基于光纤通道的航空电子网络研究

介绍先进综合化航空电子系统结构及先进综合化航空电子系统对采用光纤统一网络互连的要求;列举光纤通道(FC)互联网络的高可靠性、容错性和确定性等指标,并评估其适于作为新一代航空电子系统互连标准;描述FC在未来航空电子系统应用中复杂的体系结构和多种上层映射协议共用的解决方案;介绍1553上层映射(FC-AE-1553)、虚拟接口结构上层映射(VIA ULP)、音频视频上层映射(FC-AV)等三种FC的上层映射协议适用于未来航空电子系统应用的特点,分析三种上层映射协议在未来航空电子系统中的应用。     

线性调频调制噪声干扰的实现方法研究

航空电子系统射频综合仿真系统（RFSS）主要用来产生被测雷达所需的表征空中运动的点目标、多目标等信号，并且建立各种电磁干扰环境，同时仿真被测雷达的航空电子系统综合环境。RFSS信号产生系统可以模拟目标回波，也可以模拟窄带噪声、宽带噪声以及杂波等干扰信号。本文主要是针对某型雷达在试飞过程中受到的某种形式的噪声干扰，利用线性调频调制噪声干扰实现方法和RFSS信号产生系统模拟产生所需要的噪声干扰模式，从而验证抗干扰算法的正确性和有效性，增强雷达在电子战中的生存能力和作战能力。     

“宝石台”传感器的综合化

未来的航空电子传感器系统是多功能战斗机平台问世的关键。目前，成本、重量、体积和功率方面的限制制约了传感器在武器系统平台上的数量和布署。再加上目前使用的联合式传感器系统使武器系统的有效性不够高，性能不够好，阻碍了多传感器武器系统的研制。新一代武器系统应在航空电子设备改动很小的情况下具有空空和空地作战、空防压制以及侦察能力。为了实现这一点，应打破目前在射频和光电领域中的功能处理界限，以便更好地利用其资源。“宝石台”是21世纪航空电子系统的一个初始模型。“宝石台”计划的一个方面是要探索传感器分系统综合化及其构形的概念，并搞清楚用未来的技术如何实现综合化传感器。正在研究的几项新技术可以用在系统设计中，以实现这种改变，包括宽带单片射频组件、宽带光纤连接、高度可编程和高性能的信号处理器、有效的多处理器操作系统、多用户宽带组合天线以及人工智能等等。本文叙述了实现这一套综合化传感器的困难和问题、对综合化的需求、系统构形概念以及为实现这个系统需要开发的技术。     

一种分布式航天器综合电子系统设计

以综合电子系统层次模型为基础,提出并实现了一种分布式航天器综合电子系统设计方案。该方案以标准通用硬件模块、ASIC芯片、分层总线体系结构和空间通信协议体系作为基本的技术支撑,采用分布式的协同和并行处理,既可以提升信息网络服务能力和信息计算处理能力,也可以实现硬件模块和资源的共享及任务迁移和系统重构。在航天器上的应用表明:此方案可有效提升综合电子系统的运行效率及任务处理能力,增强综合电子系统对故障的容忍和处理能力,也能够显著提高综合电子系统的研制效率和产品化程度,使综合电子系统为构建高可靠、智能化的航天器提供所需的技术保障。     

抗辐照通用扩展SiP芯片设计

研究微小卫星综合电子系统的SiP技术实现方法。首先介绍微小卫星综合电子系统结构的组成和采用SiP技术的必要性，然后对综合电子系统进行功能模块划分，并对其通用扩展模块进行详细的SiP设计，包括抗辐照器件选型、原型验证、SiP原理图、基板管壳一体化设计、建模仿真、制造加工、实装测试验证等，通过SiP技术实现了一种星载综合电子系统中通用扩展SiP芯片产品，经过实际验证测试，在保证模块功能和性能的前提下，整体模块重量从230 g减轻到48 g，体积由180 mm?130 mm?17 mm减小到46 mm?46 mm?8 mm，很好地满足了星载功能模块小型化、轻量化设计需求。     

