航空电子系统综合技术的发展与模块化趋势研究

吴凌华

摘要：本文在探究航空电子系统综合设计技术、综合核心处理系统技术、系统软件处理技术以及总线技术等诸多综合技术发展历程的基础上，对未来一定时间内航空电子系统的模块化发展趋势进行梳理，最终给出了发展综合模块化航空电子系统的有效策略，旨在为我国航空电子系统综合技术的不断完善提供一定参考与启迪。

关键词：航空电子系统;发展;模块化趋势

引言

随着我國经济社会的快速发展和综合国力的不断提升，国家安全成为越来越多人关注的重要内容，而现代国家战争往往基于空间一体化、信息化、智能化甚至能力一体化等综合参数组织管理战争全过程，作战计划单元以任务为导向，以作战使命为基本目标，依托各级组织信息为平台，不断强化战争基本能力，更能针对周围战场环境及作战过程，在契合自身攻防战略角色的基础上实现战争任务目标的组建以及功能集成，完成相关平台的智能化与科学化构建。就飞机航空电子系统问题而言，作战任务组织应能最大限度地满足军用飞机应用目标需求，满足组织能力最佳实践地目标，完成对组织资源的高效率应用。因此，针对航空电子系统综合技术的发展历程进行探讨，并在此基础上研究航空电子系统的模块化趋势，也就具备了不容忽视的重要理论意义和现实价值。

一、航空电子系统综合技术的发展

（一）航空电子系统综合的系统设计技术

航空电子系统综合系统设计技术主要是指对航空电子信息系统的综合结构进行选择。在以任务为导向的航空电子系统综合结构选择过程中，包括完整的飞行系统操作流程分析、软件的功能分析、硬件的合理配置、软件系统的结构设计甚至软件系统各子系统与设备的选型等，都是从航空电子系统的整体出发，以系统观念和支撑为指导，对其系统架构、组成功能、设计模块、互联方法等进行综合研究，从而确保航空电子综合系统设计的最优化。在此过程中，航空电子系统设计者必须对航空电子系统的各项设计工作进行统筹布局，根据战争中战机的飞行要求、任务需求以及飞行使命等对整个航空电子系统进行功能定义与结构分析，在设计、验证和评估后反复迭代，确保航空电子系统功能齐全及精确可靠。

（二）综合核心处理系统（CIP）技术

综合核心处理系统技术是在某一台指定承担航空电子系统整体调度、运行、控制甚至中线管理的系统架构的基础上，实现对该类航空电子系统的核心部件的管控。在由F-16发展到F-22这一高度集中和集成化的航空电子综合系统后，整个核心处理系统技术更加智能化与信息化，能在CPI技术系统中更高效地完成诸多数据信息的计算、存储、处理与集成化控制，更能够完成航空电子信息系统的控制与管理功能，实现对传感器相关数据信息的综合处理，实现对飞行任务的计算以及视频数据信息的生成、导航以及电子支援、通信管理等诸多目标。总体而言，综合核心处理系统能充分利用共用模块、并行模块以及分布式操作系统等诸多结构，以共享核心处理资源为基本出发点，不断改善航空电子信息系统的性能要求，满足机载航空处理能力和计算能力飞速发展的基本需要。

（三）系统软件技术

系统软件技术是航空电子系统快速发展的又一重要支撑，更是系统软件功能实现的重要途径，只有通过系统软件技术的综合调度与控制管理，航空电子系统中的各项设备与各模块结构才能真正构建，成为和谐统一的整体。随着近年来航空电子系统结构的快速发展和任务功能智能化程度的逐步完善，航空电子系统的比重及开发费用正逐步攀升，软件的开发是整个工业化过程，传统模式下的瀑布式软件开发模式已不能满足当代社会的智能化与自动化发展需要，从而提出了螺旋式的软件开发模式。在该模式结构上，航空电子系统结构的各阶段开发工作呈现螺旋型循环上升格局，确保整个航空电子信息系统的全生命周期设计过程能够回环往复，保障对软件功能结构进行局部修改，以此确保整个航空电子系统的精确度以及目标功能的快速达成。

（四）总线技术

航空电子系统的快速发展有赖于多路线传输总线系统的信息传递功能，通过传输总线系统的多路复用基本原理，极大限度地减少了航空电子系统内部的耦合电缆数量，确保在信息充分融合和充分利用的基本条件下，降低整个航空电子综合系统的设计难度与设计成本。目前，航空电子综合系统广泛采用数字式传输总线标准以及高速数据总线标准。与此同时，航空电子系统的总线技术正逐步朝着高速网络化方向发展，F-22利用新兴网络拓扑结构的高速光纤总线以及点对点的高速光纤传输模式，有效提升了新一代航空电子系统的传输速度，还能使整个航空电子系统各部件之间的传输率达到同一量级，从而使航空电子系统的外场可更换模块不再成为航空电子系统物理位置选择和任务处理的重要影响因素，为航空电子系统功能实现提供了重要支撑。

