中国战斗机信息融合与传感器技术发展

21世纪航空电子面临的挑战
　　 21世纪对航空电子将面临降低成本，突破"信息障"适应新的作战环境、提高生存率、冲破人文阻力四大挑战。综合化技术、开放式系统结构、新型传感器、数据融合、模块化、先进的武器火控技术、大容量超高速计算技术、智能座舱、仿真等则是航空电子向纵深发展需要解决的关键技术
　　 自从1949年 "AVIONICS"这个词出现至今已整整半个世纪，其发展趋势呈指数曲线上升。特别是最近20年，随着微电子、计算机和信息技术的发展及需求牵引，航空电子得到了飞速发展。就机载雷达而言，其探测距离由几千米延伸到近200千米（预警机可达400千米）；从单目标探测发展到多目标探测；由几种功能发展到多功能；重量则下降到不足原来的1/10。系统也由各自分立的单个设备发展到今天的综合系统。
　　 航空电子的发展一方面对飞机作战效能的提高起着重要作用；另一方面也带来一系列问题，诸如，作战环境越来越复杂，要求越来越高,价格呈直线上升以至达到用户难以承受的地步；常规的研制周期赶不上元器件的更新换代；技术的发展要求生产关系必须变革等等。以下是21世纪航空电子面临的主要挑战内容。
　　 "买得起、用得起"
　　过去人们对性能的追求远比价格感兴趣，导致今天系统越来越复杂，成本越来越高。即将服役的EF-2000、F-22飞机，其航空电子的成本占飞机总成本的30％～40%。在硬件成本增加的同时，软件费用也呈上升趋势。最终导致飞机成本急剧上升。军方意识到问题严重性后不得不采取措施。美国为此提出了"经济上可承受的国防采办"策略，简化国防采办程序，JSF的价格限制在2800万～3500万美元之间。由于过去一直不太重视可靠性和维修性，使得使用保障费用很高。60年代一架飞机的使用保障费用为采购费用的4～5倍，到90年代虽经多方努力该项费用仍高达采购费用的1.5～2倍（其中航空电子和发动机占比重最大）。仅仅"买得起"还不行，还必须能"用得起"。
　　 "买得起、用得起"的关键是军方和设计师要有一个全局观念，把性能、价格、可靠性、维修性同时纳入指标体系，在性能价格上有一个合适的折衷。为了降低全寿命成本必须全面采取措施，如在系统结构上采用开放式，便于更改和扩充；减少模块种类，使用公用标准模块（SEM）；实现RF综合和信息融合，减小体积、重量，提高信息质量；改变软件按DOD-STD-2167A瀑布式寿命期模型的开发方式，推荐采用螺旋式或周期式寿命模型减少软件开发费用；美国国防部正在讨论和试验如何用工业标准或商用标准取代军用标准，提倡使用商用货架产品（COTS），以达到性能、成本、可用性三者兼顾。可靠性、维修性的合理设计可减少维修人力、设备供应以及保障设备和器材，可降低维修人员技术等级要求和培训要求，进而降低飞机的使用保障费用。
　　 "突破信息障"
　　 21世纪的战争将是数字化、信息化的战争。这样的战争已没有前线概念，只要有侦察、通信手段和精确制导武器，想打哪里，就可以打哪里。我们正面临以平台为核心向以网络为核心的过渡期，各种参战飞机将作为协同式信息化作战装备的重要组成部分。飞机平台将成为信息网上的一个节点。只有把参战飞机纳入海、陆、空、天一体化网络，才能形成一个高效的空战系统。
　　 当年飞机"突破音障"进入超音速飞行，使战斗机产生了一个质的飞跃。
　　 几十年来，"超高速，大机动"一直是飞机设计师追求的目标。而今天，交战双方在很远就能发现对方，用远程精确制导武器在很远的地方就能击落对方，"超高速，大机动"的迫切性将让位于"尽早获取信息"，"突破信息障"这个最迫切的问题。
　　 电子技术、信息技术的发展，把现代战场扩延到几乎无边无际的程度。太空有卫星，海底有潜艇，弹道式导弹能打到地球任何地方，看不见的电磁空间里正进行着电子战，连人类最后的避难所--内心世界也躲不过心理战的打击。
　　 作战地域的宽度、纵深和高度随着人类的想象力和掌握技术的程度直逼极限。我们无法把电磁空间视作原来意义上的战场空间，有人称其为"人造空间"或"技术空间"，因为电磁信号不占据任何常理空间，同时又能充盈并控制这一空间。"网络空间"是由电子和信息技术再加上专门设计的独特联结方式而形成的"技术空间"。
　　 信息掌握能力的大小将是今后空战制胜的关键，战时采用各种手段以最快的方式了解空间的态势（SA）是头等大事，作为这一网络空间的一个节点--航空电子系统，肩负着航空武器平台"突破信息障"的重任，负责所有的信息收集、处理、传输和应用。成为名副其实的飞机耳、目、大脑和神经。
　　 提高生存率
　　保护自己和打击敌人是一个问题的两个方面，要想打击敌人，必须善于保存自己。在复杂环境下，提高飞机生存率，成为一个十分重要的问题。
　　 提高生存率的首要措施是减小飞机平台及其上设备的可探测性。现代飞机设计师非常重视飞机设计的隐身问题，采用各种隐身的外形、材料和涂层力求最大限度地降低飞机的雷达反射截面（RCS）。F-117的RCS只有0.025米2，B-2的RCS也只有0.1米2。但都是针对雷达的微波频段而言，在红外及可见光波段却不是这样。
　　 所以现代飞机必须降低在雷达、红外、光等各个波段的可探测性。最近俄、美等国在研究有源隐身，让飞机周围形成一个等离子云区，使各种波段，甚至可见光也"看不见"。一味从外形上降低RCS，会带来气动性能过分降低，F-117虽隐身性好，但机动性差，只能作攻击机用；过分地追求隐身还会增加飞机的维修费用；另一方面可探测距离与RCS的四次方根成正比，RCS降低16倍，可探测距离才缩短一半，所以应该综合权衡。
　　 对于飞机隐身还有一个不可忽略的问题是装在其上的电子设备必须具有低截获概率（LPI）。机载雷达是一个很强的微波反射源和辐射源，发射出去的大功率微波信号也很容易被对方电子支援（ESM）系统探测到，为此天线的波瓣及旁瓣，发射的波型及频率和功率管理必须有完善的设计和严格的控制。扩充新频段，采用新体制，开发新无源传感器是一个方向，红外等光电被动传感器越来越受到人们重视。
　　 由ESM、电子防护（ED）和电子攻击（EA）构成的机载电子战是提高军用飞机生存率的重要手段，具有电子支援能力的雷达告警接收机（RWR）、导弹接近告警装置（MWS）是机载电子侦察的主要设备；根据电子侦察提供的威胁信号实施有源或无源干扰是飞机自卫的主要手段，抗击敌人的干扰，实施电子防护也能提高飞机的生存率。提高传感器的探测距离，增大导弹的射程，提高导引头的精度，在对方的防区以外发射导弹将敌人或目标击毁，这种把敌人拒于"国门之外"的防区外发射的导弹也是提高飞机生存率的有效手段。采用先进的R＆M技术（如增加余度和容错能力），减少对易受摧毁的系统和设备的依赖也是提高生存率的有效措施。
　　 冲破人文阻力
　　随着技术的发展及用户的要求，21世纪航空电子将会走完一个由简单到复杂到精化的发展过程。
　　 这种"精化"是对高度复杂系统的归并、综合和升华。它将原有设备界面模糊化，例如传感器的综合，要求设计者不是分别面向雷达、通信、导航、识别、电子战、红外搜索跟踪、前视红外、激光测距，而是面向射频模块、光/电模块，用这些共用模块完成上述功能。
　　 这就要求设计师有宽广的知识面，不但要懂雷达，还要懂电子战，懂通信、导航、识别和光电传感器。生产力的发展将促进生产关系的变革，涉及到习惯的改变和既得利益的重新分配, 其阻力可能比技术障碍更大，但却是技术发展的必然结果。 　　　　

21世纪的航空电子将面临降低成本，突破"信息障"适应新的作战环境、提高生存率、冲破人文阻力四大挑战。综合化技术、开放式系统结构、新型传感器、数据融合、模块化、先进的武器火控技术、大容量超高速计算技术、仿真等是航空电子向纵深发展需要解决的关键技术
　　 关键技术
     向深度和广度发展的综合化技术
　　 "综合化"在航空电子领域虽然喊了30多年，但只有正在研制的F-22和JSF才用了真正的综合航空电子系统。F-22飞机按常规需要60多根天线，工作波段不同的多种接收机、发射机，都是处于各自分立状态，有待于"综合"，现在已经综合成十几根天线，下一步还要继续综合。正在执行的"综合传感器系统（ISS）"计划，天线孔径，射频、信号处理、数字处理都将采用共用概念。"综合孔径传感器系统"（IASS），用一个480×680像素的红外焦平面阵（IRFPA）完成前视红外（FLIR）、红外搜索跟踪（IRST）、电视摄像（TCS）功能。"分布孔径红外系统"（DAIRS）把MWS和IRSI、FLIR等功能综合成一个系统。"综合红外对抗系统"（SIIRCM）、"综合射频对抗系统"（SIRFC），将定向红外对抗和紫外线导弹告警结合起来。飞机上的机电系统（燃油、液压、环控、电源等）也在朝着综合化的方向发展。F-22、EF-2000，飞机对机电系统实施统一的控制和管理，这就是所谓公共设备管理系统，并纳入航空电子综合系统统一管理和控制。下一步将朝着功能和能量的综合方向发展，由一个整体的综合系统完成目前由各机电系统完成的全部功能。
　　 综合已不限于单机之内，最大限度地利用机外信息资源将是今后的一个显著特点。通过数据链在编队飞机之间或侦察电子战飞机和攻击机之间进行实时数据传输早已实现，例如美国海军提出的CEC概念（传感器联网），AH-64直升机已和舰载、机载、岸基传感器及武器系统交联成网，实时传输目标数据，让最有利的平台进行攻击。此外2020年有人驾驶飞机与无人驾驶飞机混合编队作战，将成为现实。飞机上的航空电子综合系统将成为海、陆、空、天综合立体网上的一个结点。
　　 开放式系统结构
　　 开放式系统结构是由开放系统接口标准所定义的一个结构框架。具有可移植性、可变规模性、可交互操作性。该结构最具吸引力的是在计划开发、采购、维修及更新时能降低成本。其原因是它增加了可重新使用机会，更有可能使用COTS，还能快速建立系统模型。采用该结构后，较好地解决了系统的功能扩充、修改、元器件的更新换代。开放式系统结构由民用向军用推广存在着争论，主要由于标准的和最佳性能不能兼顾，一些领域还不能完全满足军事上的需要，这就要和专利性标准相结合。另外，同样的接口，可能有几个开放式结构的选择，减少了可重用的优点；政府对其控制力度较弱。但不管如何，开放式工业标准向军用过渡趋势已很明显，因为该标准为减少成本，增加竞争，增加可互用性提供了潜在的优势。为此，美国有关方面，正在不断探索开放系统结构向军事上应用的转移。其发展趋势是不可逆转的。
