航空电子通信系统及关键技术

文/郑晓庆 梅江林

1 航空电子通信系统的架构分析

电子通信系统是航空飞行器的重要组成部分之一，1553B总线是此类系统的常用通信方式，在该通信传输网络下在航空电子数据信息呈现出如下几个方面的特点：一是可将分布的子系统连接起来形成统一的网络结构；二是借助时钟同步机制，可使共享信息在统一的时间内得到处理。基于1553B总线的航空电子通信系统采用的是当前较流行的分层分布式架构体系，整个系统由五层组成，具体如图1所示。

图1中五个层次的功能非常明确，全部可以通过标准接口进行信息传输，由此为系统软件的设计开发提供了有利条件。在这个五个层次当中，应用层为最高层，主要负责实现系统的管理功能，如系统初始化、通信设备维护以及系统重构等，同时，该层该具备解释功能，可对数据信息交换的范围、格式等进行具体描述；驱动层具有承上启下的作用，它是应用层与底层之间的软件接口，该层能够对各路输出总线接口进行启停、通断和测试等操作，并且还能对接口的运行状态进行实时监测；传输层主要负责数据信息的传输和通信通道的切换及同步管理；数据链路层可依据1553B通信协议的规定要求，对总线上信息的传输序列进行控制；物理层可对总线物理介质上的位流传输进行处理。

2 航空电子通信系统中的关键技术

对于航空飞行器而言，其在空中的安全、稳定飞行需要多个系统的密切配合，而各个系统之间的数据信息交互，全部都是由机载电子通信系统来完成。因此，必须保证电子通信系统具有强大的功能和可靠的性能，而这一目标可通过各种先进技术的运用予以实现。在航空电子通信系统中应用的关键技术有卫星通信技术、航空天线技术、时钟同步技术等。下面分别对这些技术进行分析。

2.1 卫星通信技术

卫星通信技术归属于无线通信的范畴，该技术主要是以人造地球卫星作为中继站，对无线电波进行转发，以此来实现通信。卫星通信技术之所以在通信领域中获得越来越广泛的应用，与其自身具备的诸多特点有着密不可分的关联，如卫星信号的覆盖范围广、信息传输质量好、便于组网等。从目前通信领域中的各种技术来看，卫星通信是最为成熟的技术之一，正因如此，进一步推动了该技术的发展和完善，也使其成为航空电子通信系统中的核心技术。然而，在实际应用中发现，卫星通信技术在信息的处理速度方面并不是很快，为满足航空电子通信系统的需要，应当大幅度提升卫星通信的信息处理速度。同时，卫星通信技术是以无线信号的长短波交互来进行信号传输，这种传输方式也或多或少地存在一定的不足之处。因此，可以通过激光传输来进行替代，这是因为激光的传输速度要远远高于长短波，并且能够降低信号干扰，有助于信号传输质量的提升。

2.2 天线技术

在航空飞行器上，通常会布置多套电子通信设备，有的与卫星进行通信、有的与地面站进行通信，无论通信对象为何，全部都需要天线作为支撑，由此使得天线技术成为航空电子通信系统中不可或缺的关键技术在之一。

2.2.1 高频天线

高频通信系统能够实现远距离的声音通信，它为飞机与飞机之间、飞机与地面站之间提供了有效的通信方式。高频通信系统的工作频率为2.0MHz-29.999MHz之间，该系统利用地球表面和电离层使通信信号可以循环反射，从而达到传播的目的。信号的反射时间主要与飞机的飞行高度有关。

2.2.2 航向道天线

在该天线上有两个主要元件，分别负责向ILS系统的1#和2#接收机提供RF输入。航向道天线能够接收来自于108.1-111.95MHz区间范围内的频率，并以频宽1/10的奇数位作为通信间隔。

2.2.3 RA天线

RA即无线电高度表，其能够准确测量出飞机到地面之间的垂直距离，主要是通过收发信号的方式完成无线电高度的计算。通常情况下，RA天线都是设置在飞机机体的底部。

2.3 时钟同步技术

图1：基于1553B总线的航空电子通信系统架构示意图

由于航空电子通信系统的内容有着各种不同功能的模块，在对模块进行设计时，都会为其配置一个独立运行的计时器，即时钟。因受到一些因素的影响，可能会导致时钟出现计时误差，所以针对这一情况，需要采用时钟同步技术进行解决处理，从而确保电子通信系统的运行稳定性。航空电子通信系统本身具有一定的特殊性，这主要与其所处的应用环境有关。故此，在运用时钟同步技术时，必须保证短时间间隔数据的一致性。同时，还要确保飞机飞行阶段时钟对时的准确性。在时钟同步设计的过程中，需要对时钟的分辨率、计时器等因素予以综合考虑，通过有效地调控，获取计时器广播周期值，以此为依据对时钟进行同步设计。

3 结论

综上所述，航空电子通信系统作为重要的机载设备之一，它的运行稳定与否直接关系到飞机的飞行安全性。为了进一步提升航空电子通信系统的运行稳定性，应当对系统的架构进行全面分析，并对系统中应用的关键技术进行逐步完善，从而使其能够更好地为系统提供支撑。