综合化航电设备中数字交换网络系统应用需求与实现
综合化航空电子技术分析
综合化航空电子技术分析1. 引言1.1 综合化航空电子技术分析综合化航空电子技术是指将各种航空电子设备进行整合和优化，以提高航空器飞行性能、安全性和效率的技术。
随着航空产业的快速发展和航空器性能要求的不断提高，综合化航空电子技术逐渐成为现代航空领域的重要发展方向。
综合化航空电子技术的核心在于整合不同的电子设备和系统，使其能够相互通信、共享信息，并实现自动化控制和反馈。
通过综合化，航空器可以实现更精确的导航定位、更快速的数据处理、更可靠的通信连接，从而提升整体性能。
在应用方面，综合化航空电子技术已经广泛应用于飞行导航系统、航空通信系统、飞行控制系统、卫星定位系统等领域。
这些技术的应用使得航空器在飞行过程中能够实现更高的精准度、可靠性和安全性。
综合化航空电子技术的发展趋势主要体现在对新技术的不断集成和创新，包括人工智能、大数据分析、物联网等技术的应用，以及对航空器智能化、自主化的追求。
这些趋势将继续推动综合化航空电子技术向更高水平发展，为航空产业带来新的机遇和挑战。
2. 正文2.1 航空电子技术的发展历程航空电子技术的发展历程可以追溯到20世纪初。
在那个时期，航空器主要依靠机械部件进行操作，电子技术的应用很有限。
随着电子技术的不断发展，航空电子技术逐渐开始应用于航空器中，并在第二次世界大战期间得到了快速发展。
20世纪50年代，随着航空器的发展和航空业的迅速壮大，航空电子技术迎来了一个新的发展时期。
航空器开始广泛应用雷达、导航系统、通信设备等电子设备，大大提高了航空器的性能和安全性。
进入20世纪80年代以后，随着微电子技术与航空电子技术的结合，航空电子技术迈入了一个全新的阶段。
航空器可以通过卫星通信实现全球范围内的通信，航空雷达系统也得到了极大的改进，使航空器在恶劣天气条件下的飞行更加安全可靠。
随着时代的发展和技术的进步，航空电子技术已经成为航空业中不可或缺的一部分，为航空器的设计、制造和运行提供了重要支持和保障。
民用飞机综合航电系统技术分析
I G I T C W技术 分析Technology Analysis62DIGITCW2022.121 民用飞机综合航电系统发展现状本文以波音787和空客A380的综合航电系统为例进行现状分析。
1.1 波音787波音787的综合航电系统采用开放式CCS 结构，具体构成为CDN （通用数据网）、CCR （通用计算设备）、RDC （远程数据采集器）等，构成相对复杂，结构成分较多。
其中，通用计算设备的机柜中安插若干个GCM （通用处理模块）、通用数据网（每秒100兆字节）以及LR M （可更换模块）。
波音787的综合航电系统还整合了非传统航电系统的处理与控制功能，具体包括燃油、环控、防火、电源、起落架、液压、防冰、舱门系统等。
除此之外，其计算机系统以ARINC 653为标准进行设计，以此控制系统改变流程期间的成本投入，同时提高系统的兼容属性，为日后迭代优化等工作提供支持。
该民用飞机的综合航电系统中还采用了网络技术以及与其相兼容的技术，由此可以实现数据的准确、高效传递。
数据链由核心网络、孔底数据链和通用核心系统组成，主要负责外界数据采集与上传。
其中，数据传输期间统一落实AFDX 标准，依托于LED 液晶显示屏的使用以及工业标准GUI 图形界面的设计，满足相关人员的数据查看与操控所需[1]。
1.2 空客A380空客A 380的综合航电系统以I M A 为主，所谓IMA ，是指集成模块化航空电子设备，同时辅以CTOS （商用货架产品）技术和Integeity-178B 操作系统。
在整个系统框架中，该飞机共使用32个IMA 模块，均属于场外可更换模块，分别应用于起落架、显示系统、告警系统、环控系统、引气系统、电传操纵系统、电气系统、自动驾驶系统、燃油系统和液压系统等。
对于该综合航电系统的核心处理以及输入、输出模块而言，其统称为CPIOM ，组成要素较多，构成成分包括PCI 内部互联板、中央处理器线路板、输入线路板等。
AFDX应用分析
104航空制造技术·2010 年第3 期AFDX应用分析A F D X 全称为航空电子全双工交换式以太网（A v i o n i c s F u l l D u p l e x S w i t c h e d E t h e r n e t，A F D X），它是为在航空子系统之间进行数据交换而定义的一种协议（I E E E 802.3和A R I N C 664 Part7）标准，是基于ARINC429和1553B 基础之上的一种总线通信协议规范（ARINC664）。
AFDX 的组成AFDX 具有拓展的网络拓扑，它的拓扑结构为星型。
A F D X 网络主要由端系统、A F D X 交换机以及传输链路组成，如图1所示。
端系统是构成AFDX 网络的一种重要网络元件，它嵌入在每个航空电子子系统中，将子系统与A F D X 网络连接起来，负责消息的发送和接收。
A F D X“确定型网络”的特性主要由端系统实现，这些特性主要包括流量整形、完整性检测和冗余管理等。
GE 智能平台 郑锡平交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。
相比于商用以太网交换机，A F D X 交换机具备了过滤功能、交换功能、故障隔离以及静态路由等特点。
每个端系统分别与A F D X 交换机相连，每台交换机大约能连接20个端系统，形成接入交换网络；A F D X 交换机之间通过背板总线连接，形成骨干交换网络。
每个航空电子子系统采用全双工方式用2对双绞线直接连接在交换机上，一对用来发送（T X），一对用来接收（R X）。
这样就消除了半双工以太网中遇到的争夺问题。
在实际中，会使用一个冗余的交换机。
