航空電子

航空電子設備走過了漫長的發展道路，經歷了幾次大的變革，每一次變革都使飛機的性能獲得提高，並且進一步推動航空電子技術的發展。

在上世紀70年代之前，航空電子（Avionics）這個詞還沒有出現。那時，航空儀表，無線電，雷達，燃油系統，引擎控制以及無線電導航都是獨立的，並且大部分時候屬於機械系統。

航空電子誕生於20世紀70年代。伴隨着電子工業走向一體化，航空電子市場蓬勃發展起來。在70年代早期，全世界90%以上的半導體產品應用在軍用飛機上。到了90年代，這個比例已不足1%。從70年代末開始，航空電子已逐漸成為飛機設計中一個獨立部門。

推動航電技術發展的主要動力來源於冷戰時期的軍事需要而非民用領域。數量龐大的飛機變成了會飛的傳感器平台，如何使如此眾多的傳感器協同工作也成為了一個新的難題。時至今日，航電已成為軍機研發預算中最大的部分。粗略地估計一下，F-15E、F-14有80%的預算花在了航電系統上。

航空電子在民用市場也正在獲得巨大的成長。飛行控制系統（線傳飛控），苛刻空域條件帶來的新導航需求也促使開發成本相應上漲。隨着越來越多的人將飛機作為自己出行的首要交通工具，人們也不斷開發出更為精細的控制技術來保證飛機在有限的空域環境下的安全性。同時，民機天然要求將所有的航電系統都限制在駕駛倉內，從而使民機在預算和開發方面第一次影響到軍事領域。

航空電子設備走過了漫長的發展道路，經歷了幾次大的變革，每一次變革都使飛機的性能獲得提高，並且進一步推動航空電子技術的發展。在航空電子系統發展中系統結構不斷演變，因此航空電子系統的“結構”成為劃時代的主要依據。

早期的航空電子系統為分立式結構，系統由許多“獨立的”子系統組成，每個子系統必須依賴於駕駛員的操作（輸入），駕駛員不斷從各子系統接收信息，保持對武器系統及外界態勢的瞭解，五十年代的戰鬥機F-100、F-101等使用了典型的分立式結構。

混合式結構是向綜合化過渡的一種結構形態，它出現了部分子系統之間的綜合，例如火控計算機、平顯、火控雷達等之間的綜合；大氣數據計算機、高度表、空速表、垂直速度表、攻擊傳感器、大氣温度傳感器的組合；飛行指引計算機、航恣系統、塔康等結合。各分系統通過廣播式數據傳輸總線（如ARINC429）連接。

聯合式結構（也稱綜合化結構）是美國DAIS研究計劃的主要成果，它通過1553總線將大多數航空電子分系統交聯起來，實現信息的統一調度。這一時期的另一重要特點是電子技術開始應用於飛行的關鍵部位，如飛行控制及地形跟隨，同時，傳感器和分系統的能力不斷增加，如雷達的能力、紅外傳感器、激光測距、電子戰設備等。美國現役戰鬥機都使用這種結構，如F-16C/D、F/A-18、F-15E等。這種結構在美國等國已成為成熟技術，很多飛機的改型、更新大多采用這種系統。

新一代航空電子系統結構（即更高程度的綜合化結構）是以美國“寶石柱（Pave Pillar）”計劃為基礎建立起來的結構概念。該計劃完成於八十年代，實現“寶石柱”系統結構的第一架戰鬥機是美國的F-22戰鬥機，RAH-66輕型攻擊/偵察直升機也使用了這種結構，各分系統間以1553和HSDB（高速數據總線）相連接。

繼“寶石柱”計劃後，美國正在推行“寶石台”（Pave Pale）計劃，在縱深方向上繼續推行綜合化。一方面，系統中實現了各系統處理功能的綜合（通用處理模塊、動態重構）並進而實現傳感器功能及信號處理功能的綜合化；另一方面，綜合化的範圍也在擴展。包括了以前相對獨立的飛行控制、發動機控制、通用設備控制，形成了飛機管理系統的概念，這種結構將應用於二十一世紀的美國軍用飛機。

