航空电子技术论文

小编精心整理了《航空电子技术论文(精选5篇)》，希望对大家有所帮助。摘要：当前阶段，在航空飞机上采用现代化航空电子通信系统，这种通信系统和传统的通信系统相比，有了明显的发展进步。为了提高航空电子通信质量，必须加强对航空电子通信系统关键技术问题的研究，设计科学、合理的通信系统。本文对航空电子通信系统关键技术问题进行分析。

第一篇：航空电子技术论文

综合化航空电子技术初探

【摘要】综合化航空电子技术是航空电子系统发展的趋势和方向，为了更好的认识综合化航空电子技术的发展现状以及在我国民用航空中的应用趋势。本文对国内外民用航空电子系统结合空客飞机的发展现状和趋势进行了分析;对综合化航空电子技术在国内外民用航空上的应用现状进行了分析，并指出了未来民用航空中综合化电子技术的发展趋势。本文的研究为正确认识综合化航空电子技术的应用现状和发展趋势具有重要的指导意义和参考价值。

【关键词】航空电子;空客系列;综合化

航空电子系统经历了几个不同的发展阶段，从早期的分立式逐渐发展为联合式航空电子系统，到现代逐渐兴起的综合式。同时，航空电子技术也越来越复杂，综合化程度也越来越高，现代的综合化航空电子技术是利用系统科学方法和系统科学理论来处理分析系统实现、系统设计、系统功能以及系统需求关系，进而实现最优的系统组合的科学技术[1-2]。很多专家学者都对综合化航空电子技术进行了研究 ，使得综合化航空电子技术越来越具有开放性、模块化，不同子系统之间的界限正在逐渐模糊。在研究前人文献的基础上，本文，结合空客系列飞机特点，对综合化航空电子技术的发展现状和发展趋势进行了梳理分析，为综合化航空电子技术的理论研究以及实践应用提供指导和参考。

1.国外综合化航空电子技术发展现状及其趋势

1.1 国外综合化航空电子技术发展现状

在民用航空方面，电子系统最早的为联合式系统，逐渐发展成模块化系统，现在已经开始进入数字时代。最新的民用航空电子系统使用的航电系统(IMA)架构具有全数字综合模塊化特性。目前来说，国外的民用航空在综合化航空电子技术发展方面主要具有两种新系统结构。第一种是联合式系统结构，重要应用年代为二十世纪六十年代到九十年代。外场可更换单元(LRU)作为独立的个体，它具有标准的安装接口、外观样式以及功能，主要负责实现某一项功能。第二种航空电子系统是把外场可更换模块(LRM)当成处理的基础和前提，进而实现高度的功能综合和物理综合，进一步分离了功能性对软硬件的依赖。

1.2 国外综合化航空电子技术发展趋势

随着民用航空系统结构的不断优化，航空电子部件问题以及航电系统成本问题等都逐渐成为影响民用航空优化升级的关键和核心。根据空客系列飞机目前的电子化发展趋势，本文预测，综合化航空电子技术将朝着以下几个方向发展：

(1)开放式系统结构将更加完善

未来的综合化航空电子技术将会在开放式系统结构方面做大量工作，美国开放式系统联合工作组指出民用航空电子的系统设计将采用更加开放的体系架构，使模拟和数字信号接口、并行/底板总线特性、模块的机械接口、串行数据总线接口以及电气特性等更加标准化。

这样不仅使电子系统的维护更加方面，也会进一步降低民用航空综合化电子系统的制造成本，使飞机的更新升级更加方便。从目前的空客飞机电子产品来看，ATSU、FWC等电子部件虽然还没有摆脱形状和接口的束缚，但是通过软件更新版本已成定式，这比早期的联合式系统具有很大的优势，摆脱了对硬件设施的依赖性，对某一处理器进行维修、更改具有很大的困难，在维护时也将投入更多的人力物力和财力。更加完善的开放式架构把功能性和软硬件设施相分离，使得各类处理工序都变得非常简单和方便。因此，更加包容的接口模式，更加方便的程序软更新能够成为民用航空综合化电子系统服务的前瞻，可惜目前仅有部分采用开放式系统，因此，还有很长的路要走，是综合化航空电子技术发展的重要方向。

(2)更多的前瞻处理和自检功能

国际民用航空领域普遍指出飞机驾驶舱应该具有更多的控制和决策责任，这样不仅能够减轻地面工作压力以及相关地面工作人员的任务负担，空客飞机的自检功能和ATSU的报文功能极大的给飞机的前瞻维修和快速处理带来便利，这是提高飞机的运行效率以及各种突发事故的处理效率的依仗。美国空中运输协会、欧洲空管组织、波音公司、国际民航组织以及美国联邦航空局等航空机构和组织都指出导航系统、计算机技术、数据链处理技术等新技术的不断发展，民用航空空中和地面任务分配将更加合理。

(3)实现模块化、综合化、数字化

为了降低民用航空电子系统的生产成本，早在二十世纪八十年代，国外的民用航空电子开发设计商就已经开展大型飞机综合化的航空电子体系架构，也既是综合模块化航空电子系统IMA，空客系统的MMR和FDIMU均是集成化明显的核心组件。MMR分别合成了ILS和GPS的功能，FDIMU也是FDR和MDU的合并，可以预见模块化、综合化、数字化航空电子技术逐渐成为未来的发展方向。

2.国内综合化航空电子技术发展现状及其趋势

2.1 国内综合化航空电子技术发展现状

我国在综合化航空电子技术方面起步较晚，发展水平较低，不能满足我国民用航空的发展需求，目前的发展程度和国外还存在较大的差距，主要表现在以下几个方面：

(1)缺乏大型客机航空电子系统的技术基础和产品;

