摘 要：隨著航空電子系統(tǒng)技術(shù)的復(fù)雜化和精細(xì)化，航空電子系統(tǒng)和設(shè)備的整體性能不斷提高和完善，航空電子系統(tǒng)技術(shù)成為飛機(jī)技術(shù)發(fā)展中最為迅速的領(lǐng)域。本文分析了航空電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程，對航空電子系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展趨勢進(jìn)行了主要的探討。

關(guān)鍵詞：航空電子系統(tǒng)技術(shù)；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；發(fā)展歷程；發(fā)展趨勢

1 航空電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程

航空電子系統(tǒng)走過了漫長的發(fā)展道路，至今已經(jīng)歷了四代，每一代系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不斷演變，都進(jìn)一步推動航空電子技術(shù)的發(fā)展，成為劃時(shí)代的主要依據(jù)。

第一代航空電子系統(tǒng)以分立式結(jié)構(gòu)為主，每個(gè)系統(tǒng)均由獨(dú)立的子系統(tǒng)組成，雷達(dá)、通信、導(dǎo)航各自配有專用的傳感器、處理器和顯示器，并以點(diǎn)對點(diǎn)的連線方式進(jìn)行連接。

第二代航空電子系統(tǒng)以聯(lián)合式結(jié)構(gòu)為主，它通過總線將大多數(shù)航空電子分系統(tǒng)交聯(lián)起來，以實(shí)現(xiàn)信息的統(tǒng)一調(diào)度。同時(shí)在信息鏈路的控制顯示環(huán)節(jié)通常會借助幾個(gè)數(shù)據(jù)處理器來實(shí)現(xiàn)低帶寬的數(shù)據(jù)傳輸交換功能的轉(zhuǎn)換。

第三代航空電子系統(tǒng)以綜合式結(jié)構(gòu)為主，其系統(tǒng)共用的綜合處理機(jī)以外場可更換模塊的形式安裝在兩個(gè)或兩個(gè)以上的綜合機(jī)架上，各模塊在結(jié)構(gòu)和功能上是相對獨(dú)立的單元，通過PI總線和TM總線進(jìn)行互聯(lián)，網(wǎng)關(guān)和光纖高速總線進(jìn)行交聯(lián)。綜合式航空電子系統(tǒng)的CIP將各種計(jì)算、調(diào)度、管理等任務(wù)綜合起來，并動態(tài)地分配給外場可更換模塊，當(dāng)某個(gè)模塊出現(xiàn)故障時(shí)，可通過調(diào)用備用模塊的方式，或通過對現(xiàn)存完好無損的模塊進(jìn)行重新組合的方式來替代故障模塊，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的重構(gòu)和容錯，降低系統(tǒng)的維修成本，提高系統(tǒng)的性能。

第四代航空電子系統(tǒng)以高度先進(jìn)的綜合航空電子結(jié)構(gòu)為主，其最大特點(diǎn)是在綜合航空電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上采用了統(tǒng)一的航空電子網(wǎng)絡(luò)，并出現(xiàn)了傳感器系統(tǒng)的綜合。該航空電子系統(tǒng)統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)以光開關(guān)陣列模塊作為傳輸樞紐，通過光母板和機(jī)架間光纖交聯(lián)到同一綜合機(jī)架的各模塊中，這樣既能使任務(wù)管理區(qū)、傳感器管理區(qū)、飛機(jī)管理區(qū)得以連接起來，又能使不同物理位置的模塊間的信息傳輸時(shí)間達(dá)到一致。傳感器系統(tǒng)的綜合以實(shí)現(xiàn)天線孔徑的綜合為目標(biāo)，射頻經(jīng)開關(guān)陣列網(wǎng)絡(luò)連接到變頻器上，再通過變頻器將其轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的中頻，接著通過中頻交換網(wǎng)絡(luò)由接收器、預(yù)處理器模塊進(jìn)行處理，最后通過統(tǒng)一的航空電子網(wǎng)絡(luò)連接到綜合核心處理機(jī)（CIP），在CIP中使用標(biāo)準(zhǔn)的共用模塊進(jìn)行信號和數(shù)據(jù)的處理，這樣既能保證信息傳輸?shù)陌踩?，又能提高系統(tǒng)的容錯和重構(gòu)能力，增強(qiáng)系統(tǒng)的整體性能。