飛機上的任何設備都必須滿足一系列苛刻的設計約束。飛機所面臨的電子環境是獨特的，有時甚至是高度複雜的。

製造任何飛機都面臨許多昂貴，耗時，麻煩和困難的方面，而適航性認證則是其中之一。隨着飛機及機組人員愈來愈依賴於航電系統，這些系統的健壯性便變得非常重要了。建造航空電子系統的一個必要因素就是要求飛行控制系統在任何時候都不能失效。然而，飛機上任何一種系統都對健壯性有一定程度的要求。

從航空電子工業的發軔時期開始，如何將及其眾多的電子系統連接起來，密切有效地使用各種信息就是一個令人頭疼的問題。當初如何在離散數據線上傳遞開關變量的簡單問題，而今已演化為如何協調光纖數據總線上傳遞的飛行控制數據的繁雜問題。空前複雜的軟件也被用以應付空前苛刻的航空標準。在今天，系統集成已成為飛機工程師們所面臨的最大問題。不管一架飛機如何小，一定程度的集成也是必不可少的（例如電力供應）。大型飛機項目（像軍用及民用）經常需要數百名工程師來集成這些複雜系統。

飛行環境不同，系統用途各異。某些系統需要比其他更為健壯。今天所有的航空電子系統都需要通過特定水平的環境測試。所以魯棒性設計日益重要。

測試的形式多種多樣，許多飛機生產商更會預先規定如何測試。隨着航電設備的廣泛應用，各種適航認證（如英國的CAA或美國的FAA）制定了這些設備必須滿足的性能標準。製造商們則在此基礎上制定了這些設備必須滿足的環境標準。

這些標準規定了航電製造商所必須遵循的飛機零件測試方法及等級。例如鹽水噴射，防水性，模具成長，以及外部污漬之類的測試。目前提供給制造商的這類航電標準有BS 3G 100,MIL-STD-810,DEF STAN 00-35等等。在進行每一項單獨測試前，我們首先得評估其是否適用。例如，鹽水噴射測試對裝在密封架內的設備就沒有什麼必要。製造商們通過交叉引用這些標準，維護測試等級，經常會生成更為通用的需求。這些需求並不規定性能，而是對設備的操作環境的一種描述。

眾所周知，電磁兼容性（EMC）是一項評估電力電子系統相互影響的活動。在飛機世界裏，電磁兼容性可導致各種各樣的問題。飛機及其設備一般使用測試範圍更廣的特定標準，如DEF Stan 59-41,MIL-STD-464等。

即使是最平穩的飛機（如民航幹線飛機），振動也是一個非常嚴重的問題，對可靠性影響很大。更不用説像直升機那樣顛簸的飛機，振動已成為設計中最主要的驅動因素。雖然有一些針對振動問題的飛機標準，但許多設計者們並沒有意識到它們。共振問題對於每一架出廠飛機固然不同，更不用説對不同型號的飛機了。

飛機上的所有零部件都要定期接收系統安全性分析。在航電領域，這項工作主要是由各個國家的適航認證部門來執行的。對於民機，總是由FAA或者EASA（JAA）來認證其安全性。對於軍機，雖然也有一些世界標準，但大部分軍機買方認證執行的是當地標準（如DEF Stan 00-56）。

在飛機設計中，安全性設計一般表述為可靠性及耐用性，極大地影響着飛機設計方法。任何應用於航電系統的軟件都要接受嚴格的安全性審查。

航空電子設備的採購在全球範圍內已被少數幾大巨頭所壟斷。通過提供“盒裝部件”，即所謂的LRU（航線可更換組件），打包，測試以及配置管理等活動，他們幾乎壟斷了整個航空電子產業。對於任何工業領域，質量控制都是一個非常重要的部分。而在航空領域，航電產品供貨商則可能毀了整個方案（參看波音Chinook事件）。如今ISO 9001所頒佈的質量標準雖然已被主要工業所採用，而主要的飛機制造商對於他們所交付的文檔和硬件還有更為嚴格的標準。人們經常説飛機不是依靠燃油飛行，而是依靠文檔工作來飛行。因為任何一個LRU（一個無線電設備或儀器）都要產生大量的文檔。