(2)缺乏具有综合化航空电子技术的专业人才和技术研发团队;

(3)缺乏健全完整的民用航空综合化电子技术研发体系。

2.2 国内综合化航空电子技术发展趋势

我国的航空电子工业市场随着国家经济的发展进一步扩大，而综合化电子技术的前景更是广阔。当今世界上的最先进客机波音 787和空客系列的A380 使用的都是综合模块化航空电子技术，这也是我国的方向。目前采用的从多个独立的功能部件出发，采用自下向上逐步集合成综合航空电子系统的传统设计技术已经能适应现代民用航空的发展水平，严重制约了系统功能的优化和发展。因此，我国今后的综合化航空电子技术应该朝着集成化、综合化、模块化的方向发展，逐步加大对综合传感器技术、综合射频技术、航空电子智能化技术、软件技术、数据传输技术以及模块化技术的应用，加快我国综合化航空电子技术的进步和发展。

参考文献

[1]Li X Y，Xiong H G.Modelling and simulation of integrated modular avionies systems[C].28th Digital Avionies Systems Conference，2009：1-8.

[2]Zhou T R，Xiong H G.Design of energy-efficient hierarchical scheduling for integrated modular avionies systems[J].Chinese Journal of Aeronauties，2012，25(1)：109-114.

作者：曹仁伟

第二篇：航空电子通信关键技术分析

摘要：航空电子通信是航空、航天活动的关键技术，随着航空电子通信关键技术的发展，飞机、空间和地面将形成一个统一的环境，航天电子通信系统会更加的智能化、综合化，以满足航天、航空事业的发展需求。本文就航空电子通信的发展、优势及问题进行了分析，结合以上几点阐述了航空电子通信关键技术的现状及发展。并且针对航天通信控制技术、时钟同步技术及航空电子通信网络安全技术等进行了分析。通过分析理清当前航空电子关键技术发展的现状及发展趋向，以此为研究的方向，使航天电子通信技术得到更迅速、有效的发展，使我国的航空事业更上层楼。

关键词：航空电子通信;发展;优势;问题;关键技术

0 引言

航空电子通信包括数字通信、模拟通信等，具有很强的抗干扰性能、保密性能等，是确保航空、航天安全、稳定运行的关键。随着电子科技的发展，互联网技术的不断成熟，当前的航空电子通信技术已经不能满足航空、航天事产业发展的需要。研究航空电子通信关键技术，是为了将新科技更好地应用与航天、航空，更好地确保飞机等飞行器飞行的安全、可靠，更好地规避航空风险，为航空事业带来更大的契机和成就。

1 航空电子通信技术概述

1.1 航空电子通信技术的发展与现状

航空通信包括数字通信、模拟通信等技术，我国的航空通信起步于在上世纪七八十年代，当时主要应用语音通信保持地对空、空对空的联系，采用的技术手段主要包括对讲机、雷达、卫星电话等，通过信息联系实现地面对空中飞机的制导，如紧急定位等。这个时期地面对空中飞行的影响不是很大，但却非常重要。随着电子科技的发展，航空电子通信技术进入数字化技术阶段，电子通信在航空、航天过程中的作用更加重要。这一阶段的通信技术是将飞行需要的信息编辑成若干个模块，通过关键的技术手段，实现各个模块数据信息的统一、实时，并将所有的信息进行综合化处理，这些信息能够帮助飞机驾驶员更准确的判断飞行的状态及周边环境，以便做出正确的驾驶选择。直到目前，数字通信仍然是飞行通信的主要技术手段，电子科技的发展极大地提高了航空通信技术水平。随着互联网的发展，航空电子通信系统的研究更为复杂化，互联网支持下的航空通信系统能够实现空中与全世界的紧密联系，使飞机、空间、地面的联系更紧密。例如，美国的3GEVDO gogo网，可以为飞机提供高质量的通服务，旅客可以通过网络连接进行上网娱乐、观看视频、语音通信等。我国的“飞天网”也具有这样的用途。只是航空电子通信的互联网模式当前还不成熟，并未得到广泛的推广和应用，即便在飞机飞行过程中有使用，客舱和驾驶舱也有一道防火墙隔绝，网络信息完全不能流入驾驶舱内。如何实现互联网在航空电子通信中的更广范围应用，这是航空电子通信系统研究的主要课题，也是航空电子系统发展的趋势。

1.2 航空电子通信技术的优势

航空电子通信系统具有数据记录、存储、传播、分析等功能，一方面，这些数据隐含信息，能够帮助飞行员做出正确判断。航空电子系统将这些数据信息进行整理、分析，在显示出来，这个过程庞大的工作量、运算量是人力所不能达成的，这些结果将成为飞机驾驶员宝贵的驾驶经验材料，通过对这些数据信息、通信内容的研究，能够提高驾驶员的驾驶水平，能够使驾驶员、维修人员提前发现飞行器存在的安全隐患，能够使相关工作人员将一些飞行故障排除在萌芽阶段，确保了飞机飞行更加安全、可靠。另一方面，航空电子通信技术实现了飞行资源共享，这对于航空、航天事业的发展极为关键，为相关研究准备了一手资料。因此，很多人认为航空电子系统关键技术的研究是未来战争的核心技术研究，这方面的研究和发展对于综合信息技术、自动传输技术、信息共享技术的发展极为关键。总之，航空电子通信技术的发展使航空、航天行为更方便、快捷、安全、可靠，同时带动了相关产业的发展，使高科技更好地服务于人类。

