综合模块化航空电子体系结构研究
张凤鸣, 褚文奎, 樊晓光, 万 明
(空军工程大学工程学院,西安 710038)
摘 要:军用航空电子系统体系结构关系到战机的可靠性、安全性、可用性、生存性、扩展性和维修性等方面。综合模块化航空电子(I M A )是目前机载航空电子系统结构发展的最高阶段,其特征和优势已经在美国四代机上得到充分展现和发挥,为我国四代机综合航电的研制工作提供了参考依据。回顾了机载航空电子体系结构的发展史,分析了推动I M A 体系结构发展的3个主要因素,归纳了I M A 的特点,从信息流处理的角度对I M A 体系结构进行了划分,并研究了适应于I M A 的两种典型的综合航电软件体系结构,指出了发展趋势。最后就我国综合航电体系结构的研究和发展所面临的问题进行了初步探讨。
关键词:综合模块化航空电子;航空电子体系结构;软件体系结构;四代机
中图分类号:V243 文献标志码:A 文章编号:1671-637X (2009)09-0047-05
Research on Arch itecture of I n tegra ted M odul ar Av i on i cs
ZHANG Feng m ing, CHU W enkui, F AN Xiaoguang, WAN M ing
(Engineering College,A ir Force Engineering University,Xi πan 710038,China )
Abstract:The architecture of avi onic syste m is of great i m portance for reliability,safety,availability,survivability,extensibility and maintainability of the whole aircraft syste m.
I ntegrated Modular Avi onics
(I M A )is the ne west avi onic architecture,which has been fully used in F 222and F 235with great perfor mances .Devel opment of integrated avi onics in China can get s ome references and experiences fr om I M A and its app licati ons .Based on the evoluti on of avi onics architectures,three maj or fact ors that dr ove the devel opment of I M A are analyzed,and features of I M A are summarized .I M A architecture and its s oft w are architectures are then p resented .The I M A architecture is divided fr om the vie w of infor mati on p r ocessing .T wo of the most typ ical s oft w are architectures used in I M A are compared with each other and the devel opment tendency of s oft w are architecture is discussed .A t last,s ome advices are p resented about how t o research and devel op avi onics architecture in China .
Key words:I ntegrated Modular Avi onics (I M A );avi onic architecture;s oft w are architecture;
the 4th
generati on aircraft
0 引言
如果说发动机是战机的“心脏”,那么军用航空电子系统(简称航电)则是战机的“大脑”或“中枢神经”。它承载了战机绝大多数任务,比如电子战、通信/导航/识别(CN I )等,是决定战机作战效能的重要因素。从这个意义上说,没有先进的航电,就没有先进的战机,
收稿日期:2008-08-31 修回日期:2008-10-21
基金项目:总装预研基金(9140A17020307JB3201);空军工程大学工程学院优秀博士论文创新基金(BC07003)
作者简介:张凤鸣(1963—),男,重庆梁平人,教授,博导,研究方向为综合航电、信息系统工程与智能决策。
也就无法完成现代战争赋予的使命。
综合模块化航空电子(I M A )是当前航电体系结构发展的最高阶段,在国内通常被称为综合航电。随着我国四代机和“大运”等项目的开展,研制相应的综合航电成为一项迫切的任务。本文研究I M A 体系结构的根本目的在于为我国四代机甚至“大运”上的综合航电的研制进行初步的探索。
1 航电体系结构发展历程
20世纪40年代至60年代前期,战机的航电设备
都有专用的传感器、控制器、显示器和模拟计算机。设备之间交联较少,基本上相互独立,不存在中心控制计算机。这是第一代航电结构,称为分立式
[1-2]
、离散
第16卷 第9期2009年9月
电 光 与 控 制Electr onics Op tics &Contr ol Vol .16 No .9
Sep.2009
式[3-5]或模拟式结构[6](I ndependent/Anal og Avion2 ics),代表机型有F-4。其特点是专用性强、灵活性差、信息交换困难。
20世纪60年代中期,数字计算机开始大量用于机载导航和火控计算,形成控制中心,其他模拟计算子系统比如大气数据系统等通过A/D、D/A转换与之交互。由于具有中心控制计算机,所以这一时期的航电被称为集中式体系结构[3],代表机型有F-111D等。
20世纪70年代,集中式结构里的模拟计算机逐渐为数字计算机所取代,形成了功能各自独立的子系统或航电设备,通过1553B多路数据总线交联并与中心计算机进行通信。这种集中分布式结构[2]是航空电子数字信息化的结果,实现了信息链后端控制与显示部分的资源共享。而模块化软件设计技术的使用既降低了研制经费、缩短了研制周期,又增强了系统的可维护性和可扩展性。代表机型有F-15、F-16等。
由于集中式和集中分布式体系结构都处于航电计算机由模拟式向数字式全面过渡阶段,因而大多数研究者倾向于将二者划到一起,统称为联合式[1-5],归属第二代航电体系结构。
20世纪80年代,宝石柱计划[6]刻画了一种新的综合航电结构,提出了模块化、开放式、高容错性和高灵活性等需求。它以VLSI技术、数字信号处理技术和图像处理技术为基础,通过对射频部件和天线口径的广泛共享,实现了航电各子系统(如雷达、电子战等)的传感器信号和数据的高度综合处理。代表机型是F2 22。