航空電子設備種類眾多，針對不同用途，這些設備從最簡單的警用直升機上的探照燈到複雜如空中預警平台無所不包。

航空電子研究正以驚人的速度改變着航空航天技術，起初，航空電子設備只是一架飛機的附屬系統；而如今，許多飛機存在的唯一目的即為搭載這些設備，軍用飛機正日益成為一種集成了各種強大而敏感的傳感器的戰鬥平台。

如同電子學一樣，航空電子學是個龐大的學科，對其簡單分類很不容易。下文試圖介紹一些感興趣的領域，由此你可以深入研究它們。

在任何飛機上，駕駛艙都處於航電系統中最顯著的位置。這也是最困難和最有爭議的問題。所有可以直接控制飛機安全飛行的系統都可以由飛行員直接控制。那些對飛機安全性很關鍵的系統也都指向航電系統。

也許是航電系統中最先出現的，飛機和地面的通信能力從一開始就是至關重要的。遠程通信爆發式的增長意味着飛機（民機和軍機）必須攜帶着一大堆的通信設備。其中一小部分提供了關乎乘客安全的空地通信系統。機載通信是由公共地址系統和飛機交互通信提供的。

本文所關注的導航其含義為如何確定地球表明以上的位置和方向。

在通信系統出現不久，飛行能力就受限於上述這些條件了。從早期開始，為了飛行安全性，人們就開發出導航傳感器來幫助飛行員。除了通信設備，飛機上現在又安裝了一大堆無線電導航設備。

航電系統的獨立出現是緊隨這些功能的集成工作之後的。很早之前，生產商們就努力開發更可靠和更好的系統來顯示關鍵的飛行信息。真正的玻璃駕駛倉是在最近5年才出現的。LCD或者CRT經常會倒退回傳統的儀表。

如今，LCD顯示的可靠性已足以讓“玻璃”顯示成為關鍵備份。但這只是表面因素。顯示系統負責檢查關鍵的傳感器數據，這些數據能讓飛機在嚴苛的環境裏安全的飛行。顯示軟件是以飛行控制軟件同樣的要求開發出來的，他們對飛行員同等重要。這些顯示系統以多種方式確定高度和方位，並安全方便地將這些數據提供給機組人員。

多年來，平直翼飛機和直升機的自動控制飛行的方式是不同的。這些自動駕駛系統在大部分時間裏（比如巡航或直升機懸停時）減少了飛行員的工作負荷和可能出現的失誤。第一個簡單的自動駕駛儀用於控制高度及方向，它可以有限地操控一些東西，如發動機推力和機翼舵面。在直升機上，自動穩定儀起同樣的作用。直到最近，這些老系統仍自然而然地利用電子機械。

為了增強空中交通管制，大型運輸機和略小些的使用空中防撞系統檢測出附近的其他飛機，並提供防止空中相撞的指令。小飛機也許會使用簡單一些的空中警告系統，如TPAS，他們以一種被動方式工作，不會主動詢問其他飛機的異頻雷達收發器信號，也不提供解決衝撞的建議。

為了防止和地面相撞，飛機上安裝了諸如近地警告系統（GPWS,Ground Proximity Warning System），這種系統通常含有一個雷達測高計。新的系統使用GPS和地形和障礙物數據庫為輕型飛機提供同樣的功能。

氣象系統如氣象雷達（典型如商用飛機上的ARINC 708）和閃電探測器對於夜間飛行或者指令指揮飛行非常重要，因為此時飛行員無法看到前方的氣象條件。暴雨（雷達可感知）或閃電都意味着強烈的對流和湍流，而氣象系統則可以使飛行員繞過這些區域。

在最近，駕駛艙氣象系統有了三項最重要的改革。首先，這些設備（尤其是閃電探測器如Stormscope或Strikefinder）已便宜了很多，甚至可以裝備在小型飛機上了。其次，除了傳統雷達和閃電探測器，通過連接衞星數據，飛行員可以獲得遠超過機載系統本身能力的雷達氣象圖像。最後，現代顯示系統可以將氣象信息和移動地圖，地形，交通等信息集成在一個屏幕上，大大方便了飛行。

