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美国
MIL-
STD-1553B
航电总线简介
目录
1.
1553B
总线发展历史及应用现状
上世纪
60
年代,由导航
/
平显
/
武器瞄准系统
p>
(INS/HUD/WACS)
组成的综合火控系统,配上远
距空射武器,使战斗机如虎添翼。但作战信息数据总量暴涨,
而设备间
接口各异,
互联协同
难度大,成为作战效能的瓶颈。同时,由于
缺乏统一标准,开发、维护和改进的成本不断上
升。于是
197
3
年后,美军方先后公布
MIL-STD-1553A(USA
F)
标准和
1553B
改进标准。粗略
的说,单个机载电子设备就类似于计算机局域网
LAN
中的单个计算机,
1553
标准类似于通
信协议,
堪称现代作战飞机电子系统的
“脊梁
骨”
。
其核心就在于
“标准”
二字。
有了
1553
,
雷达光电探测、
导航、
本机传感、
p>
座舱显示、
外挂管理和火控计算机等得以完美的联结综合,
构成了第三代战斗机标志性的分布式集中控制系统。
F-16A
是采用
1553A
标准的第一种作战
飞机。
经过
20
多年的发展,
1553
总线已经广泛地应用于
不同的军事平台
(
航空系统、
地面车辆
系统、舰艇系统
)
系统
,
已经发展成国际公认的数据总线标准。西方发达国家的武器平台绝
大部分采用
MIL-STD-1553B
总线作
为连接各个分系统的神经枢纽,
可以说基本实现了武器平
台的信
息化。这些武器平台包括:战斗机、武装直升机、坦克、战车、军舰,甚至导弹等。
<
/p>
我国军队正处在由机械化到信息化的发展阶段,我国新型战斗机已经全面换装
GJB289A(MIL-STD-1553B)
数据总线
< br>,
如:
歼八
II
、
歼
11
、
< br>
山鹰
号新一代教练机、
FC-1
等,
我国军舰也正在采用
MIL-STD-1553B
数据总线,
例如
167
驱逐舰。
其它武器平台也将逐步采
p>
用
GJB289A(MIL-
STD-1553B)
数据总线。
在航天方面,我国已经将
MIL-STD-1553B
数据总线应用到卫星
/
飞船的应用系统中,并<
/p>
取得了一定成果。利用
MIL-STD-1553B
数据总线不仅可以将卫星
/
飞船的各个分系统有机结
合起来,而且大大提高了系统的可扩展性与可维护性。例如:
G
X-1
卫星就采用了
MIL-
STD-1553B
数据总线。可以预见
, MIL-
STD-1553B
总线将在航天领域得到广泛的应用
未来的十年到十五年内,
MIL-STD-1553B
仍将是国内航空航天的主要航电总线之一。随
着现代航电综合化要求的加
强,航电通讯系统的重要性不断提高,
MIL-STD-1553B
< br>作为目
前首选的航电总线,其关键作用也日益突出。
2.
1553B
总线的特点
1553
总线具有高速、
灵活的特点,
通信效率高,
修改、
扩充和维护简便。
MIL-STD-1553B
是数字命令
/
响应式、
时分制多路传输数据总线,传输速率
1
M
比特
/
秒,
字长
20
比特,数据
有效长度
16
比特;半双工传输方式,双冗余故障容错方式,传输媒介为屏蔽双绞
线。
1553
总线的冗余度设计,<
/p>
提高了子系统和全系统的可靠性。
总线本身
(包括总线控制器、
双绞线、
偶合器等)
平均无故障工作时间超过
10000
小时,
在全系统中基本可忽略其故障率,
数字传输方式与传统的模电方式相比,速度更
快、
反应时间更短、
保密性更好、抗干扰能力
< br>更强,
能充分发挥火控设备性能。
字差错率小于千万分之
一。
在后勤维护方面,
标准的接口、
插
卡非常容易拆卸,可以方便的通过数字式工具进行测试
/
虚拟。
经测试仅地面测试一项,
就可比以往减少
30%
的维护工时。
3.
p>
1553B
在典型航空电子系统的应用框图
在典型航空电子系统中
,
通过
1553B
总线可连接多达
32
个子系统(或称终端
RT
),
完成各子系统的通信和数据交换,
以实现各子系统的集中控制和显示。
为了提高可靠性,
一
般都采用双冗余总
线结构。
现代飞机典型的航空电子系统及
1553B
总线应用框图如图
1
所示。
D1/D2
-
总线控制器
NA
-
非航电监控处理机
RD
-
雷达子系统
SMS
-
外挂管理子系统
MC
-
任务计算机
DT
-
数据传输子系统
IN
-
惯性导航子系统
CNI
-
通信导航识别子系统
CA
-
中心大气计算机
FCS
-
飞控子系统
图
1
航空电子系统及
1553B
总线应用框图
4.