AFDX 帧结构A F D X 网络中传输的信号和以太网一样是以帧的形式存在的，帧是以太网通信信号的基本单元。
A F D X 帧结构遵守由I E E E 802.3标准规范的以太网帧结构。
A F D X 网络在运行时需要2个互为冗余的交换网络（网络A 和网络B），AFDX 通过冗余路径来提高网络的可靠性。
飞行器内部信息交互无缆化需求分析和体系构想
飞行器内部信息交互无缆化需求分析和体系构想张翠平;卢宁宁;张海鹏【摘要】传统的无人/载人航天器、航空器主要通过数据总线完成内部信息交互.但这种有缆通信方式不仅增加了航天器的体积和重量,而且降低了系统的安全性和灵活性,不便于设备的快速组装与集成测试.提出了一种适于飞行器内部信息交互的无缆化通信方式,通过归纳对比国内外典型技术方案,针对狭小、紧凑封闭空间中的信道特征以及复杂电磁环境的特点,分析了飞行器内无缆信息交互的技术挑战和研究需求,最终形成包括总体架构构想及组网、接入和传输关键技术在内的研究思路,为我国航空航天无缆化通信提供参考.【期刊名称】《无线电工程》【年(卷),期】2017(047)008【总页数】5页(P9-13)【关键词】飞行器内部;无缆化;数据总线;弹性组网;高速通信;混合接入【作者】张翠平;卢宁宁;张海鹏【作者单位】中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄 050081;中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄 050081;中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄 050081【正文语种】中文【中图分类】TN927.2Abstract The traditional internal information exchange inunmanned/manned spacecraft and aircraft is completed by databus.However the disadvantage of this cable communication is obvious,such as increased spacecraft volume and weight,decreased system security and flexibility and inconvenient equipment quick assembly and pared with typical technical solutions at home and abroad,this paper proposes a new type of wireless internal information exchange in flight vehicle.Based on channel characteristics in compact enclosed space and complex electromagnetic environment,the technical challenges and research requirements are analyzed,and the system solution is finally proposed,including overall architecture assumption,networking,access,and transmission.This work could provide the reference for aerospace wireless communications.Key words intra flight vehicle;wireless;data bus;flexible network;high-speed communication;mixed access目前，在飞机、卫星和载人航天器中，一般使用航空数据总线，在航电设备、载荷系统、飞行系统和控制系统之间实现信息交互[1-7]。
综合化航电跨平台数据使用方法研究
科技风2016年2期下引言随着综合化航空电子系统实现的功能越来越复杂，单一的硬件模块已经不能满足全部航电应用的运行需求，因此，所有的航电应用根据功能划分以及对硬件资源的要求，被合理地分配综合化航电跨平台数据使用方法研究王宁韩春阳中航工业西安航空计算技术研究所陕西西安710000摘要：航空电子系统涵盖了整个飞机上所有的航电应用任务，对飞机飞行任务的执行起着至关重要的作用，如果没有航电系统，飞机仅仅是一架能飞上天的机器而已，有了航电系统飞机才能展现出它的强大功能。
随着对飞机功能要求的不断提高，航电应用的数量越来越多，设计也越来越复杂，在众多复杂的设计中，各个应用之间跨平台进行的数据交换是非常重要的一环。
本文讨论了一种实现数据跨平台使用的方法。
关键词：综合化航电；数据交换；航电应用图1电梯轿厢剖面图箱体螺纹相连。
首先，所述的橡胶垫底端中心处还设有防震组件，所述的橡胶垫与防震组件紧贴相连。
第二步，所述的防震组件还包括钢管、防振弹簧、底板。
第三步，所述的钢管均布在橡胶垫底部，数量为若干个。
第四步，所述的防震弹簧位于钢管内部中心处，所述的防震弹簧与橡胶垫紧贴相连。
最后，所述的底板位于防震弹簧底端，所述的底板与防震弹簧焊接相连。
在下文中，阐述了多种特定细节，以便提供对构成所描述实施例基础的概念的透彻理解。