1990年以来,综合航空电子随着宝石台计划[6]的开展得到进一步延伸。它采用开放式体系结构,充分应用商用货架(COTS)产品实现软件和硬件功能单元,使用统一光纤网连接所有功能区,并推动雷达、电子战、CN I等射频部件的综合,整个系统的综合能力较宝石柱计划阶段大为增强,因此又被称为先进综合航空电子[6-7]。代表机型是目前正处于试飞定型阶段的F2 35。
通常而言,综合式和先进综合式分别划归于第三、四代航电体系结构。不过国外倾向于使用I M A[8-9]来统一表达宝石柱和宝石台所定义的结构。
与上述划分角度不同,有研究者也试图从总线和单元模块(bl ock)发展的角度将航电结构发展划分为分布式模拟结构、分布式数字结构、联合式数字结构和I M A4个阶段[10]。总的来看,到目前为止,航电体系结构已经发展了三代(分立式、联合式和综合模块化)、5个阶段(离散式、集中式、集中分布式、综合式和先进综合式)。图1描述了航电体系结构的演化进程
。
图1 航电体系结构演化进程
Fig.1 Evoluti on of avi onics architectures
2 综合模块化航空电子体系结构
2.1 推动I M A发展的主要因素
纵观航电结构发展史,可以发现有3个主要因素推动了I M A的发展。
1)技术发展。高性能计算机、半导体、信号处理、软件工程等技术在航电领域的应用和发展,推动了航电向单元模块的细粒度、设备的集约化、体系结构的开放性、系统的高性能等方向发展,为I M A的产生提供了先决技术条件。
2)性能需要。新军事革命思想以及现代或将来的作战环境对战机提出了越来越高的任务性能和操作性能等需求,比如超视距全向多目标作战、150飞行小时的平均无故障时间等[8]。这些为I M A的实现提供了性能指标。
3)经济压力。联合式战机寿命周期费用(L ife Cy2 cle Cost,LCC)日益增长造成国防经费负担加重,与减少国防经费开支的理念相悖。因而减少战机LCC为I M A发展提供了约束条件。
从本质上来看,这三者是辩证统一的。降低LCC 是发展I M A的根本目的,提高战机性能是I M A的实现目标,这二者既依赖于相关技术的发展,又能推动新技术的产生和发展。反之,那些能够应用到I M A的技术的产生和发展将有助于实现提高战机性能的目标,也有助满足降低战机LCC的约束条件。
2.2 I M A的特点
I M A本质上是一个分布式实时计算机网络,其主要目标是将分布式体系结构的灵活性扩展到对不同关键级别的功能程序的支持上。
概括来说,I M A主要具有如下一些特点[8-13]:
1)系统综合化。I M A最大限度地推进系统综合,一方面硬件资源能为应用程序所共享、信息高度融合,另一方面I M A能够统一控制、调度和显示,利于战术决策和系统管理。
2)结构层次化。I M A通过各类标准接口将软件隔离成应用程序层、操作系统层和硬件模块支持程序层,弱化了三者之间的耦合程度,使得应用程序只与飞
84第16卷 电 光 与 控 制
机功能有关而与硬件无关,无须变更硬件即可载入新的应用程序,增强了软件的可移植性。同样,硬件实现与飞机功能程序无关,有利于硬件部件的更新换代。
3)功能软件化。I M A 越来越多地利用软件取代
原来由硬件实现的功能,所有应用程序共享硬件资源,减少配置子系统个数,节省飞机重量、空间、成本,提升资源利用率,并为后续扩展预留空间。
4)网络统一化。I M A 统一了航电网络,改变了联
合式结构中多种数据总线并存的格局,有助于降低成本、减轻系统重量、提高数据传送速度。
5)产品商用化。I M A 结构中的软硬件尽可能采
用COTS 产品,推进产品的标准化、模块化,有利于产品移植和降低系统LCC
[14]
。
6)调度灵活化。I M A 将应用程序进行细粒度划
分,采用周期轮转或优先级抢占调度策略确保每个应用程序或安全关键程序的截止期限得到满足。
7)认证累计化。I M A 强调可负担性,引入安全累
计认证思想。当需要更换或新增某个硬件或应用软件构件时,只需对此构件进行安全认证即可,无需重新认证整个系统的安全性,有助于减少认证代价。
8)维护中央化。I M A 引入新的航电维修思想,通
过为机载航电提供中央维护功能,既能够动态重构航电系统,使得战机远离维修场站时无需人工维修,又能
够与机下维护系统无缝连接,便于适时迅速维护。
由上述特点可知,I M A 的“综合化”体现在硬件、软件、信息、功能、显示、维护等方面。2.3 I M A 体系结构
国内关于I M A 体系结构划分的观点不一。文献
[3-4]认为,I M A 应分为多功能综合射频系统、综合
传感器系统、综合核心处理器、综合电子战系统、人机界面/系统(下显和头显)、综合CN I 和高可靠飞机管理系统。文献[15]认为,I M A 由综合射频传感器
(I RFS )系统、联合射频孔径、综合光电系统和机外信
息资源系统(来自其他平台的射频和光电传感器)等组成。文献[16]则认为将I M A 划分为综合传感器系统(包括CN I 、电子战、雷达)、综合光电系统(包括分布式孔径系统、光电瞄准系统)、综合核心处理器、多传感器数据融合、飞机管理系统和下显与头显等比较适宜。
造成这种分类不一的原因在于,I M A 充分综合利用所有硬件资源,尽可能实现资源共享,比如射频传感器是公用的,无法区分某个传感器是属于CN I 还是电子战,抑或雷达
[10]
。为此,我们从对信息采集、处理、
管理和显示的功能角度将I M A 划分为信息综合采集区、信息综合处理区、信息综合管理区和信息综合显示控制区等4部分。这些功能区块通过UAN 互连,如图
2
所示。
图2 I M A 体系结构
Fig .2 A rchitecture of integrated modular avi onics
2.3.1 信息综合采集区
信息综合采集区泛指利用各种途径获取外部信息的功能区域,主要采集射频信号、光电信号以及获取数据链和其他机外信息,这些信息主要用于战机CN I 、数据链传输、大气数据测量、电子战、目标实时自动跟踪与精确定位,涵盖文献[16]的I RFS 系统和综合光电系统,主要有:1)利用软件无线电技术实现射频信号综合处理;2)利用高性能有源相控阵雷达技术实现目标
实时跟踪、定位和干扰敌方雷达;3)利用激光技术提供高分辨率成像、自动跟踪、激光目标指示及测距、激光斑点跟踪等功能;4)利用红外技术提供360°水平视场,完成瞬时导弹告警、态势感知、红外搜索与跟踪和前视红外导航等功能;5)利用数据链从预警机、其他战机等机外信息源获取战场态势信息、其他战机的武器信息、目标信息,便于与其他传感器信息进行融合,进行战术决策。
9
4 第9期张凤鸣等: 综合模块化航空电子体系结构研究
2.3.2 信息综合处理区
信息综合处理区是整个I M A系统的主要计算资源,主要负责综合处理采集到的全部信息(包括来自机外和机上的),完成信号处理、数据处理、图像处理等工作,为信息综合显示控制和信息综合管理提供服务。
目前,用于信息综合处理的处理器,比如通用综合处理器[17](C IP)和综合核心处理器[10](I CP)等,大量采用COTS技术,利用现有的、更广泛的硬件产品予以设计实现,主要包括通用处理模块(主要用于信号和数据处理)、通用输入输出模块、图像处理模块、电源供应模块和网络开关模块等。
2.3.3 信息综合管理区
信息综合管理区通过恰当的人机接口和数据总线与信息综合处理区、信息综合显示控制区进行交互,主要负责飞机飞行、武器装备、飞机维修与保障等的信息控制与管理。
