姜維剛 韋正 王青鋒

摘要：目前，國(guó)內(nèi)外在總線技術(shù)的研究和應(yīng)用上逐步得到發(fā)展，國(guó)際上存在多種高速數(shù)據(jù)總線，其中MILSTD-1553B總線、FDDl總線、SFODB總線、lEEE1394總線幾種總線在軍工、航空航天領(lǐng)域應(yīng)用最多。隨著總線技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外也同步展開(kāi)了大量的關(guān)于模塊化設(shè)備的研究，在下一代的電力、通信、交通、航天、軍工等行業(yè)必將得到進(jìn)一步的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：總線技術(shù) 接口適配 模塊化設(shè)備 動(dòng)態(tài)重組

引言

由于缺乏統(tǒng)一的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和接口技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致在軍工、航天等行業(yè)任務(wù)系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)尺寸多樣、互連方式不一、系統(tǒng)難以兼容，在工作環(huán)境下的可靠性、維修性、保障性很難保證，嚴(yán)重影響了設(shè)備的效能發(fā)揮和履行使命任務(wù)的能力。因此急需頂層規(guī)劃指導(dǎo)下，對(duì)設(shè)備開(kāi)展模塊化技術(shù)研究，在裝備“三化”設(shè)計(jì)原則指導(dǎo)下，論證提出技術(shù)體制先進(jìn)、覆蓋領(lǐng)域面廣、可操作性強(qiáng)的模塊化設(shè)計(jì)系列標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而指導(dǎo)設(shè)備模塊化設(shè)計(jì)。

設(shè)備模塊化有利于實(shí)現(xiàn)設(shè)備通用、互換，是“三化”的基礎(chǔ)。設(shè)備模塊化的設(shè)計(jì)減少了設(shè)備及其備件的種類，提高了設(shè)備的可靠性，降低了使用、維護(hù)和管理的難度，從而提高了通信裝備的后勤保障能力。

1.國(guó)內(nèi)外研究狀況

1.1國(guó)外研究狀況

國(guó)外在軍用車輛任務(wù)系統(tǒng)模塊化建設(shè)方面具有成功的經(jīng)驗(yàn)，基本上是采用標(biāo)準(zhǔn)的集成設(shè)計(jì)體系和模塊化的設(shè)備接口。由于現(xiàn)代通信、數(shù)字信號(hào)處理、計(jì)算機(jī)和微電子等各種高新技術(shù)發(fā)展，通信設(shè)備的更新速度加快，種類更加繁多，系統(tǒng)更加復(fù)雜，從而使部隊(duì)對(duì)設(shè)備的使用、維護(hù)和管理變得越來(lái)越困難。面對(duì)這種新局面，國(guó)外軍事通信裝備的決策機(jī)構(gòu)都認(rèn)為裝備模塊化是解決上述矛盾的一個(gè)戰(zhàn)略性舉措。一些發(fā)達(dá)國(guó)家早在20世紀(jì)70年代就已經(jīng)采用了模塊化的設(shè)計(jì)方法，而英國(guó)從60年代后期就應(yīng)用模塊化概念開(kāi)發(fā)武器系統(tǒng)。美國(guó)海軍從70年代開(kāi)始大力推廣這一技術(shù)。目前，國(guó)外模塊化技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展已被廣泛應(yīng)用，技術(shù)也不斷發(fā)展。

1.2國(guó)內(nèi)研究狀況

在軍工、航天、通信等領(lǐng)域單設(shè)備研制領(lǐng)域，設(shè)備廠家分別在其電臺(tái)、交換設(shè)備中采用模塊化設(shè)計(jì)理念，將設(shè)備分為若干功能模塊。但目前不同設(shè)備、不同模塊還存在接口、結(jié)構(gòu)尺寸不統(tǒng)一等問(wèn)題。