　　 新型传感器
　　 通常传感器的费用占整个航空电子的70%。多功能、高精度、低截获概率的传感器一直是人们追求的目标。 有源相控阵天线的出现，克服了原来机械式扫描雷达的许多缺点，更突出了它的重要性，以致有人说，未来十年内，不能制造有源机载相控阵雷达的制造商，将要逐渐退出机载雷达行业。有源相控阵雷达采用电控波束扫描，有多种灵活和交错的工作模式，可以同时对多目标进行搜索和跟踪，制导多枚导弹同时攻击。可以同时形成各种不同形状的波束实现不同的功能，还可以自适应波束成形，把能量零位置于敌方干扰的方向，以减小雷达的RCS。如果有5%的收/发模块（T/R）发生故障，雷达还能继续工作，具有所谓"完美降级"能力。它还能实现波束锐化（DBS）和合成孔径（SAR）及逆合成孔径（ISAR）工作模式，以便对海上或地面目标成像，提高探测精度。有源相控阵雷达的关键是收/发模块的性能和价格及雷达的总体设计。目前世界上只有F-22飞机上的AN/APG-77雷达是有源相控阵雷达，英、法、俄正处于研制阶段。
　　 红外/光电传感器已从过去补充射频传感器的地位上升到和射频传感器配合作战的地位，甚至在某些情况下更具优势。1991海湾战争，美国的红外夜视系统在"蓝盾"吊舱及F-117飞机上初露头角并取得成功。1993年出现第二代前视红外系统（FLIR）为线阵，采用旋转扫描反射镜，分辨率有所提高。第三代采用凝视焦面阵，分辨率更高，探测距离为第二代的两倍，第一代的四倍，基本上能在除云层以外的任何恶劣气象条件下工作。第四代的产品也正在研制。诺斯罗普·格鲁门公司正在为JSF飞机研制一种保形多功能红外传感器系统，它由六个分布于机体、且与表皮共形的轻型红外传感器组成，每个传感器能提供90°×90°的视场，从这些数据可以组合成全方位图像，亦就是说这些重叠分布的传感器能为驾驶员提供360°范围搜索与跟踪和导弹告警。1000×1000元的凝视阵将使系统能从高质量的画面中提取目标数据。
　　 数据融合
　　 数据融合概念出现在70年代，但真正在军事上的应用是80年代开始的，特别是在海湾战争、"沙漠之狐"和北约入侵科索沃的"盟军"行动中，多国部队C3I融合系统发挥了重要作用。数据融合是一种多层次、多方位的处理过程，对多种来源数据进行检测、相关、估计和组合以达到精确的状态估计和识别估计及完整的态势评估和威胁评估。
　　 现代作战环境越来越恶劣，各种探测器都想准确地探测对方而又千方百计干扰对方，不想被对方探测自己，导致飞机上传感器呈增多趋势（如雷达、红外、激光、电子战、通信、导航、识别等）。它们提供各种类型信息，再加上外部（如卫星、预警机、联合监视目标攻击雷达系统、联合战术信息分配系统等）也提供大量信息，如何鉴别这些信息的真伪和精粗，如何从这些数据中提取更多的有用信息，这正是融合所要解决的问题。另外在多模制导和复合制导的精确制导武器中采用融合技术不但可以提高系统的检测概率、降低虚警率，而且可以解决自动目标识别（ATR）问题。
　　 关于态势评估和威胁估计发展较为缓慢，关键是除了传感器提供的数据外，还要考虑到许多外部环境（如周边环境，兵力结构、社会因素），故难度较大。目前试验把人工智能应用到数据融合，以解决态势评估和威胁估计。
　　 模块化、标准化
　　 开放式系统结构必要条件是模块化，模块化航空电子综合系统的主要特征是结构分层。系统结构分层是形成模块化、通用化和综合化的关键，也是影响资源利用率的重要因素，在顶层设计时必须要折衷和权衡系统结构层次。模块化是为了系统重构、扩张、修改和维护。通用化是为了最大限度地利用相同模块、部件、元件以减少品种降低成本。
　　 标准模块（SEM）是模块化的基础。采用集成机柜、标准模块后，取消了外场可更换单元（LRU），取而代之的将是标准模块，又称外场可更换模块（LRM），整个航空电子系统由三级维修变成两级维修，大大减少了后勤保障费用。由于模块的标准是公开发布的，这对成本竞争和元器件的过时更改非常有利。目前西方国家无论是军用还是民用航空电子都普遍采用这种结构。每一个标准模块用若干个多芯片模块（MCM）或微波单片集成电路(MMIC）构成，而每个MCM或MMIC至少又有几十个VHSIC和ASIC芯片组成。F-22飞机的航空电子一共有123类（包括数字、模拟、电源、孔径、机柜接口）591个模块。为进一步降低成本，还在压缩品种，提倡通用。
　　 大容量、超高速计算技术
　　 不久的将来，机载计算机将需要1000MIPS和25000MOPS的处理能力，输入带宽需要6000MBPS，数据处理存储容量为200MB，信号处理存储容量要达到500MB。同时数据通信和数据网络将成为成本最高和最值得研究的技术。平台的总体结构、软件的总体结构（核心处理软件和任务处理软件）是首先要考虑的。基于标准模块的计算机系统，模块之间通过一体化数字网络实现数据交换。统一互联网将取代功能单一的各种总线和网络以减轻数据传输的瓶颈，提高可靠性。将用开放式系统设计思想，重用设计技术，商用货架产品、再工程技术，软、硬件可升级性，降低全寿命周期成本以适应信息技术的飞速发展。自适应容错技术、分布实时资源管理技术进一步加强，实现定期维修和"免维修"。
　　 软件规模在不断扩大，F-22的软件达155万行，成本进一步增加，开发环境也不适应硬件发展，估计不久的将来软件将成为航空电子系统发展的瓶颈。
　　 仿真技术
　　 随着系统复杂化和成本增加，系统仿真（含半实物仿真）显得格外重要。通过虚拟仿真可以为武器系统提供适易的性能和价格的航空电子系统方案。驾驶员操纵虚拟样机可以反复修改模型或样机，还可以用于飞行员训练，大大减少研制费用和试飞训练费用，缩短研制周期。俄罗斯国家航空系统研究院的实践表明：过去一架新飞机的试飞定型工作量，地面实验分析占20%，空中试飞占80%；建立了完善的仿真实验设施后，试飞只占20%，地面占80%。 仿真技术的重点是系统建模、验模、置信度/可信性及其评估、目标生成、激励器的研制和空战虚拟现场的形成。随着虚拟技术的发展，仿真技术在今后航空电子系统的研制中必将起着重要作用。



信息安全技术
　　Information Safety Technologies
　　中国航空工业发展研究中心　黄培生
　　摘要：信息安全技术的重要性已经越来越引起世界各国军事领域的高度重视，开发新的信息安全技术和产品，提高信息安全防护的能力，已成为夺取未来战争信息优势的重要保障。本文通过简要介绍信息安全技术的定义、作用、发展以及关键技术组成，对信息安全技术的现状和未来发展作了概况性的描述。
　　关键词：信息　安全　技术　航空　电子　系统
　　一、 技术概念和原理
　　现代社会是一个信息社会，信息已成为国家政治、军事、经济活动以及人们日常生活必不可少的一项要素。随着当今社会对信息的依赖程度越来越高，信息安全对整个社会的正常运转以及各种军事行动的有效实施的重要性也随之提高，信息安全技术已逐步成为信息技术的重要支撑技术之一。
　　从广义上讲，凡是涉及到信息的安全性、完整性、可用性、真实性和可控性的相关理论和技术都是信息安全所要研究的领域。这里提到的信息安全既包括信息内容的安全，也包括产生、传播和使用信息的信息系统或人的安全，对信息的威胁可来自外部也可来自内部，既可能是故意的也可能是无意的。同时，实现信息安全的措施也很多，既有主动方式也有被动方式，所采取的手段既包括摧毁威胁源、伪装等战术手段，也包括电子反对抗等技术手段。狭义的信息安全技术是指为对抗利用电子信息技术手段对信息资源及软、硬件应用系统进行截获、干扰、篡改、毁坏等恶意破坏行为所采用的电子信息技术的总称。本文所涉及的航空信息安全技术将局限在狭义信息安全领域，属于信息防御的技术范畴，主要介绍保护航空武器装备信息系统中流动的情报、命令等各类电子信息的秘密性、真实性、完整性，以及处理这些电子信息的软、硬件应用系统的可靠性所采取的各项电子信息技术。
　　目前所有正在使用的电子信息系统都或多或少地存在着技术漏洞以及可以被敌人利用的技术弱点，这些技术弱点或漏洞，有些限于当今的技术能力而无法克服，有些是属于电子信息与生俱来的基本属性而无法改变。理想的信息安全技术是能够彻底地根除这些安全隐患，确保信息内容绝对安全的技术。但基于以上提到的原因，以目前的技术水平，信息安全技术还无法达到这种功能，只能通过使信息安全技术措施在效能上高于信息破坏措施的手段来达到信息保护的目的。目前所采用的信息安全技术措施的基本原理是针对敌方在进行信息破坏时所可能利用的信息系统安全漏洞和弱点，采用相应的反制技术措施，尽可能降低这些安全漏洞和弱点的可利用性，使敌方无法利用这些安全漏洞和弱点对本方信息安全构成威胁。
　　航空信息系统的信息来源广泛、形式多样，由于只能采用无线通信方式，信息更容易遭到截获和干扰。另外，航空信息系统采用分布式和网络化结构，受到病毒攻击的危险性也随之增加。根据这一情况，信息安全工作的目标就是要通过技术手段对这些可被敌利用的安全隐患进行弥补，使敌方利用其现有技术手段无法对我方信息进行破坏，以显著提高航空武器装备信息系统的信息安全程度。需要指出的是，在当今异常复杂的空中战场信息对抗环境中，信息安全是一项复杂的系统工程，对信息资源采用防御式安全保护只是信息安全措施的一个重要组成部分，最大限度地实现信息安全需要对多种技、战术手段进行综合应用。
　　二、对航空技术和产品的影响
　　人类进入到信息社会，现代战争形式也由机械化战争转变为信息化战争。随着现代空中作战对信息的依赖程度越来越高，信息安全隐患所造成的危害也越来越大，信息安全已成为影响空中作战进程的重要因素之一。信息安全技术虽然不能直接提高航空武器装备攻击性能，但它却是充分发挥航空武器装备作战效能的重要保证。同时，信息安全技术作为一个完整的技术体系，对航空武器装备信息系统的应用与发展起到显著的支持和推动作用，对整个航空技术和产品的发展将产生深远的影响。
