航空航天数据总线技术综述(一)
军用总线控制技术简介
军用总线控制技术简介作者:陈峰付国忠姚兆来源:《武汉科技报·科教论坛》2013年第11期【摘要】本文主要介绍了不同军用数据控制技术的特点、改进及其发展用途。
【关键词】军用航空数据;高速数据总线;光纤通道一、 MIL-STD-155320世纪70年代,美国军方制定了军用航空数据总线标准— MIL-STD-1553。
该总线为指令/响应时分多路数据总线,采用冗余的总线型拓扑结构,利用屏蔽双绞线或同轴电缆作为传输介质,传输数据率可达1Mb/s。
其主要功能是为所有连接到总线上的航空电子系统提供综合化、集中式的系统控制接口。
这种总线技术首先运用于美国空军F-16战斗机。
MIL-STD-1553总线技术共有2个版本:1553A和1553B。
二、MIL-STD-17731988年,美国国防部发布了新的军用标准 MIL-STD-1773,这个标准是对 MIL-STD-1553标准在传输介质上的一个改进,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。
MIL-STD-1773数据总线在20世纪90年代已被美国国家航空,宇宙航行局和海军所使用,F-18战斗机就是使用这一标准的试验机型。
与此同时,英国也在研究基于光纤的数据传输总线技术,“山猫”直升机(Lynxhelicopter)就是利用光纤作为其传输介质的机型。
当前, MIL-STD-1773已发展到了双速率、高速度的阶段,波音公司已制造出基于MIL-STD-1773标准的双速率的收发器,具有1Mb/s和20Mb/s两种速率,1Mb/s主要用于MIL-STD-1553总线的使用,而20Mb/s主要用于高速数据传输。
三、STANAG3910STANAG3910也是一种指令/响应协议,采用双速率传输总线结构。
高速通道具有20Mb/s 的传输速率,以满足现今绝大多数战机航电子系统之间高速通信的要求,而低速率的MIL-STD-1553B通道主要控制高速通道的通信。
FC总线技术简介(一)
FC总线技术简介(一)在前面的介绍中,我们介绍了航空航天数据总线技术,并认为FC总线技术由于具备高速率的数据传输特性、较高可靠性、可扩展性强等特点被认为是未来航空总线发展的主要数据总线之一。
因此,在接下来的几期文章中,我们将从光纤通道技术、FC-AE系列标准、FC-AE-1553及FC标准簇等方面进行详细介绍。
在本期中,我们将对光纤通道的相关技术进行介绍,包括分层结构、拓扑结构、端口类型、服务类型及端口单元等方面。
1.光纤通道简介光纤通道航空环境(FC-AE:Fiber Channel Avionics Environment)是光纤通道(Fiber Channel)标准开发组织制定的一簇协议族,用于详细定义可用于光纤通道航空电子环境上的(包含军事以及商业应用)专用系统。
该协议将快速可靠的通道技术和灵活的、可扩展的网络技术有机融合在一起。
FC 协议发展至今,已经能够支持很多上层协议和指令集,例如:MIL-STD-1553B、IP、ATM 等协议以及 HIPPI、IPI、SCSI等指令集,支持光纤和铜缆等多种物理介质。
FC 协议能够很好地实现全双工、半双工和单工的通信模式。
光纤通道的基本特点如下:高带宽、多媒介、长距离传输:串行传输速率已由最初的1Gbps 提高到4Gbps ,并且正在向更高速率、更大数据吞吐量发展,适用于不同模块间大规模应用数据(如音频、视频数据流)交换;以光纤、铜缆或屏蔽双绞线为传输介质,低成本的铜缆传输距离为25m,多模光纤传输距离为0.5km,单模光纤传输距离为10km;∙∙可靠性与实时性:多种错误处理策略,32位CRC 校验,利用优先级不同适应不同报文要求,并解决媒介访问控制时的冲突,传输误码率低于10-12,端到端的传输延迟小于10us,支持非应答方式与传感器数据传输;∙∙统一性与可扩展性:可以方便的增加和减少节点以满足不同应用需求,拓扑结构灵活,支持多层次系统互连,利用高层协议映射提高兼容和适应能力。
机载数据总线简介课件
光纤通道
概述
光纤通道是一种高速串行数据总线,采用光纤作为传输介质 ,具有高带宽、低延迟和长距离传输等优点。
特点
采用串行数据传输方式,传输速率极高,可达2.5Gbps或更 高;具有低延迟和高可靠性;支持多种协议和拓扑结构。
03
机载数据总线的发展趋 势与挑战
发展趋势
高速化 随着航空电子技术的进步,机载 数据总线正向着更高的传输速率 发展,以满足各种复杂应用的需 求。
不同厂商的设备需要能够互操作和兼容, 以满足航空电子系统的高度集成和模块化 需求。
未来展望
更高传输速率
随着航空电子技术的不断发展,机载数据总线将向着更高 的传输速率发展,以满足未来更复杂的应用需求。
更高效的数据处理技术
随着数据处理技术的发展,机载数据总线将采用更高效的 数据处理技术,以提高数据传输的效率和准确性。
机载数据总线简介课 件
contents
目录
• 机载数据总线的定义与作用 • 机载数据总线的类型与特点 • 机载数据总线的发展趋势与挑战 • 机载数据总线在航空领域的应用案例 • 机载数据总线的未来发展与研究方向
01
机载数据总线的定义与 作用
定义
总结词
机载数据总线是一种用于在飞机内部各个系统之间传输信息的通信总线。
更智能的数据管理技术
随着人工智能技术的发展,机载数据总线将采用更智能的 数据管理技术,以实现数据的自动采集、处理和传输。
更完善的标准体系
为了满足不同厂商设备之间的互操作性和兼容性需求,机 载数据总线将进一步完善标准体系,推动标准化进程。
04
机载数据总线在航空领 域的应用案例
案例一:波音787的数据总线系统
为了确保机载数据的安全和保密性,需要研究有效的加密算法和防护措施,防止数据被 窃取或篡改。同时,还需要加强数据备份和恢复机制,确保数据的可靠性和完整性。
航空机载数据总线介绍
拓扑结构
• 点对点 • (总)线形 • 星形 • 环形 • 交换式