2 航空电子通信系统关键技术发展存在的问题分析

航空电子系统关键技术的发展存在不少的问题有待解决，例如，航空电子系统综合化技术发展还不成熟，在进行语言、图像、多媒体、高速数据传输过程中要携带很多设备，增加了飞机重量。同时，航空电子系统的网组结构极为复杂，这就造成了航空电子系统维护、维修难度增加，航空电子系统运行的运行成本大，人力物力投入多。此外，数据传输的安全问题也是航空电子通信系统发展面临的一大难题。这些原因影响了航空电子通信系统运行的安全性、最优化，致使航空电子数据传输率较低，应用效益低，不能实现现代通信业务的全面服务。又如，互联网通讯发展到今天已经很成熟了，在地面上，人们的工作、生活离不开互联网，而空中，互联网的应用却很不成熟，我国和美国虽然开发了空中互联网系统用以支持航空通信，但是相关技术还不成熟，应用过程中存网络安全等问题，因此，空中互联网只应用于客舱，为了保护机载设备的安全客舱互联网与驾驶舱之间有一道单项的防火墙，禁止客舱信息流入驾驶舱机载设备。此外，航天电子系统的电子设备逐渐复杂化、多元化，其业务量大，子系统较多，对系统的运行造成了一定的隐患，要保证航天电子系统的稳定安全运行，还有很多问题有待解决。同时，航空电子系统相关的软硬件换代频率高，这就需要相关人员随时关注航空电子系统关键技术的发展，随时掌握相关软硬件的更新换代，以便全面掌握整个通信系统的特点、状态，使航空电子通信系统的效益发挥到最大。

3 航空电子通信系统关键技术分析

3.1 航空电子系统通信控制技术

航空电子系统通信控制技术的研究是为了更好地将语言、图像、信息等数据传输、交换，以达到资源共享的目的，使航空电子通信系统的抗干扰能力、保密性能更好。当前采用模块控制技术，将航空电子通信系统分为几个模块，然后再进行连接，最后通过总线将信息通信内容反馈给工作人员。这些子系统与主系统连接，实现综合化通信要求。航空电子通信系统的这一特点使整个系统的运行综合性能提高，但若是某一个子系统出现问题，很容易造成整个系统的瘫痪。因此，在航空电子通信系统设计时，航天电子系统的控制技术非常关键。当前采用的方法是动态总线控制方案，经过一段时间总线控制器就会发生改变，这样某一个子系统发生故障，就很容易对系统进行重组，确保了系统的正常运行。这种动态的控制方案极大的提高了航空电子通信系统的安全性、可靠性，其发展还有很大的空间，未来航空电子系统控制技术将达到更高的智能化和综合控制，航空电子通信系统的运行和应用也会更安全、更可靠、更便捷，使航天、航空飛行更安全、稳妥。

3.2 航空電子通信系统时钟同步技术

航空电子通信系统是由不同的子系统构成的，每个子系统都有各自独立的计时器，而航行过程中驾驶员、AOC办公人员需要得到实时的、及时的、综合的信息反馈，这就要求航空电子通信系统各个子系统之间的时钟保持同步，既时钟同步技术。时钟同步技术开发的目的是消除各子系统之间的时间误差，使航空电子通信系统的数据信息传递具有更高的实时性，整个系统会用一个统一的时间记时，这样才能确保各个子系统信息时间的统一性和一致性。当前的技术手段是总线在整个系统的控制过程中分配给各个子系统一个统一的时间长度，也就是总线控制器在通电后会将总线实时时间发送到各个子系统，子系统开始计时，这样就能最大可能的确保各个系统计时的统一性、同时性，实现了航空电子通信系统的时钟同步，使整个系统的运行状态更稳定，系统对数据的采集、传输等有更大的利用价值和利用效率。

3.3 航空电子通信系统通信安全技术

航空电子通信系统的运行会收到众多的干扰，在系统运行过程中会发生各种各样的故障，这些故障会影响系统运行的稳定性和安全性。在故障处理上，总线会判断临时故障或永久性故障，然后对故障进行处理。有些故障通过系统的重组可以消除，有些故障不能消除，就只能将子系统下网。航空电子通信系统会将故障位置等进行标志、记录，然后在适当的条件下再进行处理。对于航空电子通信系统遭受的干扰，只能通过技术的几步和网络安全技术的发展来解决，这一技术最大程度地确保了航空电子系统运行的安全，使飞行更安全、可靠。

4 结语

综上所述，航空电子通信系统的关键技术主要集中在数据的综合处理和应用，以及系统运行的安全性、可靠性、实时性。同时，航空电子通信系统又是航空电子系统的核心部分，对于航空电子通信技术的研究应该着眼未来，将其放在大环境中，以飞机、空间和地面三个环境的信息交流、信息共享为出发点，全面的考虑系统组织的简约、高效、安全。在此基础上，一方面，研究人员要有效地借鉴其他国家先进的技术经验，另一方面研究人员要勇于创新，结合航空活动的实践，将理论应用与实践联系起来，以促进我国航天事业更好地发展。

参考文献

[1]曹雷.航空装备机载电子通信系统关键技术浅析[J].中国新技术新产品，2016（21）：15-16.

[2]李振，李峭，熊华刚.基于使命任务分解的航空电子跨平台通信组织与仿真[J].航空电子技术，2015（01）：10-14.

[3]梁延俊.航空电子通信系统中的关键技术研究[J].科技风，2018（28）：63.