　　1.保证航空武器信息系统的可应用性
　　未来空中作战是在更为广阔的空域内由更多武器装备参与进行的更为机动的作战，所有航空武器装备在各级信息系统的控制和支持下协同完成作战任务。一个完善的应用系统既要有先进的技术性能同时还要具备很高的可利用性，先进系统的最终价值体现在具体应用中所能产生的效能。航空武器信息系统作为由众多高技术集合而成的战场应用工具，准确、稳定、有效地使用是最为重要的。如果一旦受到外界的干扰侵犯，信息系统就陷于瘫痪或被迫停止使用，再先进的航空武器信息系统也只能成为无用的摆设。理论上，在空中战场上信息系统使用得越充分、作用范围越广，空中力量整体作战效能就越能得到发挥，但实际上，恶劣的作战环境所产生的信息安全问题又极大地限制了航空装备信息系统的任意部署。信息安全技术通过加强信息安全防护能力，大大提高系统的可利用性，可以显著增加对航空信息系统的需求，为航空信息系统技术和产品的开发、生产提供源动力。同时，多级信息安全技术还从技术上确保了建设航空武器装备信息一体化的可行性。
　　2.推动航空新技术、新产品的开发和利用
　　信息安全技术的迅速发展从客观上推动了部分航空新技术、新产品的发展。在无线通信领域，信息安全技术主要是指对抗无线通信截获、干扰等通信对抗活动所采取的通信反对抗技术。在通信反对抗技术的研究过程中，研究人员对无线通信的通信频谱、波形等技术特性以及通信信号可能受到的威胁有了更深的了解和认识。通过充分利用这些知识，研究人员不断推出采用新技术理念的无线通信产品，这些新产品不仅在敌方实施强通信干扰时能保证有效工作，在自然界弱干扰的环境中通信效果更是可以得到极大的改善。任何事物都存在正反两个方面，为了对付新出现的无线通信方式，实施通信对抗的一方也要不断研究出新的对抗技术手段，无线通信反对抗技术的快速发展又极大地刺激了通信对抗干扰技术的向前发展。从航空无线通信产品的发展历程可以看出，围绕着无线通信过程中的信息安全，大量通信对抗和反对抗技术产品不断涌现，一批新技术产品的推出将伴随着另一批新技术产品的出现，对抗、反对抗技术和产品在相互抑制、反抑制中共同向前发展。
　　3.成为提高航空武器智能化水平的保障
　　随着机载计算机能力的不断提高，人工智能化的辅助决策系统将逐步进入实用，作战飞机实现智能化作战的核心是机载计算机。目前，空中网络的规模还不及地面网络，对机载计算机系统进行攻击所造成的破坏力要小于对地面信息系统所造成的破坏力，随着机载计算机系统与地面、卫星组成的信息网络的不断完整，机载计算机系统受到敌人信息攻击的可能性将迅速增加。目前机载数据库的内容只有导航数据、数字地图等少量数据，飞机信息系统强调实时传输，数据的时效性强但没有太多的保留价值，数据的丢失和损坏所造成的危害还不是非常大。随着作战任务的不断丰富以及机载武器系统智能化程度的不断提高，机载数据库的内容将逐步丰富起来，如果数据库中与战术规划、武器投放建议、自动目标识别、航迹规划等有关的数据遭到破坏，后果将是非常严重的。信息安全技术成为实现未来航空武器装备智能化作战的重要因素之一。
　　三、技术发展概况
　　信息安全的重要性在早期战争中已经得到了验证，二次大战中，日本在中途岛海战中失败的一个关键原因就是通信密码遭到破译。随着空中力量信息化水平的不断提高，特别是自海湾战争后以信息作战为核心的新型作战形式的出现，信息安全技术开始进入更快的发展时期。
　　信息安全技术的重要性已引起世界军事强国的高度重视，各国纷纷投入巨额资金开发信息安全技术。美国把信息安全保密与未来作战直接联系起来，将"安全保密"作为"信息战"的核心，每年拨出数十亿美元，用于加强国防信息安全保密。经过几十年的发展，信息安全技术已经发展成为一个庞大的技术群，包括信息内容的保密、信息内容的完整、信息的安全传输、网络系统安全等多个技术类别，基本上任何一种信息对抗技术都会有一种或多种信息安全技术与之对抗。
　　目前，信息安全技术已进入到全面应用阶段，大量成熟的信息安全技术被广泛应用于军用航空信息系统的各个组成部分中，美国更是在军用航空武器装备的计划、准备和使用阶段为信息安全系统制定了通用规则，信息安全技术已成为构造机载信息系统的关键技术之一。以美国及北约使用的机载数据链为例，早期的LINK4A和LINK11数据链都不具有抗干扰能力，数据加密能力也不强。到了研制LINK16数据链时，大量的信息安全技术得以应用，机载通信开始具有了抗干扰、高保密通信功能。
　　面对更为严峻的信息对抗环境，信息安全技术正在融合编程、数字、光等其他技术手段的优点，进一步提高航空信息系统的安全水平。美国在研制三军通用的联合战术无线电系统（JTRS）的过程中采用了可编程信息安全技术，通过利用全部可编程的超标量结构研制的信息安全模块，系统可以在不改变硬件的条件下灵活地采用多种传统加密算法以及未来的高数据率算法。由于数字信号只有"0"和"1"两种状态，数字通信比模拟通信更易于进行波形调制和信号加密，具有更强的抗干扰能力和保密通信能力。正是由于数字通信技术具有的这些信息安全优势，外军最新空军信息系统已经开始采用数字化传输系统，以数字电磁波取代原有的模拟电磁波，提高数据传输的可靠性。另外，国外先进机载航空电子信息系统还广泛利用光纤总线进行系统内的信息传输，由于具有抗干扰性强，保密性好的优点，采用光纤信息传输系统可以大大缓解电磁干扰、电磁脉冲、高强度无线电频率等对战机飞行安全产生的威胁。
　　从总体上看，对信息提供安全保障的难度要大于对信息进行攻击的难度，虽然信息安全技术取得了巨大的成果，但信息安全问题仍然十分突出。美国的信息安全技术在世界上占据领先地位，但美国空军指挥系统的计算机仍不断遭到黑客的攻击。出现这一问题既有技术原因也有攻击途径越来越多、方法越来越隐蔽的原因。由此可见，信息安全技术的发展空间仍然十分广阔，技术需求仍然十分强烈，随着信息化战争的不断深入，一体化空中作战体系的逐步完善，信息安全技术仍将进一步向前发展。
　　四、关键技术
　　信息安全所涉及的技术门类非常广泛，以下只就航空信息系统中利用比较广泛、效果比较好的几项关键技术作简要介绍。
　　1. 跳频（FH）技术
　　跳频通信技术是扩频通信技术的一个分支，其基本原理是使发出信号的载波频率不断随机跳变，令敌方的侦察和干扰难以跟上通信载频的变化，从而无法实施干扰。因为跳频技术具有突出的抗干扰能力特性，所以一直以来都倍受军事通信领域的青睐，跳频技术已成为主要的机载通信抗干扰手段。跳频电台之间要成功地进行跳频通信，收发双方必须同时满足三个条件，即跳频频率相同、跳频序列相同、跳频的时钟相同（允许存在一定的误差），三个条件缺一不可。跳频的性能好坏取决于频率点变化的多少和频率点变化的快慢，频率点越多（带宽越宽）、跳速越高，信息被敌方发现、截获和测向的概率就越低，通信的隐蔽性就越好。跳频系统也存在着易于被敌人发现和抗多频干扰及跟踪式干扰能力有限的缺点。除了不断提高频变速度和扩大频率集的数量，目前克服跳频通信抗干扰局限性的一个有效方法就是通过将跳频技术与直接序列扩频（DS）技术相结合实施直扩加跳频的混合通信方式，美国三军联合战术信息分发系统（JTIDS）就是采用这种混合通信方案来达到抗干扰目的。
　　2. 加密技术
　　信息加密是利用技术手段把重要的数据变为乱码（加密）传送，到达目的地后再用相同或不同的手段进行还原（解密），加密技术是最常用的信息安全技术手段之一。加密技术包括两个关键环节：算法和密钥。算法是指将可以理解的信息与一串数字（密钥）结合，产生不可理解的密文的步骤，密钥是用来对数据进行编码和解析的一种算法。信息加密技术的优劣体现在密码不能被敌方破译的能力。在实际应用中，对信息的保密存在一个最小保护时间，如果一项加密技术使得敌方无法在一定的承受范围内（时间、资源、经费等）进行破译，这项技术就应认为是有效的。在无线电通信中，电波是向各处发散的，战场上敌我双方都可以收到。所以，对于采用无线电通信作为通信手段的空中作战平台，对作战信息进行加密处理就显得尤为重要。目前，外军要求在执行所有任务的过程中，即使潜在的对手没有监听未加密信号的能力也必须使用具有密码加密能力的战术无线电台，加密功能也被作为新采购的无线电通信系统必不可少的技术指标。
　　3.入侵探测技术
　　入侵探测技术用来探测、报警和预防计算机网络系统可能遭受到的病毒攻击，实时入侵探测的关键在于建立完善的入侵探测知识系统或专家系统。入侵探测是对付恶意袭击的第一道关键防线，是衡量一个信息防御体系是否完整有效的重要因素。强大的、完整的入侵探测体系可以弥补防火墙相对静态防御的不足，对计算机网络系统的安全防范起到至关重要的作用。随着病毒远程无线注入技术的出现，机载计算机网络系统遭受病毒攻击的可能性大大增加。相对于电磁干扰，计算机病毒对航空信息系统所造成的危害将更为严重。鉴于这种情况，入侵探测技术作为保证计算机网络系统安全的一个重要手段越来越受到各国军方的重视。美国国防部正在研制下一代网络入侵探测技术，通过将入侵探测系统、路由器、防火墙与网络管理部件结合在一起，实现对穿越多重网络边界攻击的自动跟踪。


21世纪航空电子面临的挑战
　　 21世纪对航空电子将面临降低成本，突破"信息障"适应新的作战环境、提高生存率、冲破人文阻力四大挑战。综合化技术、开放式系统结构、新型传感器、数据融合、模块化、先进的武器火控技术、大容量超高速计算技术、智能座舱、仿真等则是航空电子向纵深发展需要解决的关键技术
　　 自从1949年 "AVIONICS"这个词出现至今已整整半个世纪，其发展趋势呈指数曲线上升。特别是最近20年，随着微电子、计算机和信息技术的发展及需求牵引，航空电子得到了飞速发展。就机载雷达而言，其探测距离由几千米延伸到近200千米（预警机可达400千米）；从单目标探测发展到多目标探测；由几种功能发展到多功能；重量则下降到不足原来的1/10。系统也由各自分立的单个设备发展到今天的综合系统。