传输距离
• <10m • 10m – 100m • >100m(10km)
传输介质
• 同轴电缆
• 屏蔽双绞线
• 光纤
确定性
• 传输时间 • 传输延时 • 分配带宽 • 数据传输冲突与仲裁 • 数据接收的保证性
FDDI传输速率可达100Mbps,FDDI具有传输速率高、传输距离长、覆盖范围大、可 靠性高、安全性高、支持可动态分布传输的特点,因此在上世纪90年代作为先进的光 纤组网技术得到了发展与应用。FDDI主要用于海军作战系统,已经应用于舰载作战情 报指挥系统(C3I)的海军第三代ZKJ-7上,并且还应用于国际空间站中。
线性令牌传输数据总线( LTPB)采用令牌传输协议,不需总线控制器,实现了真正的分布 式控制、分布式处理。LTPB总线技术采用光纤传输介质,具有很强的抗电磁干扰能力, 其传输总线为广播式总线。
LTPB对应的标准为SAE AS4074.1,应用于RAH-66、F-22“猛禽”第4代战斗机中。
FDDI
STAN-AG-3910
在20世纪90年代初,北约(NATO)在研制欧洲新一代战机时,提出了一种新的数据总线欧 洲标准即STANAG3910,这种标准主要是用来改进机载数据总线的传输速率,以适应新 一代战机的发展要求。
STANAG3910也是一种指令/响应协议,采用双速率传输总线结构。高速通道具有20 Mb/s的传输速率,以满足现今绝大多数战机航电子系统之间高速通信的要求,而低速率 的MIL-STD-1553B通道主要控制高速率的通信。使用相同的传输介质可以连接 STANAG3910系统和MIL-STD-1553B系统,这样就可以很方便地对MIL-STD-1553B 系统进行升级改进,并且20 Mb/s的高速通道既可采用光纤也可采用同轴电缆作为其传 输介质。使用STANAG3910可以非常有效地对现有MIL-STD-1553B系统进行升级,以 提供高传输速率来满足未来战机的发展需要。这样就可以提高MIL-STD-1553B系统 的使用寿命,在新一代战机所要求的高速数据总线和航空电子系统通信稳定性(使用 MIL-STD-1553B总线的系统性能非常稳定)上取得较好的结合点。事实上,欧洲2个军 用战机项目均使用了该总线技术,如:英国、德国、意大利、西班牙联合开发的欧洲战 斗机(EFA)以及法国单独研制的RAFALE战斗机。
航空总线校准技术的研究与应用
航空总线校准技术的研究与应用摘要:根据我公司在总线技术方面的应用,对ARINC429总线、CAN总线、AFDX总线进行技术特点的分析,采用综合总线校准系统产生所需的各种模拟、仿真信号,经过动态链接、驱动程序和数据采集等先进技术,完成对ARINC429总线、CAN总线、AFDX总线的校准。
在目前我国暂无此类校准规范的情况下,通过大量的研究、试验解决了实际校准中的难题,保证了总线校准的量值溯源及实际生产中的计量需求。
关键词:航空总线;ARINC429总线;CAN总线;AFDX总线引言随着航空电子系统的迅猛发展,机载设备及地面设备也飞速革新,电子设备之间的控制与数据交互则越来越重要。
航空总线技术是飞机航空电子设备综合化系统的核心部分,是航空电子系统的“骨架”和“神经”,负责将各类航空电子设备互联以达到信息综合的目的,是飞机各航电设备间信息传输和资源共享的通路。
航空数据总线技术是航空电子系统的关键技术之一。
总线的可靠性直接影响到军事训练和作战任务的完成率,为确保总线类专测设备能正确实现其功能,有必要定期对其进行校准。
由于总线的设计开发是依据各总线的协议进行,对于总线的校准,国内、行业内目前并没有标准的校准规范,如果总线出现故障,将影响飞机整个航电系统的功能,为了保证飞机各系统、子系统的准确可靠以及飞机处于安全的技术状态,必须对总线的测试技术及应用进行自主研究,通过对总线测试技术及应用的研究,建立总线校规范,以满足总线校准的量值溯源及实际生产中的计量需求。
1 主要研究内容和目标目前ARINC429总线、CAN总线、AFDX总线等总线技术正在迅速的发展并应用于我公司飞机的航空电子系统中,总线的可靠性直接影响到军事训练和作战任务的完成率,为确保总线类专测设备能正确实现其功能,有必要定期对其进行校准。
由于总线的设计开发是依据各总线的协议进行,对于总线的校准,国内、行业内目前并没有标准的校准规范,为了保证飞机各系统、子系统的准确可靠以及飞机处于安全的技术状态,必须对总线的测试技术及应用进行自主研究,通过对ARINC429总线、CAN总线、AFDX总线协议的熟悉,研究可实施的ARINC429总线、CAN总线、AFDX总线校准方案,依据不同总线的通讯特点及传输特性进行综合总线校准系统的建立,以满足总线校准的量值溯源及实际生产中的计量需求。
新一代航空航天数据总线发展概述
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北京旋极信息技术股份有限公司
新一代航空航天数据总线发展概述
1 整体发展趋势
伴随航空和航天电子技术的飞速发展,航空及航天电子系统构造变的更加复杂,整 个系统的数字化信息量急剧增加,传统的 ARINC429,Mil-STD-1553B,CAN,RS232, RS485 等总线已经不能满足新型航空及航天电子系统的技术总体设计需求, 因此目前传 统的总线技术正逐步被新一代航空数据总线技术所替代, 目前国外新型的商业和军用航 空航天项目中的电子系统采用的总线已经开始转向光纤通道(Fiber Channel)、航空电子 全双工交换式以太网(AFDX)、 SpaceWire、 Time-triggered Protocol (TTP) 和 Time-triggered Ethernet(TTE) 。新一代总线技术相比于传统的总线具有非常明显的技术优势,它可以 提供更高带宽、更高可靠性和低延迟性,能够很好的满足新一代航空航天电子系统的技 术设计要求。目前国内航空航天电子系统的总线技术还停留在传统总线的技术范畴之 内, 对于我们提到的新一代航空航天总线总体来说还处于预研和调研阶段,目前国外对 一些新型总线技术的应用已经很成熟, 因此国内航空航天研制单位如果想发展下一代航 空航天新型设备或型号研制时需要考虑新型总线技术的引进, 并采取依托传统总线技术 基础逐步引进和消化新型总线技术,以便实现在航空航天总线技术上的飞跃,满足新型 号研制的技术指标需求。
