淺談航空電子數據總線技術

曹 陽

（中國直升機設計研究所，景德鎮　333000）

1　航空數據總線的概述

機載數據總線技術是用于機載設備、子系統直至模塊之間的互連技術，類似于計算機網絡，航空機載電子設備相當于計算機，它們通過機載數據總線互連成網絡系統，完成相互間的數據信息傳輸任務。目前其應用領域已經擴展到艦船、衛星、導彈和坦克等各種機動平臺上，在本質上，它是一種實時網絡互連技術。機載數據總線技術源于航空電子綜合系統的發展，美軍航空電子系統經歷了先前的四個階段：第一代分立式航空電子系統，導航、通信等系統工作完全獨立，初期的系統在處理任務中甚至依賴飛行員判斷；第二代聯合式航空電子系統，各個子系統各個功能相互獨立，不同設備間較少有數據交互；

在第三代綜合式航空電子系統中，提出了“模塊”概念，利用計算機構成信息處理模塊，從而取代子系統，系統具有良好的可擴展性，功能比較豐富能夠處理復雜的任務。目前正過渡到第四代“先進綜合式”的研究階段，采用“統一網絡”實現子系統、模塊乃至處理芯片之間的互聯，具有高速、可擴展性、低延遲和可容錯的特點。

2　典型的機載數據總線

2.1　ARINC 429

ARINC 429總線協議是美國航空電子工程委員會于1977年9月發表并獲得批準使用的，它的全稱是數字式信息傳輸系統（DITS）。協議標準規定了航空電子設備及有關系統間的數字信息傳輸要求。ARINC 429廣泛應用在民航客機中，如B-737，A310等。我國與之對應的標準是HB6096-SZ-01。ARINC 429總線是面向接口型數據傳輸結構，總線上定義了2種設備，發送設備只能有1個，而接收設備卻可以有多個。發送設備與接收設備采用屏蔽雙絞線傳輸信息，傳輸方式為單向廣播式，調制方式采用雙極性歸零制三態碼，傳輸數據率可達100kb/s。

2.2　MIL_STD_1553B

MIL_STD_1553B總線全稱為飛行器內部時分命令/響應式多路數據總線，它是由美國自動化工程師協會在軍方和工業界的支持下，正式公布于1978，1986～1993進行了修改和補充。我國與之對應的標準是GJB289A-97。該總線采用冗余的總線型拓撲結構，傳輸數據率可達1Mb/s。其主要功能是為所有連接到總線上的航空電子系統提供綜合化、集中式的系統控制和標準化接口。該總線技術首先運用于美國空軍F-16戰斗機。在過去的30年中，MIL_STD_1553B已成功地應用于多種戰機，并且成功應用于其他控制領域，如導彈控制、艦船控制等。

雖然MIL_STD_1553B總線和ARINC 429總線在目前應用廣泛，但在應用中兩種總線都暴露出不同程度的缺點。如：MIL_STD_1553B總線最大的缺點是整個總線由集中的總線控制器來控制，一旦總線控制器失效，將造成整個總線系統的癱瘓。而ARINC 429總線盡管舍棄了總線控制器，但其代價是為了使總線上信息有序傳輸而不相碰，每個信息源需要單獨一條ARINC 429總線，這在航空電子設備激增的情形下是不允許的。

3　新型航空數據總線

3.1　ARINC 629

ARINC 629總線是波音公司為民用機開發的一種新型總線數字式自主終端存取通信，總線傳輸率為2Mb/s，線性拓撲結構，符合Hans準則，ARINC629具有自主控制、可雙向傳輸、連接簡單、“插入式”兼容等特點，因而在波音777上得到了廣泛的應用，成為機上信號處理、航空電子系統、動力系統、飛機構架系統及自動駕駛儀通信的基礎。

3.2　光纖通道總線

光纖通道技術是美國國家標準委員ANSI于1998開始制定的數據通信標準，是將計算機通道技術和網絡技術有機結合起來，具有全新概念的通信機制。2005開始小部分成熟的ANSI標準被IOS/IEC組織采納作為國際標準，光纖通道標準共分5層：介質接口層、傳輸協議層、幀協議層、綜合服務層和高層服務層。

其傳輸速率可達Gb/s，可有效地支持無壓縮數字視頻信號的傳輸，滿足未來戰機的發展需求。光纖通道的拓撲結構靈活多樣，按網絡功能和帶寬的不同要求構成點對點型、交換網型、仲裁環型等結構。光纖通道技術受到國外尤其是美國軍方的重視，美國軍方專門成立了FC-AE小組，制定了航空電子版光纖通道標準。美國F-35飛機在研制中，光纖通道技術已成為高速網絡構建的基礎。由于光纖通道網絡在提供高速率傳輸的同時，還能夠保證信號傳輸的質量，這就使得它非常適合新一代飛機使用。

4　結束語

航空電子系統選用數據總線的基礎是該總線標準是否滿足系統通信速率、可靠性、抗干擾、兼容性、可擴展等要求，MIL-STD-1553B和ARINC 429總線技術，由于具有一系列優點，在飛機上得到了廣泛的應用，但隨著技術的發展，這兩種總線技術已不能滿足新型飛機的發展要求。為解決這些問題，為新一代飛機的發展提供先進的數據總線技術，必須使用新型的數據總線技術。

[1]唐寧，常青.航空數據總線技術分析研究[J].現代電子技術，2014，4：64-69.