航空电工电子技术范文第1篇

关键词：航空；电子机载；通信技术；发展现状

航空电子机载通讯技术系统由飞机通信系统、显示系统、导航系统、电子系统等共同构成，任何一个系统都是不可缺少的[1]。航空电子设备对于保证航空装备正常运转具有重要意义，由于传统的通信方式局限性非常大，因此近年来我国加大了对于航空电子机载设备及技术的进一步研究，力求在最短的时间内实现通讯。

1航空电子机载通信技术的发展过程

航空电子作为飞机的重要技术组成部分，其作用包括对飞机的导航以及飞行员与塔台的联系等。我国航空电子的发展使得航空航天事业进一步得到推动，覆盖航空电子的领域很多，其系统结构经历了分立式、联合式、综合式、先进式的发展过程，不断地发展和增强了信息电子技术手段，使得飞机的性能日趋完善[2]。

2航空电子机载通信的关键技术

2.1卫星通信系统

卫星通信系统技术是目前最先进的一种通信技术，卫星通信系统具有容量大、距离远、可靠性强等优势。近年来，在全球信息化的背景下，电子机载通信技术中的一些关键技术也逐渐完善，如数据压缩技术，该技术在压缩数据的同时，还能提高通信系统的传输能力等，进而降低时间成本。有学者提出，未来卫星通信数据传输的主要形式是光纤通信技术下进行传输，光纤传输极大降低了外界的影响，传输速度十分快，因此未来的通信技术手段进行传输时主要光纤为载体。

2.2无线通信系统每个区域

无线通信系统由许多小区域组成，每个小区域又都包括很多无线信号处理单元，这些处理单元的距离一般要长于载波波长，在处理传输信号时需要通过收发等通道对单元之间进行连接。无线通信系统由于各单元间的距离，一般来说相互干扰较弱，内部结构本身的性能得到了有效保障，并且系统的容量得以增大，增强了信号的功率。此外，由于无线通信系统包含了应用层、驱动层、传输层、数据链路层等多个部分，其中，应用层主要是整个移动通信系统的基础和核心，主要是管理整个移动通信系统；数据驱动控制层主要是监控移动通信子系统，对各个移动通信子系统的各种工作和指令进行控制；数据传输层主要的工作功能是负责处理数据信息、同步数据管理、切换数据通道等，是驱动层负责系统控制数据和信息传输的主要组成部分；无线数据链路层主要工作是负责控制和管理排序无线信息传输子系统中的无线数据传输序列；以上互相联合有利于充分利用无线资源。

3航空电子机载通信技术发展现状

近年来，我国电子机载通信设备技术得到快速发展，基于我国航空事业电子机载通信设备技术发展情况来看，通信系统在机载电子通信设备中无疑占据了重要的地位。机载通信设备系统主要包括高频（HF）通信设备、甚高频（VHF）通信设备、特高频（UHF）通讯设备。各种机载电子通信设备不管是进行空中工作还是地面工作，都需要使用电磁波或产生电磁波[3]。因此为保证航空安全性，排除干扰和重叠，国际航空会议制定了部分法规，对频谱利用进行分配。对于民机来说，目前几乎全部采用VHF通信设备进行采用工作，并且VHF通信设备也在民航管理中得到了广泛的应用。其发射及接收部分现已实施了全部固态化，若采用全固态集成电路、混合薄膜电路，可使其可靠性增加约10倍左右。有学者研究中曾提出[4]，飞机与地面台通信时电台发射频道间隔已缩小到25kHz，VHF通信设备频率范围118～136.975MHz，因此也可用于空中飞机与近距离飞机之间的联络。VHF通信设备详细性能指标见表1。但结合现状可以发现，飞机内部装备的各种类型机载通讯技术系统仍然受到多种因素的制约，为保证航空电子机载通讯技术的全面发展，就需要分析现存的问题，并进行针对性干预，力求积极克服、有效解决问题。以下主要从我国航空电子机载通讯技术中常出现的问题进行分析：

3.1系统安全性及质量约束

航空设备使用电子机载通讯设备系统时，需要对系统的使用安全性进行评估，尤其注意需要检查确认其是否能够正常的进行工作和运行。系统的使用安全性即系统可靠性及系统实用性，以上因素将会对飞机的电子系统设计和运行造成决定性的影响。由于航空软件和电子设备安全性重要程度不亚于其产品质量重要程度，因此在实际设计中应充分考虑到软件的实用性和安全性，同时深入了解各类飞机的硬件情况。

3.2集成精度约束

航空电子机载集成技术的研究中普遍存在的一个问题就是如何设计和连接诸多的航空电子信息集成技术线路。近年来，航空电子线路集成问题发展成了更加复杂的对光线和数据总线里的开关数据进行调控、对开关进行处理和调节的线路集成问题，导致对于线路集成软件性能要求越来越高，应用芯片的线路集成度也更高。芯片集成精度从既往发展到现在，已有明显的进步和提高，飞机工程师已经能够对各类线路集成问题进行快速、有效的解决，但在后续发展中还应进一步总结和改善问题，以面对不断变化的新形势和新环境。

3.3物理环境约束

航空电子机载通讯技术内所涉及到的各种航空电子设备均需要在不同的物理条件和环境中运行，同时对各种设备系统健康也具有较高要求，最为基础的就是需要完全保证各种设备可以正常运行。特别需要注意的是，无论是何种类型的通讯设备都必须在特定的使用环境和条件下进行针对性的测试，以达到对于基本性能的要求。在实际测试中，可以在不同的条件和环境下对通讯系统进行测试，如，通讯系统零件的安全防水性，或是盐水的喷射性能等。不过在针对性测试通讯设备开始前，首先应对其零件稳定程度和性能进行严格评估。

航空电工电子技术范文第2篇

摘要：本文先是简要介绍了航空电子机载设备的作用和分类，再主要介绍了对于航空机载电子设备可靠性的研究方法，并且选用强化试验方法为示例进行阐述，简述了航空数据总线技术在可靠性研究领域的应用。

