航空电子综合讲稿-XXXX

1航空电子综合技术航空电子综合技术电子信息工程学院王彤寇明延2012年航空电子综合技术课程背景航空电子综合技术课程背景八十年代中至九十年代中开设了该课程航空电子与总线通信实验室于70年代开始在国内率先开展航空电子综合和机载总线网络研究80年代初建立了国内第一套基于1553总线的综合航空电子演示系统90年代初期在国内出版了第一部《航空电子综合化》专著技术发展，教材匮乏，选课者渐少航空电子综合技术课程背景航空电子综合技术课程背景国防科研发展，需求增加更新教材，探索新的教学模式2000年以后重开课程，是国内最早开设此类课程的高校成为有国防和航空航天特色的研究生专业课之一教材已出版，望同学们踊跃购买熊华钢王中华（编著）先进航空电子综合技术国防工业出版社2009航空电子综合技术课程背景航空电子综合技术课程背景主要参考文献：MoirandSeabridge民用航空电子系统航空工业出版社2009MoirandSeabridge军用航空电子系统电子工业出版社2008C.R.斯比策（主编）数字航空电子技术航空工业出版社2010有关标准课程安排课程安排绪论（四学时）航空电子系统功能（十二学时）开放的系统结构（四学时）互连技术（六学时）航空电子通用模块（四学时）航空电子系统软件（六学时）系统操作与管理（四学时）系统安全与保障（四学时）一一绪绪论论1.概念2.航空电子综合的作用3.综合化航空电子发展历程4.先进航空电子综合特点及设计思想ABCLAB21.1.航空电子概念航空电子概念•航空电子：•Avionics=Aviation+Electronics•研究电子技术在航空工程中应用的学科，是在航空技术和电子技术发展中逐步形成的。-----《中国大百科全书》•航空电子系统：•飞机上所有电子设备的总和;•涵盖通信、导航、雷达、电子战、飞行控制和管理等各个系统的电子子系统，同时也包括这些系统间用于信息交换和资源共享的信息综合系统。•航空电子综合：在飞机物理结构空间中将电子功能及相应的电子设备，通过机载网络和软硬件等技术组合成为一个有机的整体，达到系统资源的高度共享和最佳的整体效能，使得系统作战性能，可使用性和寿命周期成本相互平衡。1.1.航空电子概念航空电子概念提高飞机作战能力提高飞机隐身性能减轻飞行员负担降低飞机成本2.2.航空电子综合的作用航空电子综合的作用•对探测传感器获取的信息进行信号综合、数据融合•综合显示，支持飞行员或指挥员完成任务•综合外部信息或将本机信息发给其他作战单位•提高飞机作战能力•提高飞机隐身性能•减轻飞行员负担•降低飞机成本航空电子综合的作用•精确控制雷达辐射信号•采用无源或光传感器装置（红外搜索跟踪、前视红外、激光雷达、数字地图等）•提高飞机作战能力•提高飞机隐身性能•减轻飞行员负担•降低飞机成本航空电子综合的作用•实现座舱显示和控制的高度综合•可利用人工智能和神经网络技术，辅助决策•提高飞机作战能力•提高飞机隐身性能•减轻飞行员负担•降低飞机成本航空电子综合的作用ABCLAB3•采用开放的系统结构和商用货架产品技术•贯彻模块化、通用化、标准化的原则•提高了飞机的可靠性和维修性•提高飞机作战能力•提高飞机隐身性能•减轻飞行员负担•降低飞机成本航空电子综合的作用3.3.航空电子综合技术发展历程航空电子综合技术发展历程四个发展阶段：分立式航空电子系统（40－50年代）联合式航空电子系统（60－70年代）综合式航空电子系统（80－90年代）先进综合式航空电子系统（2000年之后）分立式航空电子系统各子系统独立，分别有传感器、信号采集、处理到显示和控制一整套设备联合式航空电子系统1553总线综合显示控制综合式航空电子系统高速数据总线等多种互连方式数字信息综合先进综合式航空电子系统统一网络传感器信号综合ABCLAB4联合式航空电子系统联合式航空电子系统70年初数字式航空电子信息系统（DAIS）计划提出四个标准：1750处理器1553多路传输总线1760通用外挂管理JOVIAL语言将原来各自独立工作的航空电子设备通过1553B数据总线进行互联，并通过任务软件，进行综合控制显示，实现信息资源共享。