，以此打破傳統(tǒng)格局下的西方企業(yè)壟斷局面。

（四）建立中國(guó)特色的航電發(fā)展理念與文化

航空電子系統(tǒng)發(fā)展往往需要投入較大技術(shù)支撐、時(shí)間支撐、物力支撐和人力資源等，時(shí)間、精力及金錢的投入回收周期往往較長(zhǎng)，只能等航空電子系統(tǒng)產(chǎn)品獲得一定保證與市場(chǎng)占有份額后方可取得投資回報(bào)。因此，建立具備中國(guó)特色的航空電子系統(tǒng)發(fā)展理念與發(fā)展文化，避免急于求成及關(guān)注眼前利益而忽視長(zhǎng)遠(yuǎn)利益等焦慮性態(tài)勢(shì)，是確保航空電子系統(tǒng)綜合模塊化快速發(fā)展的重要路徑。

四、結(jié)論

總之，航空電子系統(tǒng)的發(fā)展歷程較為坎坷，而未來(lái)一定時(shí)間內(nèi)，綜合化、模塊化以及通用化將是航空電子系統(tǒng)的重要發(fā)展趨勢(shì)，國(guó)內(nèi)外諸多國(guó)家正逐步強(qiáng)化對(duì)航空電子系統(tǒng)綜合技術(shù)的研究與探討，也在此基礎(chǔ)上取得了諸多成就，我國(guó)也應(yīng)積極開(kāi)發(fā)航空電子系統(tǒng)綜合技術(shù)，汲取國(guó)際社會(huì)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，自主創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)我國(guó)航空電子系統(tǒng)技術(shù)的跨越式發(fā)展，不斷縮小與國(guó)際發(fā)達(dá)國(guó)家之間差距，為國(guó)家安全保駕護(hù)航。

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