2.3.4 信息综合显示控制区
信息综合显示控制区表征为人机接口,主要是为飞行员提供可理解的信息综合处理结果,包括传感器、武器和飞机的状态,以及导航、战场态势和战术等信息。融合后的信息传送至图像处理器上,以225.6 G MACS的速度进行处理,然后直接传送至目标显示器上。
在物理实现上,F-22综合式航空电子采用了下视显示器和平视显示器,而F-35先进综合式航空电子则采用了多功能投影下视显示器和头盔显示器。其中F-35的座舱显示系统可以采用语音控制,提高了飞机操纵的反应速度和控制效率。信息的综合显示控制,有利于减轻飞行员的心理负担,帮助飞行员引导武器系统和传感器指向焦点区域,易于快速决断;同时也有利于减轻飞机重量和费用。
3 I M A软件体系结构
I M A是一个软件密集型系统[14]。由于要求实现对信息的综合处理,因而联合式结构中面向特定硬件处理环境的软件设计理念在I M A中不能得以沿用。为此,I M A采用开放式软件体系结构,积极吸收民用航电标准和COTS技术,推进产品的标准化、模块化,以降低飞机LCC。在具体实现上,I M A采用软件分层策略,层与层之间通过标准接口进行访问,旨在实现应用软件与硬件实现的相互隔离,有利于软硬件产品的升级换代。同时应用程序面向功能进行设计,支持分区策略。具有代表性的I M A软件体系结构有民用AR I N C653[18-19]和军用AS AAC[11,20],分别如图3a和3b所示。
严格来说,AR I N C653规范只是制定了航电操作系统层和应用软件层之间的标准接口,称之为应用执行(App lication Executive,APEX),离体系结构的层面相去甚远。但是,它引入了程序分区的思想,通过将应用程序分为若干个区,每个分区分配指定的内存空间和CPU时间槽,将失效约束在分区内部,实现分区的“互不干扰”。这在一定程度上增强了系统的安全性和可预测性。在应用程序分区的基础上,文献[19,21]建议增加系统分区,以应对可能出现的系统问题,比如外部事件、系统故障等。增加部分如图3a中虚线所
示。
a AR I N C653I M
A
b AS AAC653I M A
图3 AR I N C653和AS AAC软件体系结构Fig.3 AR I N C653and AS AAC I M A s oft w are architecture 相比AR I N C653软件体系结构而言,标准航电体系结构联合会(A llied Standards Avi onics A rchitecture Council,AS AAC)提出的I M A软件体系结构更符合体系结构的范畴。AS AAC采用层次化结构,将软件系统分为应用程序层、操作系统层和模块支持层,层与层之间采用AP OS、MOS等标准接口,以隐藏具体实现。
对比图3a和图3b,可见两种结构趋于一致,都有一个实时操作系统和负责处理系统事务的系统管理器。但AS AAC结构与AR I N C653结构还是存在较大
05第16卷 电 光 与 控 制
的区别,表现在:1)AS AAC结构中程序细分成进程而不是分区,采用基于优先级的抢占调度策略[22]。2)调度控制、通信端口、配置管理以及健康管理都是由系统蓝图而不是由AP I调用进行控制的。3)操作系统进一步细分成:模块支持层,等效于CO-EX;通用系统管理器,用于健康监控;运行时蓝图,管理预先定义的蓝图数据文件;操作系统层,管理整个系统,负责响应应用程序的请求。
4 结束语
当前,LCC的不断增加和COTS产品的不断涌现已经促使航空电子向综合化、模块化和通用化方向快速发展。航空电子也由最初子系统相互独立,发展到现在软硬件高度综合,以至于难以按常规的思维划分出机(械)、军(械)、特(设)、无(线电)和雷(达)等外场维护专业。通过回顾航空电子体系结构发展历程,分析了推动I M A产生和发展的主要因素,深入探讨了其体系结构和相应的软件体系结构,总结了I M A体系结构的研究成果。
我国对I M A体系结构的研究已经取得了诸多可喜成就,填补了多项空白[23]。但与欧美相比,还存在很大的差距。结合实际情况,我们审慎地认为,还需要就以下问题进行更为深入的探讨和研究。
1)航空电子结构设计思想。航空电子体系结构的每一次演化都是实际需求与科技进步共同推动的结果。提升航空电子体系结构设计思想,需要抓住当前需要与现实约束之间的矛盾,充分引入当前科技(比如电子、机械制造、软件、材料等领域)力量,并为未来科技成果预留应用空间。
2)相关标准制定。国内军方在机载航空电子系统这方面提出的需求太少,不能先于飞机设计前明确飞机的战技和性能指标,更不能制定相应的COTS软硬件标准,这是我们的薄弱之处。在今后很长的一段时间里,军方需要扭转由飞机制造商定型飞机性能的被动局面,在飞机设计项目上马之前制定相应的性能指标、生产标准和相关的质量检验规范。
3)传感器综合技术。即需要研究如何抛弃原来传感器各行其事的思想,设计一种能够融合多种传感器信息的平台,实现资源优化配置,减少传感器数量但不减少信息的获取量。在这方面,需要深入研究软件无线电的思想和技术原理,才能真正地实现射频部件的综合。
4)信息综合处理技术。在硬件方面表征为低功耗、高集成的数据、信号、图像等信息的模块化处理单元设计技术,软件方面则外化为高性能数据、信号、图像等处理算法和灵活、可靠的调度算法。
5)智能化信息显示控制技术。旨在实现以低成本、低重量、高性能的形式化信息显示,减轻飞行员的压力和负担,并提供智能辅助决策支持。
6)层次化软件设计技术。软件是未来航空电子最大的经济开支源,采用开放式体系结构,实现软件与硬件隔离,是航空电子的发展趋势之一。为此,需要就软件接口标准、软件开发环境、系统评估技术、累计安全认证技术等进行深入的研究。
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15
第9期张凤鸣等: 综合模块化航空电子体系结构研究
地用低通滤波。考虑实验的实际情况以及实时性要求,本文采用3×3的中值滤波消除孤立光斑,而后采用基于高斯束腰位置的自适应滤波,如图4
所示。
图4 算法使用前后对比
Fig .4 The comparis on of the fore 2and 2aftu using the
p resented algorith m
4 总结
目前,实验室已经完成从北京延庆八达岭—河北怀来两地16k m 的空间激光通信(FS O )实验,数率为
2.5G/s 。通过提高信标光的提取精度和速度,能很大
程度上满足脱离PC 机的APT 现场要求。本文提出一种基于图像边缘抽样的信标光快速提取算法,具有良好的效果,为下一步提高APT 跟踪精度,最终实现长时间稳定通信提供保障。
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5 第9期叶德茂等: 外场16k m 信标光捕获实验
