航空电子数据总线技术探讨

王博锋 2.王京玉

1.69008部队40分队 2.69008部队42分队 新疆五家渠市

摘要：航空电子电子数据总线技术是航空电子系统中非常重要的技术，对其展开深入探讨和研究有利于该技术自身的发展和研究。本文将首先就航空数据总线做简要概述，然后分析和介绍航空电子系统体系架构，最后重点就几种新型航空电子数据总线技术做详细阐述，希望能够对相关人员有所帮助。

关键词：航空电子数据；总线技术；光纤通道

引言：

　　在计算机技术普遍应用于航空电子系统以后，很快就出现了航空电子数据总线技术。总线技术的出现和普及，对于更高效的实现信息传输和共享，从而促进航空电子系统产生了又一次的升级。今天总线技术已经被认为是现代飞机最重要的特征之一。并且航空总线技术发展至今，已经形成了包括MILSTD1553B和ARINC429等标准，并且还在随着科技的发展不断产生新的总线技术，比如波音公司提出的ARINC629 标准，另外光纤高速数据总线也是被广为看好的一种^[1]。

　　1 航空数据总线技术概述

要了解航空数据总线技术，首先需要了解机载数据总线技术，机载数据总线技术就是对机载设备、各模块以及各子系统实现连接，使之成为一个网络从而实现数据信息的高效传输。当前，机载数据总线技术被广泛应用于卫星、飞机、坦克、舰船等各种平台。

机载数据总线技术的根本就是现代计算机技术和信息技术，而其应用航空领域基本上经历了如下的四阶段：最早为分立式航空电子系统，这种模式下通信、导航等各种功能是相互独立的，而飞行员依然需要依靠自己的判断来完成任务。然后发展为联合式航空电子时期，这一阶段各种子系统已经具有了相当完备的功能，但是不同子系统、不同设备之间的信息传递还较少。发展到第三阶段为综合式航空电子系统，此时已经可以在整个航空电子系统中实现了计算机模块对子系统的替代，各种功能极大的丰富，且系统表现出了很好地扩展性。当前正处于第三阶段向第四阶段过渡的时期，已经基本实现了航空电子系统的全面统一网络，各种子系统、模块、芯片已经完全互联，信息传输的速度极大的提升，而且有很强的容错性能、扩展性能，以及优秀的低延迟性^[2]。

2 航空电子系统体系架构

对于现代飞机的航空电子系统，已经实现了传统的机械、电子系统分离向机械电子数字协同航电系统的发展，从而形成了当前广泛采用数字化航电系统。这种航电系统的架构形式分别有两种，一种是综合模块，另一种是分布模块。

2.1 综合模块航电系统

所谓综合模块航电系统，就是通过一定的软件来控制系统中各模块的软件以及相关硬件。对于航电系统来说，各种模块的硬件基本都是以独立机箱设备来实现的，再结合电源、CPU、共享模块、I/O总线等实现了网络连接。在这样的一个网络系统中，硬件具有较高的灵活性，可以根据需要的变更对其实施更换，从而实现不同的作用。同时，同一系统的模块，往往都表现为高集成度、高精密度等，从而能够用来解决各种实际工作中的难题^[3]。

2.2 分布式模块化航电系统

相比于综合模块，分布式模块化实现了进一步升级，其集成度也得到了进一步提升。在分布式模块航电系统中，一方面系统可以具有独立性，另一方面又能够对系统模块兼容使用。分布式模块能够解决难度更大的硬件问题，但同时该系统也会存在一定的问题，尤其使容易出现非核心的软硬件矛盾。近年来随着网络技术、信息技术的进一步发展，分布式模块化航电系统也在不断完善，其使用的范围和受到的重视程度都有显著提升。

2.3 总线系统结构

随着光纤技术的成熟，基于高速光纤逐渐出现了数据总线交换网，从而实现了计算机与各处理器之间的连接，光纤网络使得数据和信息传输的准确性和效率得到了大幅提升。这样结合各种处理机、传感器，就能够实现（整个）航电系统的光纤数据交换网。这样为飞行员提供高效的数据处理、整合和运用。