作者：马纯玲 李泽

第三篇：航空电子通信系统关键技术问题浅析

摘要：当前阶段，在航空飞机上采用现代化航空电子通信系统，这种通信系统和传统的通信系统相比，有了明显的发展进步。为了提高航空电子通信质量，必须加强对航空电子通信系统关键技术问题的研究，设计科学、合理的通信系统。本文对航空电子通信系统关键技术问题进行分析。

关键词：航空；电子通信系统；关键技术

1、引言

随着电子通信技术的不断发展，现代航空电子通信系统的业务类型也发生了显著的变化。传统的语音通话已经不能满足人们对于飞机通信系统的要求。现代化航空电子通信系统主要利用网络通信多媒体技术，能够实现语音通话、快速传递图像和多媒体信息数据，其中利用机载分布式实时通信网络来进行信息传递，使通信更加方便、稳定、快捷。

2、关于电子通信系统

在现代通信技术中，电子通信系统是其一个大的分支，其是现代社会的重要信息支柱，也是组成现代高新技术的一个重要部分，同时还关系到国民经济的发展进程。电子通信技术作为一项具有极强应用性的尖端技术，它已成为衡量一个国家科学技术的发展水平的重要标准。其极强的应用性决定了其应用领域的广泛性，例如广播电视、移动通信、雷达、导航、声纳等，其中在航空领域和移动通信领域中的应用尤为突出。电子通信技术的发展推动了移动通信技术的快速发展，传统的通信方式的局限性越发突出：降低频谱效率、浪费空中资源，也增加了网络建设的成本。因此要获得更大的系统容量、更高的频谱效率，就必须要在移动通信中应用新技术。航空领域中所使用的电子通信系统极为复杂，传输总线中所有电子设备都与电子通信系统都有着密切的联系，所以其顶层设计好坏会直接决定航空性能的好坏。

3、航空电子通信系统关键技术

3.1航空电子通信系统层次架构

在架设航空电子通信系统的过程中，主要按照层次结构来进行架设的，其中借鉴和引用了ISO开放式互联系统的层次结构，但是和这种层次结构也存在一定的差异，航空电子通信系统只架设完成了5层结构，这5层结构分别为数据链路层、驱动层、传输层、物理层和应用层。通过对航空电子通信系统划分为这样几个层次结构，能够更好地配置电子通信能系统的各种硬件系统、软件程序，从而使航空电子通信系统更加全面地应用出来。

例如：在航空电子通信系统中采用MIL-STD1553B总线控制技术，首先利用物理层来传输物理介质中存在的位流，然后利用驱动层来连接各个软件程序和应用程序，作为运行程序的重要接口，再次传输层主要給传输各种通信信息提供传输通道的作用，并且对不同的信息进行调度，从而确保信息顺利传输完成，应用层作为航空电子通信系统的管理程序，其管理着系统的正常运行，并提供各种应用操作。最后，数据链路层主要用来调整数据信息传输序列，使数据信息传输更加合理。

3.2通信网络的拓扑结构

通信网络各子系统相互联结的物理结构，称为通信网络的拓扑结构。目前常见的通信网络拓扑结构包括单一级总线拓扑结构、多个单级总线拓扑结构和多级总线拓扑结构。这三种通信网络拓扑结构不仅具备坚实的理论基础，而且也已经得到了实践验证。航空电子通信系统的所有子系统都直接与同一1553B总线电缆相连，就构成了单一级总线拓扑结构。该拓扑结构形式简单，在航电通信系统的业务量较低，或子系统较少时，可以采用。而航电通信系统业务量大，且子系统较多时，单一级总线拓扑结构就不能满足要求。将航电通信系统的子系统合理分类，并分别连至多个1553B总线上，即构成了多个单级总线拓扑结构。假设上述多个总线并不是同一级别，则是多级总线拓扑结构。在多级总线拓扑结构中，下级总线需要接收并执行上级总线发出的控制指令。这种通信网络拓扑结构更为复杂，适于处理功能单元繁多、通信业务量更大的航电通信网络。

3.3故障处理

在航空电子通信系统通信过程中要求系统能够及时对所发生故障进行排除。对于总线控制器而言，其在子系统故障处理方式方面同非总线控制器不同，非总线控制器在故障发生后处理方式也不尽相同，此时，状态字的终端标志位置位，若并非硬件故障和永久故障，则子系统标志会置位。若故障更加严重中央处理器无法运行，此时，通信系统会发出相应的指令，禁止响应总线控制器所发出的各项命令。由于三种故障情况的处理方式不同，因此，必须根据实际需要进行分析以防运行存在错误影响通信过程。对于总线控制器而言，其处理故障也需要分情况进行。总线控制器需要对发生故障的子系统进行判断并对故障电缆作出相应的记录，由于通信故障包括临时性故障和永久故障，因此，总线控制器需要根据系统需求，在双余度电缆上先开着调试，若简单调试后故障消失，则属于临时故障，若故障长时间内无法消除则可能是子系统或电缆硬件存在问题。

3.4航电时钟同步设计

在航空电子通信系统的所有子系统中，都分别设置了时钟计时系统，这就导致航空电子通信系统随时产生误差问题，所以必须对这些时钟计时系统进行同步设计，才能避免计时误差问题。从实际情况上来看，在航电的相关总线和所有的子系统中都安装了实时计时器，通过利用航空电子通信系统，能够及时启动、控制实时计时器，确保实时计时器能够自动开始技术，然后把计时参数发送给子系统，子系统能够参照计时参数来调整误差，从而达到时钟同步设计的目的，这样不仅提高了操作效率，而且降低了实施成本。

