单位文秘网 2021-10-27 08:16:08 点击: 次
思想。对当前主要光纤总线的选择提出了方案,并搭建了基于反射内存网光纤总线的导弹测试网,该导弹测试网能够基本满足导弹发展要求。结束语中给出了研究结论,对未来导弹总线技术的发展趋势进行了阐述。
关键词:导弹测试 光纤总线 反射内存
中图分类号:TJ761.1 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2015)10-0000-00
Abstract:Aimed at the actuality development needs of our missiles testing bus, based on research and analysis of present fc bus technique,the design method of test network was proposed based upon the reflective memory fc bus. The current fiber bus selection scheme is proposed, and the missile test network based on reflective memory network is built.It basically met the development needs of missiles equipment. In the end, the trend of missiles bus technique in the future was discussed.
Keywords:Missile testing , Optical fiber bus, Reflective memory
1 引言
随着世界新军事变革的深入进行,导弹技术的发展日新月异,这其中总线技术的发展尤其引人关注。我国海基导弹的发展起步较晚,目前海基导弹测试总线技术应用还不是很广泛,技术上与世界先进国家还存在较大差距。随着我国信息技术的深入发展,海基导弹的性能和功能将进一步增强,弹上设备测试总线必将承担起大量信息和突发大数据传输的任务,高速光纤总线已经成为未来海基导弹信息传输的发展趋势。
2 国内外导弹测试总线技术现状
导弹测试总线在国外发展的时间较长,技术成熟度高,应用广泛,在新技术研发和应用方面一直处于领先地位。以欧美等发达国家为代表,其在上世纪八九十年代相继完成了总线技术的升级换代。目前基本上处于大规模应用反射内存网、光纤通道和千兆以太网等光纤化的测试总线。其中在波音777测试系统、F-35战斗机等的综合信息系统中应用的反射内存网光纤总线技术代表着总线技术的未来发展方向。
我国自上世纪六十年代以来,发展了多种类型的总线技术。但是由于研制年代和当时科技水平所限,其应用的测试总线种类较多、水平较低、多代共存,主要有以下几个特点:
2.1 是信息体制多样,防护困难
总线非总线错综复杂,互相干扰,这在早期型号中普遍存在。由于当时科技水平所限,再加上多为首次研制,对型号产品的设计和对新技术的掌控能力不足,导致总线技术的应用较少,大量采取的是点对点直接连接的电缆网进行信号传输,辅之以总线进行重要部件间的信息传输。这种错综复杂的布局,不仅增加了测试设备的数量、体积和重量,而且大大增加了相互间的干扰,防护十分复杂,从而降低了可靠性。[3]
2.2 总线性能偏低,难以满足需求
目前常用的总线性能偏低,主要表现在传输带宽低、实时性差、对突发大数据适应能力不足和电磁兼容性差等方面,和国外主流总线技术还有较大的差距,难以满足未来的需求。目前,CAN总线的传输速度最快仅为1Mb/s,而反射内存网光纤总线和光纤通道总线的传输速度为2.125Gb/s,差距相当大。传输速度低、实时性能差,这在一定程度上制约了高性能导弹的发展。未来新型导弹和测试设备之间的数据交互将大大增加,对突发大数据的传输实时性要求更高,这将大大促进高性能光纤总线的应用。[3]
2.3 技术标准不统一,接口关系复杂
由于多种总线并存,技术标准不统一,导致各类型号的信息体制各异,造成了测发控体制的多样性和复杂性。由于对导弹的顶层设计和需求牵引的认识不足,多家单位研制不同的设备,采用不同的总线技术和接口关系,客观上造成了测发控设备数量多、体积大和体制复杂,集约化程度偏低。突出表现在测发控设备之间、弹地设备之间的接口关系复杂、电缆连接复杂,在信息的传输、转换等方面造成实时性差、误码率高、可靠性降低等后果,从而影响了总体性能。
2.4 可维修性差,故障定位和排除复杂
