光纤通道在航空电子环境中的应用
补丹
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补丹,. 光纤通道在航空电子环境中的应用[J]. 中国航空航天科学,2023.3. DOI:10.12721/ccn.2023.157239.
摘要: 光纤安全通道是一种电子计算机通讯协议,致力于达到性能卓越的传输数据的需求。通过规范体系结构,达到快速、规模化、靠谱、高效率的信息通讯与处理需求,将于新一代航电系统中获得广泛运用。本文阐述了航空电子总线中的难题和光纤无线通道在航空电子系统中的运用。
关键词: 光纤通道;航空电子环境;应用
DOI:10.12721/ccn.2023.157239
基金资助:

1.现阶段航空电子总线中的难题

三代机所采用的1553B总线是一种设计方案健全、使用方便、稳定性强的多通道数据信息总线,特别适合航电系统。它广泛用于设计和优化军用机航空电子系统。对于线形局域构造,选用双总线技术,适用于智能化远程终端和通过变电器藕合的电气隔离。其操控回应协议书确保了实用性的需求,可以融入恶劣环境。 完成了航空电子系统的信息传送和分享,但传输速度仅是1Mb/s,远远无法满足航空电子系统对带宽测试的需要与信息传送、解决、生成的规定。F-22航电系统依据当年的总线技术以及发展情况,使用了多种传送总线,包含内嵌式总线、快速光纤总线和1553B总线。F-22飞机有两个通用性集成化CPU,其中一个处理雷达探测信息和一些CNI信息;另一个处理其它通信导航鉴别信息。2个通用集成化处理器根据50 Mb/s的高速数据总线分享信息,通过400 Mb/s的光纤表明与控制通讯系统。不同类型的感应器适用不同种类和数量的电子控制模块。雷达探测和电子战前面收集到信号根据光纤网络插口而非PI总线传送到储存器内。信号分析控制模块从大容量存储器中提取数据并进行修复,将信号分析的那一部分中间结果临时存放在大容量存储器中。通讯鉴别模块的处理与其它感应器大不一样,它和PI总线交叉链接,应用低延迟信号处理器和数据加密CPU,而不是在大容量存储器中浏览数据信息。F-22航电系统选用多种传输方式,包含快速光纤总线、点到点光纤链接、1553B总线、通用性集成化CPU里的PI总线和TM总线。因为多总线构造需要不同类型的模块接口,各种数据信息总线间的交叉链接需要专用无线网桥和网关IP。这类具备不同通信接口的无线网桥必定也会因为比较大的数据通讯导致时间延迟,减少数据的货运量和实用性。电脑操作系统需要不同类型的驱动软件,这会引发全面的多元性,减少全面的稳定性。除此之外,F-22通用性综合性CPU所采用的标准和技术并不是广泛应用的民用型标准和技术,系统软件也不具有伴随着软性控制模块动能和技术发展而不断创新的能力。

2.航空电子统一的网络特性

为了简单化构造,清除多种层次的网络,新一代航电系统将根据统一的航电网络互连。综合性光纤网络有如下特性:

(1)统一接口占有更少的板上空间和芯片管脚,与此同时不需要用逻辑电路来判断多个插口和APP运用间的对应性,所以可以全面提高稳定性。

(2)插口所使用的点到点联接在物质和光电物质层面大大简化和轻化了侧板。 自然,为了防止高频噪声的形成,有多互联插口时必须细心布局底版的电源层和地质构造。

(3)插口适用并行计算,使航电系统作用更优良,达到传感器追踪与结合、全自动目标识别、传感器信号分析等性能卓越的航电APP应用需求。除此之外,在性能卓越APP的运用中,软件开发更为简单和灵便。

3.光纤通道在航空电子环境中的运用

以优良集成化构架为特征的航电系统信息流主要分为传感器数据分析流、控制系统指令流、信号处理器间的数据分析流以及视频数据分析流。在实际应用中,依据系统的作用、特征和数据分析流的传送规定,将整个系统分为好多个分系统,选择不同的构造进行融合,能够实现性能成本统一。大容量储存器用以储存APP应用软件、可执行程序和信息,需要时在处理模块的控制下将应用程序等从大容量存储器中加载到处理模块。大空间电气柜用以储存APP应用,灵活方便,稳定性高。因为航空电子系统的多元性,在航空电子环境中常用的光纤无线信道必须使用混和网络拓扑结构。在光纤安全通道灵活多变的拓扑结构中,根据不同作用地区网络通讯的实际需要,可以制定一种高端的综合性航电网络构造。每一个信息流对网络通讯特征的要求都不一样,在其中传感器网络、监控数据网络和信号处理器中间的信息网络规定类似,都会要求带宽测试、延时低、大数据块传输服务。DOS命令操纵网络则要求延迟低、短信息和可信赖的传输服务。为了能适用传感器数据信息、监控数据和信号处理器间的通讯,传感器数据与监控数据的处理由信号处理器承担。信号处理器中间的网络信息能通过光纤安全通道互换网络完成。因为传感器管理地区的网络信息必须连续动态地转换联接途径,因此通常选用一点到多点的转换构造。显示区内的传输数据途径较为固定,但想要在常见故障之后进行重新构建,必须选择与传感器同样的转换构造。信号分析区、数据处理区、飞机场工业园区和大量储存器必须互换大量数据与传输控制指令,对可靠性和稳定性要求很高,需要容错机制设计方案。因此,选用光纤安全通道双孔构造进行互连。光纤安全通道网络交换机的网络宽带容许数据与信号处理器、传感器、显示屏等航空公司电气控制系统里的电子产品间进行数据通信。对于目前的1553B机器设备和系统,根据FC-AE -1553桥互连能够实现两个不同网络间通信终端的实时动态互换。无线网桥主要是由1553系统总线控制面板和光纤通道接口构成,基本功能是把来源于1553系统总线网络的消息块转换为光纤安全通道信息帧并分享到光纤安全通道。同时,来源于光纤通道的信息帧被转换为1553的信息块,分享到1553总线系统,彻底完成从初始数据通讯网络到光纤安全通道航空电气设备网络的平稳过渡。

结束语:航电统一网络是基于民用型标准化的统一数据航电网络,光纤通道是可以满足现阶段航电系统运用所需要的网络。光纤无线通道现阶段广泛用于商业领域,具备适用各种军工用航空电子系统的作用。用心挑选光纤通道替代1553B总线系统创建新一代统一航电网络已经成为航电系统发展的必然趋势。

参考文献:

[1]陈德煌、陈万美,F-22战斗机的综合航空电子系统[J].小电光与控制,2013,10(1):50-53.

[2]王刚,寇明延,李建强,光纤通道在航电设备中的应用和设计[J].航空电子技术,2016,37(4):48-52.

[3]徐业,熊华钢,未来航电系统FC互连的拓扑结构研究[J].电光与控制,2014,11(4):17-23

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