关键词：航空；机载电子设备；可靠性；发展

1航空电子机载设备概述

随着科学技术飞速发展，航空电子领域的研究开发也取得了突飞猛进的成就，现投入使用的先进的航空电子机载设备都是包含有通信系统、传感系统、显示系统、网络化控制系统的整个网络体系。其中按功能细分又可分为飞行、推力、火力、通信导航以及航空电子仪表等系统，有些科技超前的发达国家更是研发出高性能的人机交互体统，这样一来就可以通过操控计算机网络来控制和调用整个航空电子设备，并且能够实现系统全方位的资源共享。简单地以民航客机为例，常用的机载电子设备分为机外通信系统和机内通信系统，当让有一些大型飞机还装配有卫星通信、飞机通信寻址以及报告系统，这些都属于航空电子机载设备。其中，机外通信主要负责飞机与地面以及飞机与飞机之间的通信和联络，大体包括有高频通信、甚高频通信、选择呼叫以及应急电台。机内通信则主要包括机内联络、旅客广播。正因为有了这些电子通信系统，才使得飞机航行的安全性得到保障，更能够增添乘客在旅途中的娱乐性，并使乘客对于服务的需求得到最大满足。对于民用飞机机载电子设备是如此重要，那对于军用航行器的重要性就不言而喻了。

2可靠性检测及其研究的重要性

既然航空电子机载设备对航行器飞行过程的整个通信系统有如此不可或缺的作用，那我们对于其可靠性的研究也显得尤为关键了。众所周知，飞机在航行过程中，内部的机载电子设备所处的自然环境条件和机械环境条件不仅复杂多变，很多时候都及其恶劣，提高和改善当前航电系统的安全性、可靠性和不可否认性是值得深入研究的关键性课题。对航电系统的可靠性研究可从以下敏感应力分析入手：极限温度、温度急剧变化、振动。这是三个难度系数高、研究过程复杂的传统部分。在可靠性测试过程中，对设备施加的试验应力不得小于其真实工作状态下承受的极限应力，但也不能够大过破坏破坏极限应力，只有这样才能让研究人员发现其潜在危险和缺陷。另一方面，随着科学技术的飞速发展，人们的生活越来也离不开电子产品，离不开无线电信号，也就是电磁信号。悬挂在天空上方的卫星越来越多，它们无时无刻不在向地球各个地方发送信号，作为回应也会接收来自地球各地的电磁波，我们现在所应用的航空电子通信设备也是借助无线电信号在运转工作的。但是电磁谱越来越密集的同时，为了提高航电系统的可靠性，电磁屏蔽显得尤为重要。因为航电系统组成复杂，且高度集成化，除了克服自身各个设备的相互影响，更重要的是屏蔽外界复杂的电磁环境，这样才有利机安全可靠地飞行。

3国内外对相关技术的研究现状及其发展前景

3.1研究现状

3.1.1可靠性强化试验

早在近三十年前，就有航空电子专家发现传统的可靠性测试方法和理念存在有周期长且费用高的缺点，为了改善这一方法，科学家们以故障物理学为理论依据，逐渐地提炼出可靠性强化试验这一先进技术。这一技术的特点在于不像之前那样，一味地去模拟航行器在航行期间将会面临的各种真实的自然环境和机械环境，这样复杂多变的模拟需要的成本非常昂贵，持续的时间周期肯定也不会短，更主要的是这种一次性的模拟并不能全面地穷举出每种情况，安全可靠性也不能得到保障。而可靠性强化试验则是通过分析航电系统的组成、工作特点和工作环境来计算各个部分主要受到的敏感应力，以此为依据在测试模拟过程中向航电系统的相应部位施加合适的试验应力，也就是人为地施加远高于产品设计初期规定的极限应力条件，如果通过了这样的可靠性强化试验，就说明产品的可靠性就得到了大大的提高，人们可以放心地将其投入使用了。

3.1.2航空数据总线技术

近些年来，航空数据总线技术在全世界范围内的航空电子领域都称得上是备受关注的核心技术之一。顺应全球智能化的趋势，航电系统也逐渐走向智能化、综合化和模块化。绝大部分发达国家以及像中国这样科技发展迅速的发展中国家都已经为航空数据总线技术投入大量研发资金，大力培养相关技术人员和专业人才，去探索航空通信领域的未来发展方向。日前，外国公司对于该项技术的研究和发展较国内更加深入，研究方法更加科学，取得的成果也很可喜。国内的形式则不那么乐观，很多公司只能生产出性能单一的总线产品，而且研发成本很高，以至于性价比很低，对比国外那些更加卓越，几经完善的结构模块化产品，差距还是不容小觑的。除此之外，国外企业对很多技术都实施垄断，国内相关企业的研发部门难及时借鉴学习，技术水平和研究规模相较落后，这样一来就我国就很难开发出独立产品。

3.2发展前景

建立了以航空电子总线为技术核心的基础，航空电子系统的可靠性将会得到很大的提高。再通过强化试验对新开发设计的航空机电系统进行可靠性测试检验，将这些技术成熟掌握，合理运用，就可以大大地缩短这类产品的研发周期，让其能够迅速投入使用，既能提高机电系统的可靠性，有降低了其研发成本，对于整个航空工业的发展都有十分积极的作用。

4结语

为了跟上当前航空工业发展的前进步伐，机载电子系统的研究与开发也要投入更多的人力、物力和财力。随着航空电子机载设备的复杂化和高度集成化，人们对于航行器的飞行安全性有更高的要求，这就必须要通过各种测试和飞行实验对其整个网络通信系统的可靠性进行全方位的深入研究。只有全部分析透彻了，才能放心地使用飞机上的这些机电设备，并对其进行整体的管理和部分的调用，从而实现飞机上各个数据信息的共享，根据不同的实际情况下进行全面分析，做出正确判断，使机载电子设备的各个部分都处于高效工作状态，也处于精准的控制和管理之中。

参考文献：

[1]许劲飞.航空机载电子设备可靠性强化试验方法研究[J].中国科技信息，2012.

[2]周德新，蒋红菊.EtherCAT技术在机载测试系统通信中的应用[J].测控技术，2014.

[3]孙沛，陈奎.机载分布式机电系统的容错和重构[J].测控技术，2014.

[4]马银才，张兴媛.航空机载电子设备[M]，2012.