2 传统总线
目前国内型号广泛应用的总线有 ARINC429, Mil-STD-1553B, CAN, RS232, RS485 等总线,具体介绍内容如下:
2.1 ARINC429 总线
ARINC429 总线主要用于商业运输机的数据总线,采用点对点的单向传输方式,支 持传输速率 12.5kbps 或 100kbps,由于是点对点的连接方式,所以多个分系统之间相 互传输数据时需要多条数据总线,从而大大增加了机载电缆的数量,但其结构简单、可 靠性高,一条总线最多挂接不超过 20 个终端,该协议标准于 1977 年正式发布,到现在 已经有近 30 多年的历史,该总线在 Boeing 727-767,Air Bus 310-340,Bell 直升机 等机型上被广泛采用,目前国内航空航天研制单位对该总线技术掌握成熟,理解深入。
FC总线技术简介(一)
FC总线技术简介(一)在前面的介绍中,我们介绍了航空航天数据总线技术,并认为FC总线技术由于具备高速率的数据传输特性、较高可靠性、可扩展性强等特点被认为是未来航空总线发展的主要数据总线之一。
因此,在接下来的几期文章中,我们将从光纤通道技术、FC-AE系列标准、FC-AE-1553及FC标准簇等方面进行详细介绍。
在本期中,我们将对光纤通道的相关技术进行介绍,包括分层结构、拓扑结构、端口类型、服务类型及端口单元等方面。
1.光纤通道简介光纤通道航空环境(FC-AE:Fiber Channel Avionics Environment)是光纤通道(Fiber Channel)标准开发组织制定的一簇协议族,用于详细定义可用于光纤通道航空电子环境上的(包含军事以及商业应用)专用系统。
该协议将快速可靠的通道技术和灵活的、可扩展的网络技术有机融合在一起。
FC 协议发展至今,已经能够支持很多上层协议和指令集,例如:MIL-STD-1553B、IP、ATM 等协议以及HIPPI、IPI、SCSI等指令集,支持光纤和铜缆等多种物理介质。
FC 协议能够很好地实现全双工、半双工和单工的通信模式。
光纤通道的基本特点如下:•高带宽、多媒介、长距离传输:串行传输速率已由最初的1Gbps 提高到4Gbps ,并且正在向更高速率、更大数据吞吐量发展,适用于不同模块间大规模应用数据(如音频、视频数据流)交换;以光纤、铜缆或屏蔽双绞线为传输介质,低成本的铜缆传输距离为25m,多模光纤传输距离为0.5km,单模光纤传输距离为10km;••可靠性与实时性:多种错误处理策略,32位CRC 校验,利用优先级不同适应不同报文要求,并解决媒介访问控制时的冲突,传输误码率低于10-12,端到端的传输延迟小于10us,支持非应答方式与传感器数据传输;••统一性与可扩展性:可以方便的增加和减少节点以满足不同应用需求,拓扑结构灵活,支持多层次系统互连,利用高层协议映射提高兼容和适应能力。
航空航天数据总线技术综述(二)
航空航天数据总线技术综述(二)在上一期的“航空航天数据总线技术发展综述(一)”中,我们主要介绍了MIL-STD-1553B、ARINC429、MIL-STD-1773、ARINC629、CAN总线等中低速的航空航天数据总线技术,本期将针对IEEE1394、FDDI、LDPB及SpaceWire等部分中高速数据总线技术进行详细介绍。
1.IEEE1394总线IEEE1394是由IEEE制定的一种高性能串行总线标准,又名火线(FireWire)。
IEEE 1394协议分为1394a、1394b等,其中1394b可支持高达3.2 Gbps传输速率,并支持光纤传输。
IEEE1394作为商用总线,近年来发展迅速,不仅在工业和测控领域被广泛应用,而且已经逐步深入到航空航天及军事应用领域。
基于1394b的光纤总线系统具有计算能力强、吞吐量大、可靠性高、易于扩展、维护方便、且支持点对点通信、广播通信及支持热插拔等优点,为多模态传感系统、在线实时检测和视频图像传输提供了广阔的空间。
因此,基于1394b光纤总线的军事应用,对于提高武器系统打击精度、机动性和快速性具有重要意义。
IEEE1394b已经使用在军用飞机上,并作为F22猛禽战机上的视频总线,同时也在F35上有所使用。
2、FDDI总线光纤分布式数据接口( FDDI: Fiber Distributed Data Interface) 高速总线由美国海军研究中心提出,由美国国家标准局(ANSI)于1989年制定的一种用于高速局域网的MAC标准。
FDDI是一种按令牌协议传输信息、实现分布式控制、分布式处理的光纤介质总线网络系统。
“令牌”是一个特别定义的信息帧,只有令牌明确寻址的终端才可在总线上发送信息,对总线上每个终端都给定一个握有令牌的时间期,在终端握有令牌的时间期内, 终端主控工作, 可发送信息给其他终端。
FDDI传输速率可达100Mbps,FDDI具有传输速率高、传输距离长、覆盖范围大、可靠性高、安全性高、支持可动态分布传输的特点,因此在上世纪90年代作为先进的光纤组网技术得到了发展与应用。
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。
机载数据总线简介PPT课件
ARINC429广泛应用在先进的民航客机中,如B737、B757、B-767,俄制军用飞机也选用了类似 的技术。我们与之对应的标准是HB6096-SZ-01
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,这是由于非 集中控制、传输可靠、错误隔离性好。 ARINC429特点如下: 1、传输方式 2、驱动能力 3、调制方式 4、传输速率 5、同步方式