2 航空電子系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展趨勢

2.1 先進(jìn)的傳感器技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，作為航空電子系統(tǒng)中重要組成部件的傳感器，將會實(shí)現(xiàn)功能的多樣性，高精度以及低截獲率，因此可以說綜合射頻傳感器將會是航空電子系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng)域之一。

2.1.1 雷達(dá)技術(shù)。雷達(dá)技術(shù)是使雷達(dá)探測距離和精確度得以提高的驅(qū)動力，而有源相控陣體雷達(dá)技術(shù)作為新研發(fā)的一種雷達(dá)技術(shù)，目前在我國航空電子系統(tǒng)中已得到開始裝配使用，該雷達(dá)技術(shù)雷橫截面積小、掃描速度快，功能強(qiáng)大、低攔截率、相信未來的應(yīng)用范圍將會更為廣闊。

2.1.2 數(shù)據(jù)融合技術(shù)。數(shù)據(jù)融合技術(shù)是傳感器數(shù)據(jù)處理技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)，它通過對多種信息資源進(jìn)行檢測、互連、組合、估計(jì)以及多層次、多界面的信息處理，以達(dá)到獲取精確的屬性狀態(tài)估計(jì)和識別完整的實(shí)時(shí)態(tài)勢評估和威脅評估方法的目的。通過傳感器的數(shù)據(jù)融合技術(shù)既可以獲取更多豐富、高精確、高質(zhì)量的有用信息，又可以提高系統(tǒng)的檢測概率，增強(qiáng)空間分辨力，改善系統(tǒng)可靠性，同時(shí)還可以擴(kuò)大時(shí)空覆蓋范圍，增加數(shù)據(jù)的置信度。由于數(shù)據(jù)融合技術(shù)以數(shù)據(jù)融合算法為核心，因此要在航空電子系統(tǒng)中將它的功能模型工程化，還必須不斷完善傳感器管理、數(shù)據(jù)庫管理、人機(jī)接口和通信軟件等各種輔助功能，以推進(jìn)數(shù)據(jù)融合技術(shù)向多平臺、多傳感器、智能化的方向發(fā)展。

2.2 系統(tǒng)軟件技術(shù)的開發(fā)

系統(tǒng)軟件是航空電子系統(tǒng)的重要構(gòu)成環(huán)節(jié)，只有通過系統(tǒng)軟件的管理、調(diào)度和控制，航空電子系統(tǒng)中的各設(shè)備和模塊才能真正地構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的整體，因此，可以說系統(tǒng)軟件技術(shù)是航空電子系統(tǒng)的基礎(chǔ)和核心，系統(tǒng)軟件技術(shù)的開發(fā)對于航空電子系統(tǒng)有著十分重要的作用。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展以及航空電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展和任務(wù)功能的增長，航空電子技術(shù)的集成化和系統(tǒng)軟件的比重正在逐步上升。目前，航空電子系統(tǒng)已逐漸從電子機(jī)械密集型向軟件密集型過渡，因此對系統(tǒng)軟件的需求量也越來越大，這也是航空電子系統(tǒng)成本不斷增大的主要原因。