3.5通信控制方案

1553B总线技术支持静态和动态总线控制方案。静态总线控制方案采用集中控制的模式，依靠固定的总线控制器，实现对1553B总线上数据信息的管理。这种通信控制方案操控简单，硬件和软件设备都很容易配置，对于系统故障的检测也方便准确，但是单点故障容易造成整个航电通信系统的瘫痪。动态总线控制方案在1553B总线上分布多个总线控制器，同一时间只有一个总线控制器被授权对总线上的数据信息进行管理。总线控制权可采用时分制或循环交接的方式在各总线控制器之间进行交接。动态总线控制方案可靠性较高，且易于重构，但其通信控制则相对复杂了许多，故障检测也更加困难。另外，相应的硬件和软件设施也更难配置。

4、结束语

航空电子通信系统复杂多样，只有提高航空电子通信系统的设计质量，才能确保航空飛机的飞行安全。因此，必须加强对航空电子通信系统关键技术问题的研究，以此来完善航电通信系统功能。

参考文献：

[1]电子通信技术创新的重要性及优化措施[J].李婷.电子技术与软件工程.2018（06）.

[2]航空电子现状及发展趋势分析[J].杨易达，孙晓哲.数字通信世界.2018（03）.

[3]基于DSP的航空电子通信系统[J].张引强，孟禹彤.科技创新与应用.2015（09）.

（作者单位：上海飞机客户服务有限公司）

作者：王文俊

第四篇：光纤传感技术与通用航空

随着现代科学技术的发展，信息的获得显得越来越重要。传感器正是感知、检测、监控和转换信息的重要技术手段。光纤传感器是继光学、电子学为一体的新型传感器。

一、光纤传感技术及其应用

光纤传感技术是一种新型传感技术，通过光的反射、折射和吸收效应，光学多普勒效应、声光、电光、磁光和弹光效应等，可使光波的振幅、相位、偏振态和波长等參量直接或间接地发生变化，因而，可将光纤作为敏感元件来探测各种物理量。

(一)光纤传感技术发展现状

光纤传感技术始于1977年。1977年，世界第一只光纤传感器在美国问世，它被用来检测美国与其他国家光网络的状态、性能与噪音。美国也成为研究光纤传感器起步最早、水平最高的国家。日本在20世纪80年代，制定了“光控系统应用计划”，计划将光纤传感器应用到大型电厂。1990年后，东芝、日本电气等15家公司与研究机构，前后开发出12款先进的民用光纤传感器。德国西门子、法国汤姆逊等企业，成为西欧国家积极参与相关产品研发和市场竞争的代表。

伴随光纤通信技术的发展，光纤传感技术得到迅速发展，已经成为衡量一个国家信息化程度的重要标志。1995—2005年，国际光纤传感技术发展已步入了商业化应用阶段，光纤传感器已广泛应用于国防军工、航空航天、能源环保、工业控制、医药卫生、计量测试、建筑及家用电器等领域。光纤传感器及智能仪器仪表，因其易构建高密度、大容量、高精度、高可靠性的传感网络，近年来又成为物联网技术发展的重要支撑。如今，世界上已有光纤传感技术上百种，诸如温度、压力、流量、位移、振动、转动、弯曲、液位、速度、加速度、声场、电流、电压、磁场及辐射等物理量都实现了不同性能的传感。

如今，代表光纤传感技术发展方向的是光纤传感智能化。目前，光纤传感智能化主要体现在光纤传感与通信技术及计算机技术的融合，实现各种功能的智能化，实现信号获取、存储、传输、处理于一体。智能化光纤传感系统在许多新型应用领域受到广泛关注，如智能材料、环境感知、声发射检测、石油测井等。基于光纤传感的智能材料可以实现对周围环境变化的自判断性、自适应性、自诊断性、自修复性等诸多性能，在汽车工业、航空航天、医疗、安防、体育及土木工程等领域有着广泛的应用。

现代社会，光纤传感技术以其优秀特性在越来越多在国计民生领域得到应用。光纤工作频带宽，动态范围大，适合于遥测遥控，是一种优良的低损耗传输线;在一定条件下，光纤特别容易接受被测量或场的加载，是一种优良的敏感元件;光纤本身不带电，体积小，质量轻，易弯曲，抗电磁干扰，抗辐射性能好，特别适合于易燃、易爆、空间受严格限制及强电磁干扰等恶劣环境下使用。因此，光纤传感技术一问世就受到极大重视，几乎在各个领域得到研究与应用，成为传感技术的先导，推动着传感技术蓬勃发展。

(二)光纤传感器的特点

与传统的传感器不同，光纤优良的物理、化学、机械以及传输性能，使光纤传感器具有体积小、质量轻、抗电磁干扰、防腐蚀、灵敏度很高、测量带宽很宽、检测电子设备与传感器可以间隔很远等优点，并可以构成传感网络。

先进的光纤传感器的灵敏度比传统的传感器高几个数量级，可以测量的物理量已达70多种。它具有一下优点：一是精度高，响应速度快，线性特征范围宽，使用的重复性好，检测信号的信噪比高，由于现在光纤的量产化，价格低廉，可以广泛使用。二是光纤是由电介质材料石英制成，传输的是光信号，因此安全性、可靠性好，抗电磁干扰能力强，能适应在电力、石油、化工、冶金等易燃易爆或有毒的环境条件下工作。一是抗腐蚀，抗污染能力强，可用于温差较大的地方，时间老化特性优良，工作寿命长。四是体积小，重量轻，容易安装，对被测对象环境适应能力强。五是光纤是无源器件，自身独立性好，不会破坏被测量的状态。六是测量对象广泛。目前已有性能不同的多种测量温度、压力、位移、速度、液面、核辐射等各种物理量、化学量、生物量等的光纤传感器。七是便于多点复用，传输损耗小，适合于组成测量网络，实现多点实时智能化的遥测。