　　 航空电子的发展一方面对飞机作战效能的提高起着重要作用；另一方面也带来一系列问题，诸如，作战环境越来越复杂，要求越来越高,价格呈直线上升以至达到用户难以承受的地步；常规的研制周期赶不上元器件的更新换代；技术的发展要求生产关系必须变革等等。以下是21世纪航空电子面临的主要挑战内容。
　　 "买得起、用得起"
　　过去人们对性能的追求远比价格感兴趣，导致今天系统越来越复杂，成本越来越高。即将服役的EF-2000、F-22飞机，其航空电子的成本占飞机总成本的30％～40%。在硬件成本增加的同时，软件费用也呈上升趋势。最终导致飞机成本急剧上升。军方意识到问题严重性后不得不采取措施。美国为此提出了"经济上可承受的国防采办"策略，简化国防采办程序，JSF的价格限制在2800万～3500万美元之间。由于过去一直不太重视可靠性和维修性，使得使用保障费用很高。60年代一架飞机的使用保障费用为采购费用的4～5倍，到90年代虽经多方努力该项费用仍高达采购费用的1.5～2倍（其中航空电子和发动机占比重最大）。仅仅"买得起"还不行，还必须能"用得起"。
　　 "买得起、用得起"的关键是军方和设计师要有一个全局观念，把性能、价格、可靠性、维修性同时纳入指标体系，在性能价格上有一个合适的折衷。为了降低全寿命成本必须全面采取措施，如在系统结构上采用开放式，便于更改和扩充；减少模块种类，使用公用标准模块（SEM）；实现RF综合和信息融合，减小体积、重量，提高信息质量；改变软件按DOD-STD-2167A瀑布式寿命期模型的开发方式，推荐采用螺旋式或周期式寿命模型减少软件开发费用；美国国防部正在讨论和试验如何用工业标准或商用标准取代军用标准，提倡使用商用货架产品（COTS），以达到性能、成本、可用性三者兼顾。可靠性、维修性的合理设计可减少维修人力、设备供应以及保障设备和器材，可降低维修人员技术等级要求和培训要求，进而降低飞机的使用保障费用。
　　 "突破信息障"
　　 21世纪的战争将是数字化、信息化的战争。这样的战争已没有前线概念，只要有侦察、通信手段和精确制导武器，想打哪里，就可以打哪里。我们正面临以平台为核心向以网络为核心的过渡期，各种参战飞机将作为协同式信息化作战装备的重要组成部分。飞机平台将成为信息网上的一个节点。只有把参战飞机纳入海、陆、空、天一体化网络，才能形成一个高效的空战系统。
　　 当年飞机"突破音障"进入超音速飞行，使战斗机产生了一个质的飞跃。
　　 几十年来，"超高速，大机动"一直是飞机设计师追求的目标。而今天，交战双方在很远就能发现对方，用远程精确制导武器在很远的地方就能击落对方，"超高速，大机动"的迫切性将让位于"尽早获取信息"，"突破信息障"这个最迫切的问题。
　　 电子技术、信息技术的发展，把现代战场扩延到几乎无边无际的程度。太空有卫星，海底有潜艇，弹道式导弹能打到地球任何地方，看不见的电磁空间里正进行着电子战，连人类最后的避难所--内心世界也躲不过心理战的打击。
　　 作战地域的宽度、纵深和高度随着人类的想象力和掌握技术的程度直逼极限。我们无法把电磁空间视作原来意义上的战场空间，有人称其为"人造空间"或"技术空间"，因为电磁信号不占据任何常理空间，同时又能充盈并控制这一空间。"网络空间"是由电子和信息技术再加上专门设计的独特联结方式而形成的"技术空间"。
　　 信息掌握能力的大小将是今后空战制胜的关键，战时采用各种手段以最快的方式了解空间的态势（SA）是头等大事，作为这一网络空间的一个节点--航空电子系统，肩负着航空武器平台"突破信息障"的重任，负责所有的信息收集、处理、传输和应用。成为名副其实的飞机耳、目、大脑和神经。
　　 提高生存率
　　保护自己和打击敌人是一个问题的两个方面，要想打击敌人，必须善于保存自己。在复杂环境下，提高飞机生存率，成为一个十分重要的问题。
　　 提高生存率的首要措施是减小飞机平台及其上设备的可探测性。现代飞机设计师非常重视飞机设计的隐身问题，采用各种隐身的外形、材料和涂层力求最大限度地降低飞机的雷达反射截面（RCS）。F-117的RCS只有0.025米2，B-2的RCS也只有0.1米2。但都是针对雷达的微波频段而言，在红外及可见光波段却不是这样。
　　 所以现代飞机必须降低在雷达、红外、光等各个波段的可探测性。最近俄、美等国在研究有源隐身，让飞机周围形成一个等离子云区，使各种波段，甚至可见光也"看不见"。一味从外形上降低RCS，会带来气动性能过分降低，F-117虽隐身性好，但机动性差，只能作攻击机用；过分地追求隐身还会增加飞机的维修费用；另一方面可探测距离与RCS的四次方根成正比，RCS降低16倍，可探测距离才缩短一半，所以应该综合权衡。
　　 对于飞机隐身还有一个不可忽略的问题是装在其上的电子设备必须具有低截获概率（LPI）。机载雷达是一个很强的微波反射源和辐射源，发射出去的大功率微波信号也很容易被对方电子支援（ESM）系统探测到，为此天线的波瓣及旁瓣，发射的波型及频率和功率管理必须有完善的设计和严格的控制。扩充新频段，采用新体制，开发新无源传感器是一个方向，红外等光电被动传感器越来越受到人们重视。
　　 由ESM、电子防护（ED）和电子攻击（EA）构成的机载电子战是提高军用飞机生存率的重要手段，具有电子支援能力的雷达告警接收机（RWR）、导弹接近告警装置（MWS）是机载电子侦察的主要设备；根据电子侦察提供的威胁信号实施有源或无源干扰是飞机自卫的主要手段，抗击敌人的干扰，实施电子防护也能提高飞机的生存率。提高传感器的探测距离，增大导弹的射程，提高导引头的精度，在对方的防区以外发射导弹将敌人或目标击毁，这种把敌人拒于"国门之外"的防区外发射的导弹也是提高飞机生存率的有效手段。采用先进的R＆M技术（如增加余度和容错能力），减少对易受摧毁的系统和设备的依赖也是提高生存率的有效措施。
　　 冲破人文阻力
　　随着技术的发展及用户的要求，21世纪航空电子将会走完一个由简单到复杂到精化的发展过程。
　　 这种"精化"是对高度复杂系统的归并、综合和升华。它将原有设备界面模糊化，例如传感器的综合，要求设计者不是分别面向雷达、通信、导航、识别、电子战、红外搜索跟踪、前视红外、激光测距，而是面向射频模块、光/电模块，用这些共用模块完成上述功能。
　　 这就要求设计师有宽广的知识面，不但要懂雷达，还要懂电子战，懂通信、导航、识别和光电传感器。生产力的发展将促进生产关系的变革，涉及到习惯的改变和既得利益的重新分配, 其阻力可能比技术障碍更大，但却是技术发展的必然结果。 　　　　

21世纪的航空电子将面临降低成本，突破"信息障"适应新的作战环境、提高生存率、冲破人文阻力四大挑战。综合化技术、开放式系统结构、新型传感器、数据融合、模块化、先进的武器火控技术、大容量超高速计算技术、仿真等是航空电子向纵深发展需要解决的关键技术
　　 关键技术
     向深度和广度发展的综合化技术
　　 "综合化"在航空电子领域虽然喊了30多年，但只有正在研制的F-22和JSF才用了真正的综合航空电子系统。F-22飞机按常规需要60多根天线，工作波段不同的多种接收机、发射机，都是处于各自分立状态，有待于"综合"，现在已经综合成十几根天线，下一步还要继续综合。正在执行的"综合传感器系统（ISS）"计划，天线孔径，射频、信号处理、数字处理都将采用共用概念。"综合孔径传感器系统"（IASS），用一个480×680像素的红外焦平面阵（IRFPA）完成前视红外（FLIR）、红外搜索跟踪（IRST）、电视摄像（TCS）功能。"分布孔径红外系统"（DAIRS）把MWS和IRSI、FLIR等功能综合成一个系统。"综合红外对抗系统"（SIIRCM）、"综合射频对抗系统"（SIRFC），将定向红外对抗和紫外线导弹告警结合起来。飞机上的机电系统（燃油、液压、环控、电源等）也在朝着综合化的方向发展。F-22、EF-2000，飞机对机电系统实施统一的控制和管理，这就是所谓公共设备管理系统，并纳入航空电子综合系统统一管理和控制。下一步将朝着功能和能量的综合方向发展，由一个整体的综合系统完成目前由各机电系统完成的全部功能。
　　 综合已不限于单机之内，最大限度地利用机外信息资源将是今后的一个显著特点。通过数据链在编队飞机之间或侦察电子战飞机和攻击机之间进行实时数据传输早已实现，例如美国海军提出的CEC概念（传感器联网），AH-64直升机已和舰载、机载、岸基传感器及武器系统交联成网，实时传输目标数据，让最有利的平台进行攻击。此外2020年有人驾驶飞机与无人驾驶飞机混合编队作战，将成为现实。飞机上的航空电子综合系统将成为海、陆、空、天综合立体网上的一个结点。
　　 开放式系统结构
　　 开放式系统结构是由开放系统接口标准所定义的一个结构框架。具有可移植性、可变规模性、可交互操作性。该结构最具吸引力的是在计划开发、采购、维修及更新时能降低成本。其原因是它增加了可重新使用机会，更有可能使用COTS，还能快速建立系统模型。采用该结构后，较好地解决了系统的功能扩充、修改、元器件的更新换代。开放式系统结构由民用向军用推广存在着争论，主要由于标准的和最佳性能不能兼顾，一些领域还不能完全满足军事上的需要，这就要和专利性标准相结合。另外，同样的接口，可能有几个开放式结构的选择，减少了可重用的优点；政府对其控制力度较弱。但不管如何，开放式工业标准向军用过渡趋势已很明显，因为该标准为减少成本，增加竞争，增加可互用性提供了潜在的优势。为此，美国有关方面，正在不断探索开放系统结构向军事上应用的转移。其发展趋势是不可逆转的。
　　 新型传感器
　　 通常传感器的费用占整个航空电子的70%。多功能、高精度、低截获概率的传感器一直是人们追求的目标。 有源相控阵天线的出现，克服了原来机械式扫描雷达的许多缺点，更突出了它的重要性，以致有人说，未来十年内，不能制造有源机载相控阵雷达的制造商，将要逐渐退出机载雷达行业。有源相控阵雷达采用电控波束扫描，有多种灵活和交错的工作模式，可以同时对多目标进行搜索和跟踪，制导多枚导弹同时攻击。可以同时形成各种不同形状的波束实现不同的功能，还可以自适应波束成形，把能量零位置于敌方干扰的方向，以减小雷达的RCS。如果有5%的收/发模块（T/R）发生故障，雷达还能继续工作，具有所谓"完美降级"能力。它还能实现波束锐化（DBS）和合成孔径（SAR）及逆合成孔径（ISAR）工作模式，以便对海上或地面目标成像，提高探测精度。有源相控阵雷达的关键是收/发模块的性能和价格及雷达的总体设计。目前世界上只有F-22飞机上的AN/APG-77雷达是有源相控阵雷达，英、法、俄正处于研制阶段。