如图1所示，一种安全减震电梯，包括电梯箱体1，包括安全气囊2、橡胶垫3、马达4、充气管5、速度监测器6、控制终端7，所述的安全气囊2位于电梯箱体1外部底端中心处，所述的安全气囊2与电梯箱体1胶接相连，所述的橡胶垫3位于安全气囊2底端中心处，所述的橡胶垫3与安全气囊2胶接相连，所述的马达4位于电梯箱体1外部左侧底端处，所述的马达4与电梯箱体1螺纹相连，所述的充气管5位于安全气囊2内部左侧中心处，所述的充气管5与安全气囊2胶接相连，所述的速度监测器6位于电梯箱体1外部右侧中心处，所述的速度监测器6与电梯箱体1螺纹相连，所述的控制终端7位于电梯箱体1外部右侧底端，所述的控制终端7与电梯箱体1螺纹相连，所述的橡胶垫3底端中心处还设有防震组件301，所述的橡胶垫3与防振组件301紧贴相连，所述的防震组301件还包括钢管3011、防震弹簧3012、底板3013，所述的钢管3011均布在橡胶垫3底部，数量为若干个，所述的防震弹簧3012位于钢管3011内部中心处，所述的防震弹簧3012与橡胶垫3紧贴相连，所述的底板3013位于防震弹簧3012底端，所述的底板3013与防震弹簧3012焊接相连。
航电系统简介.pdf
批准（签名）：任课教员（签名）：年月日班次上课日期节次上课时数累计时数教学场所无线电章 (节) 目：第二章航电系统课题：航电系统内容提要与质量要求：1、知道航电系统的概念；2、知道航电系统的发展历史和趋势。
重点与难点：航电系统的发展器材与设备：多媒体教学课件课前检查顺序题目学员姓名成绩1 谈谈对航电系统的认识。
234教学方法教学内容时间课前检查谈谈对航电系统的认识。
答：综合航空电子系统2'引言航电系统综合航空电子亦称航空电子，其英文“avionics”是由“aviation(航空)”和“electronics(电子学)”两词相结合，而派生出来的。
自二次世界大战后的几十年来，美国、德国、法国、英国、前苏联(俄罗斯)先后开展航空电子系统技术的研究，航空电子已经成为一门独立的学科。
2'一、航电系统的简介航电系统全称“综合航空电子系统”，是现代化战斗机的一个重要组成部分，战斗机的作战性能与航空电子系统密切相关。
可以说，没有高性能的航电系统，就不可能有高效能作战的战斗机。
多传感器综合（MSI）的目标是改变目前各种传感器分立的状态，实现互为补充、互为备份、扬长避短、综合使用各传感器提供的信息；对多传感器实现综合的控制和管理，在现2' 教学内容、步骤、方法有的硬件和软件水平上获得比任何单独的传感器性能更高的传感器系统。
讲述法根据PPT上飞机类型进行讲解二、航电系统的历史在航空电子系统发展中系统结构不断演变，因此航空电子系统的“结构”成为划时代的主要依据。
（一）分立式结构早期的航空电子系统为分立式结构，系统由许多“独立的”子系统组成，每个子系统必须依赖于驾驶员的操作(输入)，驾驶员不断从各子系统接收信息，保持对武器系统及外界态势的了解，五十年代的战斗机F-100、F-101等使用了典型的分立式结构。
（二）混合式结构混合式结构是向综合化过渡的一种结构形态，它出现了部分子系统之间的综合，例如火控计算机、平显、火控雷达等之间的综合；大气数据计算机、高度表、空速表、垂直速度表、攻击传感器、大气温度传感器的组合；飞行指引计算机、航恣系统、塔康等结合。
基于模型的设计在综合模块化航电系统（IMA）网络资源分配中的应用分析
基于模型的设计在综合模块化航电系统（IMA）网络资源分配中的应用分析基于模型的设计在综合模块化航电系统(IMA)网络资源分配中的应用分析本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！综合模块化航电系统(Integrated Modules Avionics)是一种新型的航电系统架构，相比较于传统的航电系统架构，它取消了原各成员系统独立的LRU 部件，为各个子航电系统集中提供计算资源、网络资源合接口资源。
这样各子航电系统只需要提供相应的传感器(Sensor)、作动器(Effector)及驻留应用(Hosted Application)集成到综合航电系统中即可提供飞机级的功能。
资源的集中高效使用可大幅降低飞机体积、重量、成本。
在许多新型民用客机(B787、A380)及军用飞机(F35)中已有成功的应用。
民用的综合航电系统通常采用ARINC653 分时分区操作系统作为计算资源平台、ARINC664 改进的确定性以太网作为网络资源平台、提供ARINC429，ARINC825，ARINC 664，模拟量，离散量相互转换的接口单元作为接口资源平台。
由于综合航电系统需要依照外部需求统一分配计算资源、网络资源和接口资源，而在设计阶段，外部的需求常常需要进行调整变更，所以综合航电系统的部件级LRU(计算模块、交换机模块、接口模块)通常采用软件+ 配置文件的架构来平衡软件开发需求要求相对稳定而系统需求常常变化的要求。
配置文件通常会包含大量的计算、网络、接口参数且各LRU 间的参数间又有很强的相互耦合依赖关系。
配置文件的巨大工作量、资源分配相互的依赖性及开发阶段频繁调整变更的特性推动平台提供者开发一套自动化的工具去完成整个综合航电系统的资源的自动分配及配置文件的自动生成。
基于模型的设计的方法主要是用可扩展标记语言(XML)或图形化建模语言(UML)描述各软硬件部件的特性及架构，依据一定的规则驱动，自动分配资源，计算具体参数，生成于符合操作系统、接口芯片、总线规范的配置文件。
常用的民用航空器机载数据总线浅析
◼引言民用航空器对航空电子设备传输的速度、可靠性、性能、效率的需求，航空电子设备在复杂结构系统中的运用，航空器机载数据总线在整个飞机航电系统架构中起着核心作用，可以比喻成飞机的“经脉”，贯穿整个飞机系统，操作飞机运转的神经中枢。
新一代的总线技术不断地推出，以适应和满足高速发展的航空电子系统的需求。
在我国大飞机事业迅速发展的背景下，加快民用航空器机载数据总线的研究，以满足自主研发、自主设计、自主制造的需求。
◼1 航空机载数据总线概述民用航空器机载数据总线技术是实现各设备系统之间的数据通信，各设备和子系统之间通过总线联系在一起，组成整个庞大的航空系统网络。
