曹 陽

（中國直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所，景德鎮(zhèn)　333000）

1　航空數(shù)據(jù)總線的概述

機(jī)載數(shù)據(jù)總線技術(shù)是用于機(jī)載設(shè)備、子系統(tǒng)直至模塊之間的互連技術(shù)，類似于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，航空機(jī)載電子設(shè)備相當(dāng)于計(jì)算機(jī)，它們通過機(jī)載數(shù)據(jù)總線互連成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，完成相互間的數(shù)據(jù)信息傳輸任務(wù)。目前其應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)擴(kuò)展到艦船、衛(wèi)星、導(dǎo)彈和坦克等各種機(jī)動(dòng)平臺(tái)上，在本質(zhì)上，它是一種實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)。機(jī)載數(shù)據(jù)總線技術(shù)源于航空電子綜合系統(tǒng)的發(fā)展，美軍航空電子系統(tǒng)經(jīng)歷了先前的四個(gè)階段：第一代分立式航空電子系統(tǒng)，導(dǎo)航、通信等系統(tǒng)工作完全獨(dú)立，初期的系統(tǒng)在處理任務(wù)中甚至依賴飛行員判斷；第二代聯(lián)合式航空電子系統(tǒng)，各個(gè)子系統(tǒng)各個(gè)功能相互獨(dú)立，不同設(shè)備間較少有數(shù)據(jù)交互；

在第三代綜合式航空電子系統(tǒng)中，提出了“模塊”概念，利用計(jì)算機(jī)構(gòu)成信息處理模塊，從而取代子系統(tǒng)，系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)展性，功能比較豐富能夠處理復(fù)雜的任務(wù)。目前正過渡到第四代“先進(jìn)綜合式”的研究階段，采用“統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)”實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)、模塊乃至處理芯片之間的互聯(lián)，具有高速、可擴(kuò)展性、低延遲和可容錯(cuò)的特點(diǎn)。

2　典型的機(jī)載數(shù)據(jù)總線

2.1　ARINC 429

ARINC 429總線協(xié)議是美國航空電子工程委員會(huì)于1977年9月發(fā)表并獲得批準(zhǔn)使用的，它的全稱是數(shù)字式信息傳輸系統(tǒng)（DITS）。協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了航空電子設(shè)備及有關(guān)系統(tǒng)間的數(shù)字信息傳輸要求。ARINC 429廣泛應(yīng)用在民航客機(jī)中，如B-737，A310等。我國與之對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)是HB6096-SZ-01。ARINC 429總線是面向接口型數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)，總線上定義了2種設(shè)備，發(fā)送設(shè)備只能有1個(gè)，而接收設(shè)備卻可以有多個(gè)。發(fā)送設(shè)備與接收設(shè)備采用屏蔽雙絞線傳輸信息，傳輸方式為單向廣播式，調(diào)制方式采用雙極性歸零制三態(tài)碼，傳輸數(shù)據(jù)率可達(dá)100kb/s。

2.2　MIL_STD_1553B

MIL_STD_1553B總線全稱為飛行器內(nèi)部時(shí)分命令/響應(yīng)式多路數(shù)據(jù)總線，它是由美國自動(dòng)化工程師協(xié)會(huì)在軍方和工業(yè)界的支持下，正式公布于1978，1986～1993進(jìn)行了修改和補(bǔ)充。我國與之對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)是GJB289A-97。該總線采用冗余的總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，傳輸數(shù)據(jù)率可達(dá)1Mb/s。其主要功能是為所有連接到總線上的航空電子系統(tǒng)提供綜合化、集中式的系統(tǒng)控制和標(biāo)準(zhǔn)化接口。該總線技術(shù)首先運(yùn)用于美國空軍F-16戰(zhàn)斗機(jī)。在過去的30年中，MIL_STD_1553B已成功地應(yīng)用于多種戰(zhàn)機(jī)，并且成功應(yīng)用于其他控制領(lǐng)域，如導(dǎo)彈控制、艦船控制等。

雖然MIL_STD_1553B總線和ARINC 429總線在目前應(yīng)用廣泛，但在應(yīng)用中兩種總線都暴露出不同程度的缺點(diǎn)。如：MIL_STD_1553B總線最大的缺點(diǎn)是整個(gè)總線由集中的總線控制器來控制，一旦總線控制器失效，將造成整個(gè)總線系統(tǒng)的癱瘓。而ARINC 429總線盡管舍棄了總線控制器，但其代價(jià)是為了使總線上信息有序傳輸而不相碰，每個(gè)信息源需要單獨(dú)一條ARINC 429總線，這在航空電子設(shè)備激增的情形下是不允許的。

3　新型航空數(shù)據(jù)總線

3.1　ARINC 629

ARINC 629總線是波音公司為民用機(jī)開發(fā)的一種新型總線數(shù)字式自主終端存取通信，總線傳輸率為2Mb/s，線性拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，符合Hans準(zhǔn)則，ARINC629具有自主控制、可雙向傳輸、連接簡單、“插入式”兼容等特點(diǎn)，因而在波音777上得到了廣泛的應(yīng)用，成為機(jī)上信號(hào)處理、航空電子系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、飛機(jī)構(gòu)架系統(tǒng)及自動(dòng)駕駛儀通信的基礎(chǔ)。

3.2　光纖通道總線

光纖通道技術(shù)是美國國家標(biāo)準(zhǔn)委員ANSI于1998開始制定的數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)，是將計(jì)算機(jī)通道技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，具有全新概念的通信機(jī)制。2005開始小部分成熟的ANSI標(biāo)準(zhǔn)被IOS/IEC組織采納作為國際標(biāo)準(zhǔn)，光纖通道標(biāo)準(zhǔn)共分5層：介質(zhì)接口層、傳輸協(xié)議層、幀協(xié)議層、綜合服務(wù)層和高層服務(wù)層。

其傳輸速率可達(dá)Gb/s，可有效地支持無壓縮數(shù)字視頻信號(hào)的傳輸，滿足未來戰(zhàn)機(jī)的發(fā)展需求。光纖通道的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活多樣，按網(wǎng)絡(luò)功能和帶寬的不同要求構(gòu)成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)型、交換網(wǎng)型、仲裁環(huán)型等結(jié)構(gòu)。光纖通道技術(shù)受到國外尤其是美國軍方的重視，美國軍方專門成立了FC-AE小組，制定了航空電子版光纖通道標(biāo)準(zhǔn)。美國F-35飛機(jī)在研制中，光纖通道技術(shù)已成為高速網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的基礎(chǔ)。由于光纖通道網(wǎng)絡(luò)在提供高速率傳輸?shù)耐瑫r(shí)，還能夠保證信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量，這就使得它非常適合新一代飛機(jī)使用。

4　結(jié)束語

航空電子系統(tǒng)選用數(shù)據(jù)總線的基礎(chǔ)是該總線標(biāo)準(zhǔn)是否滿足系統(tǒng)通信速率、可靠性、抗干擾、兼容性、可擴(kuò)展等要求，MIL-STD-1553B和ARINC 429總線技術(shù)，由于具有一系列優(yōu)點(diǎn)，在飛機(jī)上得到了廣泛的應(yīng)用，但隨著技術(shù)的發(fā)展，這兩種總線技術(shù)已不能滿足新型飛機(jī)的發(fā)展要求。為解決這些問題，為新一代飛機(jī)的發(fā)展提供先進(jìn)的數(shù)據(jù)總線技術(shù)，必須使用新型的數(shù)據(jù)總線技術(shù)。

[1]唐寧，常青.航空數(shù)據(jù)總線技術(shù)分析研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2014，4：64-69.