航空電子系統(tǒng)技術(shù)的推廣應(yīng)用主要通過主處理器將飛機(jī)內(nèi)部的各個(gè)電控器產(chǎn)生的信息數(shù)據(jù)收集在一起，經(jīng)過深入地分析、整合、運(yùn)轉(zhuǎn)，再重新分配到各個(gè)子系統(tǒng)中，進(jìn)而為航空電子系統(tǒng)技術(shù)提供準(zhǔn)確有效、安全可靠的數(shù)據(jù)支持和服務(wù)，實(shí)現(xiàn)對飛機(jī)不同性能的有效控制。航空電子系統(tǒng)技術(shù)軟件的開發(fā)是個(gè)工程化的過程，傳統(tǒng)的瀑布式軟件開發(fā)模型已難以滿足要求，今后將會被螺旋式軟件開發(fā)模型所替代。在螺旋式軟件開發(fā)模型下，各階段的開發(fā)工作都是螺旋式循環(huán)進(jìn)行的，如在初步設(shè)計(jì)階段可以返回來對系統(tǒng)軟件要求進(jìn)行局部的修改，直到符合要求為止。在軟件模塊化的環(huán)境中，通過應(yīng)用程序接口來完成各種應(yīng)用程序與操作系統(tǒng)接口任務(wù)，并進(jìn)行相互之間的調(diào)用和支援，以解決系統(tǒng)軟件的可移植性或重用問題。

2.3 故障診斷技術(shù)和故障預(yù)測技術(shù)

就現(xiàn)階段我國航空電子系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r來看，我國航空電子系統(tǒng)技術(shù)安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測分析機(jī)制不夠健全，致使航空電子系統(tǒng)的可靠性不夠高，因此，為了確保我國航空電子系統(tǒng)技術(shù)的安全性、經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性、可靠性，必須利用故障診斷技術(shù)和故障預(yù)測技術(shù)建立更加標(biāo)準(zhǔn)化的監(jiān)測體系和風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)數(shù)據(jù)模型，加強(qiáng)航空電子系統(tǒng)的安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測。

故障診斷技術(shù)主要通過傳感器來探測系統(tǒng)狀態(tài)特征參數(shù)，并根據(jù)系統(tǒng)的歷史維修數(shù)據(jù)對系統(tǒng)的實(shí)時(shí)健康狀況和安全風(fēng)險(xiǎn)程度進(jìn)行監(jiān)測評估，進(jìn)而達(dá)到故障診斷和安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控的目的。故障診斷技術(shù)主要包括基于解析模型和信號處理兩種方法?；诮馕瞿Ｐ偷姆椒ㄊ窃诹私庠\斷對象數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，采用一定的數(shù)學(xué)方法對被測信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理診斷?；谛盘柼幚矸椒ㄖ饕ㄟ^信號模型來分析可測信號，如根據(jù)信號頻率、幅值等特征值實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的故障診斷。

故障預(yù)測技術(shù)主要根據(jù)系統(tǒng)的相關(guān)歷史數(shù)據(jù)和變化規(guī)律，并結(jié)合當(dāng)前系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)、工作條件、使用情況等，建立數(shù)據(jù)模型，預(yù)測系統(tǒng)設(shè)備的未來參數(shù)狀態(tài)，再根據(jù)所預(yù)測的參數(shù)狀態(tài)進(jìn)行診斷，進(jìn)而推斷系統(tǒng)未來的健康狀態(tài)。

2.4 高速多路傳輸總線技術(shù)

高速多路傳輸總線技術(shù)是航空電子系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展中一項(xiàng)的關(guān)鍵技術(shù)。新一代航空電子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)主要取決于通用的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，同時(shí)要求數(shù)據(jù)傳輸總線具有高度的分布式處理能力、較高的吞吐率、具有各種抗干擾能力，以增強(qiáng)航空電子系統(tǒng)在惡劣的工作環(huán)境中的生存能力，確保系統(tǒng)的安全性。高速多路傳輸總線作為航空電子綜合系統(tǒng)的重要信息傳遞樞紐，并非采用中央控制法，而是以定向式數(shù)據(jù)分配法為主，通過多路復(fù)用原理來減少航空電子系統(tǒng)內(nèi)部的耦合電纜數(shù)量，實(shí)現(xiàn)信息充分利用和融合。

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