目前民用航空器运用最广泛的是ARINC429数据总线、ARINC629数据总线，以及近几年推出的AIRNC 664 AFDX数据总线。
◼2 应用广泛的航空机载数据总线2.1 ARINC429数据总线民用航空器数据总线一个重大的变革是20世纪70年代和80年代 ARINC429总线的应用，总线上不再需要控制器，以最高100 KB/s的传输速率在各种航空电子设备之间传输数据。
ARINC429全称是数字式信息传输系统，是由美国航空电子工程委员会（AEEC）制定的一种民用航空器机载总线规范。
ARINC429总线通信方式是用带有奇偶校验的32位信息字，并采用双极型归零的三态调制编码方式。
ARINC429总线结构简单、性能稳定、抗干扰性强，最大的优势在于可靠性高。
ARINC429数据总线开启了航空电子设备的数字时代，它是一种相对比较慢的串行双绞线数据总线，总线使用的是非集中控制方式。
ARINC429总线上只有一个终端可以发送，多达20个终端可以接收，这使得总线上数据传输有序稳定，不会存在单点故障，传输可靠，错误隔离性好，大大提高了数据传输的稳定性和可靠性。
但ARINC429总线从主系统发出数据，传输到子系统，子系统是不会反馈确认信息的，如需要子系统反馈确认信息主系统，还需要增加另一条总线。
端局交换机在航空通信中的应用与优化
端局交换机在航空通信中的应用与优化航空通信是现代航空业中不可或缺的重要组成部分，而端局交换机作为航空通信中的重要设备，发挥着至关重要的作用。
本文将探讨端局交换机在航空通信中的应用和优化措施。
首先，端局交换机在航空通信中起到了连接和转发信号的作用。
航空通信的信号需要通过终端设备（如无线电台、天线等）传输至端局交换机，然后再从端局交换机转发到目标设备，如航空交通管理中心或飞机驾驶舱。
端局交换机具备信号的接收、转发和分发功能，确保了信号的稳定传输和快速响应。
其次，端局交换机能够实现对多个通信频率的支持和管理。
航空通信中存在多个不同频率的通信，包括VHF（Very High Frequency）和HF（High Frequency）等。
端局交换机能够根据不同的频率要求，对信号进行处理和转发，使得不同频率的通信在航空通信系统中得以有效管理和协调。
此外，端局交换机还能够实现通信的安全性保障。
航空通信中的数据传输涉及到大量的敏感信息，例如飞行计划、气象信息等。
为了保证通信的机密性和完整性，端局交换机采用了一系列的安全性措施，如加密传输、身份验证等。
这些安全性措施不仅保护了通信数据的机密性，同时还防止了未经授权的访问和篡改。
为了优化端局交换机在航空通信中的应用，可以采取以下措施：首先，提升端局交换机的处理能力和性能。
随着航空业的飞速发展，航空通信的数据量和需求也呈现出快速增长的趋势。
为了适应这种变化，端局交换机需要具备更高的处理能力和性能，以确保通信的高效和稳定。
其次，优化信号传输的可靠性和稳定性。
航空通信中的信号传输需要面对各种挑战，如天气、地理条件等。
端局交换机应采取合适的信号增强和纠错技术，以提高信号传输的可靠性和稳定性，确保通信的畅通无阻。
另外，加强对端局交换机的维护和管理。
良好的维护和管理对于保证端局交换机的正常运行和使用至关重要。
航空通信系统需要定期检查和保养端局交换机，确保其硬件和软件的完好性，并及时更新和升级系统，以适应日益发展的航空通信需求。
航电全双工交换以太网(AFDX)数据处理方法探悉
步传输模式（ＡＴＭ）减少总线竞争，并能够消除信息包
传输的不确定性；同时还采用具有冗余管理机制的双 网络结构，使数据传输具有更高的可靠性。
③ＵＤＰ Ｈｅａｄｅｒ：包含发送端系统和接收端系统的
通信端１：３（Ｐｏｒｔ）、有效数据长度等信息； ④ＵＤＰ Ｐａｙｌｏａｄ（Ａｖｉｏｎｉｃｓ 据帧中的有效数据；
图２ Ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ
００
００ ００
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⑤ＸＭＬ易于在任何应用程序中读写数据信息，并 可以用作各种不同系统之间的交流媒介，这使得ＸＭＬ 很快成为跨平台信息交换的唯一公共语言，同时也为 实现自动化录入信息文件提供了方便；
关键词：飞行试验；ＡＦＤＸ；数据处理 Ｄａｔａ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｏｆ Ａｖｉｏｎｉｃｓ Ｆｕｌｌ Ｄｕｐｌｅｘ Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｅｔｈｅｒｎｅｔ
ＳＵＮ Ｙａｎ—ｆａｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｊｉｎ—ｎａ
（ＡＶＩＣ
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｆｌｉｇｈｔ Ｔｅｓｔ Ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ，Ｘｉ’ａｎ ７ １００８９，Ｃｈｉｎａ）
００
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光分插复用设备(ADM)在航空行业通信中的应用
光分插复用设备（ADM）在航空行业通信中的应用随着航空行业的快速发展和信息通信技术的进步，航空通信设备也在不断更新和升级，以满足飞行安全、通信效率和数据传输的要求。
其中，光分插复用设备（ADM）作为一种重要的通信设备，在航空行业中发挥着重要作用。
ADM是一种利用光纤进行信号传输和交换的设备，能够实现不同光纤间的信号交叉连接和复用，提升了通信系统的灵活性和可靠性。
