光纖通訊在空空導(dǎo)彈飛控系統(tǒng)中的研究和應(yīng)用
空空導(dǎo)彈飛控系統(tǒng)是導(dǎo)彈信息處理的核心部分,擔(dān)負(fù)著與彈內(nèi)外通訊的功能。飛控系統(tǒng)與其他各系統(tǒng)的通訊總線(xiàn)形式多樣,總線(xiàn)形式主要有一次性指令、模擬量、ARINC429總線(xiàn)、1553B總線(xiàn)、RS 422總線(xiàn)、LVDS總線(xiàn)、并行總線(xiàn)等,存在通訊速率低、易受電磁干擾、線(xiàn)纜粗重、總線(xiàn)形式多樣、不易組網(wǎng)、測(cè)試設(shè)備復(fù)雜等缺點(diǎn)。空空導(dǎo)彈未來(lái)發(fā)展的方向是信息量大、傳輸速率高、小型化、抗強(qiáng)電磁干擾等,因此目前的總線(xiàn)方式不能滿(mǎn)足要求。而光纖通訊隨著技術(shù)的發(fā)展,已具備通訊速率高、抗電磁干擾能力強(qiáng)、線(xiàn)纜輕便、易小型化等特點(diǎn),已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。目前飛機(jī)內(nèi)部已逐步形成了以光纖傳輸?shù)目偩€(xiàn)系統(tǒng),相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)已建立,在載機(jī)的懸掛系統(tǒng)中預(yù)留了光纖接口作為未來(lái)發(fā)展的需求,而且也有許多以光纖為物理層,將其他總線(xiàn)協(xié)議移植到光纖總線(xiàn)上的應(yīng)用,因此構(gòu)建以光纖為物理層的總線(xiàn)通訊系統(tǒng),制定統(tǒng)一合理的總線(xiàn)協(xié)議,是解決空空導(dǎo)彈發(fā)展問(wèn)題的一種方法。
1 空空導(dǎo)彈飛控系統(tǒng)通訊現(xiàn)狀及存在問(wèn)題
在空空導(dǎo)彈中,飛控系統(tǒng)肩負(fù)著導(dǎo)彈內(nèi)外的信息交換功能,負(fù)責(zé)與載機(jī)、導(dǎo)引系統(tǒng)、遙測(cè)系統(tǒng)、舵控系統(tǒng)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)的信息交換,未來(lái)可能還要增加與引戰(zhàn)系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)字通訊功能。
1.1 通訊總線(xiàn)現(xiàn)狀
目前飛控系統(tǒng)與各系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)的總線(xiàn)主要有:ARINC429總線(xiàn)、1553B總線(xiàn)、RS 422總線(xiàn)、LVDS總線(xiàn)、BMK總線(xiàn)等,如圖1所示。
ARINC429總線(xiàn)是一對(duì)單向、差分耦合、雙絞屏蔽線(xiàn),最高速率為100Kb/s??偩€(xiàn)上只允許有1個(gè)發(fā)送設(shè)備,可以有多個(gè)(小于等于20個(gè))接收設(shè)備。信息傳輸采用雙極性歸零制的三態(tài)碼調(diào)制方式。每個(gè)ARINC429字由5部分組成:
(1)標(biāo)號(hào)位LABEL:用于區(qū)分字的物理含義,等同于數(shù)據(jù)幀的地址;
(2)源目的識(shí)別位(SD):可以用以區(qū)分多系統(tǒng)中的源和日的地;
(3)數(shù)據(jù)位(DATA):將數(shù)據(jù)編碼;
(4)符合狀態(tài)位(SSM):用以表征數(shù)據(jù)字的特性,如方向、符號(hào)等;
(5)奇偶校驗(yàn)位:可以選擇奇校驗(yàn)和偶校驗(yàn)。
(4)符合狀態(tài)位(SSM):用以表征數(shù)據(jù)字的特性,如方向、符號(hào)等;
(5)奇偶校驗(yàn)位:可以選擇奇校驗(yàn)和偶校驗(yàn)。
RS 422總線(xiàn)是一對(duì)單向、差分傳輸、雙絞屏蔽線(xiàn),最高速率可達(dá)10 Mb/s;總線(xiàn)上只允許有1個(gè)發(fā)送設(shè)備,最多10個(gè)接收設(shè)備。標(biāo)準(zhǔn)僅規(guī)定了硬件接口的電氣特性,支持單點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通訊方式,未規(guī)定接插件、電纜、頂層通訊協(xié)議;而實(shí)際用法為:協(xié)議約定好字?jǐn)?shù),第一個(gè)為狀態(tài)字,后面是數(shù)據(jù)字,最后是校驗(yàn)字,為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊協(xié)議;
LVDS總線(xiàn)是低壓差分電流驅(qū)動(dòng)總線(xiàn),通信速率可達(dá)600Mb/s,信號(hào)有效電壓為300 mV,在高速率通訊中電壓擺幅??;由于信號(hào)電壓過(guò)低,所以通訊易受干擾。LVDS總線(xiàn)與RS 422總線(xiàn)類(lèi)似,主要規(guī)定了電氣特性,無(wú)頂層通訊協(xié)議,在應(yīng)用時(shí)自行規(guī)定通訊協(xié)議,協(xié)議與RS 422總線(xiàn)應(yīng)用類(lèi)似;1553B總線(xiàn)是數(shù)字式時(shí)分制指令/響應(yīng)型多路傳輸數(shù)據(jù)總線(xiàn),它由數(shù)據(jù)總線(xiàn)、遠(yuǎn)程終端、總線(xiàn)監(jiān)視器、總線(xiàn)控制器組成??偩€(xiàn)系統(tǒng)信息傳輸?shù)目刂茩?quán)惟一歸總線(xiàn)控制器所有;采用指令/響應(yīng)型的異步操作;信息傳輸采用半雙工方式;數(shù)據(jù)總線(xiàn)上的信息流由消息組成。1553B有完備的通訊協(xié)議,每個(gè)字由20位組成,分為命令字、數(shù)據(jù)字、狀態(tài)字三種類(lèi)型。其中,命令字包含以下信息:遠(yuǎn)程終端地址、發(fā)送接收狀態(tài)位、子地址(或方式代碼)、數(shù)據(jù)字計(jì)數(shù)(或方式代碼);數(shù)據(jù)字:根據(jù)協(xié)議自行確定或根據(jù)標(biāo)準(zhǔn);狀態(tài)字包含以下信息:遠(yuǎn)程終端地址、消息差錯(cuò)、測(cè)試手段、服務(wù)請(qǐng)求、廣播指令、忙等狀態(tài);主要由位來(lái)表示。
關(guān)鍵詞:
光纖通訊
空空導(dǎo)彈
飛控系統(tǒng)
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