(三)光纤传感器技术应用广泛

传感器是信息采集系统的首要部件。光纤传感器是近些年出现的新技术，可以用来测量多种物理量，比如声场、电场、压力、温度、角速度、加速度等，还可以完成现有测量技术难以完成的测量任务。在狭小的空间里，在强电磁干扰和高电压的环境里，光纤传感器都显示出了独特的能力。目前，光纤传感器已经有100多种，大致上分成光纤自身传感器和利用光纤的传感器。

如今，传感器技术与通信技术、计算机技术扮演着“感官”“神经”和“大脑”，构成了现代信息产业的三大支柱。光纤传感器高灵敏度、耐高温、可以抗电磁干扰、无电火花、高绝缘性、耐磨蚀、能在有毒的气体和强辐射的现场工作，它的尺寸小，具有挠曲的随意性。因此广泛用于军事、电力工程、机械制造、石油化工、交通运输、核工程、计量、医学和生物工程等方面。

二、光纤传感技术助力通用航空

光纤传感技术可以大量地应用于通用航空领域，助推通用航空快速发展。其中，在通用航空领域发挥作用最明显的就是光纤陀螺及惯性导航系统。

(一)光纤陀螺及惯性导航系统

光纤陀螺是一种新型的全固态惯性仪表，具有潜在精度高、可靠性好、抗冲击振动性能强、无运动部件等优点，近年来得到了很多单位的研究和生产。随着光纤陀螺行业的快速发展，以光纤陀螺为核心惯性器件的光纤惯性导航系统也取得了突破性发展。

光纤陀螺仪原理在工程应用方面，主要用于战术导弹制导、航天器的姿态调整、卫星定位和精密航天器等领域。现在光纤陀螺仪在惯性技术领域的地位已经确立，逐渐发展成为惯性导航的主流仪表之一。我国也已经将其列为惯性技术领域的重点技术之一。光纤陀螺仪原理上就是运用物体高速旋转时，角动量很大，旋转轴会一直稳定指向一个方向的性质，所制造出来的定向仪器。传统的惯性陀螺仪主要是指机械式的陀螺仪，机械式的陀螺仪对工艺结构的要求很高，结构复杂，它的精度受到了很多方面的制约。自从20世纪70年代以来，现代陀螺仪的发展已经进入了一个全新的阶段。到80年代以后，现代光纤陀螺仪得到了非常迅速的发展，由于光纤陀螺仪具有结构紧凑、灵敏度高、工作可靠等优点，所以目前光纤陀螺仪原理在很多的领域已经完全取代了机械式的传统的陀螺仪，成为现代导航仪器中的关键部件。

光纤陀螺仪原理的特点在于基于光学干涉原理，具有全固态结构形式，理论上具备轻小型、高精度、快启动、宽带宽、长期性能稳定等特点。在应用过程中，结构稳定，耐冲击;检测灵敏度和分辨力高;动态范围极宽;寿命长，信号稳定可靠。光纤陀螺的发展是日新月异的。许多公司出于对其市场前景的看好，纷纷加入到研究开发的行列中来。由于光纤陀螺仪原理在机动载体和军事领域的应用甚为理想，因此各国的军方都投入了巨大的財力和精力。光纤陀螺仪经过30多年的发展，已经广泛应用于民航机、无人机、导弹的定位和控制中。光纤陀螺目前正在替代激光陀螺用于导弹的惯性导航系统，不久将向军用和民用飞机中的激光陀螺发起挑战。

(二)光纤传感技术在通用航空领域大有可为

作为民用航空两翼之一的通用航空，是国民经济高度发展的产物，也是现代文明社会很重要的生产工具，在国民经济的快速发展中起到了重要的积极作用。根据光纤传感技术的特点发现，光纤传感技术在通用航空领域大有可为。

通用航空，是指使用民用航空器从事公共航空运输以外的民用航空活动，是除军事、警务、海关缉私飞行和公共航空运输飞行以外的航空活动，包括从事工业、农业、林业、渔业、矿业、建筑业的作业飞行和医疗卫生、抢险救灾、气象探测、海洋监测、科学实验、遥感测绘、教育训练、文化体育、旅游观光等方面的飞行活动。通用航空业是以通用航空飞行活动为核心，涵盖通用航空器研发制造、市场运营、综合保障以及延伸服务等全产业链的战略性新兴产业体系，具有产业链条长、服务领域广、带动作用强等特点。

在通用航空领域内，对于各类传感器的使用极其密集。而对它的灵敏度、体积和重量都有较高的要求。对于通用航空飞行器的结构健康监测需要的传感器数量庞大，因此传感器的尺寸、重量就变得尤为重要。尤其是当先进的无人飞行器在飞行的过程中，传统传感技术已无法满足实时准确监测大气数据这一需求。另外，通用航空飞行器在飞行期间都会受到极其严酷的飞行环境(包括高温、强磁场等)的影响。现有的传统电类传感器，很容易受环境因素的限制不能在极端的飞行环境下正常工作，这必然会影响飞行器的使用安全，导致灾难性事故。而光纤传感器，如光纤光栅传感器则因其质量轻、体积小、耐高温、耐腐蚀、抗电磁干扰等优点，很大程度上可以克服环境因素的影响，能够准确监测飞行器结构的各种参量，及时作出判断，防止事故的发生。2010年，美国国家宇航局(NASA)在一种改进的捕食者B无人机飞行器翼表上，采用分布式光纤监测结构完整性。光纤光栅传感技术在通用航空领域内的广泛应用将会对通用航空的发展具有重要的促进作用。