航空电工电子技术范文第3篇

关键词 航空电子；发展现状；发展趋势

中图分类号V2 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）93-0066-04

1 概念及定义

航空电子是指飞机上所有电子系统的总和。航空电子（Avionics）概念诞生于20世纪70年代。此前，航空仪表、无线电、雷达、燃油系统、引擎控制以及无线电导航等航空电子设备大多附属于机械系统。从70年代末开始，航空电子逐渐成为飞机设计中一个独立部门，并在飞行器中逐步确立了其独特的核心地位。

1.1 航空电子系统及组成

航空电子系统又称为飞行器任务系统，是保证飞机完成预定任务达到各项规定性能所需的各种电子设备的总称。航空电子系统又被称为飞行器的大脑和神经。按照不同的任务重点，航电系统在军用和民用飞机上的构成有所区别，其中军用航电系统围绕作战来进行构建（也就是解决怎样完成作战任务）；民用航电系统围绕导航来进行构建（也就是解决安全准确的飞行）。

图1军用航空电子系统构成

图2民机航电系统构成

1.2 航空电子产业组成

20世纪90年代，航空电子市场已经蓬勃发展起来。在先进的战斗机上，航空电子系统的成本已占到整机成本的40%左右，航空电子系统费用占战斗机总寿命期费用的三分之一。电子战专用飞机、预警机和电子侦察机等飞行平台的电子设备所占成本比例几乎达到50%，如E-3A预警机占44%、EF2000和F-22飞机约占40%。国外大型客机中，机载设备在飞机成本构成中所占份额均高于30%，国内ARJ-21的机载设备所占份额约为33%。航空电子系统已经成为飞行器中价值最高的部分。

欧美国家在机载航空电子系统的研发和制造方面，已经打造出一套完整的高效率、高质量的产业体系，能够提供从设计、制造、使用培训到升级换代的全面服务。

我国航空电子虽未形成产业体系，但在《上海市民用航空产业“十二五”发展规划》中，将“民用飞机航空电子系统/设备的技术研究、产品研发、生产制造、系统集成与验证、客户服务等”纳入我国航空电子产业化发展的基本范畴。

2 国外航空电子现状及发展趋势研究

2.1 国外航空电子发展阶段

2.2.1 国外军用航空电子系统的发展阶段

随着飞机的发展，军用航空电子系统和设备的数量不断增多，军用飞机航空电子系统结构大体经历了分立式航空电子系统、联合式航空电子系统、综合航空电子系统、先进综合航空电子系统等几个发展阶段（见表1）：

发展阶段 时间 指导计划 代表机型

分立式航空

电子系统 20世纪

40-50年代 F-100，F-101

联合式航空

电子系统 20世纪

60-70年代 “数字式航空

电子信息系统”

（DAIS）计划 F-16C/D、F/A-18、F-15E等第三代战斗机

综合航空

电子系统 20世纪

80年代后期

和90年代初期 “宝石柱”计划和

“宝石台”计划 出现了F-22、F-35（JSF）等

第四代战斗机

先进综合

航空电子系统 20世纪

90年代后期

表1航空电子系统发展阶段

其中，以联合攻击战斗机（JSF）为代表的第四代为高度综合化航空电子结构，在光电和射频两大领域中广泛采用了综合模块化、外场可更换等设计思想，代表机型是F-35。

从以上4个阶段的发展可见，航空电子系统的综合化的程度越来越高，各种功能都将通过共享的资源实现，最新航电系统的研发制造、采购服务等全寿命过程和之前相比大不相同。具有以下特点：

1）重量及体积要求越来越小；

2）进一步地缓解座舱的拥挤；

3）大大降低飞行员的操作负荷；

4）一定程度上要实现数据共享；

5）作战效能明显提高。

图4 第四代战斗机F-35航空电子体系结构图

2.2.2 国外民用航空电子系统的发展阶段

民用飞机航空电子系统在经过联合式系统和模块化系统等发展阶段后，目前已进入全数字式阶段。新一代的民机航电是采用全数字综合模块化的航电系统（IMA）架构。

全球民用航空产业发展已有几十年历史，随着人们对民机的飞行品质、舒适性、安全性和经济性等要求的不断提高，大量的新技术和新系统被民飞制造商应用，其中航电部分占有重要地位。

目前，民飞航电系统架构主要有两种：一是将外场可更换单元（LRU）作为基本的联合式系统结构。基本单元负责实现某种功能，是独立的个体，拥有标准的功能、样式、外观和安装接口。从60年代到90年代均属于这种系统结构。二是将外场可更换模块（LRM）作为基本的综合式航电系统，可以实现高度的物理综合和功能综合，软硬件不再与功能有明显的独立归属。

2.3 国外航空电子发展趋势

纵观世界航空电子发展史，航空电子经历了从军用到民用（商用）的扩张式发展，正在经历着军、民通用的蔓延式发展过程。根据市场需要和行业自身发展规律，本报告预测未来标准化、模块化、开放式的通用航空电子将会占据越来越多的航空电子市场。

2.3.1 国外军用航空电子发展趋势

1）航电系统在飞机出厂价所占比例不断提高

上个世纪80 年代，航电系统成本在飞机出厂成本中占比30%，其中传感器部分又占到航电系统成本的占63%，全周期的经济可承受性成为当今各国关注的重要问题。若采取开放式系统结构方案，有望进一步解决成本的烦恼，美国空军的研究表明（PAVE PACE 计划），采用综合传感器系统的方式，能够将电子部分的成本和重量减少超过50%。

2）航电系统的重量要求尽可能下降

上个世纪70 年代以前的军用飞机都是采用的模拟式电子系统，随着功能应用的不断增加，航电系统的重量增加明显，给飞机平台发展带来制约性困难，由于电子技术的发展和数字式航电系统的广泛应用，以及综合模块化系统架构的推广，有望进一步解决。

3）采用新的设计方法，软件处理能力和规模不断增加

未来战机的功能越来越多，越来越强大，对于软件的处理能力要求也越来越高，其软件规模成倍增加。例如，F-22飞机的软件代码大约有190万行，JSF大约是F-22飞机的2倍多，原因就是JSF不仅要对空作战，还要执行对地攻击任务，其软件设计更为复杂。同时，未来战机还应该是“买得起、用得起”的产品，必须采用新的设计理念与方法，来降低软件的设计和维护费用。在JSF项目的计划中，美国主要采用了软件分层、软件再利用和“软件与硬件隔离”等方法。因此，随着商用微电子技术的高速发展，机载计算机的处理能力更需要不断提高。