1.3.3 MIL-STD-1553B数据总线
应用领域 主要特征 数据总线典型拓扑结构 总线控制方式 总线上的信息流
应用领域
1553B是为适应工业和军事的需要而提出, 具有很高的可靠性和灵活性,加之技术比 较成熟,所以应用比较广泛。
目前,已广泛地应用于军事、工业和科技 领域,从大型运输舰、空间补给站、轰炸 机到各种战斗机,以及直升机,都有其应 用,它甚至用于导弹系统,以及用作飞机 器和导弹之间的基本通信协议。
全双工交换式以太网的目标就是要消除碰撞,以 及消除信息包从发送者到接收者的不确定时间。
其实现方法是在网络系统中设置全双工交换机, 作为数据信息交换中心枢纽,每个航空电子系统、 自动驾驶仪、平显等直接连接到全双工的交换机, 该交换机包括两个线对,一对用于发送(Tx),一 对用于接收(Rx),交换机具有用于发送和接收的 信息包的缓冲区,如图所示。
冗余方式可以有同步和异步之分 .
LTPB采用一个限时令牌多优先级传输协议, 网络上的节点共享一条广播式传输介质, 当LTPB工作时,网络上的节点根据它们的 物理地址、编码的大小组成逻辑环路,令 牌沿逻辑环路逐节点传输。
光纤分布式数据接口FFDI
FFDI为环型拓扑结构,严格地说是反向旋 转的双环结构。如图所示,网络中所有节 点串接成一个环路。
航空航天数据总线技术综述(三)
航空航天数据总线技术综述(三)航空航天数据总线技术发展综述(三)在上一期的“航空航天数据总线技术发展综述(二)”中,我们主要介绍了IEEE1394、FDDI、LDPB及SpaceWire等部分高速航空航天数据总线技术,本期将针对AFDX、TTE、Ethernet及FC总线等通信速率达到百兆以上的高速数据总线技术进行详细介绍。
1. AFDX总线技术航空电子全双工交换以太网(AFDX:Avionics Full-Duplex Switched Ethernet)是基于标准(IEEE802.3以太网技术和ARINC664 Part7)定义的电子协议规范,主要用于实现航空子系统之间进行的数据交换。
AFDX是通过航空电子委员会审议的新一代机载以太网标准,AFDX允许连接到其他标准总线如ARINC429和MIL-STD-1553B等,并允许通过网关和路由与其他的适应ANIRC664但非确定的网络通讯。
AFDX是大型运输机和民用机载电子系统综合化互联的解决方案。
AFDX的传输速率可达100Mbps甚至更高,传输介质为铜制电缆或光纤。
AFDX中没有总线控制器,不存在1553B中集中控制的问题。
同时,AFDX采用接入交换式拓扑结构,使它的覆盖范围和可支持的节点数目远远超过了1553B总线。
AFDX的主要特点如下:(1) 全双工:物理层的连接介质是两个双绞线对,一对用于接收,另一对用于发送;(2) 交换式网络:网络连接采用星型拓扑结构,每个交换机最多可连接24个终端节点,交换机可以级联以实现更大规模的网络;(3) 确定性:网络采用点到点网络,通过使用虚连接以保证带宽;(4) 冗余:双重网络提供了更高的可靠性;(5) 网络传输速率可选择10Mbps或100Mbps 。
空中客车公司在最新研制的A380飞机上就率先采用AFDX总线,同时波音公司在最新研制的787和747-400ER飞机中也采用了AFDX 作为机载数据总线。
FC总线技术简介一
FC总线技术简介(一)在前面的介绍中,我们介绍了航空航天数据总线技术,并认为FC总线技术由于具备高速率的数据传输特性、较高可靠性、可扩展性强等特点被认为是未来航空总线发展的主要数据总线之一。
因此,在接下来的几期文章中,我们将从光纤通道技术、FC-AE系列标准、FC-AE-1553及FC标准簇等方面进行详细介绍。
在本期中,我们将对光纤通道的相关技术进行介绍,包括分层结构、拓扑结构、端口类型、服务类型及端口单元等方面。
1.光纤通道简介光纤通道航空环境(FC-AE:Fiber Channel Avionics Environment)是光纤通道(Fiber Channel)标准开发组织制定的一簇协议族,用于详细定义可用于光纤通道航空电子环境上的(包含军事以及商业应用)专用系统。
该协议将快速可靠的通道技术和灵活的、可扩展的网络技术有机融合在一起。
FC 协议发展至今,已经能够支持很多上层协议和指令集,例如:MIL-STD-1553B、IP、ATM 等协议以及 HIPPI、IPI、SCSI等指令集,支持光纤和铜缆等多种物理介质。
FC 协议能够很好地实现全双工、半双工和单工的通信模式。
光纤通道的基本特点如下:高带宽、多媒介、长距离传输:串行传输速率已由最初的1Gbps 提高到4Gbps ,并且正在向更高速率、更大数据吞吐量发展,适用于不同模块间大规模应用数据(如音频、视频数据流)交换;以光纤、铜缆或屏蔽双绞线为传输介质,低成本的铜缆传输距离为25m,多模光纤传输距离为0.5km,单模光纤传输距离为10km;可靠性与实时性:多种错误处理策略,32位CRC 校验,利用优先级不同适应不同报文要求,并解决媒介访问控制时的冲突,传输误码率低于10-12,端到端的传输延迟小于10us,支持非应答方式与传感器数据传输;统一性与可扩展性:可以方便的增加和减少节点以满足不同应用需求,拓扑结构灵活,支持多层次系统互连,利用高层协议映射提高兼容和适应能力。
综电课程综述(浅析1533B总线)
综电课程知识综述和认识——浅析1553B总线摘要:通过对1553B的学习简单阐述其由来和特性,分析其优势和发展现状,表明其在综合电子信息系统中的重要地位。
关键字:1553B 系统性能发展现状应用领域引言:1553B总线又称MILSTD1553B总线,是美国军方专为飞机上设备制定的一种信息传输总线标准,也就是设备间传输的协议。
每个国家根据本国的情况,并参考美国的标准制定出自己的总线协议。
而相关的公司又根据本国的协议标准开发出相应的总线接口模块。
