航空電子系統綜合技術的發展與模塊化趨勢研究

吳凌華

摘要：本文在探究航空電子系統綜合設計技術、綜合核心處理系統技術、系統軟件處理技術以及總線技術等諸多綜合技術發展歷程的基礎上，對未來一定時間內航空電子系統的模塊化發展趨勢進行梳理，最終給出了發展綜合模塊化航空電子系統的有效策略，旨在為我國航空電子系統綜合技術的不斷完善提供一定參考與啟迪。

關鍵詞：航空電子系統;發展;模塊化趨勢

引言

隨著我國經濟社會的快速發展和綜合國力的不斷提升，國家安全成為越來越多人關注的重要內容，而現代國家戰爭往往基于空間一體化、信息化、智能化甚至能力一體化等綜合參數組織管理戰爭全過程，作戰計劃單元以任務為導向，以作戰使命為基本目標，依托各級組織信息為平臺，不斷強化戰爭基本能力，更能針對周圍戰場環境及作戰過程，在契合自身攻防戰略角色的基礎上實現戰爭任務目標的組建以及功能集成，完成相關平臺的智能化與科學化構建。就飛機航空電子系統問題而言，作戰任務組織應能最大限度地滿足軍用飛機應用目標需求，滿足組織能力最佳實踐地目標，完成對組織資源的高效率應用。因此，針對航空電子系統綜合技術的發展歷程進行探討，并在此基礎上研究航空電子系統的模塊化趨勢，也就具備了不容忽視的重要理論意義和現實價值。

一、航空電子系統綜合技術的發展

（一）航空電子系統綜合的系統設計技術

航空電子系統綜合系統設計技術主要是指對航空電子信息系統的綜合結構進行選擇。在以任務為導向的航空電子系統綜合結構選擇過程中，包括完整的飛行系統操作流程分析、軟件的功能分析、硬件的合理配置、軟件系統的結構設計甚至軟件系統各子系統與設備的選型等，都是從航空電子系統的整體出發，以系統觀念和支撐為指導，對其系統架構、組成功能、設計模塊、互聯方法等進行綜合研究，從而確保航空電子綜合系統設計的最優化。在此過程中，航空電子系統設計者必須對航空電子系統的各項設計工作進行統籌布局，根據戰爭中戰機的飛行要求、任務需求以及飛行使命等對整個航空電子系統進行功能定義與結構分析，在設計、驗證和評估后反復迭代，確保航空電子系統功能齊全及精確可靠。

（二）綜合核心處理系統（CIP）技術

綜合核心處理系統技術是在某一臺指定承擔航空電子系統整體調度、運行、控制甚至中線管理的系統架構的基礎上，實現對該類航空電子系統的核心部件的管控。在由F-16發展到F-22這一高度集中和集成化的航空電子綜合系統后，整個核心處理系統技術更加智能化與信息化，能在CPI技術系統中更高效地完成諸多數據信息的計算、存儲、處理與集成化控制，更能夠完成航空電子信息系統的控制與管理功能，實現對傳感器相關數據信息的綜合處理，實現對飛行任務的計算以及視頻數據信息的生成、導航以及電子支援、通信管理等諸多目標。總體而言，綜合核心處理系統能充分利用共用模塊、并行模塊以及分布式操作系統等諸多結構，以共享核心處理資源為基本出發點，不斷改善航空電子信息系統的性能要求，滿足機載航空處理能力和計算能力飛速發展的基本需要。

（三）系統軟件技術

系統軟件技術是航空電子系統快速發展的又一重要支撐，更是系統軟件功能實現的重要途徑，只有通過系統軟件技術的綜合調度與控制管理，航空電子系統中的各項設備與各模塊結構才能真正構建，成為和諧統一的整體。隨著近年來航空電子系統結構的快速發展和任務功能智能化程度的逐步完善，航空電子系統的比重及開發費用正逐步攀升，軟件的開發是整個工業化過程，傳統模式下的瀑布式軟件開發模式已不能滿足當代社會的智能化與自動化發展需要，從而提出了螺旋式的軟件開發模式。在該模式結構上，航空電子系統結構的各階段開發工作呈現螺旋型循環上升格局，確保整個航空電子信息系統的全生命周期設計過程能夠回環往復，保障對軟件功能結構進行局部修改，以此確保整個航空電子系統的精確度以及目標功能的快速達成。

（四）總線技術

航空電子系統的快速發展有賴于多路線傳輸總線系統的信息傳遞功能，通過傳輸總線系統的多路復用基本原理，極大限度地減少了航空電子系統內部的耦合電纜數量，確保在信息充分融合和充分利用的基本條件下，降低整個航空電子綜合系統的設計難度與設計成本。目前，航空電子綜合系統廣泛采用數字式傳輸總線標準以及高速數據總線標準。與此同時，航空電子系統的總線技術正逐步朝著高速網絡化方向發展，F-22利用新興網絡拓撲結構的高速光纖總線以及點對點的高速光纖傳輸模式，有效提升了新一代航空電子系統的傳輸速度，還能使整個航空電子系統各部件之間的傳輸率達到同一量級，從而使航空電子系統的外場可更換模塊不再成為航空電子系統物理位置選擇和任務處理的重要影響因素，為航空電子系統功能實現提供了重要支撐。