综合模块化航空电子体系结构研究 张凤鸣, 褚文奎, 樊晓光, 万 明 (空军工程大学工程学院,西安 710038) 摘 要:军用航空电子系统体系结构关系到战机的可靠性、安全性、可用性、生存性、扩展性和维修性等方面。综合模块化航空电子(I M A )是目前机载航空电子系统结构发展的最高阶段,其特征和优势已经在美国四代机上得到充分展现和发挥,为我国四代机综合航电的研制工作提供了参考依据。回顾了机载航空电子体系结构的发展史,分析了推动I M A 体系结构发展的3个主要因素,归纳了I M A 的特点,从信息流处理的角度对I M A 体系结构进行了划分,并研究了适应于I M A 的两种典型的综合航电软件体系结构,指出了发展趋势。最后就我国综合航电体系结构的研究和发展所面临的问题进行了初步探讨。 关键词:综合模块化航空电子;航空电子体系结构;软件体系结构;四代机 中图分类号:V243 文献标志码:A 文章编号:1671-637X (2009)09-0047-05 Research on Arch itecture of I n tegra ted M odul ar Av i on i cs ZHANG Feng m ing, CHU W enkui, F AN Xiaoguang, WAN M ing (Engineering College,A ir Force Engineering University,Xi πan 710038,China ) Abstract:The architecture of avi onic syste m is of great i m portance for reliability,safety,availability,survivability,extensibility and maintainability of the whole aircraft syste m. I ntegrated Modular Avi onics (I M A )is the ne west avi onic architecture,which has been fully used in F 222and F 235with great perfor mances .Devel opment of integrated avi onics in China can get s ome references and experiences fr om I M A and its app licati ons .Based on the evoluti on of avi onics architectures,three maj or fact ors that dr ove the devel opment of I M A are analyzed,and features of I M A are summarized .I M A architecture and its s oft w are architectures are then p resented .The I M A architecture is divided fr om the vie w of infor mati on p r ocessing .T wo of the most typ ical s oft w are architectures used in I M A are compared with each other and the devel opment tendency of s oft w are architecture is discussed .A t last,s ome advices are p resented about how t o research and devel op avi onics architecture in China . Key words:I ntegrated Modular Avi onics (I M A );avi onic architecture;s oft w are architecture; the 4th generati on aircraft 0 引言 如果说发动机是战机的“心脏”,那么军用航空电子系统(简称航电)则是战机的“大脑”或“中枢神经”。它承载了战机绝大多数任务,比如电子战、通信/导航/识别(CN I )等,是决定战机作战效能的重要因素。从这个意义上说,没有先进的航电,就没有先进的战机, 收稿日期:2008-08-31 修回日期:2008-10-21 基金项目:总装预研基金(9140A17020307JB3201);空军工程大学工程学院优秀博士论文创新基金(BC07003) 作者简介:张凤鸣(1963—),男,重庆梁平人,教授,博导,研究方向为综合航电、信息系统工程与智能决策。 也就无法完成现代战争赋予的使命。 综合模块化航空电子(I M A )是当前航电体系结构发展的最高阶段,在国内通常被称为综合航电。随着我国四代机和“大运”等项目的开展,研制相应的综合航电成为一项迫切的任务。本文研究I M A 体系结构的根本目的在于为我国四代机甚至“大运”上的综合航电的研制进行初步的探索。 1 航电体系结构发展历程 20世纪40年代至60年代前期,战机的航电设备 都有专用的传感器、控制器、显示器和模拟计算机。设备之间交联较少,基本上相互独立,不存在中心控制计算机。这是第一代航电结构,称为分立式 [1-2] 、离散 第16卷 第9期2009年9月 电 光 与 控 制Electr onics Op tics &Contr ol Vol .16 No .9 Sep.2009
航空电子系统技术发展趋势 众所周知，作战飞机需要三大技术做为支柱，那就是机载武器系统、飞行系统与航空电子系统。这三大系统之中，航空电子系统是操纵另外两大系统核心组成部分，没有航空电子系统的操纵指挥，另外两大系统也就形同虚设了。笔者以服务军方多年的实践经验浅淡我国的航空事业中的电子系统的技术发展趋势，以供有关技术部门用以参考。 标签：航空电子；航电；系统技术 引言 无论是做战飞机还是民用飞机，其航空电子系统的成本都已经占到了总成本的百分之三十至百分之四十，并且还有逐年扩大的趋势，由此可见，航空电子系统对于一架飞机的重要性。更为重要的是航空电子系统的先进与否已经成为衡量现代飞机的先进性的极为重要的标志之一。西方发达国家不惜巨资投入大规模开展航空电子系统的研发，就是要进一步加强航空电子系统的先进性。做为具有国际视野的航空电子系统工作人员，我们应该看到目前航空电子系统正朝着综合化、模块化、智能化的方向不断地向前飞速发展。 1 电子系统PHM的支撑技术 PHM（aircraft systems diagnostics，Prognostics and Health Managem，即电子系统的预测与健康管理技术）也就是说PHM就是航空电子系统的综合故障管理系统，其主要功能也是其重要性就是故障的早期预测、预警。 1.1 故障诊断技术 提到故障诊断技术，熟悉电脑的人恐怕首先会想起微软的故障诊断技术，微软的故障诊断技术在电脑出现异常时就会时常自动出现，但是却基本上帮不了用户什么忙。但是，与一无是处的微软的所谓的“故障诊断技术”截然不同的是，在航空电子系统中，PHM则是一项非常有效的保障飞行安全的技术。故障诊断技术在显示屏显示、语音提示、体感提示等多种提示提醒技术支撑下通过安装于机电设备不同部位的传感器对整个系统的状态进行实时监测，并与其他相关信息参照，比如某一部件的平均故障时间信息、某一部件的更换维修时间与频率信息等。在实时参照与状态实时监测的基础上进行科学评估，并将评估结果反馈到显示屏、头盔、体感装置上以提醒飞行员对这些信息加以注意。故障诊断技术通常使用解析模型等数学方法融合经验知识法与基于信号的综合处理法对设备的状态进行分析，并抽象出诸出频率、幅值、离散系统、相关曲线、方差等分析结果。对飞行器的早期可能故障加以诊断。 1.2 故障预测技术
