光纖通訊在空空導彈飛控系統中的應用研究

摘要：隨著空空導彈的發展，給內部通訊系統提出了新的要求，比如高速、小型化、強電磁兼容性、通用化、模塊化，目前使用的各種總線均存在一定的局限性。光纖通訊在軍事領域已經有了一定的發展和應用，建立了一些標準。因此通過對光纖通訊在空空導彈中的應用研究，給出了物理層和協議層的解決方案。通過分析，基于光纖通訊的高速、小型、通用、模塊化的通訊系統是空空導彈內部通訊系統發展的必然方向。
關鍵詞：空空導彈；飛控系統；光纖；總線；通訊

0 引言
空空導彈飛控系統是導彈信息處理的核心部分，擔負著與彈內外通訊的功能。飛控系統與其他各系統的通訊總線形式多樣，總線形式主要有一次性指令、模擬量、ARINC429總線、1553B總線、RS 422總線、LVDS總線、并行總線等，存在通訊速率低、易受電磁干擾、線纜粗重、總線形式多樣、不易組網、測試設備復雜等缺點。空空導彈未來發展的方向是信息量大、傳輸速率高、小型化、抗強電磁干擾等，因此目前的總線方式不能滿足要求。而光纖通訊隨著技術的發展，已具備通訊速率高、抗電磁干擾能力強、線纜輕便、易小型化等特點，已廣泛應用于各個領域。目前飛機內部已逐步形成了以光纖傳輸的總線系統，相應標準已建立，在載機的懸掛系統中預留了光纖接口作為未來發展的需求，而且也有許多以光纖為物理層，將其他總線協議移植到光纖總線上的應用，因此構建以光纖為物理層的總線通訊系統，制定統一合理的總線協議，是解決空空導彈發展問題的一種方法。

1 空空導彈飛控系統通訊現狀及存在問題
在空空導彈中，飛控系統肩負著導彈內外的信息交換功能，負責與載機、導引系統、遙測系統、舵控系統、衛星定位系統的信息交換，未來可能還要增加與引戰系統、發動機的數字通訊功能。
1．1 通訊總線現狀
目前飛控系統與各系統交換數據的總線主要有：ARINC429總線、1553B總線、RS 422總線、LVDS總線、BMK總線等，如圖1所示。

ARINC429總線是一對單向、差分耦合、雙絞屏蔽線，最高速率為100Kb／s。總線上只允許有1個發送設備，可以有多個(小于等于20個)接收設備。信息傳輸采用雙極性歸零制的三態碼調制方式。每個ARINC429字由5部分組成：
(1)標號位LABEL：用于區分字的物理含義，等同于數據幀的地址；
(2)源目的識別位(SD)：可以用以區分多系統中的源和日的地；
(3)數據位(DATA)：將數據編碼；
(4)符合狀態位(SSM)：用以表征數據字的特性，如方向、符號等；
(5)奇偶校驗位：可以選擇奇校驗和偶校驗；
RS 422總線是一對單向、差分傳輸、雙絞屏蔽線，最高速率可達10 Mb／s；總線上只允許有1個發送設備，最多10個接收設備。標準僅規定了硬件接口的電氣特性，支持單點對多點的通訊方式，未規定接插件、電纜、頂層通訊協議；而實際用法為：協議約定好字數，第一個為狀態字，后面是數據字，最后是校驗字，為點對點通訊協議；
LVDS總線是低壓差分電流驅動總線，通信速率可達600Mb／s，信號有效電壓為300 mV，在高速率通訊中電壓擺幅小；由于信號電壓過低，所以通訊易受干擾。LVDS總線與RS 422總線類似，主要規定了電氣特性，無頂層通訊協議，在應用時自行規定通訊協議，協議與RS 422總線應用類似；
1553B總線是數字式時分制指令／響應型多路傳輸數據總線，它由數據總線、遠程終端、總線監視器、總線控制器組成。總線系統信息傳輸的控制權惟一歸總線控制器所有；采用指令／響應型的異步操作；信息傳輸采用半雙工方式；數據總線上的信息流由消息組成。1553B有完備的通訊協議，每個字由20位組成，分為命令字、數據字、狀態字三種類型。其中，命令字包含以下信息：遠程終端地址、發送接收狀態位、子地址(或方式代碼)、數據字計數(或方式代碼)；數據字：根據協議自行確定或根據標準；狀態字包含以下信息：遠程終端地址、消息差錯、測試手段、服務請求、廣播指令、忙等狀態；主要由位來表示；
雙口RAM是并行總線的一種形式，協議自定，根據地址來區分數據用途。