鄭瑞康

摘要：本文從主體思路、主要功能以及模塊設(shè)計(jì)等角度出發(fā)，對(duì)通信導(dǎo)航設(shè)備集成化設(shè)計(jì)方式進(jìn)行分析，并在不同工況下對(duì)集成系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)加以闡述，重點(diǎn)對(duì)正常工作模式、備份工作模式以及工作模式切換等情況下的功能實(shí)現(xiàn)進(jìn)行研究，使該設(shè)備在集成化設(shè)計(jì)后的使用效率得到顯著提升。

關(guān)鍵詞：航空通信；導(dǎo)航管理；設(shè)備設(shè)計(jì)

引言：

在科技飛速發(fā)展背景下，電路、芯片集成度不斷提升，使機(jī)載設(shè)備功能更加強(qiáng)大，促進(jìn)設(shè)備集成化發(fā)展，以往需要多個(gè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)的功能，現(xiàn)如今利用一個(gè)集成設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)。本文主要針對(duì)航空通信導(dǎo)航系統(tǒng)化中，主控、備份控制、戰(zhàn)術(shù)態(tài)勢(shì)以及通信管理器等設(shè)備集成進(jìn)行分析和研究。

1.航空通信導(dǎo)航設(shè)備集成化設(shè)計(jì)

1.1主體設(shè)計(jì)思路

通信導(dǎo)航設(shè)備能夠?qū)νㄐ?、?dǎo)航、航電、數(shù)據(jù)鏈等設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，具有通信控制、數(shù)據(jù)備份等功能，可對(duì)戰(zhàn)術(shù)態(tài)勢(shì)進(jìn)行處理，以往上述功能均通過獨(dú)立LRU設(shè)備完成，但在通信導(dǎo)航系統(tǒng)中，使用集成化設(shè)計(jì)思路即可完成，避免多個(gè)LRU設(shè)備的使用。

1.2設(shè)計(jì)要點(diǎn)

隨著近年來我國(guó)航空事業(yè)的不斷發(fā)展，其航空通信質(zhì)量也受到了人們的高度關(guān)注，而隨著地面發(fā)射塔以及地面基站的不斷增多，航空通信受到的干擾影響也是十分明顯。所以，為了確保航空通信導(dǎo)航設(shè)備的正常運(yùn)行，就要結(jié)合其各個(gè)組成結(jié)構(gòu)以及應(yīng)用功能，對(duì)其進(jìn)行集成化設(shè)計(jì)。在實(shí)際操作時(shí)，可以考慮對(duì)設(shè)備主控器、備份器、管理器以及戰(zhàn)術(shù)態(tài)勢(shì)處理器入手，對(duì)這四大關(guān)鍵部分進(jìn)行集成設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下：

首先，要將主控器與通信導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行相互連接，以便可以增強(qiáng)導(dǎo)航設(shè)備的具識(shí)別功能。在連接時(shí)，主控器中總線模塊的其中之一可與設(shè)備控制端進(jìn)行連接，并采用LBE總線來作為主控器內(nèi)部的主體連接線。相對(duì)，處理器模塊要與數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)進(jìn)行連接，這樣才能在收到設(shè)備指控命令后，及時(shí)的對(duì)管理信息進(jìn)行采集和處理，并將數(shù)據(jù)傳遞給指控系統(tǒng)。

其次，由于備份器屬于一種降級(jí)備份，且由處理器與BMBI模塊所組成，因此，在對(duì)其進(jìn)行集成設(shè)計(jì)時(shí)，就要利用LBE總線進(jìn)行連接，可將處理模塊作為總線控制器，這樣一旦主控器出現(xiàn)故障，備份器就能及時(shí)的進(jìn)行故障處理。在設(shè)計(jì)過程中，相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分考慮主控器故障擴(kuò)張問題，盡量使其不會(huì)對(duì)備份器產(chǎn)生任何不良影響。具體可采用以下兩點(diǎn)集成設(shè)計(jì)措施來解決：第一，主控器與備份器設(shè)計(jì)必須采用相互獨(dú)立的LBE總線進(jìn)行連接，以便能夠通過1路功能模塊來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸；第二，要設(shè)立兩組獨(dú)立的電源供電電路，且保證在某一組電源出現(xiàn)故障時(shí)，另一組電源不會(huì)受到任何影響，并且能夠繼續(xù)為BCPU輸送電能。