DAIS计划开创了“航空电子系统综合”的概念，称为联合式系统结构可进行统一的信息调度和系统管理，有一定的扩展能力和重构能力在一定程度上解决了战斗机设备和座舱体积重量矛盾、减轻飞行员负荷为军机带来作战效能的提高，成功地应用于F-16、F-18和法国的幻影2000等一系列战机上联合式航空电子系统联合式航空电子系统目前我国在研的第三代战斗机广泛采用了集中分布式的综合航空电子系统，如歼十，歼轰七A，歼11B，歼八C、歼八F、直十等型号我国第三代战斗机的综合航空电子系统主要采用单总线及双总线结构综合水平与国外的战斗机如F15、F16等飞机的综合航空电子水平大体相当联合式航空电子系统联合式航空电子系统联合式航空电子系统联合式航空电子系统联合式航空电子系统联合式航空电子系统联合式航空电子系统联合式航空电子系统ABCLAB5综合式航空电子系统综合式航空电子系统80年代中期的“宝石柱”计划，采用综合功能子系统，将系统划分为四个功能区，即传感器子系统区、数字信号处理区、任务处理区、飞机管理区，形成了模块化的航空电子综合系统结构除宽带传感器信号外，数据及控制信息通过在核心处理功能控制下的互连网络进行交换核心处理功能是通过一套标准的功能模块系列而实现的实施任务信息和数据的综合处理，成为本世纪初服役的军用F-22航空电子系统的基础综合式航空电子系统综合式航空电子系统综合式航空电子系统综合式航空电子系统我国九五、十五预研航空电子系统框图综合式航空电子系统综合式航空电子系统综合式航空电子系统的主要特点：功能分区实现，整个系统按功能划分为横向的层次，在每个功能区层次实现更深度的综合实现共用模块、容错和重构，以满足对新一代系统的更高要求系统的硬件基础建立在外场可更换模块（LRM）上，LRM模块构成功能的独立单元，也是机内自检（BIT）、容错重构、二级维修及资源共享等新概念和新技术的硬件基础系统互连向高速网络化发展，F-22使用了星形拓朴结构的高速光纤、点对点光纤链路及1553B等多种传输手段综合式航空电子系统综合式航空电子系统4大计划支撑：–“宝石柱”（PavePillar）计划；–PA（驾驶员助手）计划；–ICNIA（综合通讯/导航/识别航空电子系统）计划；–INEWS（综合电子战系统）计划。8大关键分系统：–AN/APG-77有源相控阵雷达；–AIRST先进的红外搜索跟踪系统（选装）；–IEWS综合电子战系统；–ICNI综合通信/导航/识别系统；–CIP通用综合处理机；–广角全息平视仪；–联合头盔；–PA驾驶员助手系统。F22F22航电系统分析航电系统分析ABCLAB67项关键技术：–先进航电系统顶层设计技术；–通用综合处理机技术；–驾驶员助手技术；–机载有源相控阵雷达–多传感器管理和信息融合技术；–超视距攻击与防御技术；–智能化座舱显示控制技术。2大优势能力：–优势制空作战能力——“先敌发现、先敌发射、先敌摧毁”的超视距攻击与防御能力；–无线电静默攻击能力。F22F22航电系统分析航电系统分析先进综合式航空电子系统先进综合式航空电子系统90年代初的“宝石台”计划，是“宝石柱”结构的延伸和增强，沿用了“宝石柱”结构思想，中心是解决传感器成本、重量、体积、功率和可靠性等问题继续使用通用化、模块化和标准化的模块系列，以减少成本及支援性问题，即采用综合的传感器结构先进综合式航空电子系统先进综合式航空电子系统JAST（联合先进攻击技术）计划，是向实用化过渡的先进技术验证计划，其技术成果应用到美国JSF（联合攻击战斗机）上先进综合式航空电子系统先进综合式航空电子系统JAST航空电子系统结构先进综合式航空电子系统先进综合式航空电子系统JSF航空电子系统StoresStoresManagementManagement先进综合式航空电子系统先进综合式航空电子系统ABCLAB76大计划支撑：–“宝石台”（PavePace）计划；–JAST（联合先进攻击技术）计划；–ISS（综合传感器系统）计划；–AMSTE（经济可承受的移动面目标交战）计划；–AT3（先进战术目标瞄准技术）计划；–网络中心协同目标定位（NCCT）计划。