一、由来:在20世纪60年代以前,飞机机载电子系统没有标准的通用数据通道,各个电子设备单元之间连接往往需要大量的电缆。
随着机载电子系统的不断复杂化,这种通信方式所用的电缆将会占用很大的空间和重量,而且对传输线的定义和测试也较为复杂,费用较高。
为了解决这一问题,美国SAE A2K委员会在军方和工业界的支持下于1968年决定开发标准的信号多路传输系统,并于1973年公布了MIL-STD-1553标准。
1973年的1553B多路传输数据总线成为了未来军机将采用的技术,它取代了在传感器、计算机、指示器和其他飞机设备间传递数据的庞大设备,大大减少了飞机重量,并且使用简单、灵活。
二、性能及优点:1553B总线系统主要由3部分组成:总线控制器BC;远程终端RT;数据总线Data Bus。
1553B总线的工作频率是1 Mb/s 。
采用曼彻斯特II码,半双工工作方式。
1553B数据总线用的是指令/响应型通信协议。
他有3种类型的终端,分别为:(1)总线控制器(BC)他是在总线上惟一被安排为执行建立和启动数据传输任务的终端。
(2)远程终端(RT)他是用户子系统到数据总线上的接口,他在BC的控制下提取数据或吸收数据。
(3)总线监控器(MT)他“监控”总线上的信息传输,以完成对总线上的数据源进行记录和分析,但他本身不参与总线的通信。
1553B总线是一种集中式的时分串行总线,其主要特点是分布处理、集中控制和实时响应。
数据总线技术在直升机上的应用
数据总线技术在直升机上的应用摘要:直升机机载数据总线技术直接影响直升机航空电子系统的集成度和先进性,对直升机的整体性能有重要影响。
随着直升机设计从气动外形和结构设计向航空电子系统和功能系统的转变,直升机航空电子系统的重要性越来越突出。
数据总线作为直升机航电系统的“神经网络”,为航电系统各组成部分的通信提供传输通道,从而实现航电系统的信息交互、综合显示和控制。
同时,为数据总线预留了测试接口,可以对航电系统各子系统的数据进行监控和测试。
关键词:数据总线技术;直升机;应用;介绍了机载数据总线技术,从直升机航电系统上常用的机载数据总线技术和机载数据总线技术在直升机航电系统上的应用实例分析两个方面进行分析与讨论,最后对直升机航电系统数据总线技术的发展趋势进行分析。
一、机载数据总线技术概述机载数据总线是机载设备数据传输、交换的介质,是机载设备信息交换的基础。
随着直升机航电系统的飞速发展,包含的机载设备越来越多,导致直升机航电系统越来越复杂,综合化程度越来越高,机载设备之间的信息交互越来越频繁,数据量越来越大,因此,对机载数据总线技术的各项技术指标要求越来越高。
机载数据总线技术的发展支撑着航电系统的发展,航电系统的发展牵引着机载数据总线技术的发展。
机载数据总线的技术指标主要有以下几个方面:1.带宽。
带宽代表总线数据的传输速率,根据传输速率的不同分为低速(≤100Mbps)、中速(>10Mbps,<100Mbps)、高速(≥100Mbps)。
2.位宽。
位宽代表数据总线在一个周期内传送数的二进制的位数,位宽越大则传输的数据量越大,一般有8位、16位、32位等。
3.频率。
频率代表单位时间内发送数据包个数,频率越高则数据传输送越快,一般有20Hz、50Hz、80Hz等。
4.拓扑结构。
拓扑结构指的是数据总线上各个设备的连接形式,机载数据总线常用的拓扑结构有点对点形、总线形、星形、交换式。
1.传输介质。
传输介质是数据传输的载体,传输介质对数据总线的数据传输性能有很大的影响,机载数据总线常用的传输介质有双绞屏蔽线、同轴电缆、光纤电缆等。
高速GJB289A总线技术综述
The technology review of high-speed GJB289A bus
Tian Ze 一,W ang Jing ,Kou Xuefeng4,Tian Zhen (1.AVIC Computing Technique Research Institute,Xi an 7 10068,China;
the development of avionics systems,standards of GJB289A bus(1 Mb/s)have been unable to meet the demand of high-speed comm—
unication development,the need to develop high-speed GJB289A data bus. Key words: GJB289A data bus;high-speed;development
GJB289A 总 线 历 经 多 年 的 发 展 , 目前 已 成 为 一 种 成 熟 的 机 载 总 线 , 被 广 泛 用 于 飞 机 综 合 航 空 电 子 系 统 、武 器 外 挂 与 集 成 系 统 ,并 逐 步 扩 展 到 飞 行 控 制 等 系 统 及 坦 克 、舰 船 、航 天 等 领 域 [4-5]。当 前 ,新 飞 机 研 制 及 老 飞 机 改 造 项 目 中 , 对 数 据 总 线 的 传 输 速 率 要 求 越 来 越 高 ,
未来航空电子高速数据总线技术的研究
未来航 空电子高速数据总线技术的研究
郑 娟 ( 中 国 东方 航空 公 司昆 明飞 机维修基 地, 云南 昆明 6 5 0 0 0 0 )
摘 要: 高速 数据 总线技 术是 航 空电子系统 实现综合 化 的关键技 术 , 对航 空电子系统 的性能有着决定性 的影 响。 本文论 述 了 航 空电子数据 总 线的发 展 历程 , 并基 于其现 状和发 展需求 , 对未 来航 空电子高速数据总 线技 术展开 了 讨论与研 究。
牌多优先级传递协议。 该协议将 网络 中传 递的信息划 分为4 个优