飛行管理系統出現在20世紀70年代，在原有的自動導航及通信控制及其他電子系統的技術上發展起來的。柯林斯（Collins）和霍尼韋爾（Honeywell）公司分別在其參與研發的麥道和波音飛機上率先引入集成的飛行管理系統。隨着技術的進步，飛行管理系統的重要性不斷提高，成為飛機上最重要的人機交互接口。集成了飛飛行控制計算機，導航及性能計算等功能。中央計算機加上顯示和飛行控制系統，這三個核心系統使飛機上的所有系統（不僅僅是航電系統）更易於維護，更易於飛行，更安全。

引擎的監控和管理很早就在飛機地面維護方面取得了一定進展。如今這種監控管理已經最終延伸到飛機上的所有系統，並且延長了這些系統和零部件的壽命（同時降低了成本）。集成了健康及使用狀況監控系統（HUMS，Health and Usage Monitor Systems）後，飛機管理計算機就可以及時報告那些需要更換的零件。

有了飛機管理計算機或者飛行管理系統，機組人員就再也用不着一張張地圖和複雜的公式了。再加上數字飛行公文包，機組人員可以管理到小至每一個鉚釘的任何方面。

雖然航電設備製造商提供了飛行管理系統，不過目前還是傾向於由飛機制造商提供飛機管理和健康及使用狀況監控系統。因為這些軟件依賴於它們裝載在何種飛機上。

航空電子的主要發展方向已轉向“駕駛艙背後”。軍用飛機或者是用來發射武器，或者是變成其他武器系統的眼睛和耳朵。緣於戰術需要，大堆的傳感器裝在軍用飛機上。更大的會飛的傳感器平台（如E-3D,JSTARS,ASTOR,Nimrod MRA4,Merlin HM Mk 1）除了飛機管理系統，還會安裝任務管理系統。

隨着精巧的軍用傳感器的廣泛應用，它們已變得無所不在，甚至已流入軍火黑市。警用飛機和電子偵察機如今則攜帶着更為精密的戰術傳感器。

民機通信系統為安全飛行提供了骨幹支持，而軍用通信系統則主要用於適應嚴酷的戰場環境。軍用極高頻（UHF），甚高頻（VHF）（30－88Mz）通信和使用ECCM方法的衞星通信，再加上密碼學，一起構成了戰場上安全的通信環境。數據鏈系統，如Link 11,16,22和BOWMAN,JTRS，甚至是TETRA提供了數據（如圖像，目標信息等）傳輸方法。

空中雷達是主要的作戰傳感器之一。它和其地面基站一起，如今已發展得非常複雜。空中雷達最引人注目的一個變化就是可以在超遠距離內提供高度信息。這類雷達從早期預警雷達（氣象雷達ARINC 708）和近地雷達。

軍用雷達有時用來幫助高速噴氣飛機低空飛行。雖然民用市場上的氣象雷達偶爾也作此用，但都有嚴格的限制。

聲納是緊隨着雷達出現的。好多軍用直升機上安裝了探水聲納，他們可以保護艦隊免遭來自潛艇和水面敵艦的攻擊。水上支援飛機可以釋放主動或被動式聲納浮標，他們也用以確定敵方潛水艇的位置。

光電系統覆蓋的設備範圍很廣，其中包括前視紅外系統（Forward Looking Infrared）和被動式紅外設備 （Passive Infrared Device,PIDS）。這些設備都可以給機組提供紅外圖像。這些圖像可以獲得更好的目標分辨率，從而用於一切搜救活動。

電子支援（ESM,Electronic Support Measure）以及防禦支援（DAS,Defensive Aids）常用於蒐集威脅物或潛在威脅物的信息。它們最終用於發射武器（有時是自動發射）直接攻擊敵機。他們有時也用以確認威脅物的狀態，甚至是辨識它們。

不管是軍用的，商用的，還是民用先進機型的電子系統都是通過航空電子總線相互連接起來的。這些網絡在功能上和家用電腦網絡十分相似，然而在通訊和電子協議上區別很大。下面簡要列出最常見的航空電子總線協議及其主要應用：