受使用时间、空间限制,导弹设备对维修的要求很高。由于总线技术应用和设备集约化方面有所欠缺,目前设备存在数量多、内部模块多、外部接口复杂等不足,再加上设备自诊断和外部检测手段等方面存在薄弱环节,一旦出现故障,往往难以对故障定位,维修更加困难。
3 未来对导弹测试总线的需求
由于受到海上平台空间的影响,设备的数量、体积和重量等都受到较大的制约,同时海上平台本身的特点,又对导弹的性能指标提出更高的要求。先进的总线技术可以进一步优化设备,减少数量,提高性能,满足未来需求。
3.1 可靠性高,容错性强
总线作为测发控设备的重要组成部分,应具备高可靠性。同时,海上平台内部空间的封闭性,总线在工作中往往受到更大的机械振动、电磁干扰、温湿度超差等不利环境影响,数据传输中容易出现误码、“毛刺”、数据阻塞和无响应等问题,特别是长时间无响应的“假死”现象,操作人员在实际使用中不易判断,不利于及早发现和处置故障,往往造成一定损失。随着先进总线技术的成熟应用,通过采用更好的硬件、更优的协议和更好的防护,可以提高总线的检错、容错和故障恢复能力,从而大大降低误码率,保证总线工作的高可靠性。[1][2]
3.2 结构简单,拓展灵活
海上平台空间有限,设备较多,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,比如总线长度增加、连接更加复杂和布设位置的环境迥异,使其更容易受到干扰和不利影响。因此,应尽可能的简化和优化网络拓扑结构,充分发挥出导弹测试总线的新技术优势,提升测控效率。同时,应充分考虑导弹的后续改进,留有扩容和更新的余地,方便日后升级和更新换代。
3.3 大带宽高速度,实时性强
随着信息技术的发展,导弹的性能和功能有了大幅度提升,其智能化水平不断提高,在导弹测试中产生大量数据需要进行实时交互和综合处理。未来战场瞬息万变,战场空间和容量将大大增加,战场信息量呈几何级增长。这其中,可选打击目标的增加和射击诸元的实时解算和装订,给弹上测试总线带来了相当大的数据量,对实时性的要求更加突出。同时,平台要求一套测发控设备对多发导弹同时进行测控,使得总线的负载大大增加。这些都对测试总线的带宽、速度和实时性提出了更高的要求。特别是瞬时突发大数据的传输和处理能力,将是选择总线技术的关键指标。
4 导弹测试总线的选择
海基导弹测试总线的选择是一项看似简单、实则十分核心和关键的系统工程,总线技术的先进性,体现了设备的信息化水平,向上影响到导弹的顶层设计,向下涉及到平台内的布设和操作使用等细节,最终将直接影响到总体性能。导弹测试总线的选择,应在需求的牵引下,融合成熟的设计思想和先进的技术,保证在高可靠性的前提下选用适度超前的总线技术。
目前测试总线多采用VXI、PXI等,基本能满足各种测试要求。随着光纤技术的成熟和广泛应用,光纤总线网络以其带宽高、质量轻、电磁兼容好、无辐射等特点,已经成为设备更新换代的首选。典型光纤总线的种类主要有CAN、1553B/1773、FDDI、千兆以太网、光纤通道(FC)和反射内存网等,可根据需求合理选择。
通过表1可以看出,传统的总线技术如CAN、1553B、1773总线带宽较低,实时性一般,已经不适应未来发展要求。FDDI总线数据传输速度偏低,最大的弱点在于环形拓扑结构的限制,使其在导弹测试方面的应用受限较大。千兆以太网和光纤通道虽然在传输速度和检错机制方面表现良好,但是实时性差,拓扑结构方面也有一定限制,在导弹测试总线方面的应用前景还不是很明朗。
根据对导弹测试总线应用现状和未来需求的分析,反射内存网光纤总线性能最优、在弹上的适用性能最好,值得我们在技术研究中更多关注,在未来研究中加以借鉴和应用。反射内存网光纤总线主要有下面几个特点:
4.1 极高的传输速度和很强的实时性
数据传输速度最高可达到惊人的2.125Gbps,比CAN、1553B等总线传输速度高出上千倍。再加上反射内存网采用透明传输体制,能根据传输数据的大小动态选择传输方式,因此对大小数据包都同时具有极高的传输效率。在实时性方面,反射内存网光纤总线具有纳秒级的传输延迟,足以应付测试中突发大数据的考验,实时性表现十分突出。从实际应用来看,其数据的传输速度表现出高速性和稳定性,具有很强的适应突发大数据传输的能力。
4.2 在传输纠错能力、传输确定性和可靠性方面表现更佳
反射内存网光纤总线采用硬件方法实现数据通信,和采用软件方法实现数据通信的方式相比,数据通信基本上不占用CPU时间,不需要OSI多层协议支持,具有严格的传输确定性。在设计上,反射内存网光纤总线可采用双路冗余设计,增加网络实时监测和自愈合功能,内建数据校验、恢复机制,这将大大提高数据传输纠错能力和可靠性。