一种开放式模块化星载综合电子系统的设计与实现

为了提升卫星综合电子系统的标准化、通用化设计能力以及智能化、网络化应用水平,本文提出并设计了一种开放式模块化星载综合电子系统,通过了工程型号的实际应用验证。该综合电子系统以层次化的总线体系结构以及通用化的硬件模块、软件构件为基础构建形成一套标准服务功能包,能够根据不同的任务场景按需选装所需的功能单元,显著提升综合电子系统的货架式集成组装研制能力,同时借助统一的信息通信服务网络和软硬件基础组件,为综合电子系统的模块化升级扩展、设备级的功能重构与重组、系统级的故障容忍和恢复能力奠定了坚实的基础,为实现航天器整体的高质量、高效率、效益研制与运行提供了有力的技术支撑。     

新军事变革与航空电子的发展

21世纪将进入信息时代，信息时代的新军事变革将使航空电子设备的演变朝着综合化、网络化、智能化的方向发展。本文综述航空电子设备的范围、演变过程，其中着重阐述了机载探测设备。最后阐述了航空电子未来发展的特点、综合射频孔径和综合光电传感器等内容。     

未来20年的军用航空电子

本文对较“宝石台”系统更为先进的航空电子结构进行了探讨。讨论了在预计20年内会完善起来的几种可推广的系统标准组件、其优劣及发展趋势。列举了这种体系结构的实例。在拟定这项计划的过程中，笔者曾与工业界和政府方面数位专家会谈，有助于对未来军用电子的预测。一般结论是：①为满足目标态势显示的要求，受成本因素影响的传感器解决方案将推动大多数军用航空电子应用中航空电子设计；②用于先进系统的大部分可推广且有影响的组件是商业可用的数字和信号处理器及相关的先进的A／D变换器、数字和RF器件；③预计航空电子体系结构中每一层次的时间共享和物理综合化将不断提高，其中包括多功能EO和RF孔径、射频支持电子学以及高度综合化数字系统；④分布式高速光子转换开关将进入该结构，以实现由系列印制线路板制造的RF、IF、数字和信号处理模块连接起来的统一互联网络；⑤在封装和微电子学方面的进步将导致对液体浸入冷却以及RF数字和光子线路的三维度封装，以支持综合化孔径、数字接收机和数据信号处理器，提供所需速度和功能的综合化；⑥数字界限将更接近孔径，使IF数字接收机适于电子战和雷达系统的应用(在“宝石台”时代将达到L波段的数字接收机)，数字界限将扩展光子学的应用，使其超出数字化领域。操纵相控阵光控波束扫描、RF信号分布和外差法将得以实现。     

基于射频传感网络与GPRS的监测系统设计

文章针对目前多数射频监测技术只适合短距离的缺点，提出一种射频网络与GPRS相结合的远距离无线监测系统设计方案，重点介绍系统软硬件的设计，以ARM7芯片S3C44BOX为核心构建基站，以51系列STC89C52RC单片机为核心构建射频传感网络采集节点，各节点与基站的通信由NRF905射频收发模块来实现。文章还对射频传感网络的拓扑结构和通信协议进行了设计，成功解决了射频传感网络中的冲突检测、隐藏节点等问题，保证了系统的可靠性。最后进行了通信测试实验，证明了方案的可行性。     

一种高可靠模块化的航天器通用接口单元设计

以综合电子系统的层次化设计模型为基础,提出并实现了一种基于模块化可伸缩的高可靠航天器通用接口单元设计.该设计以标准通用硬件模块、ASIC芯片、层次化总线体结构作为技术支撑,既可实现面向多种平台与载荷航天器的多任务接口适应性,也可实现数据接口单元内部模块资源的交叉重组与系统重构.该航天器通用接口单元已在多个航天器综合电子系统中成功应用,应用情况表明此方案能显著提升航天器通用接口单元的通用性与可靠性,增强系统故障容忍及自主处理能力,利于提升航天器的产品化批产能力与研制效率.     

