一种大型客机分布式通信导航监视系统架构设计方法与流程

本发明涉及航空通信，更具体地说，它涉及一种大型客机分布式通信导航监视系统架构设计方法。

背景技术：

1、目前的大型客机通信导航监视系统还是传统的分体式架构设计，系统包括多个独立的现场可更换单元(lru)组成，其缺点是尺寸大、重量高、功耗高、经济性差。因此，如何研究设计一种能够克服上述缺陷的大型客机分布式通信导航监视系统架构设计方法是我们目前急需解决的问题。

技术实现思路

1、为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种大型客机分布式通信导航监视系统架构设计方法，分布式cns系统无线电将射频收发(tx/rx)传感器和大部分信号处理分布到靠近天线的飞机区域，其余数字部分托管在通用计算平台综合模块化航空电子系统(ima)，通过最大化利用共享资源以实现减少成本和swap。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种大型客机分布式通信导航监视系统架构设计方法，包括以下步骤：

3、步骤s1：采用分布式设计原理对通信、导航、监视系统进行功能分配，构建分布式cns系统总体架构；

4、步骤s2：基于分布式cns系统总体架构，将分布式通信导航监视单元中包含模拟音频、cas系统告警音指令和客舱话音的音频在音频管理单元amu进行数字信号处理，以构建实现全机的音频收听、机内通话、机内广播和机外话音通信的cns系统音频子系统分布式架构；

5、步骤s3：基于分布式cns系统总体架构，通过远程单元将功放、射频和模拟电路布置到距离天线不超过第一预设距离的飞行区域，并通过通用数字信号处理平台ima进行数字信号处理、协议转化和数据路由，构建包含vhf通信子系统、hf通信子系统、aeromacs通信子系统和卫星通信子系统的分布式通信子系统架构；

6、步骤s4：基于分布式cns系统总体架构，通过远程单元将功放、射频和模拟电路布置到距离天线不超过第二预设距离的飞行区域，并通过通用数字信号处理平台ima进行数字信号处理、协议转化和数据路由，构建包含gnss导航子系统、uv频段综合子系统、l频段综合子系统、adf子系统、lra子系统、气象雷达子系统和taws监视子系统的分布式导航监视子系统架构。

7、进一步的，所述分布式通信导航监视系统的数字信号处理在ima中处理；

8、模拟的射频、中频将在远程单元rru中处理；

9、基带模拟音频信号在amu中进行统一处理；

10、驾驶舱调谐控制面板tcp采用arinc664总线通过交换机与ima系统交联，实现对分布式cns系统的调谐控制和显示；

11、以及，音频控制面板acp采用arinc429总线与音频管理单元amu交联，实现对飞机音频信号的控制。

12、进一步的，所述vhf通信子系统和hf通信子系统采用无源天线收发机外射频信号实现飞机的hf、vhf话音和数据通信；

13、其中，天线耦合、发射功率放大、射频/中频信号处理、部分模拟信号处理在远程单元中实现；模拟话音将在音频子系统中进行信号处理和应用；数据通信信号通过arinc664网络送往ima中进行协议转换、航空接口定义，然后送往驻留在ima中的数据链协议栈、协议栈应用，实现飞机与飞机之间、飞机与地面之间的数据通信。

14、进一步的，所述卫星通信子系统采用有源相控阵天线收发机外射频信号，实现飞机的l波段海事、铱星话音和数据通信；

15、其中，发射功率放大、射频/中频信号处理在天线中实现；模拟信号处理、控制管理和数据通信数字信号处理在远程单元中实现；模拟话音将在音频子系统中进行信号处理和应用，数据通信信号通过arinc664网络送往中央单元ima中进行协议转换、航空接口定义，然后送往驻留在ima中的数据链协议栈、协议栈应用，实现飞机通过卫星的数据通信。