　　 红外/光电传感器已从过去补充射频传感器的地位上升到和射频传感器配合作战的地位，甚至在某些情况下更具优势。1991海湾战争，美国的红外夜视系统在"蓝盾"吊舱及F-117飞机上初露头角并取得成功。1993年出现第二代前视红外系统（FLIR）为线阵，采用旋转扫描反射镜，分辨率有所提高。第三代采用凝视焦面阵，分辨率更高，探测距离为第二代的两倍，第一代的四倍，基本上能在除云层以外的任何恶劣气象条件下工作。第四代的产品也正在研制。诺斯罗普·格鲁门公司正在为JSF飞机研制一种保形多功能红外传感器系统，它由六个分布于机体、且与表皮共形的轻型红外传感器组成，每个传感器能提供90°×90°的视场，从这些数据可以组合成全方位图像，亦就是说这些重叠分布的传感器能为驾驶员提供360°范围搜索与跟踪和导弹告警。1000×1000元的凝视阵将使系统能从高质量的画面中提取目标数据。
　　 数据融合
　　 数据融合概念出现在70年代，但真正在军事上的应用是80年代开始的，特别是在海湾战争、"沙漠之狐"和北约入侵科索沃的"盟军"行动中，多国部队C3I融合系统发挥了重要作用。数据融合是一种多层次、多方位的处理过程，对多种来源数据进行检测、相关、估计和组合以达到精确的状态估计和识别估计及完整的态势评估和威胁评估。
　　 现代作战环境越来越恶劣，各种探测器都想准确地探测对方而又千方百计干扰对方，不想被对方探测自己，导致飞机上传感器呈增多趋势（如雷达、红外、激光、电子战、通信、导航、识别等）。它们提供各种类型信息，再加上外部（如卫星、预警机、联合监视目标攻击雷达系统、联合战术信息分配系统等）也提供大量信息，如何鉴别这些信息的真伪和精粗，如何从这些数据中提取更多的有用信息，这正是融合所要解决的问题。另外在多模制导和复合制导的精确制导武器中采用融合技术不但可以提高系统的检测概率、降低虚警率，而且可以解决自动目标识别（ATR）问题。
　　 关于态势评估和威胁估计发展较为缓慢，关键是除了传感器提供的数据外，还要考虑到许多外部环境（如周边环境，兵力结构、社会因素），故难度较大。目前试验把人工智能应用到数据融合，以解决态势评估和威胁估计。
　　 模块化、标准化
　　 开放式系统结构必要条件是模块化，模块化航空电子综合系统的主要特征是结构分层。系统结构分层是形成模块化、通用化和综合化的关键，也是影响资源利用率的重要因素，在顶层设计时必须要折衷和权衡系统结构层次。模块化是为了系统重构、扩张、修改和维护。通用化是为了最大限度地利用相同模块、部件、元件以减少品种降低成本。
　　 标准模块（SEM）是模块化的基础。采用集成机柜、标准模块后，取消了外场可更换单元（LRU），取而代之的将是标准模块，又称外场可更换模块（LRM），整个航空电子系统由三级维修变成两级维修，大大减少了后勤保障费用。由于模块的标准是公开发布的，这对成本竞争和元器件的过时更改非常有利。目前西方国家无论是军用还是民用航空电子都普遍采用这种结构。每一个标准模块用若干个多芯片模块（MCM）或微波单片集成电路(MMIC）构成，而每个MCM或MMIC至少又有几十个VHSIC和ASIC芯片组成。F-22飞机的航空电子一共有123类（包括数字、模拟、电源、孔径、机柜接口）591个模块。为进一步降低成本，还在压缩品种，提倡通用。
　　 大容量、超高速计算技术
　　 不久的将来，机载计算机将需要1000MIPS和25000MOPS的处理能力，输入带宽需要6000MBPS，数据处理存储容量为200MB，信号处理存储容量要达到500MB。同时数据通信和数据网络将成为成本最高和最值得研究的技术。平台的总体结构、软件的总体结构（核心处理软件和任务处理软件）是首先要考虑的。基于标准模块的计算机系统，模块之间通过一体化数字网络实现数据交换。统一互联网将取代功能单一的各种总线和网络以减轻数据传输的瓶颈，提高可靠性。将用开放式系统设计思想，重用设计技术，商用货架产品、再工程技术，软、硬件可升级性，降低全寿命周期成本以适应信息技术的飞速发展。自适应容错技术、分布实时资源管理技术进一步加强，实现定期维修和"免维修"。
　　 软件规模在不断扩大，F-22的软件达155万行，成本进一步增加，开发环境也不适应硬件发展，估计不久的将来软件将成为航空电子系统发展的瓶颈。
　　 仿真技术
　　 随着系统复杂化和成本增加，系统仿真（含半实物仿真）显得格外重要。通过虚拟仿真可以为武器系统提供适易的性能和价格的航空电子系统方案。驾驶员操纵虚拟样机可以反复修改模型或样机，还可以用于飞行员训练，大大减少研制费用和试飞训练费用，缩短研制周期。俄罗斯国家航空系统研究院的实践表明：过去一架新飞机的试飞定型工作量，地面实验分析占20%，空中试飞占80%；建立了完善的仿真实验设施后，试飞只占20%，地面占80%。 仿真技术的重点是系统建模、验模、置信度/可信性及其评估、目标生成、激励器的研制和空战虚拟现场的形成。随着虚拟技术的发展，仿真技术在今后航空电子系统的研制中必将起着重要作用。



信息安全技术
　　Information Safety Technologies
　　中国航空工业发展研究中心　黄培生
　　摘要：信息安全技术的重要性已经越来越引起世界各国军事领域的高度重视，开发新的信息安全技术和产品，提高信息安全防护的能力，已成为夺取未来战争信息优势的重要保障。本文通过简要介绍信息安全技术的定义、作用、发展以及关键技术组成，对信息安全技术的现状和未来发展作了概况性的描述。
　　关键词：信息　安全　技术　航空　电子　系统
　　一、 技术概念和原理
　　现代社会是一个信息社会，信息已成为国家政治、军事、经济活动以及人们日常生活必不可少的一项要素。随着当今社会对信息的依赖程度越来越高，信息安全对整个社会的正常运转以及各种军事行动的有效实施的重要性也随之提高，信息安全技术已逐步成为信息技术的重要支撑技术之一。
　　从广义上讲，凡是涉及到信息的安全性、完整性、可用性、真实性和可控性的相关理论和技术都是信息安全所要研究的领域。这里提到的信息安全既包括信息内容的安全，也包括产生、传播和使用信息的信息系统或人的安全，对信息的威胁可来自外部也可来自内部，既可能是故意的也可能是无意的。同时，实现信息安全的措施也很多，既有主动方式也有被动方式，所采取的手段既包括摧毁威胁源、伪装等战术手段，也包括电子反对抗等技术手段。狭义的信息安全技术是指为对抗利用电子信息技术手段对信息资源及软、硬件应用系统进行截获、干扰、篡改、毁坏等恶意破坏行为所采用的电子信息技术的总称。本文所涉及的航空信息安全技术将局限在狭义信息安全领域，属于信息防御的技术范畴，主要介绍保护航空武器装备信息系统中流动的情报、命令等各类电子信息的秘密性、真实性、完整性，以及处理这些电子信息的软、硬件应用系统的可靠性所采取的各项电子信息技术。
　　目前所有正在使用的电子信息系统都或多或少地存在着技术漏洞以及可以被敌人利用的技术弱点，这些技术弱点或漏洞，有些限于当今的技术能力而无法克服，有些是属于电子信息与生俱来的基本属性而无法改变。理想的信息安全技术是能够彻底地根除这些安全隐患，确保信息内容绝对安全的技术。但基于以上提到的原因，以目前的技术水平，信息安全技术还无法达到这种功能，只能通过使信息安全技术措施在效能上高于信息破坏措施的手段来达到信息保护的目的。目前所采用的信息安全技术措施的基本原理是针对敌方在进行信息破坏时所可能利用的信息系统安全漏洞和弱点，采用相应的反制技术措施，尽可能降低这些安全漏洞和弱点的可利用性，使敌方无法利用这些安全漏洞和弱点对本方信息安全构成威胁。
　　航空信息系统的信息来源广泛、形式多样，由于只能采用无线通信方式，信息更容易遭到截获和干扰。另外，航空信息系统采用分布式和网络化结构，受到病毒攻击的危险性也随之增加。根据这一情况，信息安全工作的目标就是要通过技术手段对这些可被敌利用的安全隐患进行弥补，使敌方利用其现有技术手段无法对我方信息进行破坏，以显著提高航空武器装备信息系统的信息安全程度。需要指出的是，在当今异常复杂的空中战场信息对抗环境中，信息安全是一项复杂的系统工程，对信息资源采用防御式安全保护只是信息安全措施的一个重要组成部分，最大限度地实现信息安全需要对多种技、战术手段进行综合应用。
　　二、对航空技术和产品的影响
　　人类进入到信息社会，现代战争形式也由机械化战争转变为信息化战争。随着现代空中作战对信息的依赖程度越来越高，信息安全隐患所造成的危害也越来越大，信息安全已成为影响空中作战进程的重要因素之一。信息安全技术虽然不能直接提高航空武器装备攻击性能，但它却是充分发挥航空武器装备作战效能的重要保证。同时，信息安全技术作为一个完整的技术体系，对航空武器装备信息系统的应用与发展起到显著的支持和推动作用，对整个航空技术和产品的发展将产生深远的影响。
　　1.保证航空武器信息系统的可应用性
　　未来空中作战是在更为广阔的空域内由更多武器装备参与进行的更为机动的作战，所有航空武器装备在各级信息系统的控制和支持下协同完成作战任务。一个完善的应用系统既要有先进的技术性能同时还要具备很高的可利用性，先进系统的最终价值体现在具体应用中所能产生的效能。航空武器信息系统作为由众多高技术集合而成的战场应用工具，准确、稳定、有效地使用是最为重要的。如果一旦受到外界的干扰侵犯，信息系统就陷于瘫痪或被迫停止使用，再先进的航空武器信息系统也只能成为无用的摆设。理论上，在空中战场上信息系统使用得越充分、作用范围越广，空中力量整体作战效能就越能得到发挥，但实际上，恶劣的作战环境所产生的信息安全问题又极大地限制了航空装备信息系统的任意部署。信息安全技术通过加强信息安全防护能力，大大提高系统的可利用性，可以显著增加对航空信息系统的需求，为航空信息系统技术和产品的开发、生产提供源动力。同时，多级信息安全技术还从技术上确保了建设航空武器装备信息一体化的可行性。
