張海軍

摘要：針對導(dǎo)彈測控總線技術(shù)的現(xiàn)狀和應(yīng)用需求，在對光纖總線技術(shù)深入分析的基礎(chǔ)上，對導(dǎo)彈測控總線技術(shù)的應(yīng)用趨勢進(jìn)行了闡述，提出了基于高速光纖總線的導(dǎo)彈測控總線設(shè)計(jì)思想和實(shí)現(xiàn)方案，基本滿足了新型號設(shè)備發(fā)展需求。

關(guān)鍵詞：導(dǎo)彈測試;光纖總線;測控技術(shù)

中圖分類號：TJ761.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）07-0017-03

0 引言

隨著電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，設(shè)備的智能化水平不斷提高。數(shù)據(jù)總線技術(shù)是電子系統(tǒng)的核心技術(shù)之一，它的發(fā)展與應(yīng)用得到越來越多的關(guān)注。隨著近年來彈地系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸量的幾何級增長，高速光纖總線系統(tǒng)因其具有帶寬高、速度快、抗電磁干擾強(qiáng)和使用流程簡化等特點(diǎn)，已經(jīng)被越來越多的導(dǎo)彈、飛機(jī)、無人飛行器等采用，已成為未來總線技術(shù)發(fā)展的方向。

1 總線技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀

國外總線技術(shù)發(fā)展較快，技術(shù)成熟度高，在航天、航空、電子等領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用廣泛，新技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用一直走在世界的前列。在上世紀(jì)八九十年代，歐美等西方強(qiáng)國相繼完成了總線技術(shù)的升級。以1394B、光纖通道（FC）和千兆以太網(wǎng)等為代表的新一代高速光纖總線技術(shù)逐漸被大規(guī)模應(yīng)用，已成為未來發(fā)展的方向。

我國隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，逐步應(yīng)用了多種類型的總線技術(shù)。目前應(yīng)用的測控總線多代共存，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，主要存在以下兩個薄弱環(huán)節(jié)：

1.1 多代總線體制并存，維護(hù)維修困難

采用多種總線體制，總線與非總線、光纖與非光纖、高速與非高速并存交互，布局錯綜復(fù)雜。彈地設(shè)備之間存在通道阻塞，互相干擾。這在一定程度上增加了測控的困難，設(shè)備間的防護(hù)也變得相對復(fù)雜，從而降低了系統(tǒng)的可靠性。

受時空限制，彈地設(shè)備對維護(hù)維修有很高的要求。由于總線技術(shù)相對落后和設(shè)備智能化檢測手段等方面存在薄弱環(huán)節(jié)，一旦出現(xiàn)故障，往往難以定位與排除。

1.2 總線性能偏低，接口關(guān)系復(fù)雜

目前常用的總線性能偏低，和國外主流總線技術(shù)還有較大的差距，再加上歐美高科技出口限制和中美貿(mào)易戰(zhàn)等的影響，高速光纖總線相關(guān)的光學(xué)元器件及技術(shù)的獲取引進(jìn)更加困難。未來新型導(dǎo)彈測控設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換量將呈現(xiàn)幾何級增長，對瞬時大數(shù)據(jù)的傳輸實(shí)時性提出更高的要求，應(yīng)用高速光纖總線成為主要的解決途徑。

由于在頂層設(shè)計(jì)方面有所欠缺，不同研制單位采用不同的測控總線技術(shù)、接口類型，存在設(shè)備集約化程度低、系統(tǒng)復(fù)雜、數(shù)量體積龐大等問題。在信息的交互、分發(fā)和融合等方面存在薄弱環(huán)節(jié)，尤其是在實(shí)時性、可靠性方面更為突出。

2 導(dǎo)彈測控總線應(yīng)用的要求

由于受到裝載平臺空間、環(huán)境等條件所限，彈地設(shè)備受制約較大。同時，復(fù)雜的戰(zhàn)場環(huán)境對彈地設(shè)備的性能指標(biāo)要求更高，更苛刻。因此，要求主要有以下兩點(diǎn)：

2.1 可靠性高，技術(shù)成熟

總線作為測控系統(tǒng)的重要組成部分，應(yīng)具備高可靠性。裝載平臺內(nèi)部空間封閉，機(jī)械振動、電磁輻射、溫濕度超差等不利環(huán)境影響較大，海量數(shù)據(jù)的傳輸中更容易出現(xiàn)誤碼、數(shù)據(jù)阻塞和響應(yīng)延遲等問題，操作人員在使用中不易及時發(fā)現(xiàn)和處置，可能會貽誤戰(zhàn)機(jī)。應(yīng)用技術(shù)成熟度高的先進(jìn)總線，采用防護(hù)好、協(xié)議優(yōu)的新型高性能硬件，提高總線的檢錯糾錯、提醒和故障分析、隔離以及恢復(fù)能力，從而提高可靠性。

2.2 性能先進(jìn)，拓展靈活

隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，未來戰(zhàn)場空間和容量將大大增加，戰(zhàn)場信息量呈幾何級增長。為適應(yīng)未來需求，彈地設(shè)備智能化水平也在不斷提高。導(dǎo)彈測控中獲取的大量數(shù)據(jù)需要實(shí)時交互和綜合處理，極大增加了測控總線的負(fù)載水平。其帶寬、速度和實(shí)時性能面臨更大考驗(yàn)，其中關(guān)鍵與核心能力體現(xiàn)在是否具備瞬時大數(shù)據(jù)的傳輸和處理能力，這也是選擇總線技術(shù)的關(guān)鍵指標(biāo)。