"海王星"海上无人机系统

20 0 3年 3月 ,美海军与DRS技术公司签订了5 0 0万美元合同 ,为海军提供一些“海王星”(Nap tune)海上无人机 (UAV)系统 ,每个系统由 3架无人机 ,1个工作站 ,遥控视频终端 ,载荷 ,投放 /转运箱和野外支援设备组成。该无人机将用于海上投放和回收 (也可陆上操作 ) ,无人机机长 1 .5m ,翼展 2 .1m可携带彩色电视摄橡机或热成像仪等载荷。它还能投掷 9kg的负载。电子设备和传感器系统有防水保护装置 ,新的综合数字自动驾驶仪是无人机航空电子设备的核心 ,与其接口的有载荷控制模块 ;环境传感器模块以及通信模块(UHF数字数据链路 ,作用距离…     

综合模块化航空电子设备

自80年代中期以来，航空运输工业一直在研究新的航空电子结构，目的在于研制出体积更小、重量更轻、成本效益更高的航空电子设备。软件呈现的优势也是促使重新定义航空电子设备的另一原因。下一代航空电子将采用一种新颖的设计方法，而且技术的发展也使航空工业部门有能力研究新的设计概念，从而得到由软件控制的高集成度的数字化航空电子设备。将这种方式统称为综合模块化航空电子设备(IMA)，与早期的航空电子装置相比，该方式所采用的设计方法将大大节约成本。本文论述IMA的概念以及采用这种新的航空电子结构后，航空公司所期待的收益。本文重点强调了航空电子工程协会(AEEC)作为工业论坛负责研究这些概念的重要性。     

面向下一代运载火箭的综合电子系统集成技术

介绍了面向下一代运载火箭分布式模块化电子系统(DIMA)的集成技术及系统架构。针对下一代运载火箭复杂电子系统的特点，按照系统集成的路线，对系统设计目标、系统功能需求分析、系统抽象机制、系统综合技术等多方面进行论述。首先，根据电气系统功能获得系统需求，采用功能抽象和层次抽象定义系统抽象模型，提取出高内聚低耦合的原子功能模块，并对模块的属性、交换关系、时序约束关系等进行定义；然后采用可视化表征方法对系统进行深入分析，利用系统综合技术实现了从系统功能到硬件资源的映射，从而给出了集成控制单元和模块的种类；随后采用分时分区的设计理念对系统节点分区划分方案及容错架构进行了定义，并对分区操作系统的调度模型和交换式的数据交互网络进行了论述，最终给出了系统软硬件架构。     

ARINC659总线在航天器综合电子系统中的应用研究

ARINC659总线是一种标准的多点串行通信总线,具有完备的数据通信确定性和容错性特点,非常适合在对可靠性和冗余容错性要求较高的航天器综合电子系统中作为标准背板总线。文章在对ARINC659总线架构以及通信机制研究的基础上,结合综合电子系统的标准总线体系结构,重点对基于ARINC659总线的综合电子硬件模块、软件驱动程序和表程序设计等内容进行了详细描述。应用ARINC659总线,不仅能提升航天器综合电子通信的确定性和容错性,也能使综合电子系统的设计由事件触发向时间触发模式转变,由集中式控制管理向分布式并行处理转变,从而显著提升航天器综合电子系统的故障定位、并行数据处理、快速组装与测试能力,以及提高航天器综合电子系统资源的利用率。     