再次，管理器的集成設(shè)計(jì)，重點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)管理器功能模塊與飛機(jī)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)電臺(tái)通信設(shè)備的有效連接，以便可以及時(shí)的接收指控命令和網(wǎng)絡(luò)管理信息數(shù)據(jù)等，從而有效抵制各種干擾信號(hào)的產(chǎn)生，保證航空通信導(dǎo)航管理設(shè)備的運(yùn)行安全。

最后，戰(zhàn)術(shù)態(tài)勢(shì)處理器的集成設(shè)計(jì)，要將處理功能模塊與視頻模塊進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，進(jìn)以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能，有效處理任務(wù)系統(tǒng)傳輸戰(zhàn)術(shù)態(tài)勢(shì)數(shù)據(jù)。

通過多個(gè)不同系統(tǒng)的集成設(shè)計(jì)，不僅有效減少使用者面對(duì)的設(shè)備、屏幕數(shù)量，降低操作難度；而且也大大減少了維護(hù)者的工作量和維護(hù)難度。[1]

1.3模塊設(shè)計(jì)

通信導(dǎo)航設(shè)備中的各個(gè)模塊利用標(biāo)準(zhǔn)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過MPC 8245模塊對(duì)數(shù)據(jù)、視頻的載板進(jìn)行處理，以最大配置完成模式設(shè)計(jì)，使其與航電總線之間能夠自由轉(zhuǎn)換。在視頻模塊方面，將標(biāo)準(zhǔn)顯卡安裝其中，可對(duì)戰(zhàn)術(shù)態(tài)勢(shì)信息進(jìn)行有效控制；在電源模塊方面，可通過標(biāo)準(zhǔn)模塊實(shí)現(xiàn)。在硬件電路方面，數(shù)據(jù)處理模塊采用相同的硬件電路，以MPC 8245為處理器，將工作頻率設(shè)置為266 MHz，部分總線頻率為66MHz，存儲(chǔ)空間為128MB 64位SDRAM。提供2路RS23串行調(diào)試接口，2路秒脈沖接口。

在處理模塊中，可利用邏輯實(shí)現(xiàn)秒脈沖、看門狗、寄存器控制等，在設(shè)計(jì)方面主要采用串口工作模式。在處理器模塊中，422串口可適用于CPU數(shù)據(jù)處理模塊中，并與外部數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)相結(jié)合，可傳輸較為龐大的數(shù)據(jù)，且對(duì)處理能力的要求較為嚴(yán)格。但是，由于數(shù)據(jù)功能有所區(qū)別，部分?jǐn)?shù)據(jù)無需利用處理模塊，只需進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)即可。因此，上述串口在使用中應(yīng)設(shè)計(jì)相應(yīng)的模式，對(duì)于無需處理的數(shù)據(jù)即可利用處理模塊進(jìn)行處理。

2.不同工況下航空通信導(dǎo)航集成設(shè)備的實(shí)現(xiàn)

在集成作用下，通信導(dǎo)航設(shè)備可實(shí)現(xiàn)通信控制、管理與戰(zhàn)術(shù)態(tài)勢(shì)三大功能，其中，通信控制作為設(shè)備的“心臟”，為確保該設(shè)備的正常運(yùn)行設(shè)計(jì)出備份部件。在通信設(shè)備運(yùn)行過程中，不同工況下設(shè)備工作模式以及主控與備份控制器之間的切換十分重要。

2.1正常工作模式

在該運(yùn)行模式下，主控設(shè)備的功能均處于正常狀態(tài)，系統(tǒng)接口輸出開啟，備份設(shè)備處于備份工作狀態(tài)，接口輸出停止。借助RS422能夠?qū)崿F(xiàn)主控與備份控制器之間的數(shù)據(jù)交換，還可在LBE的支持下，使主控設(shè)備與通信管理數(shù)據(jù)得以交換，使系統(tǒng)運(yùn)行效率得到顯著提升。

