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航空通信导航管理设备集成化设计的研究

作者:未知

  摘要:本文从主体思路、主要功能以及模块设计等角度出发,对通信导航设备集成化设计方式进行分析,并在不同工况下对集成系统的实现加以阐述,重点对正常工作模式、备份工作模式以及工作模式切换等情况下的功能实现进行研究,使该设备在集成化设计后的使用效率得到显著提升。
  关键词:航空通信;导航管理;设备设计
  引言:
  在科技飞速发展背景下,电路、芯片集成度不断提升,使机载设备功能更加强大,促进设备集成化发展,以往需要多个设备实现的功能,现如今利用一个集成设备即可实现。本文主要针对航空通信导航系统化中,主控、备份控制、战术态势以及通信管理器等设备集成进行分析和研究。
  1.航空通信导航设备集成化设计
  1.1主体设计思路
  通信导航设备能够对通信、导航、航电、数据链等设备的数据进行采集,具有通信控制、数据备份等功能,可对战术态势进行处理,以往上述功能均通过独立LRU设备完成,但在通信导航系统中,使用集成化设计思路即可完成,避免多个LRU设备的使用。
  1.2设计要点
  随着近年来我国航空事业的不断发展,其航空通信质量也受到了人们的高度关注,而随着地面发射塔以及地面基站的不断增多,航空通信受到的干扰影响也是十分明显。所以,为了确保航空通信导航设备的正常运行,就要结合其各个组成结构以及应用功能,对其进行集成化设计。在实际操作时,可以考虑对设备主控器、备份器、管理器以及战术态势处理器入手,对这四大关键部分进行集成设计,具体设计要点如下:
  首先,要将主控器与通信导航系统进行相互连接,以便可以增强导航设备的具识别功能。在连接时,主控器中总线模块的其中之一可与设备控制端进行连接,并采用LBE总线来作为主控器内部的主体连接线。相对,处理器模块要与数据链系统进行连接,这样才能在收到设备指控命令后,及时的对管理信息进行采集和处理,并将数据传递给指控系统。
  其次,由于备份器属于一种降级备份,且由处理器与BMBI模块所组成,因此,在对其进行集成设计时,就要利用LBE总线进行连接,可将处理模块作为总线控制器,这样一旦主控器出现故障,备份器就能及时的进行故障处理。在设计过程中,相关设计人员应充分考虑主控器故障扩张问题,尽量使其不会对备份器产生任何不良影响。具体可采用以下两点集成设计措施来解决:第一,主控器与备份器设计必须采用相互独立的LBE总线进行连接,以便能够通过1路功能模块来实现数据的传输;第二,要设立两组独立的电源供电电路,且保证在某一组电源出现故障时,另一组电源不会受到任何影响,并且能够继续为BCPU输送电能。
  再次,管理器的集成设计,重点在于实现管理器功能模块与飞机数据链系统电台通信设备的有效连接,以便可以及时的接收指控命令和网络管理信息数据等,从而有效抵制各种干扰信号的产生,保证航空通信导航管理设备的运行安全。
  最后,战术态势处理器的集成设计,要将处理功能模块与视频模块进行有机结合,进以实现人机交互功能,有效处理任务系统传输战术态势数据。
  通过多个不同系统的集成设计,不仅有效减少使用者面对的设备、屏幕数量,降低操作难度;而且也大大减少了维护者的工作量和维护难度。[1]
  1.3模块设计
  通信导航设备中的各个模块利用标准模块进行设计,通过MPC 8245模块对数据、视频的载板进行处理,以最大配置完成模式设计,使其与航电总线之间能够自由转换。在视频模块方面,将标准显卡安装其中,可对战术态势信息进行有效控制;在电源模块方面,可通过标准模块实现。在硬件电路方面,数据处理模块采用相同的硬件电路,以MPC 8245为处理器,将工作频率设置为266 MHz,部分总线频率为66MHz,存储空间为128MB 64位SDRAM。提供2路RS23串行调试接口,2路秒脉冲接口。
  在处理模块中,可利用逻辑实现秒脉冲、看门狗、寄存器控制等,在设计方面主要采用串口工作模式。在处理器模块中,422串口可适用于CPU数据处理模块中,并与外部数据链系统相结合,可传输较为庞大的数据,且对处理能力的要求较为严格。但是,由于数据功能有所区别,部分数据无需利用处理模块,只需进行转发即可。因此,上述串口在使用中应设计相应的模式,对于无需处理的数据即可利用处理模块进行处理。
  2.不同工况下航空通信导航集成设备的实现
  在集成作用下,通信导航设备可实现通信控制、管理与战术态势三大功能,其中,通信控制作为设备的“心脏”,为确保该设备的正常运行设计出备份部件。在通信设备运行过程中,不同工况下设备工作模式以及主控与备份控制器之间的切换十分重要。
  2.1正常工作模式
  在该運行模式下,主控设备的功能均处于正常状态,系统接口输出开启,备份设备处于备份工作状态,接口输出停止。借助RS422能够实现主控与备份控制器之间的数据交换,还可在LBE的支持下,使主控设备与通信管理数据得以交换,使系统运行效率得到显著提升。
  2.2备份工作模式
  当主控设备出现故障时,系统状态将自动发生改变,转变为备份工作模式,此时系统的输出停止,备份控制器系统的输出开启,主控功能块中LBE总线与内部链接失效。管理器可借助RS422接口的作用,实现备份控制器与接口之间的相互交流。
  2.3工作模式切换
  通信导航设备的控制逻辑具有两种功能,一种为自动切换,另一种为强制切换,均可确保设备功能的完整高效。在主控设备与备份设备中,通过强制切换信号可实现二者的相互转换。
  (1)自动切换
  利用Go/Nogo信号能够使主控器始终处于正常的工作状态,其中,0代表的是主控器正常运行,1代表的是主控器出现故障,当主控器出现死机、供电故障等异常情况时,可产生信号并发送到备份控制器中。该信号只可在备份控制器中进行故障告警,具体的故障情况需要借助串口设备而传递到备份控制器中;B-Valid信号可对使能信号进行管控,其中,0代表的是主控器管控使能,1代表的是备份器管控使能,利用备份设备进行软件设置,能够使整个系统状态得以显现。当B-Valid信号处于备份状态时,主控器与外部系统之间的接口处于闭合状态,且主控器与战术态势的功能较为强大,LBE总线接口处理闭合状态,但422与备份器之间的接口尚未闭合,且呗分期对外接口处于开启状态。当该信号为主控器管理使能时,备份器的接口处于闭合状态,当主控器的接口处于开启状态时,主控器与展示态势的处理功能较强,且LBE总线接口同样处于开启状态[2]。
  (2)强制切换
  采用强制切换开关能够将系统强制转变为控制器管理模式,在切换过程中,当信号生效时,可从备份控制器转移到主控器中;当信号无效时,系统将不对信号进行处理;在强制切换过程中,优先级别坐高,可由系统对工作模式进行切换。在实际设计时,还应对强制信号进行处理,利用光藕隔离的方式确保电路的可靠运行。
  结论:
  综上所述,在通信导航管理方面,集成化设计已经成为大势所趋,且作为一种成熟完善的设计方式,在多种类型飞机中均得到广泛应用。因此,在未来的开发研制中应超过低功耗、高性能等方向迈进,使系统的使用效率得到显著提升。
  参考文献
  [1]钱志坚.浅析航空通信导航系统的优化设计[J].数字化用户,2018,09:26-27.
  [2]管荣.通信导航管理设备集成化设计[J].航空计算技术2018,05:261-264.
论文来源:《信息技术时代·中旬刊》 2019年1期
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