航天光纤数据总线 ( S F O D B ) 是由N A S A 和美 国国防部于1 9 9 9 先级 , 高优 先级的信息会 被优 先传输 。 L T P B 的每个终端都配备 年制 定的。 该标准采用 了环形拓 扑结 构, 可采 用串行或 者并行 有定时器以减 少高优先 级信息传 输的延迟, 并可有效 防止 网络 传输方式 。 虽然航天光纤数据 总线是针对航 天 飞行器 的应 用而 中的某个节点长期 占用总线 。 线性令牌传输总线具有较强 的容 制 定的, 但 是 由于其 具有高容错 、 高传输速 率、 低 延时和 长寿 错能力, 并能够 实现系统的重构。 命等特点, 也可用于未来航空 电子系统 。 不过 由于成本过高, 航
1 线 性令牌 传输 , 最多能够与1 2 8 个终端相连 。 L T P B 在物 了较 为广泛的应用 , 其在航空 电子系统领域 的具体应用也正在 理结 构 L 是星型拓扑, 可以方便地对 网络上信息的传输情况乃 研 究 之中。
至整 个网络的状态进行监控 。 L T P B 所采用的通信协议是限时令 5 航 天 光纤 数据 总线
比较 后, 线 性令牌传输总线被选定 为下一代飞机 的高速数据总 的数据传输 具有更 高的可靠性 。 光纤 通道可 以通过 点对点、 交 线标准 。 线性令牌传输总线的传输速 率达  ̄ J l 5 O M b / s , 可传输最 换和仲裁 环路三种结构进行拓扑。目 前光纤通道 技术 已经得到
航空数据总线技术分析研究
航空数据总线技术分析研究作者:唐宁常青来源:《现代电子技术》2014年第04期摘要:数据总线作为航空电子系统的“骨架”和“神经”,与航空电子技术的发展同步进行,相互促进,对航空电子系统起着至关重要的作用。
主要概述航空机载数据总线及其发展现状,介绍目前几种典型的机载数据总线技术,分析传输协议、拓扑结构、技术特点及应用现状,并进行比较,论述了可变规模互连接口(SCI)和光纤通道技术在未来航空领域具有广阔的应用前景。
关键词:机载航空电子设备;数据总线; SCI总线; FC总线中图分类号: TN911⁃34 文献标识码: A 文章编号: 1004⁃373X(2014)04⁃0064⁃06 Study on avionic data bus technologyTANG Ning, CHANG Qing(National Key Laboratory of ATR, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China)Abstract:As the “framework” and “nerve” of aviation electronic systems, the airborne data bus plays an important role, develops with aviation electronic technique simultaneously, and promotes each other as well. Several typical airborne data bus techniques and their development actualities at present are summarized in this paper. Their transmission protocols, topology structures, technique characteristics and application actualities are analyzed and compared. The expansive application foreground of SCI (scalable coherent interface) and FC (fiber channel)technology in the aviation domain is discussed.Keywords: airborne avionics; data bus; SCI bus; FC bus0 引言随着航空电子系统的发展,各类飞行器搭载了越来越多的观测仪器和电子设备,这些仪器和设备之间的数据交换、信息共享和综合处理的数据总量也在迅猛增长,对航空电子数据总线提出更高层次的要求。
航空航天数据总线技术综述(一)
航空航天数据总线技术综述(一)国科环宇航空航天数据总线技术发展综述(一)70年代以来,随着微电子、计算机、控制论的发展,使得航空电子系统的发展更为迅速。
1980年美国专门制定了军用1553系列标准和ARINC系列标准,使数据总线更加规范化。
目前自动化程度较高的军、民用飞机,如F-16、F-117、幻影2000、空中客机A340等都采用了数据总线技术。
数据总线技术在我国航空电子系统设计中已有十几年的设计和使用经验,本文针对具有代表性的总线标准,包括MIL-STD-1553B、ARINC429、MIL-STD-1773、ARINC629、STANAG3910、RS485及CAN总线技术进行介绍。
-STD-1553BMIL-STD-1553B总线全称为飞行器内部时分命令/响应式多路数据总线,它由美国自动化工程师协会在军方和工业界的支持下制定,正式公布于1978年,1986-1993年进行了修改和补充。
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1 Mb/S,足以满足第三代作战飞机的要求。
1553B总线系统主要由总线控制器BC和远程终端RT和组成,其字长度20bit,数据有效长度为16bit,半双工传输方法,双冗余故障容错方式,传输媒介为屏蔽双绞线,1553B总线的冗余度设计,提高了子系统和全系统的可靠性。
1553B总线的主要功能是为所有连接到总线上的航空电子系统提供综合化、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年中,MIL-STD-1553B已成功地应用于多种战机,并且成功应用于其它控制领域,如导弹控制、舰船控制等,在海军和陆军的武器和维护系统中已经开始采用1553B总线。