3 新型航空电子系统总线互联技术

信号传输和系统数据是航空电子系统总线互联技术的基础，就该技术当前在航空领域中的实际应用状况来看，AFDX与TIE总线技术是应用范围最广，影响较大的两类^[4]。新型航电总线互联技术，能够非常有效的满足系统对速度的要求。

3.1 FC航空总线技术

FC航空总线技术是基于国际标准而逐渐产生的，在I/O的有效支持下，从而实现网络信息的传输和交流。在高带宽的条件下，运用该技术可以完成音视频、数据的串口高速传递，效率得到极大的提升。光纤通道技术，从其本质上来说就是基于控制和互传数据流而实现的，特别是当网络流量处于较高水平下，光纤技术的优势将得到极大的体现，不但传输效率非常突出，而且误差、延误的概率非常小，稳定性很高。还有，光纤技术还可以在不同的情况下，对数据处理节点实施非常灵活的删除、修改。从而来应对实际工作状态下更加复杂的情况。当前FC航空总线技术在民航飞行器中的应用非常广泛，而且在应用中也表现出了非常优秀的兼容性，特别是能够同时针对多种协议的高频作业展开处理，显示了强大的处理能力

^[5]。

3.2 AFDX总线技术

AFDX总线技术被主要用在航空子系统数据交换方面，能够与包括ARINC429、MIL-STD-1553B在内的各种标准机载数据总线连接。在整个系统中，所有的信息处理，均需要经过总线，这也意味着个别线路的运行问题，就有可能会对总线造成某种负面影响，进而对整个系统制造一定障碍。而AFDX总线技术的应用则能够在很大程度上避免出现这些问题。AFDX总线技术数据传输效率高，而且使用的是全双工交换以太网技术，无需总线控制器，这意味着可以无需借助MIL-STD-1553B。而就AFDX总线技术的拓扑结构来看，其辐射性非常强，所以所使用的节点也非常多。所以在该技术的支持下，数据从发出到接受之间的时间（大幅缩短），信息传输和使用效率极大提升，而且还能够保证较高的准确性和可靠性。另外，建立时间是以IEEE802.3的标准来执行的，所以全部设备时间偏移均保持一致。事实上，对于应用于航空领域的网络技术来说，其精密性、高效性是存在的核心价值，因为航空领域的安全性要求要远远超出其他领域，所以其成本也相对较高。当然未来随着材料技术的不断发展，如果能够以更好的物理材料替换现有的设备、线路，则可能在成本方面也能够更有效的控制。

时间触发总线技术，就是以时间点作为数据传输的根本依据，这与事件触发总线技术是完全不同的，其最大的意义在于采用不同时间点传输数据，能够平衡线路负荷，通过错时传输更好的解决了带宽矛盾，这样能够最大程度的降低对网络资源的消耗，同时还能够避免出现传输延误的问题。

4 小结

综上所述，航空电子数据总线技术对于航空电子系统的发展有非常重要的意义，所以对其展开深入的研究和分析，有利于推动该技术的进步。尤其是当前信息技术发展速度极快，对于研究人员来说，务必要结合当前的实际情况，迎合时代发展需求，积极展开技术探索，这样才能够为航空事业作出更大的贡献。

参考文献：

[1]胡辛,李红军,曹闹昌,向新.航空电子数据总线技术研究[J].现代电子技术,2010,33(14):96-98.

[2]杨鑫,陈涛,赵新宇.浅谈航空电子数据总线技术[J].科学技术创新,2020(01):84-85.

[3]郑娟.未来航空电子高速数据总线技术的研究[J].无线互联科技,2014(03):150.

[4]曹阳.浅谈航空电子数据总线技术[J].数字通信世界,2018(03):35.

[5]朱闻渊,尹家伟,蒋祺明.新型航空电子系统总线互连技术发展综述[J].计算机工程,2011,37(S1):398-402.