16、进一步的，所述aeromacs通信子系统采用有源天线收发机外射频信号，实现飞机的机场区域话音和数据通信；

17、其中，发射功率放大、射频/中频信号处理在天线中实现；模拟信号处理、控制管理和数据通信数字信号处理在远程单元中实现；模拟话音将在音频子系统中进行信号处理和应用；数据通信信号通过arinc664网络送往中央单元ima中进行l频段海事、铱星的协议转换、航空接口定义，然后送往驻留在ima中的数据链协议栈、协议栈应用，实现飞机通过机场的aeromacs网络的数据通信。

18、进一步的，所述gnss导航子系统采用北斗、gps、伽利略三合一有源天线接收机外射频信号；

19、其中，信号低噪声放大、射频/中频信号处理在天线中实现；模拟信号处理、数字信号处理在远程单元中实现；数据通过arinc664网络送往中央单元ima中进行协议转换、航空接口定义，然后送往显控系统显示飞机的pvt信息。

20、进一步的，所述uv频段综合子系统实现飞机的loc/gs、mb、vor、vdb功能，采用loc/gs、vor、vdb三合一天线和mb天线接收机外射频信号；

21、射频/中频信号处理、部分模拟信号处理、数字信号处理在远程单元中实现；

22、模拟信号处理输出的导航音将提供给音频子系统，用于音频信号处理的机组提醒；

23、以及，控制管理和导航数据通过arinc664网络送往中央单元ima中进行协议转换、航空接口定义，然后送往显控系统显示。

24、进一步的，所述adf导航子系统采用adf有源天线接收机外射频信号；

25、其中，信号低噪声放大、射频/中频信号处理在天线中实现；模拟信号处理、数字信号处理在远程单元中实现；数据通过arinc664网络送往中央单元ima中进行协议转换、航空接口定义，然后送往显控系统显示。

26、进一步的，所述lra子系统采用无源天线收发机外射频信号；

27、其中，信号放大、射频/中频信号处理、模拟信号处理、数字信号处理在远程单元中实现；数据通过arinc664网络送往中央单元ima中进行协议转换、航空接口定义，然后送往显控系统显示。

28、进一步的，所述l频段综合子系统采用无源相控阵天线收发机外射频信号；

29、其中，信号放大、射频/中频信号处理、部分模拟信号处理、数字信号处理在远程单元中实现；模拟导航音从远程单元送往音频子系统进行混音和播放；导航数据通过arinc664网络送往ima中进行协议转换、航空接口定义，然后送往显控系统显示；tcp调谐控制数据通过arinc664网络送往中央单元ima接口定义、协议转换后送往远程单元，对远程单元的工作模式进行控制。

30、进一步的，所述气象雷达子系统采用相控阵天线收发机外射频信号；

31、其中，信号放大、射频/中频信号处理、部分模拟信号处理、数字信号处理在远程单元中实现；数据通过arinc664网络送往中央单元ima中进行协议转换、航空接口定义，然后送往显控系统显示；tcp调谐控制数据通过arinc664网络送往中央单元ima接口定义、协议转换后送往远程单元，对远程单元的工作模式进行控制。

32、进一步的，所述taws监视子系统实现飞机的近地告警功能，taws监视子系统驻留在ima中，通过处理l频段综合子系统、气象雷达子系统的数据实现飞机的taws功能，并将taws数据通过arinc664网络送往显控系统、cas系统进行显示。

33、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

34、1、本发明提供的一种大型客机分布式通信导航监视系统架构设计方法，为减少rf线缆损耗、最少设计复杂度、成本和swap，提出了分布式cns系统架构解决方案，分布式cns系统无线电将射频收发(tx/rx)传感器和大部分信号处理分布到靠近天线的飞机区域，其余数字部分托管在通用计算平台综合模块化航空电子系统(ima)，通过最大化利用共享资源以实现减少成本和swap。

35、2、本发明的分布式cns系统架构，可以指导新型大型客机采用分布式架构进行系统设计、开发、集成和验证；

36、3、基于分布式架构cns系统研制，减少系统的重量、尺寸、功耗、集成复杂度、成本，提升新型大飞机的经济性；

37、4、本发明解决分布式cns系统架构设计、天线分配等问题，从而实现分布式cns系统架构在大型民机中的应用。