随着国防现代化的建设和武器系统的升级换代,我军也开始将1553B协议大量应用到武器系统的设计中。
2.ARINC429ARINC429总线协议是美国航空电子工程委员会(Airlines Engineering Committee)于1977年7月发表并获得批准使用的,它的全称是数字式信息传输系统(DITS)。
航空总线标准
航空总线标准航空总线标准是指在航空领域中应用的通信协议和硬件接口标准。
它们用于连接飞机上的各种航空电子设备,实现数据和信号的传输和交换。
航空总线标准在现代飞机中起着至关重要的作用,它们能够提高飞机系统的效率和安全性。
在航空领域中,一架飞机上的各个航空电子设备数量众多,包括飞行控制系统、导航系统、通信系统、传感器等。
这些设备需要相互通信并共享信息,以确保飞机的正常运行。
由于飞机空间受限,各个设备之间的通信必须是高效可靠的,航空总线标准应运而生。
航空总线标准通常具有以下特点:1.可靠性:航空总线标准要求通信的高可靠性,以确保数据的准确传输。
在飞机系统中,即使在极端环境下,如高温、低温、高湿度等,航空总线标准仍能保持稳定的通信,不会因为外部环境的变化而中断通信。
2.实时性:航空总线标准要求通信的高实时性,以确保及时的数据传输和处理。
飞机上的各个设备需要实时地共享信息,以进行飞行控制、导航和故障监测等操作。
航空总线标准提供了高速率的数据传输,使各个设备之间能够快速地响应和处理数据。
3.可扩展性:航空总线标准要求通信的高可扩展性,以适应不断增加的设备数量。
随着飞机系统的发展和升级,新的设备不断加入到飞机中,航空总线标准应能够满足新设备的接入需求,并与旧设备无缝兼容。
目前,航空领域主要采用的航空总线标准有ARINC 429、ARINC 825、CAN (Controller Area Network)和Avionics Full-Duplex Switched Ethernet(AFDX)等。
•ARINC 429:ARINC 429是一种业界广泛采用的航空总线标准,用于数字信息传输。
它使用差分信号传输数据,支持多个设备之间的数据传输。
ARINC 429通信速率为每秒100 kbps,并且支持长距离传输。
•ARINC 825:ARINC 825是一种用于航空电子设备之间通信的总线标准。
它基于CAN总线标准,但经过了一些修改,以适应航空领域的特殊要求。
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航空航天数据总线技术综述
(一)
-标准化文件发布号:(9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
航空航天数据总线技术发展综述(一)
70年代以来,随着微电子、计算机、控制论的发展,使得航空电子系统的发展更为迅速。
1980年美国专门制定了军用1553系列标准和ARINC系列标准,使数据总线更加规范化。
目前自动化程度较高的军、民用飞机,如F-16、F-117、幻影2000、空中客机A340等都采用了数据总线技术。
数据总线技术在我国航空电子系统设计中已有十几年的设计和使用经验,本文针对具有代表性的总线标准,包括MIL-STD-1553B、ARINC429、MIL-STD-1773、ARINC629、STANAG3910、RS485及CAN总线技术进行介绍。
-STD-1553B
MIL-STD-1553B总线全称为飞行器内部时分命令/响应式多路数据总线,它由美国自动化工程师协会在军方和工业界的支持下制定,正式公布于1978年,1986-1993年进行了修改和补充。
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1 Mb/S,足以满足第三代作战飞机的要求。
1553B总线系统主要由总线控制器BC和远程终端RT和组成,其字长度
20bit,数据有效长度为16bit,半双工传输方法,双冗余故障容错方式,传输媒介为屏蔽双绞线,1553B总线的冗余度设计,提高了子系统和全系统的可靠性。
1553B总线的主要功能是为所有连接到总线上的航空电子系统提供综合化、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年中,MIL-STD-1553B已成功地应用于多种战机,并且成功应用
于其它控制领域,如导弹控制、舰船控制等,在海军和陆军的武器和维护系统中已经开始采用1553B总线。
随着国防现代化的建设和武器系统的升级换代,我军也开始将1553B协议大量应用到武器系统的设计中。
2.ARINC429
ARINC429总线协议是美国航空电子工程委员会(Airlines Engineering Committee)于1977年7月发表并获得批准使用的,它的全称是数字式信息传输系统(DITS)。
协议标准规定了航空电子设备及有关系统间的数字信息传输要求。
ARINC429广泛应用在民航客机中,如B-737,A310等,俄制军用飞机也选用了类似的技术。
我国与之对应的标准是HB6096-SZ-01。
ARINC429总线是面向接口型数据传输结构,总线上定义了2种设备,发送设备只能有1个,而接收设备却可以有多个。
发送设备与接收设备采用屏蔽双绞线传输信息,传输方式为单向广播式,调制方式采用双极性归零制三态码,传输数据率可达100 Kb/s。
ARINC429总线结构简单、性能稳定、抗干扰性强、具有高可靠性等优点。
_STD_1773
1988年,美国国防部发布了新的军用标准即MIL_STD_1773(飞机内部时分制指令/响应多路传输数据总线),这个标准主要是对MIL_STD_1553在传输介质上的一个改进,其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。
MIL_STD_1773数据总线在20世纪90年代已被美国国家航空航天局(NASA)和海军(NAVY)所使用,其中, F-18战斗机就使用这一标准。
