航空专用数据总线技术探究

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1、航空专用数据总线技术探究　　摘要：本文从航电系统结构的演变出发，通过对1553B、ARINC429、STANAG3910等传统总线和FC、AFDX、TTE等新一代总线的研究分析，归纳出了航空专用数据总线技术的发展脉络，明确了国内该领域的发展方向。关键词：航空专用数据总线航电系统光纤通道中图分类号：TN919文献标识码：A文章编号：1007-9416（2013）10-0061-03伴随着电子信息技术的迅猛发展，航电系统（AvionicsSystems）在航空器中的重要性日益凸显，已经成为衡量其先进程度

2、的最重要的标准之一。航电系统的发展依赖于各方面技术的突破和实现，航空专用数据总线（Aerospace-specificDataBus）技术正是其关键技术之一。航空专用数据总线技术与航电系统结构的发展相辅相成，一项新的总线技术的发展催生了新一代航电系统结构的出现，一种航电系统结构的提出也会促使新一代总线技术的产生。而本文则从航电系统结构的演变入手，进而展开对传统总线和新一代总线多项技术的分析研究。1航电系统结构的演变1.1分布式模拟结构（DistributedAnalogueArchitecture）

3、11这类上世纪五六十年代出现的系统未采用数据总线，各主要单元通过配线相互连接，如图1（a）所示，这就使得飞行器需要非常庞杂的配线。而模拟系统的设备大都比较笨重，且较容易出现偏离和漂移现象，在高低温时就更为明显。所以随着数字技术的发展和应用，这种结构逐渐退出了历史舞台。1.2分布式数字结构（DistributedDigitalArchitecture）上世纪七十年代，随着数字处理设备的逐渐成熟，速度快、精度高、无漂移和偏离问题的数字结构应运而生。在这个阶段，如图1（b）所示，数据总线得到了应用，例如民

4、用标准ARINC429（110kbit/s）、英军标准串行总线Tornado（64kbit/s）。数据总线的应用明显改善了各单元间的数据传输，推动了系统设备统一化，但在该阶段的设备仍只注重其功能，维修性、扩展性较差。1.3联合式数字结构（FederatedDigitalArchitecture）11各个功能单元相互独立，各单元之间通过军标数据总线连接，如图1（c）所示，这就是联合式数字结构的主要特点。这种结构的出现是与上世纪八十年代军标1553B数据总线得到广泛应用密不可分的。1553B数据总线在传

5、输速率较之以前的数据总线提高了一个数量级的同时，也使得系统结构的可靠性得到明显提升，从而成为真正意义上的航空专用数据总线。但随着数据处理与通信的需求日趋提升，这种结构的设备兼容性不高、系统开放性偏低、数据带宽有限等弊端也日渐显现，制约了航电系统整体性能的提升。1.4综合模块化结构（IntegratedModularArchitecture）上世纪九十年代以来，商业现货组件（Commercial-off-the-shelf，COTS）的理念催生了综合模块化航电（IMA）结构的产生，这是一种由商业成熟的

6、标准化功能单元构成的系统结构，这些功能单元同时运行在一个共享的计算平台上[1]，如图1（d）所示。这种开放式标准化的结构大大提升了航电系统的可重用性、可移植性，一定程度上满足了系统高性能、功能复杂性的要求。2传统航空专用数据总线2.1MIL_STD_1553B/1773总线MIL_STD_1553B总线由美国自动化工程师协会于1978年发布，全称为飞行器内部时分命令/响应式多路数据总线，我国与之对应的标准是GJB289A-97。该总线采用冗余的总线型拓扑结构，传输数据率可达1Mb/s。其主要功能是为

7、所有连接到总线上的航电系统提供综合化、集中式的系统控制和标准化接口。该总线技术首先运用于美国空军F-16战斗机，在过去的30多年中，被成功地应用于多种战机以及导弹控制、舰船控制等领域[2]。11由于MIL_STD_1553B总线使用窄带宽的屏蔽双绞线，难以在电磁干扰环境下提供高性能和高可靠性的高速数据传输，1988年，美国国防部发布了MIL_STD_1773，利用光纤传输介质来取代屏蔽双绞线以及电缆，其他的高层协议与MIL_STD_1553B相同。目前，MIL_STD_1773已发展到了双速率、高速

8、度的阶段，其中，波音（Boeing）公司研制了基于MIL_STD_1773标准的双速率的收发器（具有1Mb/s和20Mb/s两种速率），其中1Mb/s主要用于MIL_STD_1553B总线，而20Mb/s主要用于高速数据传输。1553B总线作为第一代军用数据总线技术，在上世纪七八十年代日渐成熟并得到广泛的应用。然而，随着对数据传输（视频、音频、分布式数据）应用的需求日益增加，其有限的带宽（1Mb/s）已逐渐无法完全满足现代系统对数据传输的需要，且集中的总线控制器给系统