裝載平臺空間有限，再加上分室和分層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，客觀上增加了總線布設(shè)的困難，更易受到干擾。因此，應(yīng)選用合適的體系架構(gòu)，以提升技術(shù)優(yōu)勢和測控效率。同時，應(yīng)具備系統(tǒng)擴(kuò)容能力，方便進(jìn)行系統(tǒng)升級和更新?lián)Q代。

3 導(dǎo)彈測控總線的選擇與實(shí)現(xiàn)

數(shù)據(jù)總線技術(shù)是電子信息技術(shù)的關(guān)鍵，是設(shè)備信息化水平的核心指標(biāo)，直接關(guān)系到設(shè)備的性能優(yōu)劣。測控總線的選擇是極其關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，應(yīng)進(jìn)行充分論證和頂層設(shè)計(jì)，以滿足未來作戰(zhàn)要求，保證選用的總線技術(shù)先進(jìn)、成熟度高和可靠性好。

3.1 測控總線的選擇

光纖總線技術(shù)在軍事和民用領(lǐng)域逐漸普及應(yīng)用，其高帶寬速度、抗電磁干擾能力強(qiáng)、無輻射等特點(diǎn)，已使其成為數(shù)據(jù)總線技術(shù)發(fā)展的方向。典型光纖總線主要有CAN、1553B/1773、FDDI、千兆以太網(wǎng)、光纖通道（FC）和1394B等。

通過表1可以看出，傳統(tǒng)的總線技術(shù)如FDDI、1553B/1773、CAN總線帶寬低，速度慢，實(shí)時性一般，已逐步被高速總線技術(shù)所替代。千兆以太網(wǎng)速度較快，但實(shí)時性較差，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)用受限制。

根據(jù)對導(dǎo)彈測控總線應(yīng)用現(xiàn)狀和需求的分析，1394B和光纖通道總線具有極高的數(shù)據(jù)傳輸率，實(shí)時性好，穩(wěn)定性、可靠性和故障隔離恢復(fù)能力強(qiáng)。主要有下面幾個特點(diǎn)：一是速度快、實(shí)時性強(qiáng)。數(shù)據(jù)傳輸速度最高可達(dá)幾Gbps，具有極高的傳輸效率。同時具有很低的傳輸延遲，具有很強(qiáng)的適應(yīng)突發(fā)大數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰Γ瑢?shí)時性表現(xiàn)十分突出。二是在檢錯糾錯能力、穩(wěn)定性和可靠性方面表現(xiàn)更佳。利用其技術(shù)優(yōu)勢，采用雙路冗余設(shè)計(jì)，內(nèi)建故障隔離、恢復(fù)機(jī)制，增加實(shí)時監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性和可靠性的統(tǒng)一。三是技術(shù)可行性和成熟度符合要求。導(dǎo)彈測控總線應(yīng)選用技術(shù)先進(jìn)、成熟度高、可靠性好的總線技術(shù)。目前，1394B和光纖通道總線技術(shù)先進(jìn)，并且已經(jīng)在F-22、F-35、F-18戰(zhàn)斗機(jī)等的電子系統(tǒng)中已得到了應(yīng)用，技術(shù)可行性和成熟度得到了實(shí)際檢驗(yàn)。

3.2 測控總線的實(shí)現(xiàn)

根據(jù)技術(shù)發(fā)展應(yīng)用趨勢，新系統(tǒng)由指控臺、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、測控設(shè)備、輔助設(shè)備和其它設(shè)備等組成。設(shè)備之間由高速光纖總線連接。系統(tǒng)具備信息處理、交互、分發(fā)和融合等功能。

為滿足裝載平臺的要求，根據(jù)高速光纖總線的技術(shù)特點(diǎn)，提出采用分布式測控方案。設(shè)備連接形式如圖1所示。

系統(tǒng)采用雙測控總線，冗余熱備，實(shí)時調(diào)度。設(shè)備通過RM接口適配器與總線相連。測控設(shè)備、輔助設(shè)備和其它設(shè)備在指控臺的指揮控制下，通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行信息、指令和數(shù)據(jù)的處理、交互、分發(fā)和融合。在這種總線模式下，彈地設(shè)備間聯(lián)系高效便捷，應(yīng)對突發(fā)大數(shù)據(jù)的實(shí)時處理上優(yōu)勢極其明顯，可發(fā)揮每個設(shè)備RM接口適配器在檢錯容錯、隔離和故障恢復(fù)的優(yōu)勢，增強(qiáng)設(shè)備工作的穩(wěn)定性和可靠性，避免單點(diǎn)故障引發(fā)系統(tǒng)連鎖反應(yīng)的問題。另外，這種總線模式和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的拓展性能強(qiáng)，有利于設(shè)備的升級換代。

4 結(jié)語

通過對光纖總線技術(shù)的研究分析，1394B和光纖通道總線具有良好的應(yīng)用可行性和技術(shù)成熟度，能夠滿足新型設(shè)備的需求。在實(shí)現(xiàn)方面，利用高速光纖雙總線設(shè)計(jì)，提高了信息處理、交互、分發(fā)和融合的能力，網(wǎng)絡(luò)拓展擴(kuò)容方便，可靠性高。

從總線技術(shù)發(fā)展趨勢來看，以1394B、光纖通道（FC）等為代表的高速光線總線已成為技術(shù)主流，應(yīng)用普及加快。未來我國應(yīng)加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)、政策統(tǒng)攬，重點(diǎn)發(fā)展光纖總線技術(shù)，做到掌控核心技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，提升我軍事和民用領(lǐng)域的電子信息化水平。