4.3 应用的可行性和技术的成熟度满足要求
导弹测试总线应选用技术适度超前的总线,这个标准的把握,其重要因素之一就是应用的可行性和成熟度。太过先进的技术应用的可行性不好,成熟度偏低,不宜选用;已经普及应用的总线技术,成熟度太高,在未来使用中就显得落后,也不宜选用。目前,反射内存网光纤总线技术先进,并且已经在波音777测试系统、F-35战斗机等的综合信息系统中得到了应用。这表明其可行性和成熟度满足未来测试总线的技术要求,可基本保证在相当长的一段时间内总线技术处于主流,不落后。
4.4 测控设备测试总线的实现
根据目前的现状和未来发展趋势分析,未来测控设备的组成可分为指挥设备、测控设备、辅助设备和其它设备等。各类型设备之间的总线连接是桥梁和纽带,其中信息处理、分发和管理等机制是其灵魂。在满足未来需求的前提下,根据测控的实际要求,平台上测试方案应采用分布式测控方案。
基于上述要求,根据反射内存网光纤总线的技术特点,提出基于反射内存网光纤总线的测控设备连接形式如图1所示。
设备测试总线采用双线冗余设计,各设备通过各自的RM接口适配器和总线相连。测控设备和弹上设备在指挥设备的指挥调度下,进行大量数据、信息和指令的实时交互,实现信息的有效配置和利用,将大幅度提升测控的效率。同时,这种总线模式,将充分发挥每个设备RM接口适配器在容错、重构和故障隔离的优势,大大增加测控设备的独立性,便于对故障设备的处置和隔离,避免了主从式总线单点故障引发连锁反应的问题,网络的可靠性可以得到进一步的提高。[5]
在这种总线模式下,通过总线直接连接弹上,弹地通信直接便捷,更加高效,特别是在测试过程中的突发大数据的实时处理上,优势极其明显。同时,这种总线模式和网络拓扑结构下,系统的扩展性能强,设备的升级换代将相当方便。
5 结语
通过对导弹测试总线的研究分析,反射内存网光纤总线与FDDI、1553B、CAN等总线的对比,可以得出以下结论:反射内存网光纤总线具有极高的数据传输率和很强的实时性,具有很强的在传输纠错、传输确定性和可靠性方面的能力,还具有应用的可行性和适度的技术先进性,能够满足未来需求。在设备测试总线的实现方面,基于未来需求、测控的实际,提出了基于反射内存网光纤总线的双线冗余总线设计,提高了信息处理、分发和管理的效率,增加了设备的独立性和拓展性,增强了网络的可靠性和测控的效率,从而提高总体效能。
从总线技术发展趋势来看,目前传统的总线技术如CAN、1553B航空总线等逐渐被替代,1773B总线、FDDI总线还存在难以突破的技术短板。以反射内存网光纤总线、光纤通道等为代表的高速实时光线总线技术飞速发展,技术日趋成熟,普及应用正在加快。未来我国应在高速实时光纤总线上加大投入,加紧突破,在高速实时光纤总线技术及工程化应用方面拥有自主知识产权,形成产品规范,这将为我国未来信息化武器装备的发展奠定坚实的基础。
参考文献
[1] 胥辉旗,王义冬,田燕妮.高速光纤总线技术在导弹上的应用研究[A].电光与控制,2012,19(2):9-12.
[2] 郑青阳,许化龙.导弹控制系统数据总线传输方案研究[J].导弹与航天运载技术,2002,257(3):12-17.
[3] 余跃,钟子全,杜志刚.武器系统一体化光纤总线关键技术[A].指挥信息系统与技术,2012,3(3):45-50.
[4] 付建川,余跃,任华.航天宽带光纤总线技术验证[J].指挥信息系统与技术,2012,3(1):72-75.
[5] 胥辉旗,朱云平,陈望达.高速光纤总线在导弹综合信息一体化技术中的应用[A].海军航空工程学院学报,2012,27(2):181-186.
[6] 唐震,吴刚,苏广和.潜射战术导弹发控通道自动化测试的设计与实现.潜艇学术研究,2012,30(1):40-42.
[7] 孙晓辉,马秋,黄勇,孙力.基于1553B总线某型导弹测试系统设计.航空计算技术,2011,41(4).
[8] YAMASAKI N. Design and implementation of responsive processor for parallel/distributed control and its development environments [J].Journal of Robotics and Mechatronics, 2001,13(2):125-133.
收稿日期:2015-09-07
作者简介:张海军(1974—),男,山东曹县人,硕士,工程师,研究方向:导弹试验。
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