Aircraft Data Network (ADN): 飛機數據網絡

AFDX: 商用飛機上 ARINC 664 的特定實現

ARINC 429: 商用飛機

ARINC 664: 參照上述ADN

ARINC 629: 商用飛機（波音 777）

ARINC 708: 商用飛機上的氣象雷達

ARINC 717: 商用飛機上的飛行數據記錄儀

MIL-STD-1553: 軍用飛機

警用及空中救護飛機（大部分屬直升機）現在已成為一個重要的市場。軍機現在也常常用來幫助應對民間的非暴力不合作事件。警用直升機幾乎都安裝了視頻或紅外熱成像儀，這樣就可以追蹤嫌疑犯或任何他們感興趣的東西。警用直升機也安裝了探照燈和擴音喇叭，這和警車上的用途是一樣的。

很顯然，空中救護或急救直升機上需要醫療器械，而這些很少被當作航空電子設備。然而，很多急救和警用直升機需要在一些令人不安的環境中飛行，這就需要更多的傳感器，其中一些直到最近還被認為是純粹的軍機設備。

幾十年來，航空電子系統經歷了分立式、混合式、聯合式向綜合化、高度綜合化方向發展。綜合化的航空電子系統不僅實現了機上的信息綜合，而且能夠有效地綜合C3I和預警機發送的信息，由此可以滿足現代和未來戰爭的需求。現以美國的“寶石柱”結構、F-22、“寶石台”計劃為例，綜述新一代航空電子系統的特點。

在功能劃分上，新一代系統已明顯從縱向劃分過渡到橫向劃分，提出了功能區分的概念。功能區分是整個系統中功能特性相近、任務關聯密切的部分，在同一功能區中可以實現資源共享，容易互為餘度而實現動態的重構及容錯。“寶石柱”結構將系統分為任務管理區、傳感器管理區、飛機管理區。

任務管理區由任務數據處理機、任務航空電子多路傳輸總線、塊多路傳輸總線、系統大容量存儲器、武器管理系統和任務航空電子總線接口組成。該區的功能為：任務計算與管理（如火力控制、目標截獲、導航管理、防禦管理、外掛管理、地形跟隨（TE）/地形迴避（TA）/障礙迴避（OA）、座艙管理、與其它兩個功能區交聯等）。

傳感器管理包括通用信號處理機、傳感器數據分配網絡、數據交換網絡、視頻數據分配網絡、傳感器控制網絡組成。該區的功能為：傳感器數據分配、傳感器信號處理、處理後信號的分發、傳感器控制。

飛機管理區是由飛行控制、發動機控制、推力矢量控制、通用設備控制等幾部分功能綜合而形成，又稱為飛機管理系統（VMS），其功能為支援與控制功能有關的飛機的飛行。

新一代系統的第二個特點是綜合化進一步向深、廣方向發展。“寶石柱”結構雖然提出了信號處理通用模塊及相應處理羣集器的一般結構，但“寶石柱”實驗室演示系統和F-22的綜合化深度只達到數據處理資源一級，而“寶石台”計劃的任務之一就是試圖進一步在傳感器信號處理及傳感器天線孔位上實現綜合，在信號處理羣集器中使用通用信號處理模塊。另一方面，飛機管理系統（VMS）本身就是綜合化向更廣範圍發展的例證，傳統的飛控系統是相對獨立的分系統（四餘度系統），且一般不和通用設備等有關係。VMS使多種功能綜合起來，並置於整個系統的管理之下，綜合化的範圍實際上已覆蓋每個功能。

新一代系統的第三個特點是以外場可更換模塊（LRM）代替了外場可更換單元（LRU）為基礎構成綜合航空電子系統。LRM是形成新一代系統其它特點的基礎，例如動態重構、二級維修概念都是在LRM基礎上進行的。LRM是系統安裝結構上和功能上相對獨立的單元，故障定位可以達到LRM一級，通過更換LRM而排除故障。LRM、智能化的機內自檢、二級維修體制是構成新一代系統維修概念的要素，使維修成本大大降低。

