光纖通訊在空空導(dǎo)彈飛控系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

摘要：隨著空空導(dǎo)彈的發(fā)展，給內(nèi)部通訊系統(tǒng)提出了新的要求，比如高速、小型化、強(qiáng)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(lǐng)域已經(jīng)有了一定的發(fā)展和應(yīng)用，建立了一些標(biāo)準(zhǔn)。因此通過(guò)對(duì)光纖通訊在空空導(dǎo)彈中的應(yīng)用研究，給出了物理層和協(xié)議層的解決方案。通過(guò)分析，基于光纖通訊的高速、小型、通用、模塊化的通訊系統(tǒng)是空空導(dǎo)彈內(nèi)部通訊系統(tǒng)發(fā)展的必然方向。
關(guān)鍵詞：空空導(dǎo)彈；飛控系統(tǒng)；光纖；總線；通訊

0 引言
空空導(dǎo)彈飛控系統(tǒng)是導(dǎo)彈信息處理的核心部分，擔(dān)負(fù)著與彈內(nèi)外通訊的功能。飛控系統(tǒng)與其他各系統(tǒng)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(wǎng)、測(cè)試設(shè)備復(fù)雜等缺點(diǎn)?？湛諏?dǎo)彈未來(lái)發(fā)展的方向是信息量大、傳輸速率高、小型化、抗強(qiáng)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(shù)的發(fā)展，已具備通訊速率高、抗電磁干擾能力強(qiáng)、線纜輕便、易小型化等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。目前飛機(jī)內(nèi)部已逐步形成了以光纖傳輸?shù)目偩€系統(tǒng)，相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)已建立，在載機(jī)的懸掛系統(tǒng)中預(yù)留了光纖接口作為未來(lái)發(fā)展的需求，而且也有許多以光纖為物理層，將其他總線協(xié)議移植到光纖總線上的應(yīng)用，因此構(gòu)建以光纖為物理層的總線通訊系統(tǒng)，制定統(tǒng)一合理的總線協(xié)議，是解決空空導(dǎo)彈發(fā)展問(wèn)題的一種方法。

1 空空導(dǎo)彈飛控系統(tǒng)通訊現(xiàn)狀及存在問(wèn)題
在空空導(dǎo)彈中，飛控系統(tǒng)肩負(fù)著導(dǎo)彈內(nèi)外的信息交換功能，負(fù)責(zé)與載機(jī)、導(dǎo)引系統(tǒng)、遙測(cè)系統(tǒng)、舵控系統(tǒng)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)的信息交換，未來(lái)可能還要增加與引戰(zhàn)系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)字通訊功能。
1．1 通訊總線現(xiàn)狀
目前飛控系統(tǒng)與各系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)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(duì)單向、差分耦合、雙絞屏蔽線，最高速率為100Kb／s?？偩€上只允許有1個(gè)發(fā)送設(shè)備，可以有多個(gè)(小于等于20個(gè))接收設(shè)備。信息傳輸采用雙極性歸零制的三態(tài)碼調(diào)制方式。每個(gè)ARINC429字由5部分組成：
(1)標(biāo)號(hào)位LABEL：用于區(qū)分字的物理含義，等同于數(shù)據(jù)幀的地址；
(2)源目的識(shí)別位(SD)：可以用以區(qū)分多系統(tǒng)中的源和日的地；
(3)數(shù)據(jù)位(DATA)：將數(shù)據(jù)編碼；
(4)符合狀態(tài)位(SSM)：用以表征數(shù)據(jù)字的特性，如方向、符號(hào)等；
(5)奇偶校驗(yàn)位：可以選擇奇校驗(yàn)和偶校驗(yàn)；
RS 422總線是一對(duì)單向、差分傳輸、雙絞屏蔽線，最高速率可達(dá)10 Mb／s；總線上只允許有1個(gè)發(fā)送設(shè)備，最多10個(gè)接收設(shè)備。標(biāo)準(zhǔn)僅規(guī)定了硬件接口的電氣特性，支持單點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通訊方式，未規(guī)定接插件、電纜、頂層通訊協(xié)議；而實(shí)際用法為：協(xié)議約定好字?jǐn)?shù)，第一個(gè)為狀態(tài)字，后面是數(shù)據(jù)字，最后是校驗(yàn)字，為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊協(xié)議；
LVDS總線是低壓差分電流驅(qū)動(dòng)總線，通信速率可達(dá)600Mb／s，信號(hào)有效電壓為300 mV，在高速率通訊中電壓擺幅??；由于信號(hào)電壓過(guò)低，所以通訊易受干擾。LVDS總線與RS 422總線類似，主要規(guī)定了電氣特性，無(wú)頂層通訊協(xié)議，在應(yīng)用時(shí)自行規(guī)定通訊協(xié)議，協(xié)議與RS 422總線應(yīng)用類似；
1553B總線是數(shù)字式時(shí)分制指令／響應(yīng)型多路傳輸數(shù)據(jù)總線，它由數(shù)據(jù)總線、遠(yuǎn)程終端、總線監(jiān)視器、總線控制器組成?？偩€系統(tǒng)信息傳輸?shù)目刂茩?quán)惟一歸總線控制器所有；采用指令／響應(yīng)型的異步操作；信息傳輸采用半雙工方式；數(shù)據(jù)總線上的信息流由消息組成。1553B有完備的通訊協(xié)議，每個(gè)字由20位組成，分為命令字、數(shù)據(jù)字、狀態(tài)字三種類型。其中，命令字包含以下信息：遠(yuǎn)程終端地址、發(fā)送接收狀態(tài)位、子地址(或方式代碼)、數(shù)據(jù)字計(jì)數(shù)(或方式代碼)；數(shù)據(jù)字：根據(jù)協(xié)議自行確定或根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)；狀態(tài)字包含以下信息：遠(yuǎn)程終端地址、消息差錯(cuò)、測(cè)試手段、服務(wù)請(qǐng)求、廣播指令、忙等狀態(tài)；主要由位來(lái)表示；
雙口RAM是并行總線的一種形式，協(xié)議自定，根據(jù)地址來(lái)區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)用途。