（五）综合控制显示记录技术

综合控制显示记录技术是传统模式到当代社会智能化航空电子协同发展模式的又一重要转变。传统模式下的飞机任意局部子系统必须配备单独的控制装置和显示装置，但目前往往利用综合控制装置或显示装置确保航空电子系统功能的综合实现。21世纪70年代后期，航空电子系统的综合化规模进一步扩大，飞行员个人因素以及人机功效提升逐步受到重视，引起了航空电子系统结构的转变。从航空电子系统的整体角度出发，配置相应控制器以及记录器，实现对航空电子系统的全过程监管，加强航空电子系统的响应速度和集中处理速度，为飞行员操作程序的减少以及系统运行状况的实时更新提供了重要支撑。

（六）数据融合技术

数据融合技术是当代社会战争环境越发恶劣基本前提下，快速从诸多传感器设备中提取更加高效的信息数据，不断提高航空电子系统检测效率，从而降低航空电子系统虚警率以及提升航空电子系统自动目标识别效率的关键内容。作为航空电子综合系统发展的重要产物，数据融合技术作为多层次、全方位的处理过程，能有效对各类型数据信息进行高效检测和评估组合，达到更精确状态的识别和估计。随着近年来海陆空一体化作战体系的不断完善，数据融合技术朝着更加多平台、更多传感器设备以及更智能化的方向发展，为航空电子系统数据融合进程的转变提供支撑。

二、航空电子系统的模块化趋势

（一）模块化优势

航空电子系统的模块化主要是利用航空电子系统平台和集成于该平台上的诸多功能组成，而模块化计算作为航空电子系统的通用计算平台，能够同时留住一个或多个功能与应用，资源也可由多个应用共享，同时能够利用分区这一特色为平台提供支撑。同时，综合模块化功能还能够为航空电子系统共享资源的健壮分区进行隔离，确保各功能应用系统的共享平台资源同时受到保护。

（二）模块化特点

航空电子系统的模块化优势能对整个系统的计算资源进行优化和动态调配，最大限度地减少航空电子系统的功能资源总需求量，为未来航空系统协同新功能的增加提供空间。采用综合模块化的航空电子系统结构，能够保留系统的备用资源库，将备用资源库分配给任何正在享用共享资源的功能应用，使航空电子系统的综合管理者能为未来功能需求考量，也能够不断降低航空电子系统设备的总重量和功能能耗，更能够积极促进航空电子系统研发工作模式的逐步转变，使电子系统的研发周期不断降低，研发费用不断减少，研发风险不断降低。

三、发展综合模块化航电系统的策略思考

（一）建立分级分层的航电系统研发体系

建立分级分层的航空电子系统研发体系是不断加强综合模块化航空电子系统整体研发水平的有效策略。我国现阶段航空电子系统大多采用传统模式下的军用科技研发模式，并不能满足综合模块化航空电子系统发展的实际需要，因此，必须按照国际通用标准，建立航空电子系统、各子系统甚至关键零部件之间的全产业链，实现系统与子系统、甚至产品与零部件之间的专业化协同发展，建立对应不同层级的责任体制以形成具备中国特色的航空电子系统研发机制。

（二）貫彻尊重知识产权的理念

近年来，航空电子系统工业生产过程经历学习维修、模仿研发甚至高新科技引进消化到自主创新的艰难历程。在此过程中，也逐步加深了对知识产权这一重要资产的认识，因此，想要发展高度综合化与模块化的航空电子系统，必须强化对该电子系统的综合功能开发及软硬件研发等能力，强化知识产权这一重要理念，增强航空电子系统综合管理者、功能开发者之间的信任与沟通，为我国航空电子系统产品链及产业链的打造提供支撑。

（三）深刻理解适航标准、掌握其方法

深入了解国内外航空电子系统相关标准，掌握航空电子系统的基本方法，逐步普及国际社会相关标准，使国内航空电子系统综合模块化进程不断推进。同时，将国际标准落实到我国航空电子系统的实际研发过程，形成相应流程和研制方法，使我国航空电子系统技术成为具备核心竞争力的重要模块，为我国航空电子系统的发展提供支撑，以此打破传统格局下的西方企业垄断局面。

（四）建立中国特色的航电发展理念与文化

航空电子系统发展往往需要投入较大技术支撑、时间支撑、物力支撑和人力资源等，时间、精力及金钱的投入回收周期往往较长，只能等航空电子系统产品获得一定保证与市场占有份额后方可取得投资回报。因此，建立具备中国特色的航空电子系统发展理念与发展文化，避免急于求成及关注眼前利益而忽视长远利益等焦虑性态势，是确保航空电子系统综合模块化快速发展的重要路径。

四、结论

总之，航空电子系统的发展历程较为坎坷，而未来一定时间内，综合化、模块化以及通用化将是航空电子系统的重要发展趋势，国内外诸多国家正逐步强化对航空电子系统综合技术的研究与探讨，也在此基础上取得了诸多成就，我国也应积极开发航空电子系统综合技术，汲取国际社会经验教训，自主创新，实现我国航空电子系统技术的跨越式发展，不断缩小与国际发达国家之间差距，为国家安全保驾护航。

参考文献：

[1]郑娟，航空电子系统综合技术的发展与模块化趋势[J].信息通信，2016（4）：285

[2]郭凯，顾小龙，岳帅.浅谈综合化航空电子系统发展历程及重要技术支撑[J].新材料与新技术，2016（5）：66