目前,MIL_STD_1773已发展到了双速率、高速度的阶段,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1 Mb/s和20 Mb/s 两种速率) ,其中1 Mb/s主要用于MIL_STD_1553B总线,而20 Mb/s主要用于高速数据传输。
4.STANAG 3910
在20世纪90年代初,北约(NATO)在研制欧洲新一代战机时,提出了一种新的数据总线欧洲标准即STANAG3910,这种标准主要是用来改进机载数据总线的
传输速率,以适应新一代战机的发展要求。
STANAG3910也是一种指令/响应协议,采用双速率传输总线结构。
高速通道具有20 Mb/s的传输速率,以满足现今绝大多数战机航电子系统之间高速通信的要求,而低速率的MIL-STD-1553B通道主要控制高速率的通信。
使用相同的传输介质可以连接STANAG3910系统和 MIL-STD-1553B系统,这样就可以很方便地对MIL-STD-1553B系统进行升级改进,并
且20 Mb/s的高速通道既可采用光纤也可采用同轴电缆作为其传输介质。
使用STANAG3910可以非常有效地对现有MIL-STD-1553B系统进行升级,以提供高传
输速率来满足未来战机的发展需要。
这样就可以提高MIL-STD-1553B系统的使用寿命,在新一代战机所要求的高速数据总线和航空电子系统通信稳定性(使用MIL-STD-1553B总线的系统性能非常稳定)上取得较好的结合点。
事实上,欧洲2个军用战机项目均使用了该总线技术,如:英国、德国、意大利、西班牙联合开发的欧洲战斗机(EFA)以及法国单独研制的RAFALE战斗机。
5.RS485总线
RS485 是串行数据接口标准,由电子工业协会(EIA)制订并发布的,它是在RS422 基础上制定的标准,RS485标准采用平衡式发送,差分式接收的数据收
发器驱动总线,其最高传输速率为10Mbps。
RS485 为总线式拓扑结构,在同一总线上最多可以挂接32个节点。
RS485 有两线制和四线制两种接线,四线制只能实现点对点的通信方式,现已很少采用。
在监控装置的RS485 通信网络中采
用的就是这种主从通信方式,即一台上位机(主机)带多个传感器(从机)的控制方式。
RS485 总线接口作为多点、差分数据传输的电气规范,现已成为业界应用较为广泛的标准通信接口之一。
RS485串行数据总线具有结构简单、价格低廉、通信距离和数据传输速率适当等优点使其在工业控制领域、汽车、舰船系统中得到广泛应用。
6.ARINC629
ARINC629总线是波音公司为民用机开发的一种新型总线数字式自主终端存取通信(digital autonomous terminal access communications,DATAC),这种总线技术在ARINC429的基础上,结合1553B的优点开发出来的,其总线传输率为2 Mb/s,线性拓扑结构,基本能满足现代航空电子系统高速数据的传输要求。
与1553B相同,它也采用了双向传输,传输时采用曼彻斯特码II型双相电平码,而且还进一步使用量电流型耦合器。
与1553B所不同的是,它不再采用集中式控制,因而无需总线控制器,不存在又要总线控制器失效而造成全系统瘫痪的问题。
比较而言,ARINC629具有自主控制、可双向传输、连接简单、“插入式”兼容等特点,因而在波音-777上得到了广泛的应用,成为机上信号处理、航空电子系统、动力系统、飞机构架系统及自动驾驶仪通信的基础。
可以说,ARINC629总线的推出以及在B777飞机上的应用将使用数据总线技术的发展进入一个新的时代。
7.CAN总线技术
CAN(控制器局域网)总线是当前现场总线具有代表性的一种总线,是一种有效支持分布式控制和实时控制的串行通信网络。
CAN总线是德国Bosch公司从20世纪80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议,它是一种多主总线。
其通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维,通信速率可达1Mbit/s。
CAN总线通信接口集中了CAN协议的物理层和数据链路层功能,可完成对通信数据的成帧处理,包括位填充、数据块编码、循环冗余校验、优先级判别等工作。
航空航天领域使用的总线系统要求具有很高的实时性、可靠性和抗干扰性能等,CAN总线自身存在的一些问题限制了它在这一领域的应用:①不可预测性。
CAN总线采取多主竞发的形式,当遇到总线多个节点要求发送时,此时只有发送具有最高优先权帧的节点变为总线主站。
在极端情况下,具有较低优先权的报文可能在相当长一段时间内无法抢占发送权,报文延迟时间不可预知。
②信道出错堵塞。
在节点有可能受干扰或其他原因暂时或永久失效时,出错的主机会命令CAN收发器不断发送报文。
该信息的格式等均合法,因此CAN没有相应的机制来处理这种情况。
根据CAN的优先权机制,比它优先权低的信息就被暂时或永久堵塞。
③系统冗余支持。
CAN是单条总线,而在航空航天领域的应用中,为满足苛刻的可靠性要求多采用双冗余甚至多冗余总线的方式。
CAN 本身并不包括像数据描述、站地址、连接导向协议等项目。
它只规范了ISO/
OSI7层标准模型中的数据链路层和物理层,因此,必须通过开发CAN的较高层协议来解决这些问题。
8.结语
航空航天电子系统选用数据总线需要综合考虑通信速率、可靠性、抗干扰、兼容性、可扩展等要求,MIL-STD-1553B、ARINC429、MIL-STD-1773和ARINC629等数据总线技术,由于具有以上优点,在航空航天领域得到了非常广泛的应用。
但随着技术的发展,通信速率达到数百兆以上的设备大量出现,以上介绍的数据总线技术已不能满足新型航空航天飞行器的发展要求,迫切需要新的技术支持,相关内容将在“航空航天数据总线技术综述(二)”中介绍。