5大关键分系统：–APG-81有源相控阵雷达；–MIRFS（多功能综合射频系统）–IEOS综合光电系统；–ICP综合核心处理机；–HMD联合头盔；–高度综合化智能化任务软件（MissionS/W）。F35F35航电系统分析航电系统分析8项关键技术：–高度综合化航电系统顶层设计技术；–综合核心处理机技术；–高度综合化智能化任务软件技术；–射频传感器综合技术；–综合光电系统技术；–多传感器管理和信息融合技术；–时敏目标打击技术；–智能化座舱显示控制技术。3大优势能力：–“先敌发现、先敌发射、先敌摧毁”的超视距攻击与防御能力；–飞行、打击路径一体化实时规划的时敏目标打击能力；–支持网络中心战能力。F35F35航电系统分析航电系统分析航空电子综合化发展的特点：基本信息链：信息的获取、传输、处理和应用需求牵引：越来越高的作战性能、操作性能、可用性等需求技术推动：信息、计算机、控制、电子技术快速发展经济压力：寿命周期成本、国防经费开支的理念4.4.先进航空电子综合特点先进航空电子综合特点及设计思想及设计思想技术基础：基本信息链信息获取：根据能量获取目标的相关信息，如雷达方程；信息传输：在信道进行信息交换，理论根据为香农信道容量公式；信息处理：对源数据进行检测、相关、组合和估计；信息应用：提供态势和辅助决策，实施飞行操纵和火力控制。需求驱动生存周期成本任务性能可使用性技术推动（从器件方面说）飞行器生存周期变长：40+年部件生存周期变短：3年半导体器件：军用市场份额不足1%在开发阶段系统已经落后不能支持全周期购买ABCLAB8先进航空电子综合的设计思想：强调可负担得起、开放式系统结构、可变规模能力、商用货架产品（COTS）技术（JSF飞机价格限制在2800－3500万美元之间）传感器信号综合和孔径综合基本构件为内含测试和故障隔离的标准模块使用先进的统一航空电子互连网络可重用的软件强调信息安全保障4.4.先进航空电子综合特点先进航空电子综合特点及设计思想及设计思想二二..航空电子系统功能航空电子系统功能参考书：军用航空电子系统[电子工业出版社][2008]Introductiontoavionicssystems(3rd)[springer][2011]机载雷达原理与系统,[2010]航空工业出版社电子战原理与应用，[2011]电子工业出版社引言引言飞机的用途多种多样：运输、空战、轰炸、攻击、预警、侦察等等航空电子系统的功能需求•无线电通信、导航与识别•探测与电子对抗•系统控制与管理•航空电子系统的组成：•无线电通信系统•导航系统•目标探测系统•电子战系统•火力控制系统•飞行控制系统•控制/显示系统飞行训练、运输时CNI应用示意图CNI射频频谱空中交通管制/敌我识别非方向性信标罗兰C系统标志信标测距/塔康ABCLAB92.1无线电通信系统•定义：航空通信是现代飞机航空电子系统的重要组成部分，是利用无线电波的传播特性完成特定功能的系统。•功能：–用于飞机与地面、飞机与飞机之间、飞机与其它平台之间的通信联络–主要传输语音和数据信息无线电通信种类：短波电台（HF高频通信）超短波电台（VHF甚高频、UHF超高频通信）卫星通信数据链航空遥控遥测通信航空激光通信短波电台（HF高频通信系统）作用：–机载远程通信系统。通信距离达数千公里，用于在远程飞行时与基地间的通信联络•系统组成：–收发机、控制盒、天线调谐机和天线。•工作参数：–频段：2-30MHz；–频道