國(guó)內(nèi)相關(guān)機(jī)構(gòu)已開(kāi)展大量的關(guān)于裝備模塊化理論研究，但在“三化”理論研究還沒(méi)有得到工程實(shí)際驗(yàn)證，而且目前尚沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)體系，能夠?qū)υO(shè)備提供商以及系統(tǒng)集成商的接口標(biāo)準(zhǔn)、物理特性標(biāo)準(zhǔn)、通信體制等進(jìn)行規(guī)范.導(dǎo)致模塊化設(shè)計(jì)在系統(tǒng)級(jí)集成設(shè)計(jì)領(lǐng)域缺乏指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)，以及缺乏對(duì)任務(wù)系統(tǒng)模塊化程度驗(yàn)證的手段，在這些方面與國(guó)外有明顯差距。

2.研究目標(biāo)、研究?jī)?nèi)容與關(guān)鍵技術(shù)

2.1研究目標(biāo)

目前各領(lǐng)域系統(tǒng)上裝設(shè)備模塊化程度為只能同型號(hào)設(shè)備互換，其接口和結(jié)構(gòu)形式無(wú)法滿足任務(wù)系統(tǒng)“三化”中模塊化要求，通過(guò)模塊化設(shè)備研究，進(jìn)行接口及結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一設(shè)計(jì)，以滿足大容量通信技術(shù)及通用化平臺(tái)設(shè)計(jì)要求。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成層面的設(shè)備模塊化，具有統(tǒng)一體系的接口及結(jié)構(gòu)形態(tài)，可根據(jù)不同任務(wù)系統(tǒng)需求，快速更換相應(yīng)的任務(wù)系統(tǒng)設(shè)備，達(dá)到相應(yīng)的需求。

2.2研究?jī)?nèi)容

模塊化設(shè)備主要研究?jī)?nèi)容有：

（1）模塊化設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)的研究

缺乏相關(guān)設(shè)備模塊化標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致設(shè)備外形結(jié)構(gòu)尺寸、接口定義各不相同。通過(guò)模塊化標(biāo)準(zhǔn)研究，形成一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)體系，將設(shè)備外形尺寸、接口技術(shù)及協(xié)議形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

（2）基于通信總線的接口適配技術(shù)研究

由于缺乏統(tǒng)一的接口技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致裝備任務(wù)系統(tǒng)布局混亂、互連方式不一、系統(tǒng)難以兼容，在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下的可靠性、維修性、保障性很難保證。通過(guò)采用基于IP通信的大容量通信技術(shù)可以提升裝備數(shù)據(jù)交換能力以及實(shí)現(xiàn)接口的統(tǒng)一

目前裝備上接口類型眾多，傳輸數(shù)據(jù)類型也各不相同.導(dǎo)致設(shè)備接口各不相同，各型車輛上裝任務(wù)系統(tǒng)布局混亂、互連方式不一、系統(tǒng)難以兼容，設(shè)備互換性差。

模塊化后裝備上裝設(shè)備具備統(tǒng)一的接口，所有設(shè)備對(duì)外接口形式及協(xié)議統(tǒng)一通過(guò)統(tǒng)一的接口直接與模塊化箱體組件的背板進(jìn)行連接，無(wú)需再進(jìn)行別的線纜連接。這就需要模塊化箱體的背板設(shè)計(jì)能夠適配各種接口協(xié)議，統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成IP數(shù)據(jù)在車內(nèi)及車際間進(jìn)行傳輸。

（3）基于通用化平臺(tái)模塊化結(jié)構(gòu)研究

通過(guò)通用化平臺(tái)研究可實(shí)現(xiàn)根據(jù)不同任務(wù)系統(tǒng)需求，快速構(gòu)建符合要求的裝備，減少承載平臺(tái)的品種;實(shí)現(xiàn)裝備快速集成及動(dòng)態(tài)重組功能。模塊化后裝備任務(wù)系統(tǒng)設(shè)備具備統(tǒng)一的接口和結(jié)構(gòu)形態(tài)，可根據(jù)不同任務(wù)系統(tǒng)需求，快速更換相應(yīng)的任務(wù)設(shè)備，達(dá)到相應(yīng)的任務(wù)需求。