　　2.推动航空新技术、新产品的开发和利用
　　信息安全技术的迅速发展从客观上推动了部分航空新技术、新产品的发展。在无线通信领域，信息安全技术主要是指对抗无线通信截获、干扰等通信对抗活动所采取的通信反对抗技术。在通信反对抗技术的研究过程中，研究人员对无线通信的通信频谱、波形等技术特性以及通信信号可能受到的威胁有了更深的了解和认识。通过充分利用这些知识，研究人员不断推出采用新技术理念的无线通信产品，这些新产品不仅在敌方实施强通信干扰时能保证有效工作，在自然界弱干扰的环境中通信效果更是可以得到极大的改善。任何事物都存在正反两个方面，为了对付新出现的无线通信方式，实施通信对抗的一方也要不断研究出新的对抗技术手段，无线通信反对抗技术的快速发展又极大地刺激了通信对抗干扰技术的向前发展。从航空无线通信产品的发展历程可以看出，围绕着无线通信过程中的信息安全，大量通信对抗和反对抗技术产品不断涌现，一批新技术产品的推出将伴随着另一批新技术产品的出现，对抗、反对抗技术和产品在相互抑制、反抑制中共同向前发展。
　　3.成为提高航空武器智能化水平的保障
　　随着机载计算机能力的不断提高，人工智能化的辅助决策系统将逐步进入实用，作战飞机实现智能化作战的核心是机载计算机。目前，空中网络的规模还不及地面网络，对机载计算机系统进行攻击所造成的破坏力要小于对地面信息系统所造成的破坏力，随着机载计算机系统与地面、卫星组成的信息网络的不断完整，机载计算机系统受到敌人信息攻击的可能性将迅速增加。目前机载数据库的内容只有导航数据、数字地图等少量数据，飞机信息系统强调实时传输，数据的时效性强但没有太多的保留价值，数据的丢失和损坏所造成的危害还不是非常大。随着作战任务的不断丰富以及机载武器系统智能化程度的不断提高，机载数据库的内容将逐步丰富起来，如果数据库中与战术规划、武器投放建议、自动目标识别、航迹规划等有关的数据遭到破坏，后果将是非常严重的。信息安全技术成为实现未来航空武器装备智能化作战的重要因素之一。
　　三、技术发展概况
　　信息安全的重要性在早期战争中已经得到了验证，二次大战中，日本在中途岛海战中失败的一个关键原因就是通信密码遭到破译。随着空中力量信息化水平的不断提高，特别是自海湾战争后以信息作战为核心的新型作战形式的出现，信息安全技术开始进入更快的发展时期。
　　信息安全技术的重要性已引起世界军事强国的高度重视，各国纷纷投入巨额资金开发信息安全技术。美国把信息安全保密与未来作战直接联系起来，将"安全保密"作为"信息战"的核心，每年拨出数十亿美元，用于加强国防信息安全保密。经过几十年的发展，信息安全技术已经发展成为一个庞大的技术群，包括信息内容的保密、信息内容的完整、信息的安全传输、网络系统安全等多个技术类别，基本上任何一种信息对抗技术都会有一种或多种信息安全技术与之对抗。
　　目前，信息安全技术已进入到全面应用阶段，大量成熟的信息安全技术被广泛应用于军用航空信息系统的各个组成部分中，美国更是在军用航空武器装备的计划、准备和使用阶段为信息安全系统制定了通用规则，信息安全技术已成为构造机载信息系统的关键技术之一。以美国及北约使用的机载数据链为例，早期的LINK4A和LINK11数据链都不具有抗干扰能力，数据加密能力也不强。到了研制LINK16数据链时，大量的信息安全技术得以应用，机载通信开始具有了抗干扰、高保密通信功能。
　　面对更为严峻的信息对抗环境，信息安全技术正在融合编程、数字、光等其他技术手段的优点，进一步提高航空信息系统的安全水平。美国在研制三军通用的联合战术无线电系统（JTRS）的过程中采用了可编程信息安全技术，通过利用全部可编程的超标量结构研制的信息安全模块，系统可以在不改变硬件的条件下灵活地采用多种传统加密算法以及未来的高数据率算法。由于数字信号只有"0"和"1"两种状态，数字通信比模拟通信更易于进行波形调制和信号加密，具有更强的抗干扰能力和保密通信能力。正是由于数字通信技术具有的这些信息安全优势，外军最新空军信息系统已经开始采用数字化传输系统，以数字电磁波取代原有的模拟电磁波，提高数据传输的可靠性。另外，国外先进机载航空电子信息系统还广泛利用光纤总线进行系统内的信息传输，由于具有抗干扰性强，保密性好的优点，采用光纤信息传输系统可以大大缓解电磁干扰、电磁脉冲、高强度无线电频率等对战机飞行安全产生的威胁。
　　从总体上看，对信息提供安全保障的难度要大于对信息进行攻击的难度，虽然信息安全技术取得了巨大的成果，但信息安全问题仍然十分突出。美国的信息安全技术在世界上占据领先地位，但美国空军指挥系统的计算机仍不断遭到黑客的攻击。出现这一问题既有技术原因也有攻击途径越来越多、方法越来越隐蔽的原因。由此可见，信息安全技术的发展空间仍然十分广阔，技术需求仍然十分强烈，随着信息化战争的不断深入，一体化空中作战体系的逐步完善，信息安全技术仍将进一步向前发展。
　　四、关键技术
　　信息安全所涉及的技术门类非常广泛，以下只就航空信息系统中利用比较广泛、效果比较好的几项关键技术作简要介绍。
　　1. 跳频（FH）技术
　　跳频通信技术是扩频通信技术的一个分支，其基本原理是使发出信号的载波频率不断随机跳变，令敌方的侦察和干扰难以跟上通信载频的变化，从而无法实施干扰。因为跳频技术具有突出的抗干扰能力特性，所以一直以来都倍受军事通信领域的青睐，跳频技术已成为主要的机载通信抗干扰手段。跳频电台之间要成功地进行跳频通信，收发双方必须同时满足三个条件，即跳频频率相同、跳频序列相同、跳频的时钟相同（允许存在一定的误差），三个条件缺一不可。跳频的性能好坏取决于频率点变化的多少和频率点变化的快慢，频率点越多（带宽越宽）、跳速越高，信息被敌方发现、截获和测向的概率就越低，通信的隐蔽性就越好。跳频系统也存在着易于被敌人发现和抗多频干扰及跟踪式干扰能力有限的缺点。除了不断提高频变速度和扩大频率集的数量，目前克服跳频通信抗干扰局限性的一个有效方法就是通过将跳频技术与直接序列扩频（DS）技术相结合实施直扩加跳频的混合通信方式，美国三军联合战术信息分发系统（JTIDS）就是采用这种混合通信方案来达到抗干扰目的。
　　2. 加密技术
　　信息加密是利用技术手段把重要的数据变为乱码（加密）传送，到达目的地后再用相同或不同的手段进行还原（解密），加密技术是最常用的信息安全技术手段之一。加密技术包括两个关键环节：算法和密钥。算法是指将可以理解的信息与一串数字（密钥）结合，产生不可理解的密文的步骤，密钥是用来对数据进行编码和解析的一种算法。信息加密技术的优劣体现在密码不能被敌方破译的能力。在实际应用中，对信息的保密存在一个最小保护时间，如果一项加密技术使得敌方无法在一定的承受范围内（时间、资源、经费等）进行破译，这项技术就应认为是有效的。在无线电通信中，电波是向各处发散的，战场上敌我双方都可以收到。所以，对于采用无线电通信作为通信手段的空中作战平台，对作战信息进行加密处理就显得尤为重要。目前，外军要求在执行所有任务的过程中，即使潜在的对手没有监听未加密信号的能力也必须使用具有密码加密能力的战术无线电台，加密功能也被作为新采购的无线电通信系统必不可少的技术指标。
　　3.入侵探测技术
　　入侵探测技术用来探测、报警和预防计算机网络系统可能遭受到的病毒攻击，实时入侵探测的关键在于建立完善的入侵探测知识系统或专家系统。入侵探测是对付恶意袭击的第一道关键防线，是衡量一个信息防御体系是否完整有效的重要因素。强大的、完整的入侵探测体系可以弥补防火墙相对静态防御的不足，对计算机网络系统的安全防范起到至关重要的作用。随着病毒远程无线注入技术的出现，机载计算机网络系统遭受病毒攻击的可能性大大增加。相对于电磁干扰，计算机病毒对航空信息系统所造成的危害将更为严重。鉴于这种情况，入侵探测技术作为保证计算机网络系统安全的一个重要手段越来越受到各国军方的重视。美国国防部正在研制下一代网络入侵探测技术，通过将入侵探测系统、路由器、防火墙与网络管理部件结合在一起，实现对穿越多重网络边界攻击的自动跟踪。

敌我识别系统的发展及给我们的启示
　　Development of the IFF System and Its Reveal to Us
　　海军航空工程学院　 曲东才
　　摘要：介绍了雷达敌我识别系统涵义、分类及其工作原理，阐述了雷达敌我识别系统现状和发展趋势，提出了几点对策。
　　关键词：目标识别系统　 趋势　对策
　　一、目标识别系统涵义、分类和工作原理
　　所谓目标识别是指对目标敌我属性、类型的判别。在指挥自动化系统中，目标识别通常需要基于各种探测传感器获取的战场环境、目标参数、目标特征等数据，并综合有关战场通报等信息，对所探测的目标属性和目标类型进行综合判断，从而判定出目标属性和类型。
　　按是否辐射电磁波信号，自动目标识别系统主要分为有源、无源识别两大类。有源识别技术是指通过发射电磁信号对目标进行探测识别，主要包括无线电应答识别技术、雷达成像目标识别技术等。无源探测识别是通过监听目标平台上的导航雷达、火控雷达等各种电子装置发出的各种电磁辐射信号来进行识别。雷达敌我识别系统主要用于在较远距离上对飞机、导弹等高速运动目标的识别。按装载位置和识别对象不同，雷达敌我识别系统可分为三类：
（1）地面识别系统。主要用于对飞机、舰艇的识别和坦克之间的识别；
（２）舰载识别系统。主要用于舰艇之间的识别和对空中目标的识别；
（３）机载识别系统。主要用于飞机之间的识别和对地面、水面目标的识别。
　　目前的雷达敌我识别系统均由询问机和应答机两部分组成（据实际需要，询问机和应答机可分开/合在一起配置），通过询问机和应答机的对应关系，获取敌我识别信息。在敌我识别系统工作时需要与协同的雷达配合工作，其简要工作原理是：当雷达发现目标后，即控制询问机向目标发出一组密码询问信号，如属己方目标，其应答机对询问信号进行解码，自动发回密码应答信号。询问机对应答信号进行解码后，输出一识别标志给雷达显示器或数据总线，与该目标回波同时显示，从而确认为己方或友方目标，如图1中A处所示。如属敌方目标或非合作目标（指没有装备本系统应答机的目标），则解不出密码，雷达显示器上只有目标回波而没有识别标志，如图1中B处所示。询问机除能判定目标的敌我属性外，还能分辩己方目标的编号、呼救信号和高度等有关信息。