第30卷 第10期航 空 学 报 Vol 130No 110 2009年 10月ACTA A ERONAU TICA ET ASTRONAU TICA SIN ICA Oct. 2009 收稿日期:2008208228;修订日期:2008211218 基金项目:总装备部预研基金(9140A17020307JB3201);空军工程 大学工程学院优秀博士论文创新基金(BC07003) 通讯作者:褚文奎E 2mail :chuwenkui @1261com 文章编号:100026893(2009)1021912206 综合模块化航空电子系统软件体系结构综述 褚文奎,张凤鸣,樊晓光 (空军工程大学工程学院,陕西西安 710038) Overvie w on Soft w are Architecture of Integrated Modular Avionic Systems Chu Wenkui ,Zhang Fengming ,Fan Xiaoguang (Institute of Engineering ,Air Force Engineering University ,Xi ’an 710038,China ) 摘 要:作为降低系统生命周期费用(L CC )、控制软件复杂性、提高软件复用程度的重要手段之一,软件体系结构已成为航空计算领域的一个主要研究方向。阐述了综合模块化航空电子(IMA )的理念,分析了推动 IMA 产生和发展的主要因素。总结了ARINC 653,ASAAC ,GOA 以及F 222通用综合处理机(CIP )上的软件 体系结构研究成果,并讨论了IMA 软件体系结构需要解决的若干问题及其发展趋势。在此基础上,对中国综合航电软件体系结构研究提出了一些见解。 关键词:综合模块化航空电子;软件体系结构;开放式系统;软件工程;军事工程中图分类号:V247;TP31115 文献标识码:A Abstract :As an important means to decrease system life cycle cost (L CC ),control software complexity ,and improve the extent of software reuse ,software architecture has been a mainstream research direction in the aeronautical computer field.This article expatiates the concept of integrated modular avionics (IMA ).Three major factors are analyzed which promote the development of IMA architecture.IMA software architectures presented by ARINC specifications 653,ASAAC ,GOA ,and F 222common integrated processor (CIP )are summarized.Discussion about some problems to be solved and the development trend is made for IMA soft 2ware architecture.Finally ,some views are presented about IMA software architecture research in China.K ey w ords :integrated modular avionics (IMA );software architecture ;open systems ;software engineering ;military engineering 军用航空电子系统(以下简称:航电)是现代 战机的“中枢神经”,承载了战机的绝大部分任务,比如电子战、通信导航识别(CN I )系统等,是决定战机作战效能的重要因素。 F 222的航电综合了硬件资源,重新划分了任务功能,标志着战机的航电结构正式演变为综合式。在此基础上,F 235将航电硬件综合推进到传感器一级,并用统一航电网络取代F 222中的多种数据总线,航电综合化程度进一步提高[1]。 与此同时,航电软件化的概念逐渐凸现。F 222上由软件实现的航电功能高达80%,软件代码达到170万行,但在F 235中,这一数字刷新为800多万行。这表明,软件已经成为航电开发和实现现代化的重要手段[2] 。 航电综合化和软件化引申的一个重要问题是如何合理组织航电上的软件,使之既能够减少生 命周期费用(Life Cycle Co st ,L CC )和系统复杂度,同时又能在既定的约束条件下增强航电软件的复用性和经济可负担性。此即是航电软件体系结构研究的主要内容。 1 综合模块化航空电子 111 综合模块化航空电子理念 综合模块化航空电子(Integrated Modular Avi 2onics ,IMA )(注:该结构在国内一般称为综合航 电)是目前航电结构发展的最高层次,旨在降低飞机LCC 、提高航电功能和性能以及解决软件升级、硬件老化等问题。与联合式航电“各子系统软硬件专用、功能独立”的理念不同,IMA 本质上是一个高度开放的分布式实时计算系统,致力于支持不同关键级别的航电任务程序[3]。其理念概括如下: (1)系统综合化。IMA 最大限度地推进系 统综合,形成硬件核心处理平台、射频传感器共享;高度融合各种传感器信息,结果为多个应用程
F—35系列战斗机综合航空电子系统综述首架F-35A战机进行地面发动机推力试验 通常认为美国F-15和F-16是典型的高低搭配的第三代战斗机，而F-22和F-35则分别是它们的后继机，因此从辈分上讲F-22和F-35 当属第四代战斗机。但从开发时间和进入服役时间看，F-35要远远晚于F-22。经过了近20年的努力，F-22最近才刚刚进入初始作战状态（IOC），而F-35 要到2010年以后才能进入现役。由于电子技术发展迅速，更新换代周期远远短于飞机本身，这就注定了在F-35战斗机上的电子系统要比F-22更先进和具有更高的性价比。 F-35 联合攻击战斗机（JSF）是一种多用途、并能服务于空军、海军和海军陆战队的多兵种作战飞机。他最具特点的进步是开发和采用了高度综合化的航空电子系统，因而，使战斗机具有全新的作战模式。 为了满足21世纪作战需要，战斗机所最需要性能特征是什么？简而言之，就是大量采集飞机内部和飞机外部的各种数据、并对其进行融合处理，形成对战场环境的正确感知，以及实现对飞机和武器系统的智能化控制。 F-35 JSF战机战场态势感知研制F-35的目标是取代 F-16、A-10、F/A-18A/B/C/D、F-14和AV-8B，以及英国的