4）产品采取模块化、标准化的开放式系统结构

模块化航电综合系统的主要特征是分层架构，具有配置灵活，便于重构，维修性好等优势，整个航电系统将由三级维修变成两级维修，可以大大减少后勤保障费用。同时，为提高航电系统的通用性和降低采购成本，未来航电系统将向标准化方向发展。进一步建立通用的软、硬件标准，是促进航电发展的关键。这些标准必须支持开放式系统架构，以易于系统的后续修改，满足不同用户的特殊需求，并可方便地进行升级。

2.3.3 国外民用航空电子发展趋势

随着民用航空的不断发展，企业对低成本航电系统的需求、航空电子部件的过时淘汰问题和空中交通管制问题等已经成为航电系统发展的核心内容。随着电子和网络技术的发展，按照国际民航组织的要求，并结合未来信息化发展，（大型）民机航电技术的发展趋势主要体现在以下几个方面：

1）实现数字化、综合化和模块化

为了降低大型飞机航空电子系统及设备的成本，从上个世纪80年代起，国外航电开发商便开始研制大型飞机综合化的航空电子体系架构，也就是综合模块化航空电子（Integrated Modular Avionics，IMA）系统。随着软件技术和微电子的迅速发展，目前实现IMA技术所需的各种条件已成熟，并成为未来发展的主要方向。

图3 未来航空电子技术发展趋势

2）民机航电系统将具有更多的空管功能

空管容量问题是航空发展的重点，国际民航界普遍认为应将部分航线决策和控制的责任移交到驾驶舱中，这样将大大简化地面的工作，减轻地面空管人员工作负担，飞机也能更直接地进行航线飞行，并提高空域的利用效率。美国联邦航空局（FAA）、国际民航组织（ICAO）、波音公司和欧洲空管组织（Eurocontrol）、美国空中运输协会（ATA）等组织都认为，随着数据链、计算机和增强导航系统等新技术的不断发展，特别是在地面和空中二者之间更均衡的分配空中交通管理（ATM）责任的新思路能够解决容量问题。

3）将采用开放式的体系架构开展系统设计

美国开放式系统联合工作组定义一个开放式系统的主要前提就是采用标准接口，如标准化的电气特性、标准化的串行数据总线接口，标准模块的机械接口，标准化的并行/底板总线特性以及模拟和数字信号接口等。

采用开放式系统架构将进一步降低民机航电的制造、维护成本，并更便于改进升级。对于联合式的航电系统，因为其硬件和软件结合非常紧密，要想更改某一处理器非常困难，一旦更换，就要对系统及其下属的LRU所有方面进行重新验证，并确定其影响。这就意味着将有大量的金钱和时间花在试飞和适航取证方面。而若采用开放式的系统架构，将软硬件分离，就有可能让这类工作变得简单。美国波音公司认为，“开放式系统架构最大的秘密就是它没有秘密”，因此在波音公司将包含了所有的接口数据的接口控制文件，一并提交给供应商。目前虽然已有多种IMA方案得到实现，但大部分没采用完全的开放式系统架构。仍然采用了一些专利的或非标准的底板。

3 我国航空电子现状及发展趋势研究

纵观世界航空史，中国的航空主要是模仿国外，基本上就是技术、做法的引进史，没有独立的技术嬗变与更替过程（傅海辉，略论中国航空史的分期）。也即是说，自20世纪初期开始，中国的航空就基本上与西方“接轨”了，中国航空电子的发展史也是一部西方航电技术的引进史。

3.1 我国军用航空电子发展现状及市场预测

3.1.1我国军用航空电子发展现状

在军机航电系统及其设备的研制方面，国内单位已具备一定的实力，已经基本能满足国家自主研制的要求。从技术发展上来看，我国机载航电系统已从独立式走向了联合式，目前正开展综合化和高度综合化的相关工作。

3.1.2我国军用航空电子市场预测

根据美国国防部公布的2011年《中国军力报告》估算，目前我国有军用固定翼飞行器2850架，而监视/侦察/预警类飞行器只有100架，占整个机队数量的3.5%。中国每18.5架战斗机才配备1架信息作战类飞行器。美国空军监视/侦察/预警类飞机数量占整个机队12%，其中架战斗机和信息作战类飞行器的比例为4：1。以预警机为例，美国大型预警机（包括对地监视的E8）就有60架，俄罗斯现役的大型预警机有20余架，而我国大型预警机KJ-2000才数架，装备数量急需提升。如果我国作战飞机保持在2500架左右，按照10%配置，保守估计我国需要信息类作战飞机约为250架。其中仅大型预警机需要20架，我们估计每架大型预警机造价15亿左右（台湾版E2预警机售价2亿美元），其航空电子设备的份额150亿。

另外，上世纪90年代以后，无人机的发展速度非常迅速，其投资额度增长迅速，目前美国现役军用飞机中有近1/3的是无人机，与几年前相比，无人机数量增长了40倍。从小型的人员便携式飞翼式飞机到大型的战斗机，无人机目前在美军空中力量中所占的比重为31%。目前将主要执行辅助任务，但随着无人机技术的发展，不久的将来无人作战飞机将成为主战机种。比如美国海军发展的X-47B型无人机，目前正在进行飞行测试。

通过多次航展可以看到我国的无人机技术发展迅速，我们认为无人机占我国航空武器装备中的份额会逐步提高，由于先进的无人机系统需要高度智能化的控制和高度综合化的航空电子系统，其航电在总采购额中所占的份额将高于现在的四代有人驾驶战斗机40%水平，因此我国军用无人机市场的启动将推动航电系统的高速增长。

3.2 我国民用航空电子发展现状及差距分析

3.2.1 我国民用航空电子发展现状

一直以来，中国航空电子系统都是以军机为主，在民用方面投入的研究、市场力度都不足，没有很好的融入世界的产业链条（飞机机体制造和发动机都有转包生产）。加之我国的民用飞机绝大部分都是进口（国内干线民机主要是以进口空客和波音的系列飞机为主，支线飞机也是主要依赖进口，ARJ和新舟系列还未形成气候，其中机载电子设备基本上都是以国外的公司研制和生产为主），因此目前中国航空电子产业中，民用飞机市场全部被国际厂商垄断。