新一代系統的第四個特點是在LRM一級上實現硬件資源共享和硬件餘度。通過動態的程序加載，根據任務需要動態地組織LRM硬件，出現故障後則可進行動態重構，使系統繼續維持原有功能，即達到容錯的目的。這種動態的管理及調度原則和以前的系統大不相同，以前的系統基本上是“固定的”，而新一代系統則是“靈活的”，是根據實時的需要動態地完成配置或重構，這樣的系統不僅實現了容錯，推遲了必須進行修理的時間，而且達到資源共享，提高了資源利用率。“寶石柱”結構和F-22系統都實現了這種動態調度的思想，例如任務數據處理機和F-22的CIP（通用綜合處理機）都是處理羣集器，包括多塊數據處理機通用LRM。

新一代系統第五個特點是向智能化發展。當代的航空電子系統只能將各種數據提供給駕駛員，或者經過處理後給出引導性的指示信號，有時變換成易理解的直觀圖示方式，但最終的判定、決斷要駕駛員給出，美國正在研製的駕駛員助手系統（即專家系統）可以完成收集數據、推理和判斷並做出決斷，可以直接給出控制指令，也可以向駕駛員提出處理建議，由駕駛員決斷及實施控制。神經網絡的研究也取得很大進展，應用到機載後可以使航空電子系統具有自學習和自適應能力，人工智能的方法可以在航空電子系統中找到很多應用，例如目標的識別、分類；電子戰信息分析、威脅制定；突防路線的實時建立；攻擊目標優先級分類；武器選擇；智能人機接口；本機完好情況監視及應急處理等。智能化系統使駕駛員從過量的任務負擔中解脱出來，集中精力於高層次的判斷，並可避免人腦在某些方面的能力不足。F-22戰鬥機及RAH-66輕型攻擊/偵察直升機後期的生產型都準備選用駕駛員助手系統。

新一代航空電子系統不僅引進了新的思想、新的概念；而且要有新器件、新技術、新開發的工具來支持。與新一代航空電子系統直接相關的許多技術領域必須取得進展才能支持新一代航空電子系統的實現。現將新一代航空電子系統主要關鍵技術及其作用綜述如下。

通用模塊技術是系統綜合及更高程度綜合的基礎，整個航空電子系統實現模塊化的結構，不僅能適應航空電子系統的各種應用，而且系統發生故障時便於檢測和重構。通用模塊由VHSIC芯片集構成，幷包括完成接口控制和健康診斷等全部數字處理組合後可構成任何一種功能的航空電子系統，同時採用通用模塊後，不僅使機上的電纜連接器減少90%，取消了中間維修，維修成本大大降低，而且MTBF提高了近4倍。

高速多路傳輸總線技術是新一代航空電子系統的關鍵技術之一。航空電子綜合系統的實現主要取決於更通用的數據傳輸機制，並要求數據總線具有高度的分佈式處理能力和高吞吐率。此外，數據總線本身還應具有抗各種干擾的能力，從而提高其在惡劣環境中的生存能力和安全性。高速數據總線採用定向式數據分配方法，而不是1553B總線的中央控制方法。在“寶石柱”結構中，HSDB至少在任務航空電子總線、局部傳輸總線和飛機系統管理總線三個性質不同的應用範圍內使用。

軟件技術是航空電子綜合系統的基礎和核心，八十年代初，由於MIL-STD-1750A、1589C和1553B軍標的相繼制定，美國軍方多年來推行數字化航空電子綜合系統的成果已經展現，代表了軍用計算機軟、硬件及總線的發展方向，但是，現代航空電子系統已從電子機械密集型向軟件密集型過渡，因此對軟件的需求量越來越大，約4～5年增長一倍，而目前的軟件生產能力（以生產代碼的有效行計算）每年僅增長3%～4%，遠不能達到作戰環境對航空電子系統的要求。軟件規模的增長是航空電子系統成本在飛機中所佔比例不斷增大的主要原因之一。航空電子系統費用不斷增加的另一個重要因素是軟件的非通用化，因此開發可重用的通用軟件將有助於提高軟件生產效率。