GR-7和"海鹞"等现役战斗机。美国空军计划采购1763架、海军和海军陆战队680架、英国皇家空军90架和皇家海军60架。F-35 共分三种型别：常规起降型（CTOL）、短距离起飞/垂直降落型（STOVL）和舰载型。这三种型别的航空电子设备的90%以上是通用的。 虽然JSF飞机是由多国开发，但是高水平的探测传感器和电子信息的综合处理则由美国掌控。在任务系统软件控制下的有源相控阵（AESA）将能执行电子战（EW）功能，同时，还将执行部分通信、导航和识别（CNI）的功能。JSF的红外传感器将采用通用设计的红外探测和冷却组件。所有关键电子系统，其中包括综合核心处理机（ICP）大量采用通用模块和商用货架产品（COTS）。在ICP和每个传感器、CNI 系统和各显示器之间的通信采用速度为2Gigabit/s的光纤总线。 在对飞机的作战环境和态势的显示方面，F-35已经取得了突破性的发展。从雷达、光电系统、电子战系统和CNI系统以及从外部信息源（预警机和卫星等）的各种信息通过任务系统软件进行融合，最终通过直觉的大屏幕座舱显示器向飞行员显示。同时，在飞行员的头盔显示器（HMDS）上显示各种投影信息，其中包括红外图像、紧急的战况、飞行和安全信息。 F-35用AESA APG81有源相控阵雷达共有6个分布式
简析综合模块化航空电子系统的可靠性 设计 本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！ 1概述 传统的国内外航空电子系统是基于专用硬件和软件开发的，现今许多航空电子系统均成功运行于这种配置上。但自20世纪初，航空电子设备设计的复杂性程度己大大提高，这些专用设备的高额全寿命周期费用渐渐成为航空电子系统设计中一个最大的问题。 伴随着该问题而提出的新一代综合模块化航空电子(IntegratedModularAvionics,IMA)系统在国外开始研制。新的综合模块化航空电子系统通过采用开放式体系结构和标准化以及通用化的设计，大大提高了系统的兼容性、可移植性、可扩展性，并具有较高的可拓展性和可维护性，降低了系统的寿期费用。 目前非常具有代表性的IMA系统标准有欧洲的联合标准化航电系统架构协会(AlliedStandardAvionicsArchitectureCouncil,ASAAC)标准。但是，ASAAC标准侧重于考虑系统的模块化、可扩展性和可维护性，对系统的可靠性考虑不够详细。
而美国航电委员会提出的ARINC653标准却对系统的可靠性有非常好的改进。本文参考这2个标准给出一种融合IMA系统可靠性、模块化、可扩展性设计方法。 2ASAAC系统架构 ASAAC标准从软件结构、机械结构、网络功能、通信功能和通用模块方面对综合模块化的航空电子系统进行了规定，此外还制定了非强制性的系统实现指导方针。 从通用性方面，ASAAC对模块从功能上进行划分，包括数据处理模块、图形处理模块、大规模存储模块、电源转换模块、网络支持模块等，规范对模块的软件架构和硬件组成都作了严格规定，标准化设计为实现资源的重用和系统重构提供了前提条件，同时也提高了系统的可移植性和可维护性。 ASAAC模块软件体系结构分为以下3层： (1)模块支持层(ModuleSupportLayer,MSL)，与MSL底层硬件直接通信，提供硬件自检和时钟管理等功能，并向操作系统层提供统一的接口金属氧化物半导体(MetalOxideSemiconductor,MOS)管，同时MSL通过多处理器链路接口(MultiprocessorLinkInterface,MLI)的信息进行模块间的通信，完成系统引导的功能。 (2)操作系统层(OperatingSystemLayer,OSL)，OSL
航空电子系统技术发展趋势研究 随着航空电子系统技术的复杂化和精细化，航空电子系统和设备的整体性能不断提高和完善，航空电子系统技术成为飞机技术发展中最为迅速的领域。本文分析了航空电子系统结构的发展历程，对航空电子系统技术的发展趋势进行了主要的探讨。 标签：航空电子系统技术；系统结构；发展历程；发展趋势 1 航空电子系统结构的发展历程 航空电子系统走过了漫长的发展道路，至今已经历了四代，每一代系统结构的不断演变，都进一步推动航空电子技术的发展，成为划时代的主要依据。 第一代航空电子系统以分立式结构为主，每个系统均由独立的子系统组成，雷达、通信、导航各自配有专用的传感器、处理器和显示器，并以点对点的连线方式进行连接。 第二代航空电子系统以联合式结构为主，它通过总线将大多数航空电子分系统交联起来，以实现信息的统一调度。同时在信息链路的控制显示环节通常会借助几个数据处理器来实现低带宽的数据传输交换功能的转换。 第三代航空电子系统以综合式结构为主，其系统共用的综合处理机以外场可更换模块的形式安装在两个或两个以上的综合机架上，各模块在结构和功能上是相对独立的单元，通过PI总线和TM总线进行互联，网关和光纤高速总线进行交联。综合式航空电子系统的CIP将各种计算、调度、管理等任务综合起来，并动态地分配给外场可更换模块，当某个模块出现故障时，可通过调用备用模块的方式，或通过对现存完好无损的模块进行重新组合的方式来替代故障模块，以实现系统的重构和容错，降低系统的维修成本，提高系统的性能。 第四代航空电子系统以高度先进的综合航空电子结构为主，其最大特点是在综合航空电子系统结构的基础上采用了统一的航空电子网络，并出现了传感器系统的综合。该航空电子系统统一网络以光开关阵列模块作为传输枢纽，通过光母板和机架间光纤交联到同一综合机架的各模块中，这样既能使任务管理区、传感器管理区、飞机管理区得以连接起来，又能使不同物理位置的模块间的信息传输时间达到一致。传感器系统的综合以实现天线孔径的综合为目标，射频经开关阵列网络连接到变频器上，再通过变频器将其转换为统一的中频，接着通过中频交换网络由接收器、预处理器模块进行处理，最后通过统一的航空电子网络连接到综合核心处理机（CIP），在CIP中使用标准的共用模块进行信号和数据的处理，这样既能保证信息传输的安全性，又能提高系统的容错和重构能力，增强系统的整体性能。 2 航空电子系统技术的发展趋势
f35系列战斗机综合航空电子系统综述
F—35系列战斗机综合航空电子系统综述 首架F-35A战机进行地面发动机推力试验 通常认为美国F-15和F-16是典型的高低搭配的第三代战斗机，而F-22和F-35则分别是它们的后继机，因此从辈分上讲F-22和F-35 当属第四代战斗机。但从开发时间和进入服役时间看，F-35要远远晚于F-22。经过了近20年的努力，F-22最近才刚刚进入初始作战状态（IOC），而F-35 要到2010年以后才能进入现役。由于电子技术发展迅速，更新换代周期远远短于飞机本身，这就注定了在F-35战斗机上的电子系统要比F-22更先进和具有更高的性价比。 F-35 联合攻击战斗机（JSF）是一种多用途、并能服务于空军、海军和海军陆战队的多兵种作战飞机。他最具特点的进步是开发和采用了高度综合化的航空电子系统，因而，使战斗机具有全新的作战模式。 为了满足21世纪作战需要，战斗机所最需要性能特征是什么？简而言之，就是大量采集飞机内部和飞机外部的各种数据、并对其进行融合处理，形成对战场环境的正确感知，以及实现对飞机和武器系统的智能化控制。 F-35 JSF战机战场态势感知研制F-35的目标是取代F-16、A-10、F/A-18A/B/C/D、F-14和AV-8B，以及英国的