在航空行业中，ADM的应用主要体现在以下几个方面：1. 数据传输和接入航空行业中涉及到大量的数据传输和接入，包括航班信息、乘客信息、气象信息等。
ADM通过光纤传输技术，可以实现高速、稳定和可靠的数据传输，增强了航空指挥中心与机场、航空公司、航空器之间的数据交流能力。
光纤的高速传输特性使得数据可以快速从一个地点传输到另一个地点，保证了数据的及时性和准确性。
而ADM作为光纤通信的关键设备，能够实现不同终端设备间的数据接入和通信，提高了信息的整合和共享效率。
2. 通信系统安全和抗干扰能力航空通信的安全和可靠性对飞行任务的顺利进行至关重要，而传统的铜线通信系统容易受到电磁干扰和信号衰减的影响。
而光纤通信系统具有较强的抗干扰能力和安全性，能够有效地阻止不良信号的干扰和窃听行为。
ADM在航空通信中的应用正是基于光纤通信系统的特性，通过将不同终端设备和线路连接起来，形成一个高可靠性的通信网络。
ADM能够实现光信号的交叉连接和复用，提高了通信系统的抗干扰能力和信号传输的稳定性，确保了航空通信的安全和可靠。
3. 通信网络拓扑结构优化航空通信网络往往需要覆盖广大的空域范围，要求通信设备能够实现灵活的网络拓扑结构。
ADM作为光纤通信的枢纽设备，可以实现各种网络拓扑结构的构建，如环网结构、星形结构、网状结构等。
ADM的使用可以根据实际需求对信号的路由和交叉进行灵活调整，优化通信网络的架构和布局，提高数据传输效率和网络吞吐量。
在航空行业的通信网络中，ADM的灵活性和可铺设性使得整个通信系统能够更加适应复杂多变的航空环境。
基于航空总线提高数据可靠性的设计与实现
基于航空总线提高数据可靠性的设计与实现孟锐;刘彩红;吴欣茹【摘要】现代芯片设计中，随着电子元器件的集成度不断地提高，新一代的航空电子综合系统对数据通信的可靠性要求也不断地提高，如实时雷达图像信号注入到数字地图系统、消息等待延迟等保证实时信息能及时交换、强的容错和重构能力要求系统消除可能存在危及整个系统生存的单点故障等，保证系统正常运转。
本文介绍了几种常用的航空总线，并重点介绍了ARINC659总线在数据传输中关于提高数据可靠性的设计。
%With the constantly improvement of integration about electronic components in modern chip design, a new generation of avionics integrated system on the reliability of the data communication requirements are constantly improved, as the real-time radar image signals being injected into the digital map system, the message waiting for delay so that the real-time information can exchange timely, strong fault tolerance and reconstruction ability request the system to eliminate the single point problem which may endanger the survival of the whole system that possibly exits, and ensure the normal operation of the system. This paper introduces some commonly used avionics bus, and focusing on the design of ARINC659 bus in data transmission about improving the reliability of data.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2012(020)021【总页数】3页(P7-9)【关键词】芯片设计;数据通信;航空总线;数据可靠性;ARINC659【作者】孟锐;刘彩红;吴欣茹【作者单位】西安工业大学北方信息工程学院,陕西西安710025;西安工业大学北方信息工程学院,陕西西安710025;西安工业大学北方信息工程学院,陕西西安710025【正文语种】中文【中图分类】TP302.8在航电系统中，数据总线是服务于航电系统的一个很重要的组成部分，它是航电系统个子系统的数据交换纽带，将所有的子系统链接在一起，从而实现航电系统内部各子系统的信息共享和综合化控制[1]。
光纤通信技术在航空电子系统中的应用与前景
光纤通信技术在航空电子系统中的应用与前景近年来，随着航空产业的飞速发展，航空电子系统得到了很大的发展，在这个快速更新的领域里，光纤通信技术成为了一种备受重视的技术。
光纤通信技术在航空电子系统中具有很多独特的优势，例如高速传输、大容量、耐高压、抗电磁干扰等，这些优势让航空电子系统工程师们越来越看重光纤通信技术。
一、光纤通信技术在航空电子系统中的应用随着航空电子设备的需要越来越高，品质和可靠性的要求也越来越高，而光纤通信技术成为了一个可以帮助解决这些问题的技术。
1.飞行控制系统飞行控制系统是飞机上最重要的系统之一，其涉及到飞行的稳定性和安全性。
传统的飞行控制系统使用铜缆或同轴电缆进行数据传输，但是随着现代电子设备的发展和需求的提高，采用光纤通信技术进行传输成为了一个不错的选择。
光纤通信技术具有高速传输的特点，可以满足飞行控制系统对数据传输和响应速度的要求。
而且光纤通信技术不受电磁干扰影响，可以保证数据传输的稳定和可靠性。
因此在飞行控制系统中采用光纤通信技术是一种不错的选择。