　　二、雷达敌我识别系统现状
　　1939年，第一部敌我识别系统（Ⅰ型）首先由英国研制成功，经过多次改进，又发展了Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ等型号，并在第二次世界大战期间成为英、美等国的主要敌我识别装备，在战争中发挥了作用。
　　基于英国Ⅴ型敌我识别系统，美国研制了军民两用体制的X型雷达敌我识别系统，在20世纪60年代后，解决了"窜扰"（非同步应答）、"混扰"（密码重叠）等干扰问题，并通过采用计算机和单脉冲等新技术，提高了雷达敌我识别系统的保密性、自动化程度及目标方位分辨率等性能。70年代中期，北约通过了新的NIS敌我识别系统的军事要求，但80年代后期才装备美国研制的Mk12型敌我识别系统。1985年5月，美国空军开始研制Mk15型新一代敌我识别系统，该系统针对前苏联和华约各国特定的强干扰环境而设计，仍采用D波段，但应用了新型密码处理机和应答系统，采用扩展频谱、误码纠错和检测等先进技术，具有较强的抗干扰能力和可靠性，该系统于1991年开始小批量生产。海湾战争后，美军在其"21世纪战场数字化系统"计划中，重点开展了陆军武器、空地武器之间的敌我识别技术开发工作，如"徒步式单兵作战识别系统"、"陆地武士作战识别系统"、"武装直升机对单兵识别系统"等，美军装甲部队的毫米波应答式"战场战斗识别系统"目前也正在逐步装备部队。
　　三、雷达敌我识别系统发展趋势
　　1.进一步提高现有敌我识别系统性能
　　目前的敌我识别系统由于采用了口令式密码技术，容易被破解泄密，固定的询问、应答频率，容易遭到敌方的干扰和欺骗，其可靠性较差。因此需要进一步提高现有敌我识别系统的抗破译、防欺骗、反干扰能力，发展在密集多目标背景下的识别能力和目标的分辨力等性能。
　　2.研制陆军地面部队自动敌我识别系统
　　针对大部分陆军作战武器尤其是单兵作战武器缺乏相应的自动敌我识别器的现状，研制陆军地面部队的敌我识别系统迫在眉睫。如美军开展的"徒步式单兵作战识别系统"，既是美军数字化"陆地勇士"系统的敌我识别分系统，也可以独立使用。其技术措施是依靠"多用途激光交战系统"发出识别询问编码，通过L波段无线电进行应答，并能与装甲兵的"战场战斗识别系统"实现互联。该系统由加挂在M16步枪、火箭筒等单兵武器上MILES激光器、AN/PAQ-4C红外指示器以及士兵佩戴的专用头盔组成，系统交互识别应答过程可在1s内自动完成，整套系统仅重0.9kg，在晴天时有效作用距离为1.1km，远远优于人员分辩目标的能力。
　　3.研究非协同目标识别
　　所谓非协同目标识别就是完全不依靠应答过程的目标识别，又称为非预期目标识别技术。该技术利用目标平台的固有特性，可对友军和非友军平台进行可靠识别，与应答式目标识别技术相比，具有较可靠的识别效果，并提高了识别雷达反射面积（RCS）较小的目标或隐身目标的能力。
　　4.研制技术先进的综合识别系统
　　综合利用雷达、被动电子侦测装置、通信装置和敌我识别器等多种设备，研制技术先进的综合识别系统，不仅提高各种设备利用率，而且还可达到更为正确和可靠的识别效果。
　　5.提高敌我识别系统与C4I系统的融合度
　　C4I系统已经成为现代战争中不可或缺的重要作战系统，如果将目标敌我识别系统融入该系统，无疑会减少了误伤，还可进一步增强部队对战场态势的感知能力、反应能力。美军已经初步确定了21世纪三军联合敌我识别构想，该构想可向三军武器系统（包括单个步兵）提供完善的敌我识别能力，其核心措施就是将敌我识别纳入C4I系统中。
　　6.利用多传感器信息融合技术，研制先进的敌我识别系统
　　基于该技术的敌我识别系统将兼有有源和无源两类技术优点，有效克服应答式识别技术的缺点。目前，美军针对敌我识别系统，已经制订了"多传感器目标识别系统（MUSTRS）"研制计划，其主要指标是：同时处理超过1000个目标，准确指出其中5种重大威胁类型，错误率必须低于1%。
　　四、启示及对策
　　1.积极开展敌我识别系统关键技术的预研工作，做好技术跟踪和技术储备
　　敌我识别系统是现代战争中避免误伤的一种极其重要的作战系统，同时又是一种高新技术武器装备，已经受到各国军方高度重视，研究和装备适应未来战争需要的敌我识别系统已迫在眉睫。我们必须自力更生，发奋图强，积极开展有关关键技术的预研工作，不断跟踪国外的先进技术，做好技术储备。
　　2.研制敌我识别系统模拟器，开展战前练兵
　　在现代立体战争中，对己方和敌方战斗目标进行准确识别，特别是准确无误地识别高速运动的空中目标，不仅是一项很高的技术，而且是一种高难度的战斗技艺，需要战前进行大量的训练。因此，如能采用敌我识别系统模拟器让各类战斗人员对各类典型目标进行战前模拟识别训练，可以提高作战人员的这种战斗技艺。
　　3.在提高敌我识别系统性能的同时兼顾系统复杂性和可靠性
　　现代高技术武器的显著特点是在大幅提高武器系统作战效能的同时，也使系统的复杂性大幅提高。从控制论来说，系统复杂程度越高，其可靠性越差。就敌我雷达识别系统来说，需要提高识别的快速性、简单性、可操行等性能，同时要降低系统的复杂性。
　　4.积极开展基于多传感器信息融合技术的自动敌我目标识别系统研究
　　利用多传感器信息融和技术，可以将海、陆、空、天各种平台上传感器构成庞大的探测体系，对探测的大量目标信息进行数据融合，对目标实施及时准确的搜索、跟踪、定位和识别。该技术具有诸多优点：识别速度快，识别域大；战场信息利用率高，可靠性、抗干扰性高；虚报率、虚警率低；系统生存率高。美、俄等西方军事发达国家，对该技术非常重视，并已经开展了大量研究工作。我国对多传感器信息融和技术也早就进行了技术跟踪、理论和工程研究，在传感器系统、信息融合算法、高速计算机研制等基础研究方面具备一定技术基础，因此，应该充分利用这些优势，广泛进行有关实验，攻克关键技术。如开展利用D-S证据理论、贝叶斯估计理论等不确定性推理理论进行多传感器信息融合算法、决策理论和工程应用方面的研究工作，以期尽早研制出基于多传感器信息融和技术的先进敌我识别系统。



军用信息融合技术发展与应用
　　信息融合或数据融合是指为完成决策和估计任务而利用计算机技术对按时序获得的若干传感器的观测信息在一定准则下加以自动分析、综合的信息处理过程。近十几年来，多传感器信息融合技术获得了广泛应用。采用信息融合技术对多源战场感知信息进行目标检测、关联/相关、组合，以获得精确的目标状态和完整的目标属性/身份估计，以及高层次的战场态势估计与威胁估计，从而实现未来战争中陆、海、空、天、电磁频谱全维战场感知。
　　通过信息融合技术可以扩展战场感知的时间和空间的覆盖范围，变单源探测为网络探测；能改进对战场目标的探测能力，提高目标的发现概率和识别水平；能提高合成信息的精度和可信度，支持对重要战场目标的联合火力打击；能产生和维持一致的联合战场态势，支持联合作战决策和方案制定；能提高威胁判定的实时性和准确度，支持战场预警；能进行战场感知信息共享，提高战场信息使用效率；能科学配置和控制探测/侦察平台和传感器，充分利用战场空间感知资源。
　　 1国外信息融合技术的发展
　　　 美国国防部三军实验室理事联席会（JDL）的对信息融合技术的定义为：信息融合是一个对从单个和多个信息源获取的数据和信息进行关联、相关和综合，以获得精确的位置和身份估计，以及对态势和威胁及其重要程度进行全面及时评估的信息处理过程；该过程是对其估计、评估和额外信息源需求评价的一个持续精练（refinement）过程，同时也是信息处理过程不断自我修正的一个过程，以获得结果的改善。后来，JDL将该定义修正为：信息融合是指对来自单个和多个传感器的信息和数据进行多层次、多方面的处理，包括：自动检测、关联、相关、估计和组合。
　　信息融合技术自1973年初次提出以后，经历了20世纪80年代初、90年代初和90年代末三次研究热潮。各个领域的研究者们都对信息融合技术在所研究领域的应用展开了研究，取得了一大批研究成果，并总结出了行之有效的工程实现方法。美国在该项技术的研究方面一直处于世界领先地位，1973年，在美国国防部资助开发的声纳信号理解系统中首次提出了数据融合技术，1988年，美国国防部把数据融合技术列为90年代重点研究开发的20项关键技术之一。据统计,1991年美国已有54个数据融合系统引入到军用电子系统中去, 其中87% 已有试验样机、试验床或已被应用。目前已进入实用阶段。
　　应用人工智能技术（专家系统、神经网络等）解决目标识别、战场态势关联与估计处于应用试验阶段；信息融合仿真试验、测试与评估技术目前正在向适应联合作战需求的方向发展，效能评估处于建模阶段。上述技术所形成的信息融合产品已装备在某些战术、战略系统中。如"全球网络中心监视与瞄准"（GNCST）系统是美国空军的新型情报信息融合处理系统，该系统对信息源几乎没有限制，可接收来自无人机（UAV）、E-8C、RC-135等平台上光电、合成孔径雷达、信号情报侦察装置等各种传感器的近实时信息，将它们消化处理成对作战官兵有用的信息，并以很快的速度和很高的精度发送给用户。
　　英国BAE系统公司还开发一种被称作"分布式数据融合"（Decentralized Data Fusion，DDF）的信息融合新技术。这项技术的独特之处在于它采用的是分布式数据融合技术，而传统的数据融合都是集中式的，即所有的信息在一个中心节点完成综合和融合。这样，一旦中心节点遭到攻击，就会破坏整个系统。但采用DDF技术的系统就不存在这样的问题，因为综合和融合是在网络中的任何节点上进行的。若一个节点脱离网络，其他部分仍会继续工作并共享、综合和融合信息。