我国航空工业长期以军为主，以研制为主，不仅是飞机平台，机载航电系统也是如此，相应民机的研发工作起步较晚。因此，尽管我们对国家有关的军标有较深刻地了解和应用，但在民机的设计、研制、试验等标准方面基础较差，适航技术和管理能力较弱，机载航电系统技术与产品无法满足民机要求，无法直接进入民机市场需求。在技术、工艺、制造、可靠性、维修性以及价格等方面与国外水平差距较大。具体表现情况如下：

1）缺乏健全的民机航电系统研发体系；

2）缺乏一支专业化的大型客机航电系统研发团队；

3）缺乏大型客机航空电子系统的技术基础和产品；

4）尚未开展按适航标准进行的系统、产品设计、开发和试验。

3.2.2 差距分析及市场预测

中国航空电子工业有着丰富市场资源，在产业聚集度、产业规模、产品结构、研发能力等方面有着一定的基础，但与国外先进技术仍有差距。

1）我国大型客机航空电子系统差距分析

（1）美国大型客机

美国波音777飞机是第一个采用模块化综合航空电子系统（IMA）的大型民用干线客机，并基于此型号完成了ARIN C651标准--即综合化、模块化的航电系统设计指南。该飞机在研发、制造和试验等方面开展了大量创新：采用模块化的综合航电技术，选用有源矩阵的液晶显示器，推行集导航、飞控和推力控制于一体的新一代飞行管理系统，新增信息综合管理系统等。

当今世界上的最先进客机-A380和波音787，均采用了以上类似地综合模块化航电技术、先进地机电系统和飞控系统等新技术，既体现了最新地先进水平，也展现了未来发展的趋势。

（2）中国大型飞机

在国内市场方面，ARJ21新支线飞机是中国商飞公司完全按照国际适航规章设计研制的喷气支线客机，也是第一款同时向中国民航局和美国联邦航空局提出适航申请并得到受理的喷气式客机。该机型目前已进入了最关键的收尾阶段——局方验证试飞阶段，如果顺利的话预计在2012年底完成适航取证，2013年开始交付，目前启动订单达到300余架。C9型客机项目是《国家中长期科学与技术发展规划纲要（2006-2020）》确定的16个重大专项之一，该项目于2008年11月启动，计划2014年底首飞，2016年取得适航证并交付用户。在2012年7月份举行的范保罗航展中，中国商飞宣布，C919的国内外订单总数达到280架。ARJ21和C919见图6。

我国虽然有着巨大的航电产业国内市场，但中国大型飞机的研制立项较晚，一直沿用研制初期自下向上、从多个独立的功能部件出发，逐步集成为复杂航电系统的传统设计，严重制约了系统功能的扩展和升级，这样的设计无法采用工业界先进的软硬件技术成果，不符合未来航电系统综合化、模块化、通用化的趋势。不仅缺乏先进的大型飞机航电系统所需要的从研发、生产、实验到测试的平台，还未形成大型飞机航电系统的产业体系，因而尚不能独立自主地完成相关地研制和生产任务。

图6 国产民机

2）我国民用航空电子市场预测

通过对未来民用航电系统发展的分析，我们提出如下预测：

（1）根据政策及市场环境分析，短期将以国内航电市场为先导

2011年国务院、中央军委下发《关于深化我国低空空域管理改革意见》，这为我国通用航空发展创造出良好的条件，通用航空产业将迎来空前的历史机遇。中国民航局副局长夏兴华透露，民航总局正在制定“十二五”期间通用航空专项规划。

随着国内发展ARJ21和C919客机以及国产民用直升机和通用飞机，将直接带动民机航电系统国内市场，将为国产的通用飞机和民用直升机的航电系统发展提供新的机遇。预计未来20年内，我国将有2500架左右国产大型客机的需求，航电系统及设备产值将达到1800亿元。大量的商用飞机（含干线客机、支线客机）、直升机、公务机、通用机市场也为航电产品提供了巨大的机会。（航电迅猛发展，资产注入可期）。

航空电工电子技术范文第4篇

当前，航空电子系统已经成为航空技术领域发展最为迅速的技术之一，也是在新型改进型飞机中应用最为活跃的环节之一。本文重点分析了航空电子技术的主要发展方向，并就其未来发展趋势进行了探讨。

【关键词】航空电子技术 网络化 发展趋势

航空电子技术复杂程度及精细化程度不断增加，为航空飞行提供了功能强大、安全可靠的服务，但同时也导致飞机故障分析与处理工作的难度加大。航空电子技术是航空安全运输的重要保障，其可靠与否直接关系着航空企业的健康、稳定发展，为此，必须将航空电子技术同运营管理紧密结合，加大研发力度，推动航空产业的发展与改革。

1 航空电子技术的发展方向分析

航空电子技术的发展方向主要包括开放式系统结构、COTS技术、传感器技术、同开放式系统相适应的硬件及软件工程环境等。

1.1 开放系统结构

当前，在商用及军用技术中已经成功实现了系统传统“封闭式的结构”转变为经济性、灵活性的“开放结构”，这一转变对于航空电子系统而言无疑是一项巨大的挑战。开放系统结构主要是由开放系统接口标准进行定义的一种结构框架，具有可交互操作、可移植、可变规模等特点，系统结构的最大优势在于其经济性，在计划、开发、维修、更新过程中可以有效降低成本，增加了可重新使用的机会。为了实现开放系统结构，必须制订并贯彻各类标准接口，确保各类产品研制都能遵循一致的规范与标准。为此，要求航电系统应制订开放式的、统一接口标准与规范。对于开放系统结构而言，其不仅涉及到硬件，还涉及到了软件。要求航电系统软件，如操作系统、数据库、网络、应用程序等必须遵循相同的标准及规范，并将软件标准化、可重用性、可移植性、质量等相关要求列入表征参数中。

1.2 软、硬件设计

为了实现系统结构的通用性、综合性，必须首先实现模块化，这是航空电子系统的另一重要发展特征。模块化有效简化了开放式系统的结构，是实现系统结构综合化及系统重构的基础。模块化的基础是标准模块SEM，可以使航空电子系统由传统的三级维修转变为二级维修，从而有效缩减了后勤保障费用的支出。如今，集成电路以及电子技术已能够使所有功能浓缩于一个标准化的电子模块中。为了实现航空电子系统的高度模块化，需要利用模块化结构，采用通用式外场可更换模块LRM，同时，应注意尽量减少LRM的使用量。系统功能实现需要借助于操作系统的控制，设计过程中，应根据系统结构特性选择相应的软件结构，当系统步入实时、高速计算阶段后，加快分布实时操作系统软件的研发，实现系统的可控性与可管理性，同时，加强执行、应用标准接口的研究，以满足软件可测性及应用性方面的要求。