2.多媒体系统现代劳务舱和娱乐系统对于数据传输和响应速度的要求也很高，而光纤通信技术具有高速传输和大容量的特点，可以满足数据传输的需求。
同时，光纤通信技术不易发生电磁干扰，可以避免干扰造成的图像失真和影响。
3.数据处理系统在飞机上的数据处理中心和其他数据硬件的交互中，需要使用一种可靠的数据传输方式，以确保数据的安全和完整性。
铜缆和同轴电缆由于数据传输速度较慢，且受电磁干扰影响，传输中数据易受到干扰或信号损失。
光纤通信技术具备高速传输、大容量、长距离传输能力，可以确保数据传输的安全性和可靠性。
因此，在飞机上的数据处理系统中采用光纤通信技术也是明智的选择。
二、光纤通信技术在航空电子系统中的前景随着航空电子设备的发展和需求的提高，光纤通信技术作为一种高速传输、大容量、耐高压、抗电磁干扰等优点的新型技术将会在未来有着广阔的应用前景。
1.高速传输和大容量是未来的趋势在航空电子设备中，光纤通信技术具备高速传输和大容量的特点，可以满足数据传输方面的需求。
飞机航电系统设计与优化
飞机航电系统设计与优化随着航空技术的不断发展，飞机航电系统在现代飞行中的作用越来越关键。
飞机航电系统设计与优化成为航空工程师需要重点关注并进行深入研究的领域。
本文将探讨飞机航电系统的设计原理、优化方法及相关技术的最新发展。
一、飞机航电系统设计原理飞机航电系统是指用于控制飞机飞行状态、提供飞行信息、执行航行导航和通信功能的一系列电子设备和系统的集合。
其设计原理需要考虑以下几个方面：1. 整体架构设计：根据飞机的制造目标和功能需求，确定航电系统的整体架构。
例如，基于客机和军机的不同要求，航电系统架构可能会有所不同。
2. 信号处理：飞机航电系统需要对传感器采集到的各种信号进行处理和解析。
信号处理模块的优化设计能够有效提高系统的精度、响应速度和稳定性。
3. 高可靠性设计：航电系统在飞机运行期间需要保持高度可靠性，以确保飞行安全。
采用冗余设计、故障检测与处理等技术，可以提高航电系统的可靠性。
二、飞机航电系统优化方法为了提高飞机航电系统的性能和效率，航空工程师采用各种优化方法进行研究和开发。
以下是一些常用的优化方法：1. 系统仿真和建模：通过利用计算机仿真软件，构建飞机航电系统的模型，对系统进行全面评估和优化。
这种方法可以减少实验成本和周期，并且对于复杂系统的优化效果更为明显。
2. 数据驱动的优化：根据飞行数据和传感器信息，采用数据驱动的方法对航电系统进行优化。
利用数据分析和机器学习等技术，可以发现系统存在的问题，并提供具体的优化方案。
3. 参数调整和优化：通过调整航电系统内部的各种参数和配置，以获得更好的性能。
例如，调整传感器灵敏度、控制系统的增益等，都可以对系统进行优化。
三、飞机航电系统的最新发展随着科技的进步和需求的变化，飞机航电系统也在不断发展和改进。
以下是一些飞机航电系统的最新发展趋势：1. 自主飞行：自主飞行技术的进步使得航电系统能够更好地应对复杂的飞行任务。
例如，自动驾驶技术和人工智能的应用，使得飞机能够实现更高级的飞行控制和导航功能。
航空电子系统数据网络的要求与全双工交换以太网应用
航空电子系统数据网络的要求与全双工交换以太网应用摘要：文章介绍了现阶段航空电子系统数据网络的相关要求，并就全双工交换以太网的功能优势、结构及其相关应用进行了相应的阐述。
关键词：航空电子系统；数据网络；全双工交换以太网1 航空电子系统数据网络的要求随着计算机电子通信技术的飞速发展，当前航空电子系统已进入综合化的发展阶段，而随着航空电子系统的模块化、综合化程度的不断提高，对其系统的数据网络要求也相应提高，主要体现在数据网络的传输与交换、吞吐量、延迟等方面，其中，航空电子系统数据网络的要求则具体表现为以下几个方面：①高速率的数据传输；②实时性；③高稳定性；④低周期性。
2 全双工交换式以太网的简介建立IEEE802.3协议的基础上并通过虚拟链路的方式进行通信的全双工交换式以太网（AFDX）是一种确定性网络，不仅具有最大延时确保宽带，而且还具有最大抖动及已定义丢失的概率。
目前以太网已成为使用最为广泛的局域网，其传输速率可高达千万兆以上；而AFDX在运用以太网技术的同时，还实现了数据传输的确定性与实时性，满足了航空电子系统数据传输的相关要求，AFDX网络的应用功能优势主要表现为以下几个方面：2.1 实时性的控制由于航空电子系统中需要对其相关的实时任务进行处理，因此，ADFX可实现时间的邮戳与最大网络传输的延迟控制的供给，以此实现AFDX网络实时性的控制功能。
其中，时间邮戳的供给可为数据包的传输提供精确的计时，而最大网络传输延迟的供给则为节点－节点间的可确定性的网络通信延时提供了相应的保证。
2.2 数据带宽的保证由于AFDX网络将虚拟链路概念引入系统，因而在逻辑上可以实现一条数据通路向多条虚拟链路的划分，而且ADFX网络中各节点任务间的数据通信还可以采用静态分配形式的虚拟链路来进行，从而实现了任务数据通信带宽与传输延迟的有效保证。
2.3 专用航空电子通信协议的运用由于AFDX网络技术实现了ARINC664标准，因此，通过通信端口机制与服务器访问点的建立，可使其上层的通信应用、具体的物理硬件与其通信协议无关联，从而使ADFX系统具有良好的容错性、重构性及移植性。
通信设备的应用及实现
通信设备的应用及实现随着科技的不断发展，通信设备在现代化社会中发挥着至关重要的作用。
一方面，通信设备为人们提供了便利的沟通方式，使得距离不再是沟通的障碍；另一方面，通信设备也为商业、政府、军事等各个领域提供了高效、可靠的信息传输手段。
本文将从应用和实现两个方面介绍通信设备的发展和作用，以及未来的发展趋势。
一、通信设备的应用1.个人通信随着手机、电脑、平板等智能设备的普及，个人通信已经成为现代社会的必备工具。
这些设备不仅提供了语音通话、短信等常规通信方式，还支持社交软件、视频通话、直播等多种在线服务，使得人们随时随地可以便捷地沟通交流，丰富了人们的社交生活。
