光纤通讯在空空导弹飞控系统中的应用研究

摘要：随着空空导弹的发展，给内部通讯系统提出了新的要求，比如高速、小型化、强电磁兼容性、通用化、模块化，目前使用的各种总线均存在一定的局限性。光纤通讯在军事领域已经有了一定的发展和应用，建立了一些标准。因此通过对光纤通讯在空空导弹中的应用研究，给出了物理层和协议层的解决方案。通过分析，基于光纤通讯的高速、小型、通用、模块化的通讯系统是空空导弹内部通讯系统发展的必然方向。
关键词：空空导弹；飞控系统；光纤；总线；通讯

0 引言
空空导弹飞控系统是导弹信息处理的核心部分，担负着与弹内外通讯的功能。飞控系统与其他各系统的通讯总线形式多样，总线形式主要有一次性指令、模拟量、ARINC429总线、1553B总线、RS 422总线、LVDS总线、并行总线等，存在通讯速率低、易受电磁干扰、线缆粗重、总线形式多样、不易组网、测试设备复杂等缺点。空空导弹未来发展的方向是信息量大、传输速率高、小型化、抗强电磁干扰等，因此目前的总线方式不能满足要求。而光纤通讯随着技术的发展，已具备通讯速率高、抗电磁干扰能力强、线缆轻便、易小型化等特点，已广泛应用于各个领域。目前飞机内部已逐步形成了以光纤传输的总线系统，相应标准已建立，在载机的悬挂系统中预留了光纤接口作为未来发展的需求，而且也有许多以光纤为物理层，将其他总线协议移植到光纤总线上的应用，因此构建以光纤为物理层的总线通讯系统，制定统一合理的总线协议，是解决空空导弹发展问题的一种方法。

1 空空导弹飞控系统通讯现状及存在问题
在空空导弹中，飞控系统肩负着导弹内外的信息交换功能，负责与载机、导引系统、遥测系统、舵控系统、卫星定位系统的信息交换，未来可能还要增加与引战系统、发动机的数字通讯功能。
1．1 通讯总线现状
目前飞控系统与各系统交换数据的总线主要有：ARINC429总线、1553B总线、RS 422总线、LVDS总线、BMK总线等，如图1所示。

ARINC429总线是一对单向、差分耦合、双绞屏蔽线，最高速率为100Kb／s。总线上只允许有1个发送设备，可以有多个(小于等于20个)接收设备。信息传输采用双极性归零制的三态码调制方式。每个ARINC429字由5部分组成：
(1)标号位LABEL：用于区分字的物理含义，等同于数据帧的地址；
(2)源目的识别位(SD)：可以用以区分多系统中的源和日的地；
(3)数据位(DATA)：将数据编码；
(4)符合状态位(SSM)：用以表征数据字的特性，如方向、符号等；
(5)奇偶校验位：可以选择奇校验和偶校验；
RS 422总线是一对单向、差分传输、双绞屏蔽线，最高速率可达10 Mb／s；总线上只允许有1个发送设备，最多10个接收设备。标准仅规定了硬件接口的电气特性，支持单点对多点的通讯方式，未规定接插件、电缆、顶层通讯协议；而实际用法为：协议约定好字数，第一个为状态字，后面是数据字，最后是校验字，为点对点通讯协议；
LVDS总线是低压差分电流驱动总线，通信速率可达600Mb／s，信号有效电压为300 mV，在高速率通讯中电压摆幅小；由于信号电压过低，所以通讯易受干扰。LVDS总线与RS 422总线类似，主要规定了电气特性，无顶层通讯协议，在应用时自行规定通讯协议，协议与RS 422总线应用类似；
1553B总线是数字式时分制指令／响应型多路传输数据总线，它由数据总线、远程终端、总线监视器、总线控制器组成。总线系统信息传输的控制权惟一归总线控制器所有；采用指令／响应型的异步操作；信息传输采用半双工方式；数据总线上的信息流由消息组成。1553B有完备的通讯协议，每个字由20位组成，分为命令字、数据字、状态字三种类型。其中，命令字包含以下信息：远程终端地址、发送接收状态位、子地址(或方式代码)、数据字计数(或方式代码)；数据字：根据协议自行确定或根据标准；状态字包含以下信息：远程终端地址、消息差错、测试手段、服务请求、广播指令、忙等状态；主要由位来表示；
双口RAM是并行总线的一种形式，协议自定，根据地址来区分数据用途。