GR-7和"海鹞"等现役战斗机。美国空军计划采购1763架、海军和海军陆战队680架、英国皇家空军90架和皇家海军60架。F-35 共分三种型别：常规起降型（CTOL）、短距离起飞/垂直降落型（STOVL）和舰载型。这三种型别的航空电子设备的90%以上是通用的。 虽然JSF飞机是由多国开发，但是高水平的探测传感器和电子信息的综合处理则由美国掌控。在任务系统软件控制下的有源相控阵（AESA）将能执行电子战（EW）功能，同时，还将执行部分通信、导航和识别（CNI）的功能。JSF的红外传感器将采用通用设计的红外探测和冷却组件。所有关键电子系统，其中包括综合核心处理机（ICP）大量采用通用模块和商用货架产品（COTS）。在ICP和每个传感器、CNI系统和各显示器之间的通信采用速度为 2Gigabit/s的光纤总线。 在对飞机的作战环境和态势的显示方面，F-35已经取得了突破性的发展。从雷达、光电系统、电子战系统和CNI系统以及从外部信息源（预警机和卫星等）的各种信息通过任务系统软件进行融合，最终通过直觉的大屏幕座舱显示器向飞行员显示。同时，在飞行员的头盔显示器（HMDS）上显示各种投影信息，其中包括红外图像、紧急的战况、飞行和安全信息。
航空电子系统综合试验新思路 王海青 (沈阳飞机设计研究所,沈阳110035) 摘要:航空电子系统的地面综合试验是在仿真器和模拟器的支持下,充分营造飞行和作战的环境,用来暴露系统设计上存在的缺陷,以便于及时改进设计。本文叙述了在电子设备高度综合化的现代飞机上,航空电子系统综合试验的方法,并对试验中的关键技术进行了分析。 关键词:航空电子系统;综合试验;关键技术 A vi onics Syste m Integration T est W ang H a iqi n g (Shenyang A ircra ft Desi g n&Research I nstitute,Shenyang110035,Ch i n a) Abst ract:Av ion i c s syste m integ ration tests are used to verif y and vali d ate an avion ics syste m de-si g n under si m ulated syste m operation cond itions to reveal defic i e nts in the design.Recent advances in av ion ics technolog ies,testm ethods o f an integ rated av ion ics syste m and critica l test techn i g ues are dis-cussed. K ey w ords:av i o nics syste m;i n tegration tes;t cr itical test techn i q ues 随着科学技术的不断发展,航空电子从离散的机载电子设备发展到数据信息传输和显示的综合、数据处理的综合,直至数据融合、传感器综合和天线的综合。航空电子系统综合技术是通过系统软件和网络技术,并采用综合控制显示和数据传输器等基本设备,有选择地把通信、导航、识别、光电探测、电子对抗、火力控制、飞行控制、飞机管理等设备综合成有机的整体,达到系统资源高度共享。各个传感器不需要采用专用的信号与数据处理机,雷达、通信和其他信号的处理由共用的处理机阵列来完成。 新型飞机电子设备突出的优点是雷达、红外搜索和跟踪设备、通信、导航、识别装置、武器分系统、电子战分系统,以及飞机各分系统由信息传递速度高达每秒100万二进制的高速数据总线连接起来。凭借该系统可精确掌握敌机的方位,具有对付敌方先进雷达和几种远射程武器的多种功能。 现代军用飞机要求航空电子综合系统具有很高的可靠性,当某一分系统部件被判定为故障时,就要对其余部件重新分配,以恢复分系统丧失的功能。这种系统结构的高度互联意味着单个电子设备的功能可以相互包容,以便在关键部件发生故障或损坏时,可被完好的部件所替换。被选中的替换部件由一个适当的软件从中心存储器加载,隔离故障部件,整个重构过程是自动地、实时地完成的。由此可见,系统是否具有重构能力和重构能力的程度是新一代航空电子综合系统先进性的主要标志。因此,在航空电子系统地面综合试验时,要使系统的功能得到充分的发挥,以致于系统中存在的问题得以彻底的暴露,有利于及时改进设计,做到缩短试飞周期,加快新机的研制进度。 收稿日期
F—35系列战斗机综合航空电子系统综述 首架F-35A战机进行地面发动机推力试验 通常认为美国F-15和F-16是典型的高低搭配的第 三代战斗机，而F-22和F-35则分别是它们的后继机，因此从辈分上讲F-22和F-35 当属第四代战斗机。但从开发时间和进入服役时间看，F-35要远远晚于F-22。经过了近20年的努力，F-22最近才刚刚进入初始作战状态（IOC），而F-35 要到2010年以后才能进入现役。由于电子技术发展迅速， 更新换代周期远远短于飞机本身，这就注定了在F-35战斗 机上的电子系统要比F-22更先进和具有更高的性价比。 F-35 联合攻击战斗机（JSF）是一种多用途、并能服务 于空军、海军和海军陆战队的多兵种作战飞机。他最具特点的进步是开发和采用了高度综合化的航空电子系统，因而，使战斗机具有全新的作战模式。 为了满足21世纪作战需要，战斗机所最需要性能特征是 什么？简而言之，就是大量采集飞机内部和飞机外部的各种数据、并对其进行融合处理，形成对战场环境的正确感知，以及实现对飞机和武器系统的智能化控制。 F-35 JSF战机战场态势感知研制F-35的目标是取代F-16、A-10、F/A-18A/B/C/D、F-14和AV-8B，以及英国的GR-7和
"海鹞"等现役战斗机。美国空军计划采购1763架、海军和海军陆战队680架、英国皇家空军90架和皇家海军60架。F-35 共分三种型别：常规起降型（CTOL）、短距离起飞/垂直降落型（STOVL）和舰载型。这三种型别的航空电子设备的90%以上是通用的。 虽然JSF飞机是由多国开发，但是高水平的探测传感器和电子信息的综合处理则由美国掌控。在任务系统软件控制下的有源相控阵（AESA）将能执行电子战（EW）功能，同时，还将执行部分通信、导航和识别（CNI）的功能。 JSF的红外传感器将采用通用设计的红外探测和冷却组件。所有关键电子系统，其中包括综合核心处理机（ICP）大量采用通用模块和商用货架产品（COTS）。在ICP和每个传感器、CNI系统和各显示器之间的通信采用速度为2Gigabit/s的光纤总线。 在对飞机的作战环境和态势的显示方面，F-35已经取得了突破性的发展。从雷达、光电系统、电子战系统和CNI系统以及从外部信息源（预警机和卫星等）的各种信息通过任务系统软件进行融合，最终通过直觉的大屏幕座舱显示器向飞行员显示。同时，在飞行员的头盔显示器（HMDS）上显示各种投影信息，其中包括红外图像、紧急的战况、飞行和安全信息。 F-35用AESA APG81有源相控阵雷达共有6个分布式孔径