2.商业通信通信设备在商业领域中有重要的应用。
企业可以利用通信设备进行商业谈判、订单传输、雇员沟通等，提高了企业的效率和竞争力。
同时，也促进了国际贸易和全球化发展。
3.政府通信政府通信是政府与其他机构、个人或国家之间的信息交流，涵盖经济、安全、外交、体育、文化等多个方面。
政府利用通信设备进行信息传输、安全控制、溯源调查等，提高了政府的效率和管理水平。
4.军事通信通信设备在军事领域中也有着重要的应用，包括任务命令、防卫准备、战场通讯、情报获取等。
这些任务都需要高效的通信手段，以确保指挥官能快速有效地指挥部队。
同时，通信设备也可以帮助情报员获取敌方的情报，提高军队的胜算。
二、通信设备的实现1.数字化数字通信技术指的是利用数字电路技术进行信息传输的技术。
数字通信可以更好地利用信道资源，实现更高的带宽和更低的误码率。
在数字通信中，采用数字编码和译码技术可以有效地提高通信质量和可靠性。
2.无线通讯无线通讯指的是一种利用无线电波进行信息传输的技术。
无线通讯分为短距离通讯和长距离通讯，短距离通讯常用的无线技术包括蓝牙、WIFI、Zigbee等，长距离通讯常用的无线技术包括4G、5G等。
无线通讯技术使得人们可以方便地在无线网络中进行信息交流和传输，带来了更多的便利和机会。
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综合化航电设备中数字交换网络系统应用需求与实现综合化航电设备中数字交换网络系统应用需求与实现摘要：随着航空电子设备架构由独立功能设备向综合化、模块化方向发展，传感器功能线程中的射频信道部分与数字信号处理部分均采用了通用化模块设计。
作为通用信道模块与通用数字信号处理模块数据交换节点，数字交换网络系统为综合化航电设备提供了信道资源可配置及重构的功能，这里主要介绍基于高速LVDS技术的数字交换网络系统应用及实现。
关键词：航电设备；数字交换网络；LVDS；重构0引言随着电子技术的发展，航空电子设备综合化、集成化的程度越来越高。
高度综合化航空电子设备与传统的分立式航空电子设备不同，它将机载传感器信道按照处理频段进行划分，对相同频段上的信道资源采用通用化模块设计[1]。
功能软件资源亦采用模块化设计，驻留在基带信号处理模块上。
系统通过对信道软硬件资源进行配置及重构实现各项功能线程[2]。
信道资源通用化模块设计，必然需要传感器模拟信号数字化不断前移，信号采样频率越来越高，导致射频信道模块与数字处理模块之间传输的数字信号速率越来越高，达到几百Mb/s，甚至超过1Gb/s，因此传统的机载总线技术，如1553B、VME等已远不能满足高速数字信号传输的要求。
为满足综合化航电系统资源可配置与可重构的应用需求，多个通用射频信道模块与多个数字信号处理模块之间需要完成数据路由和数据交换。
数字交换网络系统实现了通用射频信道模块与数字信号处理模块之间的高速数据传输与数据交换功能。
1综合化航电系统对数字交换网络需求1.1综合化航电系统架构综合化航电系统是一个基于软件无线电技术的高度综合化系统。
系统包含通信、导航、识别类别数十个传感器功能。
当系统需要某项传感器功能时，与此功能相关的软、硬件资源在系统统一调度下进行组合，构建成与此功能相关的从天线、射频信道、信号处理、数据处理、接口处理的完整链路处理通道，同时通过加载运行相关的功能软件，构成一个功能线程，完成该功能项的接收/发射和信号/信息处理[3]。
综合化航电系统模型。
工作原理：传感器信号接收时，射频信号由综合天线接收，经射频开关网络路由后送入通用接收模块进行下变频、放大、滤波等处理，再经过A/D采样数字化后成为标准数字中频信号，送入中频数字交换网络模块，经路由后送至中频信号处理模块进行解调处理，最后解调完成的基带功能数据送入核心处理计算机/接口控制模块进行处理，组成下行链路。
传感器信号的发送为接收过程的逆过程，核心处理计算机/接口控制模块输出的基带功能数据送入中频信号处理模块进行调制，基带调制数据经过中频数字交换网络模块路由后，送入通用激励模块中进行D/A变换、上变频、激励后成为射频信号，将射频信号经射频开关网络路由后送通用功率放大模块进行功率放大，将功率放大后的射频信号经天线接口适配模块送相应天线发射，组成上行链路。
1.2综合化航电系统对资源可配置及功能重构的需求一个典型的飞机作战任务阶段可以分为：滑行/起飞、战术导航、作战、归航、进场/着陆。
根据飞机当前任务阶段，所需要的传感器功能不尽相同[4]。
例如：飞行全过程都需要超短波话音通信功能，精密测距功能只在进场着陆时使用，航管应答功能在除作战的所有阶段均需要使用，而敌我识别功能只有在作战阶段使用，飞机处于不同的飞行阶段就会触发系统对硬件资源进行配置和重构，组合出所需的传感器功能。
系统每一个通用信号处理模块中，都驻留了该信号处理通道重构所需的所有功能软件，一旦飞行阶段发生变化，通用信号处理模块就会根据重构策略重新加载功能软件，与其他信道资源共同实现新功能。
例如，作战模式时，系统占用航管功能处理资源，加载敌我识别功能软件，实现敌我识别功能；非作战模式时，系统重新加载航管功能软件，实现航管功能。
另外，不同的传感器功能优先级不同。
当优先级高的功能链路发生故障被系统监测到，则优先级高的功能会占用优先级低的功能的资源，系统功能重构。
例如，飞行全过程都需要超短波话音通信功能，并且超短波话音通信功能优先级最高，一旦超短波话音功能发生故障，则超短波话音功能会抢占其他超短波链路资源实现超短波话音功能。
1.3数字交换网络系统在综合化航电设备中的应用由于综合化航电设备对系统功能重构的需求，通用接收模块A/D采样后的中频数据可能会送到不同的通用信号处理模块进行处理，通用信号处理模块发送的中频数据可能会送到不同的通用激励模块进行处理。