三、光电传感的生命力在于与产业结合

随着光纤技术的不断进步，光纤传感技术在很多的领域得到应用与发展。近年来，我国在光纤传感技术研究方面虽然发展较快，但是继续往前走的生命力必须要与产业结合起来。其中，与通用航空产业结合是光纤传感技术的重要发展方向。

通用航空业是以通用航空飞行活动为核心，涵盖通用航空器研发制造、市场运营、综合保障以及延伸服务等全产业链的战略性新兴产业体系，具有产业链条长、服务领域广、带动作用强等特点。然而，通用航空是中国改革开放40多年来唯一没有开发的产业，正是因为发展滞后，通用航空的发展将有巨大的市场空间。研究发现，通用航空产业的投入产出比为1∶10，就业带动比为1∶12。未来20年，一批产值超过百亿元甚至数百亿元的通用航空产业集群将出现，航空工业对相关产业1：10的投资拉动效应将逐步显现，我国低空开放后通航将有数万亿元的市场有待开发。随着低空开放，我国通航产业和低空经济将迎来“井喷”式的大发展。

通航发展经验表明，一个国家或地区人均GDP突破6000美元，中等收入群体是支撑通航产业发展的中坚力量，国民对通用航空的需求就开始明显爆发。截至2019年10月12日，我国共有颁证通用机场239座，首次超过同期运输机场数量，同时根据各省区市发布的相关规划，各地将规划建设通用机场1100余座，通用航空发展呈现出崭新局面。

截至2020年底，全国传统通航企业增加到523家，基本实现地级以上城市拥有通用航空服务的运输机场，涵盖了应急救援、高压电网、油气管道安全巡线、海上石油平台、主要林区作业人员的公共出行等行业。据统计，目前整个国家机队规模达到2844架;实名登记无人机52.36万架，年飞行量达到159.4万小时;全国累计开通低空旅游航线百余条，涉及5A级景点50余个，参与空中游览和跳伞服务的游客分别达到75.6万人和13.2万人。

截止2020年3月31日，我国通用航空器数量已经达到了4164架，首次超过运输航空器数量，为民航通用航空和运输航空两翼齐飞发展奠定了坚实的基础。按照目前我国人均GDP已超过10000美元来说，国民对通用航空的需求应该有一个明显的爆发。然而综合来看，我国通用航空业总体规模依然较小，未来通用航空产业发展主要在以下三个方面蓄势待发：

一是航空器的研发、制造与销售。主要包括通用飞机、直升机、动力伞、滑翔伞、动力三角翼、载人热气球和飞艇等航空器和浮空器的研发、制造与销售活动。

二是地面设施设备和场地等基础设施建设。通用航空业还包括保障通用航空器和浮空气器安全正常飞行的地面设施设备和场地，如通用航空机场、通讯导航设施、飞行服务站等的运营管理，以及相关设施设备和工程研究、开发、应用与推广等活动。该类产业活动目前在发达国家已成为一个庞大的产业簇群，在国家社会经济发展中发挥着举足轻重的作用，并形成了较完善的产业法规政策体系。

三是通用航空服务业。目前，我国的通用航空服务业分为甲乙丙丁四类活动。其中，通用航空甲类活动主要包括：陆上石油服务、海上石油服务、直升机机外载荷飞行、人工降水、医疗救护、航空探矿、空中游览、公务飞行、私用或商用飞行驾驶执照培训、直升机引航作业、航空器代管服务、出租飞行、通用航空包机飞行等。通用航空乙类活动主要包括：航空探矿、航空摄影、海洋监测、渔业飞行、城市消防、空中巡查、电力作业、跳伞飞行服务。通用航空丙类活动主要包括：私用驾驶员执照培训、航空护林、航空喷洒(撒)、空中拍照、空中广告、科学实验、气象探测。通用航空丁类活动主要包括：使用具有标准适航证的载人自由气球、飞艇开展空中游览;使用具有特殊适航证的航空器开展航空表演飞行、个人娱乐飞行、运动驾驶员执照培训、电力作业等经营项目等。

随着中国低空空域管理改革稳步推进，通用航空产业将借势发力，成为继汽车产业之后拉动国民经济发展的新增长点。随着航空港经济的发展和国家低空空域管理改革的破冰，我国的通用航空将迎来快速发展的黄金时期，基于通用航空所产生的低空经济将在国内已进入大发展时期，成为推动中国经济增长的又一重要引擎。因此，光纤传感技术必须要与通用航空产业紧密结合，这样光纤传感技术才能得到更有效的需要牵引，才能促进光纤传感技术更好更快地发展。

(作者系国家低空经济融合创新中心特聘专家)

作者：李大光

第五篇：航空电子通信系统关键技术研究

摘 要：本文针对航电通信系统进行分析，分别介绍了系统中的关键技术，包括层次结构架设技术、电子系统时钟同步技术、网络拓扑结构架设技术以及通信故障处理技术，并通过实例分析的方式，对关键技术的应用与实现方法加以阐述。

关键词：航空电子；通信系统；关键技术

引言：在电子通信技术不断发展背景下，通信系统业务类型也逐渐发生改变，以往语音通话已不再满足人们的新需求，航空电子技术逐渐朝着智能化、综合化的方向发展，将图像、语音通话、多媒体、高速数据传输等融入其中，使航空通信系统的整体性能得到显著提升，飞机性能也因此实现质的飞跃。