模塊化后設(shè)備應(yīng)能拆分成最小單元模塊，結(jié)構(gòu)形式應(yīng)滿足模塊化箱體結(jié)構(gòu)形式，如果設(shè)備體積無(wú)法做到最小的單元模塊，可按最小單元模塊的倍數(shù)進(jìn)行擴(kuò)展。設(shè)備都具備統(tǒng)一的電源接口和信號(hào)接口，如下圖1所示。

（4）人機(jī)操作界面虛擬化技術(shù)研究

裝備上裝任務(wù)系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)支持統(tǒng)一的管理與實(shí)時(shí)監(jiān)控，并人機(jī)操作界面虛擬化，通過(guò)軟件界面對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作?，F(xiàn)役裝備部分設(shè)備可實(shí)現(xiàn)在終端上通過(guò)軟件的集中管控，但大多數(shù)設(shè)備還是無(wú)法實(shí)現(xiàn)，各設(shè)備只能在自己?jiǎn)卧O(shè)備的控制面板上進(jìn)行相應(yīng)的管理和控制操作?！叭焙笱b備人機(jī)操作界面虛擬化，可通過(guò)控制總線等技術(shù)將設(shè)備與終端連接，在終端上進(jìn)行設(shè)備的集中管理和控制，降低了操作的復(fù)雜程度，也減少了操作人員的工作量。

（5）統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的自檢信息、開(kāi)關(guān)機(jī)信息及故障代碼上報(bào)技術(shù)研究

裝備上裝任務(wù)系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)具備統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的自檢信息、開(kāi)關(guān)機(jī)信息，故障代碼上報(bào)功能。

2.3關(guān)鍵技術(shù)

2.3.1基于車內(nèi)通信總線的接口適配技術(shù)

現(xiàn)役裝備上裝設(shè)備接口類型眾多，參考標(biāo)準(zhǔn)也各不相同。而要實(shí)現(xiàn)設(shè)備的模塊化，就要做到接口的統(tǒng)一，從接口接插件類型到接口協(xié)議都要做到統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互換和動(dòng)態(tài)重組。

目前現(xiàn)役設(shè)備接口協(xié)議及參考標(biāo)準(zhǔn)眾多，通過(guò)采用基于IP通信的大容量車內(nèi)通信技術(shù)可以提升裝備的車內(nèi)數(shù)據(jù)交換能力以及實(shí)現(xiàn)接口的統(tǒng)一。將任務(wù)系統(tǒng)設(shè)備所有的接口協(xié)議通過(guò)總線的接口適配技術(shù)轉(zhuǎn)換成IP數(shù)據(jù)，然后在總線上進(jìn)行傳輸。

2.3.2基于通用化平臺(tái)模塊化結(jié)構(gòu)

通用化的承載平臺(tái)，可根據(jù)不同任務(wù)系統(tǒng)需求，快速構(gòu)建符合要求的裝備，減少承載平臺(tái)的品種，實(shí)現(xiàn)裝備快速集成及動(dòng)態(tài)重組功能。

模塊化后任務(wù)系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)能拆分成最小單元模塊，結(jié)構(gòu)形式應(yīng)滿足模塊化箱體結(jié)構(gòu)形式，如果設(shè)備體積無(wú)法做到最小的單元模塊，可按最小單元模塊的倍數(shù)進(jìn)行擴(kuò)展。設(shè)備都具備統(tǒng)一接口。

2.3.3人機(jī)操作界面虛擬化技術(shù)

模塊化設(shè)備后，通過(guò)總線技術(shù)將設(shè)備連接到終端，所有任務(wù)系統(tǒng)設(shè)備都可以在終端上通過(guò)軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，通過(guò)軟件對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作。

2.3.4自檢信息及故障代碼自動(dòng)上報(bào)技術(shù)

模塊化設(shè)備后，設(shè)備具備自檢信息、開(kāi)關(guān)機(jī)信息及故障代碼自動(dòng)上報(bào)功能，將信息傳輸?shù)教摂M化界面，可以進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控和管理。

參考文獻(xiàn)

[1]余奇等美軍JTRS通信體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展研究。科技信，息2009年笫13期。