这样在通用射频信道模块（通用激励、通用接收）与通用数字信号处理模块之间就需要数字交换网络系统来实现通用射频信道模块数据信号与信号处理模块数据信号的动态路由和高速数据全交换功能。
2数字交换网络系统实现2.1数字交换网络系统功能框图通用接收模块A/D采样后并串转换为串行LVDS信号部分，通用激励模块D/A变换前LVDS信号串并转换部分、中频数字交换网络模块及中频数字信号模块LVDS信号接口部分共同构成数字交换网络系统，。
数字交换网络模块完成下行8×8(中频到信号处理)和上行8×8(信号处理到中频)高速LVDS信号的全交换功能。
2.2数字交换网络模块实现数字交换网络模块主要由FPGA功能单元、CAN总线接口单元、下行8×8交换矩阵和上行8×8交换矩阵组成。
FPGA功能单元采用Xilinx公司生产的Spartan-3系列FPGA XC3SD3400A-4CS484LI，其中集成了功能强大的32位微处理器软核MicroBlaze，在其上运行数字交换网络模块的应用程序，MicroBlaze处理器通过OPB总线挂接了商用成熟的SJA1000IP Core和交换矩阵控制IP Core，SJA1000IP Core用于实现CAN总线协议处理，交换矩阵控制IP Core实现对下行8×8交换矩阵和上行8×8交换矩阵的控制。
CAN总线接口单元实现数字交换网络模块与系统CAN总线接口的功能。
FPGA通过接收系统控制命令，输出控制信号实现对数字交换网络路由的控制。
数字交换网络模块的核心是8×8交换矩阵电路，下行矩阵与上行矩阵设计相同，方向相反。
交换矩阵采用专用集成电路实现。
目前支持LVDS 电平的交换矩阵专用集成电路芯片最大规模为4×4，方案采用4片4×4的LVDS交换芯片、8片分路器和8片选择器来搭建8×8的下行交换矩阵。
分路器（Splitters）采用MAXIM公司的MAX9174EUB，最高数据率达800Mb/s。
4×4的交换矩阵（Crosspoint Switch）采用TI公司的SN65LVDT125A实现，最高数据速率达 1.5Gb/s。
选择器(Multiplexers)采用MAXIM公司的MAX9176EUB实现，最高数据率达800Mb/s。
如图3，每个输入信号通过一个1分2的分路器将输入信号同时送入2个4×4的交换矩阵中，其中IN(0～3)被送入矩阵A和矩阵B，IN(4～7)被送入矩阵C和矩阵D。
矩阵A的4个输出端口和矩阵C的4个输出端口一一对应并接在一起得到输出端口OUT(0..3)，矩阵B的4个输出端口和矩阵D的4个输出端口一一对应并接在一起得到输出端口OUT(4～7)。
对于输出信号并联的控制采用一个2选1的选择器实现，通过对输出端口使能信号的控制，保证在任一时刻并接输出的信号只有一个处于输出状态。
FPGA产生通道选择信号SX2、SX1和SX0(X=0，1，…，7)。
通过这8组共24根选择信号线，在选择信号与通道输出组合之间形成一一对应的关系。
整个模块类似于8个8选1的数据选择器，对于任意的一路输入I(x)，通过对通道选择信号的设置，使其对应于任意一路输出O(x)，完成数据全交换的功能。
2.3数字交换网络技术可行性分析(1)LVDS传输技术适用于系统级背板传输高速并行数据总线之间的串扰、布线等长及背板走线规模等问题[5]，使得通用信号处理模块与通用射频信道模块之间无法采用并行传输方式。
另外试验表明，LVDS串行传输电缆长度达到5m，传输速度仍超过1 Gb/s[6]，满足系统720Mb/s的速率要求。
因此LVDS串行传输技术在传输方式和传输速率上满足系统设计需求。
(2)强实时传输与交换数字交换网络传输的中频信号数据流需要数据传输的强实时性以及延迟确定性，否则将会导致功能信号的失真。
LVDS传输技术将中频数字信号直接串并转换进行传输，无协议封装和解析的开销，满足系统强实时传输及传输延迟确定的要求，并且，传输通道的切换依靠交换节点芯片自身电气特性，切换延迟小于10ns，远远高于其他网络交换技术。
(3)高性能与低成本LVDS传输技术1Gb/s的传输速率远远高于RS-422/485、ARINC-429等串行传输方式规定的传输速率[7]，同时，与RapidIO、FC 等高性能传输方式相比，LVDS传输技术在体积、功耗和成本等方面开销要小得多。
3测试验证3.1数据传输功能及误码率测试在系统上按照图4搭建测试验证环境，使用测试平台上的处理器构造16位周期数据，并存入FPGA发送FIFO中，FPGA以50MHz的频率将FIFO中的数据向DS92LV16发送，并串转换后送入数字交换网络模块D_IN1，默认输出通道为D_OUT1，在测试平台上进行回还后输入U_IN1，默认输出为U_OUT1，通过串并转换后送入FPGA的接收FIFO中。
处理器读取接收FIFO的周期数据与发送的周期数据进行比较，并将比较结果由调试端口输出。
通过测试，实际传输数据大小为1.7×1010bit，错误位数为0，因此证明数字交换网络系统在传输速率为800Mb/s时，误码率小于1×10-10，满足系统720Mb/s的传输速率要求。
3.2通道切换功能测试通过系统CAN总线下发下行链路通道切换指令，将下行链路默认通道D_IN1-->D_OUT1输出切换为D_IN1-->D_OUT2，测试平台处理器无法接收到回环测试数据。
再通过系统CAN总线下发上行链路通道切换指令，将上行链路默认通道U_IN1-->U_OUT1输出切换至U_IN2-->U_OUT1，测试平台处理器重新接收到回环测试数据，说明数字交换网络系统通道切换功能正常。
4结论本文介绍的数字交换网络系统很好地满足了综合化航电设备系统资源可配置、系统功能重构的需求，是综合化航电设备的重要组成部分。
同时，介绍的数字交换网络技术作为一种高性价比的背板高速数据交换技术，还可以应用于其他类似通用化、模块化设计的无线电通信系统中。