文章编号:1007-1385(2008)02-0016-05 战斗机综合航空电子系统现状与发展探索 项剑锋景武 (海军驻沈阳地区航空军事代表室,辽宁沈阳110034) 摘要:首先归纳了第三代战斗机与第四代战斗机的综合航空电子系统的系统结构和特点。结 合国外的发展现状以及国内的实际情况。其次,从实现资源与技术共享、强强联合与突破技术难 关、分步发展与分步实施等三个方面提出了我国战斗机航空电子系统的发展构想。 关键词:战斗机;综合航空电子系统; 中图分类号:V243文献标识码:A 随着高新技术的发展,未来的战争将是陆、海、空、天、电五维一体的全方位、大纵深、立体化战争。在这种一体化的现代化战争中,空中力量具有全球到达、速战速决、协同作战、火力强劲、生存率高等显著特点,从而决定了空中力量在夺取制空权、对地攻击、快速反应、夺取/制信息权/等方面具有独特的作用。因此,作战飞机的性能好坏将直接影响到整个战争的质量。而航空电子系统是现代战斗机的一个重要组成部分,其性能和技术水平的高低不仅直接决定和影响着现代战斗机的作战性能,而且是衡量现代战斗机作战性能的三大要素之一。以现代信息技术为核心的综合化航空电子系统已成为提高现代武器装备战斗力的倍增器。可以说,没有高性能的综合航空电子系统,就没有高性能的战斗机。面对国外航空电子技术迅猛发展的严峻形势以及我国国防现代化建设的需要,有必要及时分析和探讨新一代综合航电系统的发展方向、体系结构、功能要求等重大问题,为我国新一代综合航电系统的发展勾画出一幅发展蓝图。鉴于此,本文结合国外的发展状况与国内的实际情况,对我国的战斗机航空电子系统的发展提出了构想。 1第三代战斗机综合航空电子系统的现状 近半个世纪以来,为解决战斗机航电系统中的一系列问题,以美国为首的西方国家开始了漫 收稿日期:2007-12-25 作者简介:项剑锋(1982-),男,吉林辽源人,助工长的航空电子系统综合技术的开发过程。综合航空电子技术发展至今,基本上经历了分散、联合、综合到高度综合这四个阶段。 现代战斗飞机(第三代战斗机、俄第四代战斗机)大多数采用第二代航空电子系统。此系统为联合式结构,使用几个数据处理器完成低带宽的数据传输交换功能,如导航、武器投放、外挂管理、显示、控制等,各单元之间通数字总线交联,资源共享只在信息链后端的控制环节。这种结构主要来源于美国空军莱特实验室于20世纪70年代提出的/数字式航空电子信统0(DA I S)计划,该计划采用机载多路数据传输总线(1553B)技术,简化了设备间的连接关系,减轻了系统的体积和重量,解决了任务处理显示控制的综合问题,对航空电子系统综合化起到了很大的促进作用,使飞机的功能和性能前进了一大步。 图1为典型的第三代战斗机综合航空电子系统结构图 : 图1第三代战斗机综合航空电子系统结构图 图中可以看出,整个航空电子系统围绕航空电子、显示两条双余度总线构成的。系统中每一 2008年4月第25卷第2期 沈阳航空工业学院学报 Journa l o f Shenyang Institute of A e ronautica l Eng ineer i ng A pr.2008 V o.l25N o.2
航空电子系统的组成及特点 航空电子是指飞机上所有电子系统的总和。一个最基本的航空电子系统由通信、导航和显示管理等多个系统构成。航空电子设备种类众多，针对不同用途，这些设备从最简单的警用直升机上的探照灯到复杂如空中预警平台无所不包。而航空电子系统也有着只属于自己的特点，这些特点更是随着航空电子的发展而不断变化。 一、航空电子系统的组成 通信系统通信系统是航电系统中最先出现的，飞机和地面的通信能力从一开始就是至关重要的。远程通信爆发式的增长意味着飞机必须携带着一大堆的通信设备。其中一小部分提供了关乎乘客安全的空地通信系统。机载通信是由公共地址系统和飞机交互通信提供的。 导航系统从早期开始，为了飞行安全性，人们就开发出导航传感器来帮助飞行员。除了通信设备，飞机上现在又安装了一大堆无线电导航设备。 显示系统显示系统负责检查关键的传感器数据，这些数据能让飞机在严苛的环境里安全的飞行。显示软件是以飞行控制软件同样的要求开发出来的，他们对飞行员同等重要。这些显示系统以多种方式确定高度和方位，并安全方便地将这些数据提供给机组人员。 飞行控制系统自动驾驶系统在大部分时间里减少了飞行员的工作负荷和可能出现的失误。第一个简单的自动驾驶仪用于控制高度及方向，它可以有限地操控一些东西，如发动机推力和机翼舵面。直到最近，这些老系统仍自然而然地利用电子机械。 防撞系统为了增强空中交通管制，大型运输机和略小些的使用空中防撞系统，它可以检测出附近的其他飞机，并提供防止空中相撞的指令。为了防止和地面相撞，飞机上也会安装近地警告系统。 气象雷达气象系统如气象雷达和闪电探测器对于夜间飞行或者指令指挥飞行非常重要，因为此时飞行员无法看到前方的气象条件。暴雨或闪电都意味着强烈的对流和湍流，而气象系统则可以使飞行员绕过这些区域。 光电系统光电系统覆盖的设备范围很广，其中包括前视红外系统和被动式红外设备。这些设备都可以给机组提供红外图像。这些图像可以获得更好的目标分辨率，从而用于一切搜救活动。 电子预警电子支援以及防御支援常用于搜集威胁物或潜在威胁物的信息。它们最终用于发射武器直接攻击敌机，有时也用以确认威胁物的状态，甚至是辨识它们。 航空电子系统包括了飞机上所有的电子设备，以上列举的不过是一小部分而已。其中还包括飞机管理系统、战术任务系统、军用通信系统、雷达、声纳、机载网络、空中救护等等。
批准（签名）：任课教员（签名）： 年月日班次上课日期节次上课时数累计时数教学场所无线电 章 (节) 目：第二章航电系统 课题：航电系统 内容提要与质量要求：1、知道航电系统的概念；2、知道航电系统的发展历史和趋势。 重点与难点：航电系统的发展 器材与设备：多媒体教学课件 课前检查 顺序题目学员姓名成绩 1 谈谈对航电系统的认识。 2 3
4 教学方法教学内容时间 课前检查谈谈对航电系统的认识。 答：综合航空电子系统 2' 引言 航电系统 综合航空电子亦称航空电子，其英文“avionics”是由“aviation(航空)”和“electronics(电子学)”两词相结合，而派 生出来的。自二次世界大战后的几十年来，美 国、德国、法国、英国、前苏联(俄罗斯)先后 开展航空电子系统技术的研究，航空电子已经 成为一门独立的学科。 2' 一、航电系统的简介 航电系统全称“综合航空电子系统”，是 现代化战斗机的一个重要组成部分，战斗机的 作战性能与航空电子系统密切相关。可以说， 没有高性能的航电系统，就不可能有高效能作 战的战斗机。 多传感器综合（MSI）的目标是改变目前 各种传感器分立的状态，实现互为补充、互为 2' 教学内容、步骤、方法
教学方法教学内容时间 备份、扬长避短、综合使用各传感器提供的信 息；对多传感器实现综合的控制和管理，在现 有的硬件和软件水平上获得比任何单独的传 感器性能更高的传感器系统。 讲述法 根据PPT上飞机类型进 行讲解 二、航电系统的历史 在航空电子系统发展中系统结构不断演 变，因此航空电子系统的“结构”成为划时代 的主要依据。 （一）分立式结构 早期的航空电子系统为分立式结构，系统 由许多“独立的”子系统组成，每个子系统必 须依赖于驾驶员的操作(输入)，驾驶员不断从 各子系统接收信息，保持对武器系统及外界态 势的了解，五十年代的战斗机F-100、F-101 等使用了典型的分立式结构。 （二）混合式结构 混合式结构是向综合化过渡的一种结构 形态，它出现了部分子系统之间的综合，例如 火控计算机、平显、火控雷达等之间的综合； 大气数据计算机、高度表、空速表、垂直速度 表、攻击传感器、大气温度传感器的组合；飞 5'