1.3 COTS技术

COTS技术，即所谓的“Commercial Off- The- Shelf”，中文译为商用流行技术，指的是将流行货架产品直接或适当改造之后用于军用装备的一项技术。此技术诞生于上个世纪80年代初，在军事航空领域得到了迅速的应用，它不仅可以应用于硬件，还可以应用于软件。该技术优点如下：利用通用性、开放性技术标准，因此拥有良好的兼容性；采用先进的现代化技术，因此满足了技术的发展潮流；拥有良好技术支持，具有可扩展性，便于升级及产品的更新换代；可直接于货架上进行采购，确保了供货来源；采购费用较低；生产及研发周期较短；便于维修与后勤保障，且费用较低；不必投入专项经费用于研发等。在航电技术中应用COTS技术，可以有效减少专用组件、元器件及模块数量。利用该技术的同时，还需要加强COTS加固技术的研发与推广，以确保新型航电系统技术的稳定性与可靠性。

1.4 现代化传感器技术

通常而言，传感器费用约占航电系统的70%，因此，传感器一直追求多功能、低截获率、高精度等目标，如今，射频传感器已经成为综合航电技术的主要发展方向。新型雷达体制有效提高了雷达的探测能力，为雷达探测提供了源动力，当前，有源相控阵雷达已经成熟，并开始投入装备。相控阵体制是当前雷达领域的一项新技术，较单脉冲、合成孔径、脉冲压缩等技术都更为先进。它拥有快速的扫描速度，功能多，被拦截的概率极低，雷达截面积小等优势，因而在高分辨率识别与探测领域得到了广泛应用。可以利用软件进行波形重构，对可编程信号处理器进行相应的处理，为了提高传感器的性能，可以利用数据融合技术，确保目标信息的准确性与质量。

2 航空电子技术未来发展趋势分析

未来航空电子技术的发展将朝着“综合化”、“信息化”、“网络化”趋势发展，重点在于加强信息化，解决网络化，对这两方面的设备与技术加强开发。

2.1 综合化

当前，航空电子技术的发展核心在于有效提高性能、缩减成本、提高可操作性，因此，“综合化”发展趋势在于将航电系统光电、通讯、雷达、导航等设备与传感器进行综合设计，形成一个集多手段、多功能、多频谱于一身的综合航空电子信息系统；

2.2 信息化

航电系统“信息化”趋势是指从提高航空信息传输、搜集、处理及应用功能出发，加强现代化电子信息技术最新科研成果的应用，实现航空电子系统的高度集成化；

2.3 网络化

航空电子系统“网络化”趋势是一种新型的概念，是指利用航电系统相关设备等，实现航空信息网络的有效连接，以更大的效率，在更广阔的范围内实现硬件与信息资源的共享，从而提高指挥控制力、平台生存能力，在以网络为中心的平台上发挥更有力的体系对抗能力。网络化是航空电子系统更高层次的综合化与信息化，是继“四代机”之后，航空电子技术发展的又一重要趋势。

3 结束语

总而言之，航空电子技术在航空飞机上的应用不仅可以显著提高飞机使用过程的可靠性、稳定性与安全性，还有效满足了人们对机舒适性及经济性等方面日益提高的要求，因此，航空电子技术的普及和应用已经成为未来我国航空产业发展过程中必然趋势。

参考文献

[1] 霍曼，邓中卫.国外军用飞机航空电子系统发展趋势[J].航空电子技术，2012 （04）：115-120.

[2] 梁德文.外军“四代机”之后航空电子系统发展的探讨航电系统发展趋势[J].通信导航与指挥自动化，2011（06）：165-171.

航空电工电子技术范文第5篇

随着人类探索领域的不断扩大，对于空间的拓展能力也不断增强。当前，无论是海域还是大气层，人类的发现都已经相对较为成熟。航空航天事业作为人类领域探索的产物，也得到了进一步发展。对于电子通信系统综合性能的要求不断提高。然而，传统的电子通信系统具有较多的缺陷，从而使得其稳定可靠等性能的保证缺乏，这就使得航空航天事业的发展受阻，另外，当前航空电子通信系统难以提供对应的通信通道，自然也就无法保证通信信号的质量。因此，在近年来的发展中，人们一直在对其电子通信系统加以研究。DSP技术的存在，能够为信号的稳定运行提供一个更加可靠的保证，同时，还具有特殊的通道。因此，成为当前航天电子通信系统建设的重要依据。本文在DSP的基础上，对航空电子通信系统的设计加以分析，主要从总体设计、硬件设计和软件设计三个方面着手，并对其调试方法加以复分析，希望能够为我国航空电子通信系统的发展提供一定的参考，进而推动我国航天事业的进一步发展。

【关键词】DSP 航空 电子通信系统 设计研究

通信系统让作为航空事业发展的必要基础设施，其质量的高低对于航空工作质量以及航空领域的长期发展都具有较强的影响力。而随着航空事业的发展，也间接使得其对科学技术水平要求更高。因此，电子通信系统必要做出对应的调整，才能有效地推动航空事业的整体发展。DSP即数字信号技术，是随着科学发展所产生的一种新型技术，其对于信号的接受以及处理，有着较好的效果。当前，已经逐步出现在人们的生产与生活之中。基于DSP所创建的航空电子通信系统，能够有效地保障其信号的可靠性与稳定性，同时，还会为信号提供一个新的通道，使得其整体性能得到保障。然而，由于我国航空事业发展有限，新型技术的使用还不能达到对应的熟练度。目前，DSP应用下，创建航空电子通信系统还不能对其的整体设计以及后续效果加以保障。故而，需要针对该条件下的电子通信系统加以研究，并且就其各个设计方面进行调整，希望能够使得其达到对应的使用效果，推动航空事业的持续发展。