工作可靠的模块式电源装置

现在 Powercube 公司供应一系列用于航空电子设备和军用电子系统上的高可靠性低电压模块式电源装置,该系列电源名叫Iceeube,它符合海军和电源制造厂商联合制定的技术标准。海军和工业界之所以联合制定 NavmatP-4855-1标准,是由于海军的一份调查报告引起的。该报告指出,在航空电子/电子系统的所有故障里,大约有20%是由于装在系统中的电源装置工作不正常以及电源在设计上有缺陷所造成的。     

一种雷达与电子侦察一体化多通道接收组件的设计

随着近年来现代电子技术的全面发展,针对射频前端单一器件模块级的小型化、高性能研究已初步凸显成效,但从系统层面出发统筹考虑设计低成本、高性能、小型化综合电子系统的研究报道还很少。从雷达和电子侦察基本工作原理出发,根据雷达和电子侦察各自的指标要求,对组件的链路和结构进行设计,提出了一种12通道的雷达与电子侦察一体化接收组件,给出了实物指标测试结果,所有通道噪声系数均小于3dB,雷达接收通道增益均在45±2dB,镜频抑制大于60dB;电子侦察接收通道增益大于20dB,相邻通道间的隔离度大于40dB。此次设计对未来实现更复杂的低成本、小型化高性能综合电子系统有重要意义。     

卫星综合电子系统多总线融合接口设计

针对在轨模块更换中在轨升级时可更换模块接口受限的问题,分析了在轨升级时模块更替对接口通用性的需求,基于卫星综合电子系统提出了一种新的融合总线的通用接口的设计并搭建了验证平台。该融合总线通用接口融合了4种常用通信总线,能够同时挂接4种通信协议的模块,适应成熟的可更换模块的通信接口,对我国卫星在轨模块更替以提高在轨升级卫星功能有重要意义。     

航天微系统技术综述

航天微系统技术包括专用集成电路(ASIC)、片上系统(SoC)、单片微波集成电路(MMIC)、混合集成电路(HIC)等微电子技术和微机电系统(MEMS)。文章介绍了这几种技术的特点、发展现状,以及在航天中的应用情况和应用前景。ASIC与SoC技术可显著提高电子系统的集成度和性能,已在航天中得到广泛应用。MMIC技术可用于航天器通信载荷和平台的射频通信部件,已在欧美航天器中大量应用,目前正朝高频段发展。HIC主要包括厚膜HIC和薄膜HIC,特别适于功率器件和微波器件的集成,目前国外已有大量产品用于航天,如"国际空间站"(ISS)。MEMS技术可用于航天器导航、热控、推进、光学遥感与通信等系统,甚至可对航天器设计方法产生重要影响,但目前还处于起步阶段。在以上技术领域,我国虽已开展了一些研究,但与国外相比还存在较大差距。文章针对航天微系统技术的产业布局、发展方式等提出了建议,可为我国的发展规划和战略决策提供参考。     

基于IPv6 和空间包协议的空间路由策略设计与分析

针对卫星星内和星间一体化组网问题,结合已有的智能化航天器综合电子系统协议体系架构,提出了基于IPv6和空间包协议的空间路由策略。该策略借鉴IPv4和IPv6的隧道机制,利用空间包局部信息与IPv6全局信息的映射完成协议封装。以星载路由器为核心搭建演示验证系统,通过典型实例验证该策略具有一体化组网的可行性。在分析策略存在的灵活性问题基础上,提出了定制空间包格式、修改协议信息表的优化措施。该策略的设计与其在星载路由器中的实现,可为我国天地一体化信息网络的构建提供参考。     

国外航天器电子系统的几个重要发展趋势

首先,界定了所讨论的航天器电子系统的范畴,即限于航天器平台或公共服务模块部分的电子设备。然后,从分布式模块化结构电子系统发展、工业标准体系的应用、空间电子单机与元器件先进制造技术影响和数字化设备应用等方面,综述了国外航天器电子系统技术十余年的发展成果和趋势,其中重视系统体系结构研究、工业标准向空间技术领域推广等经验值得借鉴。