2.2備份工作模式

當(dāng)主控設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)狀態(tài)將自動(dòng)發(fā)生改變，轉(zhuǎn)變?yōu)閭浞莨ぷ髂Ｊ?，此時(shí)系統(tǒng)的輸出停止，備份控制器系統(tǒng)的輸出開啟，主控功能塊中LBE總線與內(nèi)部鏈接失效。管理器可借助RS422接口的作用，實(shí)現(xiàn)備份控制器與接口之間的相互交流。

2.3工作模式切換

通信導(dǎo)航設(shè)備的控制邏輯具有兩種功能，一種為自動(dòng)切換，另一種為強(qiáng)制切換，均可確保設(shè)備功能的完整高效。在主控設(shè)備與備份設(shè)備中，通過強(qiáng)制切換信號(hào)可實(shí)現(xiàn)二者的相互轉(zhuǎn)換。

（1）自動(dòng)切換

利用Go/Nogo信號(hào)能夠使主控器始終處于正常的工作狀態(tài)，其中，0代表的是主控器正常運(yùn)行，1代表的是主控器出現(xiàn)故障，當(dāng)主控器出現(xiàn)死機(jī)、供電故障等異常情況時(shí)，可產(chǎn)生信號(hào)并發(fā)送到備份控制器中。該信號(hào)只可在備份控制器中進(jìn)行故障告警，具體的故障情況需要借助串口設(shè)備而傳遞到備份控制器中；B-Valid信號(hào)可對(duì)使能信號(hào)進(jìn)行管控，其中，0代表的是主控器管控使能，1代表的是備份器管控使能，利用備份設(shè)備進(jìn)行軟件設(shè)置，能夠使整個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)得以顯現(xiàn)。當(dāng)B-Valid信號(hào)處于備份狀態(tài)時(shí)，主控器與外部系統(tǒng)之間的接口處于閉合狀態(tài)，且主控器與戰(zhàn)術(shù)態(tài)勢(shì)的功能較為強(qiáng)大，LBE總線接口處理閉合狀態(tài)，但422與備份器之間的接口尚未閉合，且唄分期對(duì)外接口處于開啟狀態(tài)。當(dāng)該信號(hào)為主控器管理使能時(shí)，備份器的接口處于閉合狀態(tài)，當(dāng)主控器的接口處于開啟狀態(tài)時(shí)，主控器與展示態(tài)勢(shì)的處理功能較強(qiáng)，且LBE總線接口同樣處于開啟狀態(tài)[2]。

（2）強(qiáng)制切換

采用強(qiáng)制切換開關(guān)能夠?qū)⑾到y(tǒng)強(qiáng)制轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂破鞴芾砟Ｊ剑谇袚Q過程中，當(dāng)信號(hào)生效時(shí)，可從備份控制器轉(zhuǎn)移到主控器中；當(dāng)信號(hào)無效時(shí)，系統(tǒng)將不對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理；在強(qiáng)制切換過程中，優(yōu)先級(jí)別坐高，可由系統(tǒng)對(duì)工作模式進(jìn)行切換。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)對(duì)強(qiáng)制信號(hào)進(jìn)行處理，利用光藕隔離的方式確保電路的可靠運(yùn)行。

結(jié)論：

綜上所述，在通信導(dǎo)航管理方面，集成化設(shè)計(jì)已經(jīng)成為大勢(shì)所趨，且作為一種成熟完善的設(shè)計(jì)方式，在多種類型飛機(jī)中均得到廣泛應(yīng)用。因此，在未來的開發(fā)研制中應(yīng)超過低功耗、高性能等方向邁進(jìn)，使系統(tǒng)的使用效率得到顯著提升。

參考文獻(xiàn)

[1]錢志堅(jiān).淺析航空通信導(dǎo)航系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].數(shù)字化用戶，2018，09：26-27.

[2]管榮.通信導(dǎo)航管理設(shè)備集成化設(shè)計(jì)[J].航空計(jì)算技術(shù)2018，05：261-264.