1 DSP的内涵

DSP，英文全称为Digital Singnal Processing ，即数字信号处理，是面向电子信息学科的专业基础课程。简单来说，数字信号处理也就是使用数值计算的方式来对信号进行加工的理论与技术。在日常使用中，是将其作为一项实际存在的基础，将事物的运动变化，都转化为对应的数字，使用计算的方式，从中提取对应的消息，并对这些信息加以运用，实现人类生产发展中的某个运用活动。目前，已经有对应的处理芯片，也就是数字信号处理器，一般来说，这是集成计算机所特有的一种芯片，相对较小。其实际运用，也就是该芯片的工作过程。相对传统的信号传输来说，该种技术的信号获取与分析能力更强，稳定性较高，能够在较短的时间内，对信息进行准确的处理。因此，目前很多领域都将其运用于自身的通信系统之中。航空电子通信系统对于信号的稳定性与可靠性要求更高，尤其是在当前社会发展的背景下，人们对于航空领域的认知不断深化，对其应用也相对扩展。保证航空领域发展的稳定性与应用的安全性，成为当前航空领域的主要目标。自然，对其电子通信系统的要求也达到了一个相对的高度。航空电子通信系统要求提高，DSP技术的信号处理优势不断突出，这就使得航空电子通信对其运用的重视提高，对应的通信系统建设，成为当前的主要方向。

2 航空电子通信系统的总体设计

基于DSP的航空电子通信系统，一般来说，其主要结构为：软件、硬件、调试。

2.1 软件也就是整个系统的核心部分

其对系统中的所有程序都会产生一个控制作用，通常来说，软件发出命令后，硬件就会按照其之前的设定，去执行这个命令，从而使得整个系统运行正常化。在实际的运行中，硬件本身没有生命，而软件则是赋予其生命的重要内容。可以说，软件是硬件适应外部环境的重要保障。

2.2 硬件是整个系统的物理基础

在可科学技术不断先进化的今天，人们越来越追求软件所能够赋予硬件的内容。然而，在软件不断的发展下，硬件必须要具有一定的发展，才能使得两者契合。从某种程度上来说，软件是硬件的的核心，而硬件则是软件的必要基础。如果没有硬件或者硬件的性能缺乏，那么将无法满足系统运行的必然要求。而如果是航空电子通信系统中的硬件仍旧没有进行更新，其软件的发展也不过是空谈。可以说，软件必须要配合对应的硬件，才能实现其操作效果，达到对应的性能高度。

2.3 系统调试部分是保证软件与硬件可靠运行的重要保障

对于DSP技术的使用来说，其主要针对系统架构设计中应该具备的简单、灵活等特征，从而在软件、硬件都没有瑕疵的基础上，来使得其信号的处理更加有效化。然而，DSP技术本身就是近年出现的一种新型技术，将其运用在航空电子信息系统上，也当是属于一个整体的进步，还没有对应的经验。因此，对于DSP背景下，所设计出来的航空电子通信系统，其性能的好坏，运行的实际，都没有人可以加以保障。系统调试的存在，就是为了针对其中的不足，来进行必然的调整，从而使得其更加符合运行的原理，保证航空电子系统运行的稳定性与可靠性。

3 基于DSP的航空电子通信系统的硬件设计

硬件作为电子通信系统运作的基础，其设计的合理性直接影响软件的性能实现。尤其是在科学技术不断发展的今天，各种硬件的精致性与准确性不断深化，从而使得其实用性更强。而在DSP的引导下，航空电子通信系统硬件的要求也就更高。笔者认为，其硬件的设计需要注意如下几个部分：

3.1 控制模块设计

控制模块是整个DSP航空电子通信系统的核心，一般来说，是由DSP芯片与周围功能单元所组成。DSP芯片一般是选用的低功耗、功能性能较好的TMS320系列的TMS320LF2407A，并且配合周围的功能单元，从而实现控制机载总线数据通信、存储以及处理的子系统。 其基本结构如图1。

从图1可以看出，其整个是以中心向四周扩散的模式存在。也就是说，其控制模版联合了周围的功能单元。而且，直接对周围功能单元进行负责。一旦其发出任何指令，周围的功能单元都会在第一时间来对其进行实现。并且，在实现之后，会存在一个反馈，让中心能够对其进行准确的状况了解，实现其控制功能。

3.2 上位机与下位机的通信模块设计

在该处，可以使用RAM技术，从而使得双CPU之间的通信得到保障。一般来说，普通的系统中只会存在一个CPU，从而对系统进行总控制。然而，航空电子通信系统的复杂性较强，其面临的问题较多。在实践中，其可能会存在天空、地面两者的沟通。因此，其必须要保证CPU的运行。而为了使得其运行更加符合自身的状况，双CPU成为其主要的控制模式。采用对应的技术，从而使得两个CPU的信息可以共享，实现数据的交换，从而使得其访问的便捷性更强，在信息的提取上，也可以更加准确。

3.3 ARINC429总线通信模块设计

通信模块的存在，是为了保证各个部分的信息能够得到准确的传输。一般来说，ARINC429总线通信模块主要由两个部分组成，即接收器与发送器。接收器负责信息的采集与过滤，而发送器则负责将其信息加以传递，从而使得其信息的运用更加便捷化。在电子通信的过程中，其应该表述为：将接收数据串并转化，从而完成其数据发送的并串转换，在某些状况下，也可以及时的对其通信加以阻隔，从而使得通信质量得以保证。可以说，总线通信模块实际上是对通信质量的保障，也是对通信传输度的控制模块。

3.4 LON WORKS数据通信模块设计

在LON WORKS通信模块的设计中，一般选择FT3150智能收发器为主要控制器，从而完成各个采集模块数据采集的同步，并且，还添加了传送采集数据等多种功能。为了保证该模块功能，实现应用的广泛性，当前还对该模块与PC机的串行接口加以延伸，这样就可以使得LON WORKS模块中所采集到的数据，可直接发送到上位机。在传统的电子通信系统中，其获取到的信息一般都是需要经过处理，然后经特殊的通道传送。在这个传输的过程中，可能会使得信息丢失或者不不准确。这就给传输带来了较大的困难。而其直接传输的渠道存在，就可以有效地保证传输质量。其基本结构图如图2。

