光传操纵系统综述

在简要回顾飞机操纵系统的发展历史的基础上,详细介绍了光传操纵系统的发展状况和应用前景。针对航空领域光纤传输的特点,对光传操纵系统中光电器件的选择及关键技术等进行了分析。     

光传飞行控制交叉通道数据链路接口技术研究

交叉通道数据链路是实现三余度飞控计算机之间信息交换的枢纽,以往开发的三余度光传操纵系统大都采用了串口(RS232)协议来实现,其传输速率较低,达不到现代飞控计算机之间数据传输的高要求。为此,设计了一套以PCI总线控制器PLX9054和FPGA为核心的双向高速数据光纤传输接口卡,设计了该数据传输卡的基本结构和单元组成;详细阐述了PCI总线接口软硬件设计方法、时序及注意事项,并深入分析了FPGA的功能逻辑模块和光电转换模块的实现方案;最后开发了基于DriverStudio的设备驱动程序,并进行了系统测试。结果表明本接口卡可以满足飞控计算机之间余度数据交换的要求。     

光传飞行控制系统中WDM技术的开发研究

依据飞控系统的特点,研究了光传飞行控制系统关键技术之一的波分复用(WDM)多路传输技术,给出了可应用于飞控系统的波分复用多路光纤传输系统的具体实现方法,介绍了波分复用光电器件的选取,硬件电路的设计方法,并从工程应用角度出发,将其应用于舰载飞机着舰的可视化仿真平台中,仿真结果显示该系统具有良好的性能,为波分复用技术在光传飞控系统中的进一步应用研究提供了基础。     

基于USB的波分复用光传飞行控制系统的开发

针对飞行控制系统的特点,开发了一套基于USB的多路数字信号进行波分复用的光纤传输系统,以提高光传系统的传输速率.着重构建了光发射器、光接收器及光波分复用器的物理系统.在直升机显模型跟踪电传飞行控制系统(MFCS)的基础上,开发了直升机贴地飞行波分复用光传系统实时半物理仿真验证平台.通过光传与电传性能对比,验证了所开发系统的可行性,具有工程实用意义.     

光传操纵系统的关键性技术初步研究

光传操纵系统的性能和可靠性取决于光源、光纤和光检测器等光电器件,光电器件的选择是成功设计光传操纵系统的关键之一。针对国内光传操纵技术的发展现状,在自行开发光传操纵系统的前提下,对光源、光纤、光检测器等关键性器件的选择与集成开发进行了试验性的研究。同时经过高温实验以及高空环境模拟实验,验证了某种特制多模石英光纤能满足光传操纵系统的要求。并利用所选器件设计了一种光传操纵系统的实现方案,初步结果表明了该方案的可行性。     

基于超高速光纤实时网络的光传操纵系统研究

综合星型及环形拓扑结构的优点,提出一种具有超高速实时光纤网络结构的飞行器光传操纵设计方案.所给出的余度设计及分布式共享内存策略增强了整个光传系统的可靠性及容错性能.应用动态数据分组技术既提高了小数据量的传输效率又提高了大数据量突发传输时的吞吐量.性能测试及地面飞行仿真验证表明,系统数据传输速率可达2.12Gb/s,具有很强的实时性及信息传输确定性,适应了机载环境下光传飞行控制及航空电子系统不断发展的需求.     

飞控系统的光传网络的可靠性及实时性

调研了传统光传(FBL)网络的几种拓扑结构, 就可靠性和实时性两方面对它们进行了分析和比较。选择采用一个包含256个节点的mesh光交换网络, 它具有冗余拓扑结构能承受3处链路故障, 保证了网络的可靠性。以网络中发生链路故障的数目, 及多个故障同时发生时故障的邻近程度来衡量网络故障的严重性。对所有链路故障情形进行仿真, 测试端到端的通信延迟。仿真结果表明, 采用这种网络拓扑结构的光传网络, 即使在发生较为严重的故障的情况下, 端到端通信路由的跳数增加不大, 仍能满足实时通信的要求。     

串行光纤数据总线技术的开发研究

详细论述了所开发的串行通信链路的开发过程及设计方案。从光通信链路入手,在研究了相关串行通信接口协议的基础上,通过相关的发射和接收接口电路设计,开发了相应的光电转换接口模块,并对其进行了相关的基带传输性能测试和数据通信测试。测试结果表明,所开发的光通信设备可稳定工作在460.8 kb/s。该光电转换接口设备是为了配合用于小型无人直升机的光传数字舵机的验证而开发,它以光信号的形式传输飞控计算机至舵机的控制指令,并返回舵机位置传感器信号。飞控计算机端电气接口采用RS-232标准,舵机控制器端采用RS-485接口标准,通信波特率为9600 b/s。通过其在直升机贴地飞行光传操纵半物理仿真平台上的验证表明,所开发的光电接口设备兼容两种串行接口,能够满足验证工作的需要。