航空电子系统技术发展趋势研究

航空电子系统技术发展趋势研究

随着航空电子系统技术的复杂化和精细化，航空电子系统和设备的整体性能不断提高和完善，航空电子系统技术成为飞机技术发展中最为迅速的领域。本文分析了航空电子系统结构的发展历程，对航空电子系统技术的发展趋势进行了主要的探讨。

标签：航空电子系统技术；系统结构；发展历程；发展趋势

1 航空电子系统结构的发展历程

航空电子系统走过了漫长的发展道路，至今已经历了四代，每一代系统结构的不断演变，都进一步推动航空电子技术的发展，成为划时代的主要依据。

第一代航空电子系统以分立式结构为主，每个系统均由独立的子系统组成，雷达、通信、导航各自配有专用的传感器、处理器和显示器，并以点对点的连线方式进行连接。

第二代航空电子系统以联合式结构为主，它通过总线将大多数航空电子分系统交联起来，以实现信息的统一调度。同时在信息链路的控制显示环节通常会借助几个数据处理器来实现低带宽的数据传输交换功能的转换。

第三代航空电子系统以综合式结构为主，其系统共用的综合处理机以外场可更换模块的形式安装在两个或两个以上的综合机架上，各模块在结构和功能上是相对独立的单元，通过PI总线和TM总线进行互联，网关和光纤高速总线进行交联。综合式航空电子系统的CIP将各种计算、调度、管理等任务综合起来，并动态地分配给外场可更换模块，当某个模块出现故障时，可通过调用备用模块的方式，或通过对现存完好无损的模块进行重新组合的方式来替代故障模块，以实现系统的重构和容错，降低系统的维修成本，提高系统的性能。

第四代航空电子系统以高度先进的综合航空电子结构为主，其最大特点是在综合航空电子系统结构的基础上采用了统一的航空电子网络，并出现了传感器系统的综合。该航空电子系统统一网络以光开关阵列模块作为传输枢纽，通过光母板和机架间光纤交联到同一综合机架的各模块中，这样既能使任务管理区、传感器管理区、飞机管理区得以连接起来，又能使不同物理位置的模块间的信息传输时间达到一致。传感器系统的综合以实现天线孔径的综合为目标，射频经开关阵列网络连接到变频器上，再通过变频器将其转换为统一的中频，接着通过中频交换网络由接收器、预处理器模块进行处理，最后通过统一的航空电子网络连接到综合核心处理机（CIP），在CIP中使用标准的共用模块进行信号和数据的处理，这样既能保证信息传输的安全性，又能提高系统的容错和重构能力，增强系统的整体性能。

2 航空电子系统技术的发展趋势

2.1 先进的传感器技术

随着科学技术的不断进步，作为航空电子系统中重要组成部件的传感器，将会实现功能的多样性，高精度以及低截获率，因此可以说综合射频传感器将会是航空电子系统技术发展的重要领域之一。

2.1.1 雷达技术。雷达技术是使雷达探测距离和精确度得以提高的驱动力，而有源相控阵体雷达技术作为新研发的一种雷达技术，目前在我国航空电子系统中已得到开始装配使用，该雷达技术雷横截面积小、扫描速度快，功能强大、低拦截率、相信未来的应用范围将会更为广阔。

2.1.2 数据融合技术。数据融合技术是传感器数据处理技术中的关键技术，它通过对多种信息资源进行检测、互连、组合、估计以及多层次、多界面的信息处理，以达到获取精确的属性状态估计和识别完整的实时态势评估和威胁评估方法的目的。通过传感器的数据融合技术既可以获取更多丰富、高精确、高质量的有用信息，又可以提高系统的检测概率，增强空间分辨力，改善系统可靠性，同时还可以扩大时空覆盖范围，增加数据的置信度。由于数据融合技术以数据融合算法为核心，因此要在航空电子系统中将它的功能模型工程化，还必须不断完善传感器管理、数据库管理、人机接口和通信软件等各种辅助功能，以推进数据融合技术向多平台、多传感器、智能化的方向发展。

2.2 系统软件技术的开发

系统软件是航空电子系统的重要构成环节，只有通过系统软件的管理、调度和控制，航空电子系统中的各设备和模块才能真正地构成一个统一的整体，因此，可以说系统软件技术是航空电子系统的基础和核心，系统软件技术的开发对于航空电子系统有着十分重要的作用。

随着计算机技术的不断发展以及航空电子系统结构的发展和任务功能的增长，航空电子技术的集成化和系统软件的比重正在逐步上升。目前，航空电子系统已逐渐从电子机械密集型向软件密集型过渡，因此对系统软件的需求量也越来越大，这也是航空电子系统成本不断增大的主要原因。

航空电子系统技术的推广应用主要通过主处理器将飞机内部的各个电控器产生的信息数据收集在一起，经过深入地分析、整合、运转，再重新分配到各个子系统中，进而为航空电子系统技术提供准确有效、安全可靠的数据支持和服务，实现对飞机不同性能的有效控制。航空电子系统技术软件的开发是个工程化的过程，传统的瀑布式软件开发模型已难以满足要求，今后将会被螺旋式软件开发模型所替代。在螺旋式软件开发模型下，各阶段的开发工作都是螺旋式循环进行的，如在初步设计阶段可以返回来对系统软件要求进行局部的修改，直到符合要求为止。在软件模块化的环境中，通过应用程序接口来完成各种应用程序与操作系统接口任务，并进行相互之间的调用和支援，以解决系统软件的可移植性或重用问题。

2.3 故障诊断技术和故障预测技术

就现阶段我国航空电子系统的发展状况来看，我国航空电子系统技术安全风险监测分析机制不够健全，致使航空电子系统的可靠性不够高，因此，为了确保我国航空电子系统技术的安全性、经济性、稳定性、可靠性，必须利用故障诊断技术和故障预测技术建立更加标准化的监测体系和风险评价数据模型，加强航空电子系统的安全风险监测。

故障诊断技术主要通过传感器来探测系统状态特征参数，并根据系统的历史维修数据对系统的实时健康状况和安全风险程度进行监测评估，进而达到故障诊断和安全风险监控的目的。故障诊断技术主要包括基于解析模型和信号处理两种方法。基于解析模型的方法是在了解诊断对象数学模型的基础上，采用一定的数学方法对被测信息数据进行处理诊断。基于信号处理方法主要通过信号模型来分析可测信号，如根据信号频率、幅值等特征值实现系统的故障诊断。

故障预测技术主要根据系统的相关历史数据和变化规律，并结合当前系统设备的状态参数、工作条件、使用情况等，建立数据模型，预测系统设备的未来参数状态，再根据所预测的参数状态进行诊断，进而推断系统未来的健康状态。

2.4 高速多路传输总线技术

高速多路传输总线技术是航空电子系统技术发展中一项的关键技术。新一代航空电子系统的实现主要取决于通用的数据传输机制，同时要求数据传输总线具有高度的分布式处理能力、较高的吞吐率、具有各种抗干扰能力，以增强航空电子系统在恶劣的工作环境中的生存能力，确保系统的安全性。高速多路传输总线作为航空电子综合系统的重要信息传递枢纽，并非采用中央控制法，而是以定向式数据分配法为主，通过多路复用原理来减少航空电子系统内部的耦合电缆数量，实现信息充分利用和融合。

参考文献

[1]熊华钢，王中华.先进的航空电子综合技术[M].北京：国防工业出版社，2009（01）.

[2]马越.航空电子系统技术发展趋势[J].航空制造技术，2010（18）.

[3]牛强军.航空电子系统的发展趋势[J].西安航空技术高等专科学校学报，2011（01）.