（五）綜合控制顯示記錄技術

綜合控制顯示記錄技術是傳統模式到當代社會智能化航空電子協同發展模式的又一重要轉變。傳統模式下的飛機任意局部子系統必須配備單獨的控制裝置和顯示裝置，但目前往往利用綜合控制裝置或顯示裝置確保航空電子系統功能的綜合實現。21世紀70年代后期，航空電子系統的綜合化規模進一步擴大，飛行員個人因素以及人機功效提升逐步受到重視，引起了航空電子系統結構的轉變。從航空電子系統的整體角度出發，配置相應控制器以及記錄器，實現對航空電子系統的全過程監管，加強航空電子系統的響應速度和集中處理速度，為飛行員操作程序的減少以及系統運行狀況的實時更新提供了重要支撐。

（六）數據融合技術

數據融合技術是當代社會戰爭環境越發惡劣基本前提下，快速從諸多傳感器設備中提取更加高效的信息數據，不斷提高航空電子系統檢測效率，從而降低航空電子系統虛警率以及提升航空電子系統自動目標識別效率的關鍵內容。作為航空電子綜合系統發展的重要產物，數據融合技術作為多層次、全方位的處理過程，能有效對各類型數據信息進行高效檢測和評估組合，達到更精確狀態的識別和估計。隨著近年來海陸空一體化作戰體系的不斷完善，數據融合技術朝著更加多平臺、更多傳感器設備以及更智能化的方向發展，為航空電子系統數據融合進程的轉變提供支撐。

二、航空電子系統的模塊化趨勢

（一）模塊化優勢

航空電子系統的模塊化主要是利用航空電子系統平臺和集成于該平臺上的諸多功能組成，而模塊化計算作為航空電子系統的通用計算平臺，能夠同時留住一個或多個功能與應用，資源也可由多個應用共享，同時能夠利用分區這一特色為平臺提供支撐。同時，綜合模塊化功能還能夠為航空電子系統共享資源的健壯分區進行隔離，確保各功能應用系統的共享平臺資源同時受到保護。

（二）模塊化特點

航空電子系統的模塊化優勢能對整個系統的計算資源進行優化和動態調配，最大限度地減少航空電子系統的功能資源總需求量，為未來航空系統協同新功能的增加提供空間。采用綜合模塊化的航空電子系統結構，能夠保留系統的備用資源庫，將備用資源庫分配給任何正在享用共享資源的功能應用，使航空電子系統的綜合管理者能為未來功能需求考量，也能夠不斷降低航空電子系統設備的總重量和功能能耗，更能夠積極促進航空電子系統研發工作模式的逐步轉變，使電子系統的研發周期不斷降低，研發費用不斷減少，研發風險不斷降低。

三、發展綜合模塊化航電系統的策略思考

（一）建立分級分層的航電系統研發體系

建立分級分層的航空電子系統研發體系是不斷加強綜合模塊化航空電子系統整體研發水平的有效策略。我國現階段航空電子系統大多采用傳統模式下的軍用科技研發模式，并不能滿足綜合模塊化航空電子系統發展的實際需要，因此，必須按照國際通用標準，建立航空電子系統、各子系統甚至關鍵零部件之間的全產業鏈，實現系統與子系統、甚至產品與零部件之間的專業化協同發展，建立對應不同層級的責任體制以形成具備中國特色的航空電子系統研發機制。

（二）貫徹尊重知識產權的理念

近年來，航空電子系統工業生產過程經歷學習維修、模仿研發甚至高新科技引進消化到自主創新的艱難歷程。在此過程中，也逐步加深了對知識產權這一重要資產的認識，因此，想要發展高度綜合化與模塊化的航空電子系統，必須強化對該電子系統的綜合功能開發及軟硬件研發等能力，強化知識產權這一重要理念，增強航空電子系統綜合管理者、功能開發者之間的信任與溝通，為我國航空電子系統產品鏈及產業鏈的打造提供支撐。

（三）深刻理解適航標準、掌握其方法

深入了解國內外航空電子系統相關標準，掌握航空電子系統的基本方法，逐步普及國際社會相關標準，使國內航空電子系統綜合模塊化進程不斷推進。同時，將國際標準落實到我國航空電子系統的實際研發過程，形成相應流程和研制方法，使我國航空電子系統技術成為具備核心競爭力的重要模塊，為我國航空電子系統的發展提供支撐，以此打破傳統格局下的西方企業壟斷局面。

（四）建立中國特色的航電發展理念與文化

航空電子系統發展往往需要投入較大技術支撐、時間支撐、物力支撐和人力資源等，時間、精力及金錢的投入回收周期往往較長，只能等航空電子系統產品獲得一定保證與市場占有份額后方可取得投資回報。因此，建立具備中國特色的航空電子系統發展理念與發展文化，避免急于求成及關注眼前利益而忽視長遠利益等焦慮性態勢，是確保航空電子系統綜合模塊化快速發展的重要路徑。

四、結論

總之，航空電子系統的發展歷程較為坎坷，而未來一定時間內，綜合化、模塊化以及通用化將是航空電子系統的重要發展趨勢，國內外諸多國家正逐步強化對航空電子系統綜合技術的研究與探討，也在此基礎上取得了諸多成就，我國也應積極開發航空電子系統綜合技術，汲取國際社會經驗教訓，自主創新，實現我國航空電子系統技術的跨越式發展，不斷縮小與國際發達國家之間差距，為國家安全保駕護航。

參考文獻：

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