“寶石柱”航空電子綜合系統的所有任務軟件都用Ada語言編寫，並由VAMP執行。系統軟件採用容錯操作系統。VAMP任務軟件由Ada操作系統和在實時多任務及多處理機羣集配置中工作的應用模塊組成。Ada操作系統由系統執行、核心執行和分佈執行三部分執行軟件組成。軟件功能的綜合方法是通過單一的VAMP羣集佈局到“寶石柱”四個VAMP羣集佈局的試驗和論證得出的。

數據融合技術是當今傳感器數據處理的發展方向，“寶石柱”計劃中已將數據融合列為關鍵技術之一。所謂數據融合就是根據多種信息資源進行檢測、互連、相關、估計、信息與數據聯繫的多層次、多界面的信息處理，從而獲取精確的有關狀態和屬性的估計，獲取完整的實時態勢及威脅程度評估的方法和手段。通過多傳感器的智能化綜合配置獲取更豐富、更精確和高質量的目標相關信息，就是數據融合技術。數據融合技術以數據融合算法為核心，要在航空電子系統中使它的功能模型工程化，必須完善大量的輔助功能，例如：傳感器管理、數據庫管理、人機接口和通信軟件等。實現這些功能將佔用大部分的軟件，而真正用於融合算法的軟件還不足20%。

通過傳感器的數據融合可以帶來如下特殊效益：⑴擴大時空覆蓋範圍；⑵增加置信度；⑶減少模糊性；⑷提高空間分辨力；⑸改善系統可靠性；⑹增加“電磁譜”的偵察範圍，可在“全景”電子戰環境中執行有源和無源探測任務。

仿真技術是航空電子綜合系統的一項重要試驗技術，它是以計算機硬件及相應的軟件為基礎，以現代控制論與相似原理為方法，藉助系統模型對設想的和真實的系統進行解析或半實物混合仿真試驗研究的一門綜合性新興技術。航空電子綜合系統仿真是用一個具有顯示/控制器的飛機座艙，通過顯示/控制航空電子系統相互作用的動態過程，開發人機閉環特性的研究。航空電子綜合系統的研製離不開仿真，它不僅可以實時發現問題，及時解決問題，而且縮短了研製週期和試飛時間，節省了費用。

作戰飛機對航空電子系統的功能和性能都有極高的要求，若要滿足這些要求，就必須採用集通用模塊、人工智能、Ada語言、數據融合、高速數據總線技術等為一身的新一代航空電子綜合系統，通過高度綜合，最有效的利用各子系統的信息資源。

《航空機載電子設備》

作者：馬銀才 張興媛

出版社：清華大學出版社

ISBN：9787302290872

定價：30元

印次：1-1

裝幀：平裝

印刷日期：2012-7-16

內 容 簡 介

本書系統介紹了民航當前採用的通信、導航、儀表及自動控制系統的種類、功能和工作原理。共分為4章，第1章飛機通信系統，主要介紹了高頻通信、甚高頻通信等常見機載通信設備原理、結構、使用方法等內容； 第2章導航系統，主要介紹了四大導航設備（VOR、DME、ILS和ADF）、雷達系統及機載監視設備（TCAS、GPWS和風切變探測系統）等； 第3章儀表系統，介紹了航空儀表的基礎知識和飛機的基本儀表設備； 第4章自動飛行控制系統，介紹了飛行控制系統的作用、組成、控制規律等。每章後均附有複習與思考欄目，便於學習使用。