4 基于DSP的航空电子通信系统软件设计

4.1 设计要求

在硬件设计完成之后，为了使得硬件能够发挥其作用，必须要对其软件加以设计。在这个设计的过程中，必须要保证系统软件具有一定的实时性、可靠性与可维护性等基本特点。

4.1.1 基于DSP的航空电子通信系统需要具有良好的时效性

也就是说，系统的处理器需要在较短的时间内，完成一系列的软件处理工作。例如，在其接收到对应信号后，快速对信号进行分析与处理，并且做出逻辑判断，然后输出对应的控制信号，完成正确的动作。在这个过程中，如果存在延误，则可能会使得整个系统的进度受到影响，影响系统的性能实现。

4.1.2 基于DSP的航空电子通信系统需要具备一定的可靠性

这主要是针对系统发生故障而言，一般来说，系统故障会产生一定的问题，在这种状况下，必须要采取一定的措施，来对其进行紧急处理。

4.1.3 基于DSP的航空电子通信系统必须要具备可维护性

一般来说，可维护性也就是说，在其设备软件和硬件存在某种问题时，能够通过简单调控等，达到对应的效果，或者存在故障，能够以维护的方式使之恢复到之前的状况。本身航空电子通信设备都是相对精密的设备，其结构与功能决定了是否能够达到对应的效果。在该种状况下，很难一次性的就能使得整个系统协调化。因此，必须要采取一定的措施，使得整个系统运作效果更好。某些设备的可维护能力较低，其在维护的同时，就会使得设备的性能受到影响，进而降低了使用质量。因此，必须要求设备的可维护性。

4.2 软件的模块划分

在软件设计中，需要将其模块化，从而保证每个模块的设计合理性与适用性，才能间接的保证系统整体软件的有效性。通常来说，软件设计主要包涵：上位机软件设计与下位机软件设计。上位机软件设计主要是为了实现各种相关数据的有效管理，并且实现系统的智能纠错。而下位机软件设计则是执行软件，保证系统指令实施的确切性。而上位机的模块又包涵了四个：系统的初始化模块、通讯模块、控制模块和数据处理模块。

5 基于DSP的航空电子通信系统的调试方案设计

无论是经过多少人或者有多么精密的设备作为基础，其设计出来的系统都会存在一定的瑕疵。而调试的存在，则为系统的运行提供了一定的保障。由于DSP系统本身相对复杂，而适用于电子通信系统后，两者的复杂性有所切合，就会使得整个系统的复杂程度更甚。在系统调试时，需要以系统的基本要求为主，确保调试的全面性。一般 来说，系统调试主要包括8个方面：电路板裸板检测、焊接装配器件、通电前检测、电源输出检查、时钟电路测试、DSP 工作状态检查、RAM 读写测试以及上位机与下位机联机测试。每一个方面调试工作都需要落实，才能够保证系统整个性能的良好。同时，在调试之前，需要对软件硬件等进行多次确认，需要保证其不会影响调试的效果。

调试并不是单纯的包涵调控的内容，对于系统的维护也是有所包涵的。一般来说，系统调试是指系统正式投入使用之前，所需要进行的试行，并在整个试行过程中，去发现系统的不足，并且，对其进行一定的调整。而维护则是在系统运行中，对其进行定期或者不定期的检测与休整。在笔者看来维护也应该是调试的一个部分。也就是使用后调试。在使用过程中，人们对于系统的了解程度不断加强。而对于系统也会存在一定的新构思。因此，在维护的同时对其进行一定的调试，也十分必要。通常来说，维护也指定期维护与临时维护。定期维护是在规定的时间中，对系统进行检测与调整。而临时维护则是需要在发生故障的背景下进行。另外，调试并不是单纯的指整个系统。也可以是系统中的某个部分。因此，调试方案的设计需要具有针对性。

6 结束语

DSP是社会不断发展下，所出现的一种新型信号处理技术。社会各界对于其的使用都具有一定的尝试性，航空领域也是一样。传统的航空领域信号传输质量难以得到保障，其传输处理效率缺乏，从而使得该领域的发展受到了严重的制约。面对该种状况，必须要对其通信系统进行必要的创新，使之符合社会发展的需求。然而，由于技术本身相对运用难度较大，使用经验缺乏。实践中，航空电子通信系统运用DSP技术加以创建，必然会存在一定的问题。这就需要人们加强对其的研究，从软件、硬件两个方面的设计着手，保证其设计出来的适应度与精密度较强。另外，为了保障其正式投入使用后的效果。还需要在使用之前，进行对应的系统调试。在反复调试中发现问题，解决问题。除此之外，维护也具有一定的必要性。本文从多个方面论述了基于DSP的航空电子通信系统设计时，需要注意的问题，从而对系统兼容性与通用性的保证，提供了一定的可能性。并且，还赋予了一定的扩展能力，希望能够为我国航空事业的发展提供参考。

参考文献

[1]康涌泉.基于DSP的航空电子通信系统研究[D].西安：西北工业大学，2005.

[2]张引强，孟禹彤.基于DSP的航空电子通信系统[J].科技创新与应用，2015（09）：62-62.

[3]王文韬.基于DSP的航空电子通信系统分析[J].中国新通信，2016，18（08）：27.

[4]张向阳.浅析DSP的航空电子通信系统[J].大科技，2014（21）：333-334.

[5]谢拴勤，薛超.基于DSP的双余度ARINC429总线通信系统的设计与实现[J].计算机测量与控制，2009，17（01）：138-140，147.

[6]于晶，郭航，张欣宇等.电力系统故障实时记录系统通信设计[J].通信技术，2012（09）：79-81.

[7]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，2001，31（04）：36-39.

[8]张建东.航空电子通信系统研究[D].西北工业大学，2000.

[9]赵罡，何锋，王红春等.航空电子环境TTP/C总线应用技术研究[J].航空计算技术，2014，44（06）：110-115.

[10]由君光.航空电子通信系统中的关键技术研究[J].信息通信，2013（08）：19-19.

[11]张春熹，史洁琴，段靖远等.航空电子系统的光纤网络结构与技术[J].北京航空航天大学学报，2006，32（11）：1390-1394.

[12]陈瑶，李峭，赵长啸等.基于OBDD的航空电子网络可靠性分析[J].系统工程与电子技术，2013，35（01）：230-236.

[13]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，2015（11）：148-148.

[14]蒲小勃，李燕，徐杨等.多机航空电子网络架构与评价方法的研究[J].电光与控制，2015（01）：1-5.