1553B
总线协议简介
4.1 1553B
总线字格式
01553B
总线字分为
:
命令字、数据字、状态字。
命令字是
由同步头、远程终端地址字段、发送
/
接收位、子地址
/
方式字段、数据字个数
/
方式代码字段及奇偶位组成。
数据字是由同步头、数据段和奇偶位组成。
< br>状态字是由同步头、远程终端地址、消息差错位、测试位、服务请求位、
3
p>
位备用位、
广播命令接收位、忙位、子系统标志位、动态总线控制接
收位、终端标志位及奇偶位组成。
1553B
总线字格式
:
每个字的字长为
16
个二进制位的
有效值长度加同步头和奇偶位
共
20
个二进制位的长度
, PCM
化后
,
去掉同步头和奇偶位
, 16
位有效位的格式符合标准
GJB289-87
。
4.2
通信方式
总线系统中传输的消息格式有
10
种
,
这里仅介绍应用层的
3
种信息传输方式。
4.2.1
总线控制器向远程终端的传输
总线控制器向远程终端发出一个接收指令及数据字
,
远程终端回送一个状态字
,
指令字
和数据字没有间隔的连续发送。
4.2.2
远程终端向总线控制器的传输
总线控制器向远程终端发出一个发送指令
,
远程终端回送一个状态字后
,
继之以
规定
数目的数据字、状态字和数据字没有间隔地连续发送。
4.2.3
远程终端向远程终端的传输
总线控制器向远程终端
a
发出一个接收指令
,
紧接着向远程终端
b
发出一个发送指
令
,
远程终端
b
发出一个状态字
,
继之以规定数目的
数据字、状态字和数据字没有间隔地
连续发送。远程终端
a
接收到数据字后
,
回送一个状态字。
5
、
1553B
总线数据的机载采集、记录与处理
5.1 1553B
总线数据的采集与记录方式
1553B
总线数据采集有两种方式:选择采集和
100%
采集方式。
1553B <
/p>
总线数据选择采集是指由试飞工程师按总线字的定义
(总线号、<
/p>
远程终端
RT
号、
子地址
SA
、逻辑块),从总线上挑选需要的命令字、状态字、数据字。对挑选的总线字,
格式
化为
4
个连续的
PCM
字,其中总线字格式化为
2
个
PCM
字,另两个为时间标识字
,
描述该总线字在总线上的精确时间。
这些
PCM
字经
1553B
专用
采集器采集后形成一条选择
的
1553B
数据流,
通过
RS422
串行口到通
用采集器,
与其他测试数据合并形成一条主
PCM
数
据流,供遥测发射到地面进行实时监控及机载记录。
< br>
1553B
总线数据的
1
00%
采集是指同时采集多条冗余度(一般为两条冗余度)
15
53B
总
线上的全部信息。
采集到的
每个
20
位总线字
(包括命令字、
状态字、
数据字)
,
< br>去掉
3
位
同步头和
1
位奇偶校验位后的
16
位有效位,被转换为两个连续的
PCM
字。在总线消息间
隔处加入填充字,
在总线消息的命令字后插
入时间标识字
(包括时、
分、
秒、
p>
毫秒、
微秒)
,
标
明该消息到达的准确时间,同时在状态字之前插入消息响应时间。然后把这些
PCM
字按
IRIG-106
遥测标准格式,
经过专用采集器采集后形成一条
PCM
化的
100%
采集的
1553B
总
线数据流,供机载记录器记录。
<
/p>
随着记录技术的发展,还有一种直接采集、记录方式也在广泛应用,该方式一般通过具
p>
有
1553B
总线数据
100%
采集功能的记录器完成。
1553B
总线数据不再需要
1553B
专用采
集器,也不需要转换为
PCM
格式,而是由记录器直接采集,按
1553B
消息块格式记录到磁
带机上。
1553B
总线数据的采集和记录如图
2
所示。
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