本書適合作為航空機務維修專業的本科教材，也可供民用航空管理、航空技術實施部門的工程技術人員和航空愛好者參考。

第1章飛機通信系統

1.1高頻通信系統

1.1.1概述

1.1.2高頻通信系統的組成

1.1.3高頻通信系統的基本工作原理

1.2甚高頻通信系統

1.2.1概述

1.2.2甚高頻通信系統的組成

1.2.3工作原理

1.3選擇呼叫系統

1.3.1概述

1.3.2系統組成

1.3.3工作原理

1.4應急電台

1.5音頻選擇與內話系統

1.5.1音頻選擇系統

1.5.2服務內話系統

1.5.3機組呼叫系統

1.6旅客廣播系統

1.7話音記錄系統

1.7.1功能與組成

1.7.2話音記錄器的基本工作原理

1.8衞星通信系統

1.8.1衞星通信的特點

1.8.2靜止衞星通信系統

1.9飛機通信尋址報告系統

本章小結

複習與思考

閲讀材料

練習題

第2章導航系統

2.1導航系統概述

2.1.1導航系統分類

2.1.2位置線與無線電導航定位

2.2自動定向機

2.2.1自動定向機概述

2.2.2自動定向的基本原理

2.3甚高頻全向信標系統

2.3.1概述

2.3.2全向信標測定方位的基本原理

2.3.3機載VOR接收系統

2.3.4航道偏離與向/背台指示

2.4儀表着陸系統

2.4.1概述

2.4.2航向偏離指示原理

2.4.3下滑指示的基本原理

2.4.4指點信標系統

2.5低高度無線電高度表

2.5.1功用與組成

2.5.2三種無線電高度表

2.5.3飛機安裝延時校正和多設備安裝干擾

2.5.4高度表指示

2.6測距系統

2.6.1功能及原理

2.6.2機載測距機

2.7氣象雷達系統

2.7.1概述

2.7.2氣象雷達對目標的探測

2.7.3觀察地形

2.7.4氣象雷達系統的工作

2.7.5雷達維護中的一些注意事項

2.8空中交通管制雷達信標系統應答機

2.8.1航管雷達信標系統

2.8.2離散選址信標系統

2.8.3機載應答機系統

2.9交通諮詢與避撞系統

2.9.1TCAS Ⅱ的工作

2.9.2TCAS系統的組成與部件功用

2.9.3TCAS諮詢信息的顯示和控制

2.10近地警告系統

2.10.1GPWS的組成

2.10.2GPWS的工作方式

2.10.3EGPWS

2.11全球定位系統

2.11.1GPS的系統組成

2.11.2機載GPS

2.11.3機載GPS系統工作方式

本章小結

複習與思考

閲讀材料

練習題

第3章儀表系統

3.1航空儀表概述

3.1.1航空儀表的分類

3.1.2航空儀表的發展

3.2大氣數據系統儀表

3.2.1高度測量與氣壓高度表

3.2.2升降速度表

3.2.3馬赫?空速表

3.3全/靜壓系統

3.3.1組成和功能

3.3.2靜壓系統

3.3.3全壓系統

3.3.4系統結構

3.3.5使用注意事項

3.4大氣數據計算機系統

3.4.1模擬式大氣數據計算機系統

3.4.2數字式大氣數據計算機系統

3.5飛行數據記錄系統

3.6陀螺及陀螺原理

3.6.1陀螺

3.6.2陀螺儀的應用

3.7陀螺儀表

3.7.1姿態儀表

3.7.2航向儀表

3.8電子飛行儀表系統

3.8.1概述

3.8.2EFIS的基本組成

3.9發動機指示和機組警告系統與電子中央飛機監控系統

3.9.1EICAS

3.9.2電子中央飛機監控系統

3.10慣性基準系統

本章小結

複習與思考

閲讀材料

練習題

第4章自動飛行控制系統

4.1飛行控制系統及飛行控制計算機

4.1.1飛行控制系統的基本組成

4.1.2飛行控制系統的基本工作原理

4.1.3FCC的功用及基本組成

4.1.4FCC的軟、硬件組成及功能

4.2自動飛行控制系統的組成

4.3自動駕駛儀

4.3.1自動駕駛儀的功用及其基本組成

4.3.2自動駕駛儀的基本原理

4.3.3自動駕駛儀的常見工作方式

4.4飛行指引

4.5偏航阻尼系統

4.5.1偏航阻尼系統的功用

4.5.2荷蘭滾原理

4.5.3偏航阻尼系統組成

4.6俯仰配平系統

4.6.1安定面配平的功用

4.6.2俯仰配平系統的組成和工作原理

4.7自動油門系統

4.7.1自動油門系統的功用

4.7.2自動油門系統在整個飛行過程中的工作情況

4.8飛行管理系統

4.8.1飛行管理系統的功能與組成

4.8.2飛行管理系統的子系統組成

4.8.3FMS控制與顯示單元

本章小結

複習與思考

閲讀材料

練習題

參考文獻