1.航空电子通信系统关键技术

通常情况下，航空通信系统中的关键技术包括层次结构架设技术、电子系统时钟同步技术、网络拓扑结构架设技术以及通信故障处理技术等，具体如下。

1.1层次结构架设技术

该技术应用与ISO开放式互联系统结构较为相似，ISO系统中共有七层结构，而本系统中共有五层结构，分别为应用层、传输层、驱动层、物理层与数据链路层。上述层次结构划分模式可在系统运行过程中，促进硬件设备与软件程序的有机协调与功能的充分发挥。例如，MIL-STD-1553B总线控制技术，在应用层的应用可看成系统管理程序，具有系统解释功能；在传输层的应用可完成对通信数据与信息的处理和通道调度等工作；在驱动层的应用可作为软件程序与应用程序接口；在物理层的经营可完成系统相关物理截至的位流传输；在链路层的应用可对总线中的数据与信息序列进行适当调整，为系统高效运行提供更大便利。

1.2电子系统时钟同步技术

在本系统中各个构成模块均具有自己的时钟计时系统，因此该系统在运行时可能会出现时延，因此构建系统时钟同步设计显得十分必要。在实际运行过程中，系统各个组成部分为相关总线与子系统均配置了相应的实时计时器，在系统中可实现气动控制与技术，然后利用航空通信系统中的总线计时器对各个子模块中的计时器进行调整，缩短其与总线计时器间的误差，以此发挥时钟同步技术的作用。该技术具有操作简单便利、投入成本较低等优势，可充分适用于航天通信系统之中，对信息传递实时性具有较高要求。

1.3网络拓扑结构架设技术

该技术主要是指通信网络中多个子系统相互关联的物理结构，现阶段，在各类通信系统中应用较为频繁的拓扑结构层为单一总线拓扑、多个单级拓扑以及多级总线拓扑。但是，在本文研究的系统中主要采用多个单级总线拓扑结构与多级总线拓扑对网络结构层进行设置。通常情况下，将电子通信系统进行分类后，将其分别连接到多个1553B总线中，如若存在多个总线，并属于多个级别，则在连接的过程中也自然形成了多级总线拓扑结构。

1.4通信故障处理技术

在本系统中较为常见的故障包括偶然性故障与永久性故障两种，前者产生原因主要是受到干扰因素影响，后者则使硬件设施失效导致的故障。在系统运行过程中，通过总线控制器中双余度电缆有限次重试可对故障问题进行判断，在检测后，如若故障因此消失则说明是偶然性故障，如若故障始终未得以缓解则说明属于长期性故障，总线控制器会对故障进行标记，并将故障子模块进行断网，针对不同故障类型，利用终端标志位置位、禁用MBI以及子系统标准位置位进行诊断和处理[1]。

2.飞控系统1553B总线通信网络技术实现

上述阐述的航空通信系统关键技术属于通用性设计，将其应用到具体系统或者系统内部1553B网络后，需要进行必要的优化。本文以某ACT飞控系统1553B总线通信网络为例，对上述设计准则进行应用。该系统主要包括四个组成部分，分别为飞控计算机、玛声器、机上维护以及飞行参数记录装置。其中，飞控计算机中使用4余度控制策略，由于具有4个通道，任一通道均需要独立的通信接口，因此该系统中需要设置7个通信网络节点。

首先，该系统使用了1553B总线中的分布式通信系统，航电系统结构共有五层，该结构层次可提高飞控系统网络设计的科学性、可靠性与易调整性。在拓扑结构层面，飞控系统中共计有7个节点，一般情况下选取其中一个当作总线控制器，剩下的当作远程终端。系统网络连接节点数量较少，且通信量不足，因此可采用单一级1553B总线拓扑结构，这样做不但能够与通信要求相符合，还具有较强的可操作性。

其次，在时间同步方面，要确保系统中的余度通道时间同步，发挥系统内部时钟系统的作用来完成，与1553B总线信息传递效果相结合，根据时间周期为12.5ms进行设置，使消息更具周期性特点；在通信控制方案选择中，应与飞控系统实际情况相结合，该环节是电子设备选择中最为关键的内容，与整体系统的可靠性具有较大关联。为提高飞控计算机的运行效率，可使用互为备份的4余度通信控制方案，与常规双余度备份方案相比来看可靠性更强[2]。

最后，在故障處理方面，飞控计算机采用冗余设计理念，使4余度MBI能够互为备份，一旦某个MBI发生故障，不至于对整体系统造成瘫痪；当计算机中BC发生故障时，系统中其他RT可对故障进行实时监测与处理；当BC发现飞行参数记录装置或者玛声器出现通信故障时，在第一时间进行消息重试，如若故障被解决则属于偶发性故障，如若未解决则对故障节点进行判定和处理。

结论：综上所述，航电通信系统具有较强的复杂性，设计到传输总线上的诸多设备，且结构设计质量将对整体飞行性能产生直接影响。对此，应充分发挥关键技术的作用和优势，并根据实际应用需求对技术进行优化创新，使航电通信系统功能得以健全，飞机飞行安全更加有保障。

参考文献：

[1]王世奎. 航空电子通信系统关键技术问题的浅析[J]. 航空计算技术， 2015， 31（4）：36-39.

[2]段超， 李晓敏. 航空电子通信系统关键技术问题的浅析[J]. 电子制作， 2016（11z）：36-39.

作者：邹汉阳