导弹测控总线技术应用趋势研究
时间：2021-01-27 16:23:17 来源：达达文档网 本文已影响 人 
张海军
摘要：针对导弹测控总线技术的现状和应用需求，在对光纤总线技术深入分析的基础上，对导弹测控总线技术的应用趋势进行了阐述，提出了基于高速光纤总线的导弹测控总线设计思想和实现方案，基本满足了新型号设备发展需求。
关键词：导弹测试;光纤总线;测控技术
中图分类号：TJ761.1 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2020）07-0017-03
0 引言
随着电子信息技术的快速发展，设备的智能化水平不断提高。数据总线技术是电子系统的核心技术之一，它的发展与应用得到越来越多的关注。随着近年来弹地系统数据传输量的几何级增长，高速光纤总线系统因其具有带宽高、速度快、抗电磁干扰强和使用流程简化等特点，已经被越来越多的导弹、飞机、无人飞行器等采用，已成为未来总线技术发展的方向。
1 总线技术发展的现状
国外总线技术发展较快，技术成熟度高，在航天、航空、电子等领域内应用广泛，新技术研发与应用一直走在世界的前列。在上世纪八九十年代，欧美等西方强国相继完成了总线技术的升级。以1394B、光纤通道（FC）和千兆以太网等为代表的新一代高速光纤总线技术逐渐被大规模应用，已成为未来发展的方向。
我国随着电子信息技术的发展，逐步应用了多种类型的总线技术。目前应用的测控总线多代共存，技术标准不统一，主要存在以下两个薄弱环节：
1.1 多代总线体制并存，维护维修困难
采用多种总线体制，总线与非总线、光纤与非光纤、高速与非高速并存交互，布局错综复杂。弹地设备之间存在通道阻塞，互相干扰。这在一定程度上增加了测控的困难，设备间的防护也变得相对复杂，从而降低了系统的可靠性。
受时空限制，弹地设备对维护维修有很高的要求。由于总线技术相对落后和设备智能化检测手段等方面存在薄弱环节，一旦出现故障，往往难以定位与排除。
1.2 总线性能偏低，接口关系复杂
目前常用的总线性能偏低，和国外主流总线技术还有较大的差距，再加上欧美高科技出口限制和中美贸易战等的影响，高速光纤总线相关的光学元器件及技术的获取引进更加困难。未来新型导弹测控设备间的数据交换量将呈现几何级增长，对瞬时大数据的传输实时性提出更高的要求，应用高速光纤总线成为主要的解决途径。
由于在顶层设计方面有所欠缺，不同研制单位采用不同的测控总线技术、接口类型，存在设备集约化程度低、系统复杂、数量体积庞大等问题。在信息的交互、分发和融合等方面存在薄弱环节，尤其是在实时性、可靠性方面更为突出。
2 导弹测控总线应用的要求
由于受到装载平台空间、环境等条件所限，弹地设备受制约较大。同时，复杂的战场环境对弹地设备的性能指标要求更高，更苛刻。因此，要求主要有以下两点：
2.1 可靠性高，技术成熟
总线作为测控系统的重要组成部分，应具备高可靠性。装载平台内部空间封闭，机械振动、电磁辐射、温湿度超差等不利环境影响较大，海量数据的传输中更容易出现误码、数据阻塞和响应延迟等问题，操作人员在使用中不易及时发现和处置，可能会贻误战机。应用技术成熟度高的先进总线，采用防护好、协议优的新型高性能硬件，提高总线的检错纠错、提醒和故障分析、隔离以及恢复能力，从而提高可靠性。
2.2 性能先进，拓展灵活
随着电子信息技术的发展，未来战场空间和容量将大大增加，战场信息量呈几何级增长。为适应未来需求，弹地设备智能化水平也在不断提高。导弹测控中获取的大量数据需要实时交互和综合处理，极大增加了测控总线的负载水平。其带宽、速度和实时性能面临更大考验，其中关键与核心能力体现在是否具备瞬时大数据的传输和处理能力，这也是选择总线技术的关键指标。
装载平台空间有限，再加上分室和分层的结构特点，客观上增加了总线布设的困难，更易受到干扰。因此，应选用合适的体系架构，以提升技术优势和测控效率。同时，应具备系统扩容能力，方便进行系统升级和更新换代。
3 导弹测控总线的选择与实现
数据总线技术是电子信息技术的关键，是设备信息化水平的核心指标，直接关系到设备的性能优劣。测控总线的选择是极其关键的环节，应进行充分论证和顶层设计，以满足未来作战要求，保证选用的总线技术先进、成熟度高和可靠性好。
3.1 测控总线的选择
光纤总线技术在军事和民用领域逐渐普及应用，其高带宽速度、抗电磁干扰能力强、无辐射等特点，已使其成为数据总线技术发展的方向。典型光纤总线主要有CAN、1553B/1773、FDDI、千兆以太网、光纤通道（FC）和1394B等。
通过表1可以看出，传统的总线技术如FDDI、1553B/1773、CAN总线带宽低，速度慢，实时性一般，已逐步被高速总线技术所替代。千兆以太网速度较快，但实时性较差，拓扑结构应用受限制。
根据对导弹测控总线应用现状和需求的分析，1394B和光纤通道总线具有极高的数据传输率，实时性好，稳定性、可靠性和故障隔离恢复能力强。主要有下面几个特点：一是速度快、实时性强。数据传输速度最高可达几Gbps，具有极高的传输效率。同时具有很低的传输延迟，具有很强的适应突发大数据传输的能力，实时性表现十分突出。二是在检错纠错能力、稳定性和可靠性方面表现更佳。利用其技术优势，采用双路冗余设计，内建故障隔离、恢复机制，增加实时监测，实现稳定性和可靠性的统一。三是技术可行性和成熟度符合要求。导弹测控总线应选用技术先进、成熟度高、可靠性好的总线技术。目前，1394B和光纤通道总线技术先进，并且已经在F-22、F-35、F-18战斗机等的电子系统中已得到了应用，技术可行性和成熟度得到了实际检验。
3.2 测控总线的实现
根据技术发展应用趋势，新系统由指控台、网络设备、测控设备、辅助设备和其它设备等组成。设备之间由高速光纤总线连接。系统具备信息处理、交互、分发和融合等功能。
为满足装载平台的要求，根据高速光纤总线的技术特点，提出采用分布式测控方案。设备连接形式如图1所示。
系统采用双测控总线，冗余热备，实时调度。设备通过RM接口适配器与总线相连。测控设备、辅助设备和其它设备在指控台的指挥控制下，通过网络设备进行信息、指令和数据的处理、交互、分发和融合。在这种总线模式下，弹地设备间联系高效便捷，应对突发大数据的实时处理上优势极其明显，可发挥每个设备RM接口适配器在检错容错、隔离和故障恢复的优势，增强设备工作的稳定性和可靠性，避免单点故障引发系统连锁反应的问题。另外，这种总线模式和网络拓扑结构，系统的拓展性能强，有利于设备的升级换代。
4 结语
通过对光纤总线技术的研究分析，1394B和光纤通道总线具有良好的应用可行性和技术成熟度，能够满足新型设备的需求。在实现方面，利用高速光纤双总线设计，提高了信息处理、交互、分发和融合的能力，网络拓展扩容方便，可靠性高。
从总线技术发展趋势来看，以1394B、光纤通道（FC）等为代表的高速光线总线已成为技术主流，应用普及加快。未来我国应加强顶层设计、政策统揽，重点发展光纤总线技术，做到掌控核心技术和标准规范，提升我军事和民用领域的電子信息化水平。