　　 BAE系统公司已成功验证了将地面和空中的分散的传感器组网互联并融合其信息的技术。使传感器网络中的全部数据都被实时地综合和融合到了一幅单一的作战空间态势图中。 该公司在试验中成功在8个节点之间进行了组网互联，这8个节点包括2架自主式UAV、1台战场监视雷达、1台武器定位雷达、2名带有电子式双眼望远镜及掌上电脑的士兵和2名乘坐吉普车在试验场上机动的士兵。整个网络可以动态地进行重新布局。一旦武器定位雷达检测到"敌"火炮开火，自主式UAV可立刻得到相关信息，并迅速飞往有关区域进行调查；战场侦察雷达可跟踪地面机动目标，即使该目标离开了视线，该雷达仍可对目标保持"虚拟跟踪"或"虚拟警戒"；一旦某架UAV飞越了一个不同的传感器，它将把该传感器引入这个网络，从而使单一态势图中的信息更为完备和准确。
　　 2国外信息融合技术的应用
　　信息融合技术在航空武器装备中的应用具有重大意义。随着技术的不断发展，现代作战飞机的传感器越来越多，雷达、光电、电子战以及导航系统等传感器都单独显示信息，驾驶员对这些传感器同时进行管理会产生很大的工作负荷，也使飞行中决策更加困难。采用多传感器数据融合技术，可以充分发挥各个传感器的优点，抑制其不利的一面，从而得到即时的有关战斗场面或总体的战场情况的一幅实时的战术或作战级的图像，以增强作战飞机的生存能力和作战效能。
　　目前，数据融合技术已国外军事装备中得到广泛应用，俄罗斯和美国军方都在多传感器数据融合和信息处理技术方面进行了大量的研究工作，并已用于多种型号的军用飞机。通过将各个传感器提供的数据数字化并进行处理，新一代作战飞机已能够进行传感器数据融合，这就为飞行员提供了一个空战景像的即时图像。通过传感器融合可以为驾驶员提供一个唯一的跟踪和识别目标，避免了重复跟踪。
　　多传感器数据融合不仅可以减少驾驶员工作负荷，为驾驶员提供一个视野更宽、更精确的战术图像，而且还能减少数据总线的数量，减少计算负载，并且起到了传感器余度效果。传感器数据融合还确保了一个武器平台即使在基于雷达的武器火控系统被完全干扰的这样最恶劣的电子环境中也能保持一定程度的作战能力。各个传感器的互补特性确保了融合后的数据更精确，这些数据通过多功能信息分发系统(Mids)可以发送到其它的武器平台，以便选定目标的优先级。多传感器数据融合技术是未来信息化战争中提高武器作战效能的关键技术之一。
　　（1）战斗机上应用
　　 现代军用飞机通常采用多种机载探测系统，而作作为整个全域信息网中一个节点，飞机还将接收来自预警机、无人机、机群中其它飞机的探测信息。为降低驾驶员负荷并提高态势感知能力，新一代战斗机都采用了信息融合技术。
　　 法国的"阵风"战斗机装有RBE2双轴、多功能电子扫描火控雷达、"前扇区光学系统"(OSF)以及"防御辅助子系统"(DASS)。OSF能与RBE2雷达、DASS系统交联工作，以在保持其"低可探测性"的条件下，发挥各自的最大效能。上述三个系统数据的"融合"是"阵风"飞机的一个变革性的性能特点。
　　 F-22综合航空电子系统具有综合传感器融合能力，包含电子战和雷达以及通信、导航和识别能力。F/A-22通用集成处理器（CIP），主要是处理整个飞机的电子信号，CIP作为F/A-22的大脑，使用光纤和高速集成电路技术将数据融合并转换为清晰且简明的战场情况图象，极大减少飞行的工作载荷，使飞行员全力集中执行指定任务并保证他们能从战场安全返回。
　　 F-35联合攻击战斗机也采用了数据融合技术，目前已成功进行了数据融合试验，该试验被称为"F-35数据融合降低风险飞行试验"，其目的是降低F-35数据融合功能开发时的风险。F-35的数据融合功能是把来自机载和机外的各种传感器获得的信息加以综合并确定优先顺序。
　　俄罗斯的第三代米格-29和苏-27战斗机配备了先进的"氦"Ts-101系列计算机。就计算机性能而言，苏-27和米格-29水平相当，但苏-27的TsVM-80的火控计算机能将红外瞄准、激光、光学和多模式雷达输入综合起来向平显提供信号，具有一定程度的多传感器数据融合能力。
　　（2）直升机上应用
　　为提高直升机在正常和恶劣气象条件下的态势感知能力，英国国防部耗资1400万英镑进行了隐蔽直升机夜间和白天飞行(CONDOR) II技术验证演示项目，该项目已进行了3年多，完成了世界上第一个用护目镜真实世界投影图像作辅助的直升机飞行演示，投影图像由多谱传感器和激光障碍物传感器生成。系统将来自多个设备的信息显示在最新一代的LCD头盔显示器上。来自数据库和激光障碍物传感器的信息同非冷却红外和微光传感器融合的图像结合，并投影在头盔护目镜上，为飞行员提供地形威胁（如塔状物和头顶电缆之类）警告。
　　一些现役或即将投入使用的武装直升机也采用了传感器融合技术。波音公司的CV-22 Osprey和美国海军陆战队的AH-1Z攻击直升机都采用了ITT航空电子公司的AN/ALQ-211综合射频对抗装置（Sirfc）作为机载传感器融合处理器。而欧洲用户采购的"虎"式直升机中将使用诺斯罗普-格鲁门公司的导弹发射探测系统(Milds)，该系统是用来对威胁进行探测并启动有源或无源自卫系统的，但是它的主外场可更换单元（LRU）中含有传感器融合功能，可用于对飞机的雷达、电子支援（ESM）和电光系统的数据进行融合。
　　在对AH-64D改进时将采用的M-TADS/M-PNVS系统也采用了传感器融合技术。M-TADS/M-PNVS采用了一些"科曼奇"计划中采用的技术，如多传感器辅助瞄准-空／地增强型侦察和瞄准（MAST-ALERT）计划，其中就包括成像融合，即将FLIR和图像增强电视（IITV）传感器的输出信号在向驾驶员提供之前进行混合。在多传感器辅助目标识别中，将采用多个传感器（包括"长弓"火控雷达）的输入信号进行混合。
　　第三批次改进型"阿帕奇"将拥有与美陆军"未来作战系统（FCS）"相匹配的网络中心战能力。为保证战场空间优势，第三批次项目将综合开放系统架构、宽带网络通信系统、第IV级无人机增程传感控制、增程火控雷达、增程导弹，以及数据融合（融合机内外传感器图像）
　　在BAE公司为解决直升机的可视性问题而提出的完整解决方案--障碍-线缆-地形回避系统（Octas）中，采用增强型合成图像处理器（ESIP）将来自多个传感器的数据进行融合并显示给驾驶员。ESIP可以将一系列的图像"缝合"成方位和俯仰方面在180-360度范围内视野可变的区域。
　　（3）无人机上应用
　　无人机在未来战争中将发挥重要作用，无人机上通常要安装多种类型的传感器，为获得最佳效果，对来自各传感器的信息进行融合是必不可少的。美国雷声公司为美陆军"勇士"（Warrior）长航时无人机（UAV）研制的光电/红外/激光指示（EO/IR/LO）传感器系统采用了第3代中波红外传感器，有6种不同的视场，具有广域搜索、连续缩放功能，在瞄准时还可提供彩色电视画面。激光指示/测距装置工作在对人眼安全的波段上。该系统可对光电和红外图像进行融合，以提供更完整的细节和最好的图像分辨率。
　　 3信息融合关键技术
　　数据融合是一种多层次、多方位的处理过程，需要对多种来源数据进行检测、相关和综合以进行更精确的态势评估。数据（或信息）融合系统的根本目标是将传感器得到的数据（如信号、图像、数量和矢量信息等）、人的输入信息以及已有的原始信息转化成关于某种状态和威胁的知识。多传感器数据融合通过信号处理技术、图像处理技术、模式识别技术、估计技术以及自动推理技术等多种技术提高状态感知能力。该技术广泛用于自动目标识别、敌/我/中立方识别（IFFN）处理以及自动状态评估等应用领域，相关的关键技术有：
　　 ● 多目标跟踪的信息融合技术
　　 ● 多假定跟踪和相关技术
　　 ● 随机数据关连虑波（PDAF）技术
　　 ● 交互式复合建模 (IMM)技术
　　 ● 目标机动信息处理技术（自适自噪声模型等）
　　 ● 非线性滤波技术
　　 ● 融合结构技术（集中式结构与分布式结构）
　　 ● 相似传感器融合技术（结构、算法和方法）
　　 ● 不相似的传感器融合技术
　　 ● 传感器对准技术（包括各种类型的对准难题及其解决技术）
　　 ● 特征融合技术（识别/分类、证明推算、专家系统、神经网络、模糊逻辑、贝斯网络等）
（作者：中国航空工业发展研究中心航空技术所 邓中卫）（责编 洪山）



新时期电子装备制造技术的新使命
中国电子科技集团公司第十四研究所

本刊按：中电科技公司第十四所罗群、朱建军、李亨昭等三同志在中机艺协电子分会的电子制造技术研讨会发表了题为：《新时期电子装备制造技术的新使命》的专题论述，重点阐述了电子装备制造技术的现状、差距、发展方向与研究重点以及战略对策等，其中并对其电子装备制造的工艺做了系统的介绍、分析，值得大家重视与借鉴、参考。现特分期予以摘要转刊。机械制造工艺2006年第4期

引言
    随着电子与信息技术的飞跃发展，现代高技术局部战争中武器装备电子信息技术的含量越来越高，电子装备的作用越来越突出。先进雷达等电子装备系统已深入到现代战争的各个领域，正在深刻改变着军事斗争的面貌，引发军事领域一系列革命性的变化。
    同时，电子装备的发展对电子制造技术及军事电子行业的研制能力和研制效率提出了更新、更高、更严的要求。

电子装备制造技术的现状和发展趋势
一、国内外电子装备制造技术的现状与差距
    先进的电子装备离不开先进制造技术的支撑，电子装备先进制造技术的水平直接反映了一个国家的国防实力和科技水平，关系到传统军事产业的改造、新兴科技的发展与国防实力的增强。因此越来越受到世界各国的重视。为了占领先进制造技术的制高点，许多国有先后提出了跨世纪的研究计划，都把先进制造技术作为本国的科技优先发展领域和新军事革命的实施重点，其中最具代表性的有美国政府提出了“美国国家关键技术(制造)计划”、“先进制造技术计划(AMT)”、“敏捷制造与制造使能技术计划”；欧共体的“尤里卡计划(EURE-KA)”、“德国政府提出的“制造2000计划”；韩国的“高级先进技术国家计划(G7计划)”等。一场以先进制造技术为中心的全球性科技与军事竞争已经迅速展开。通过政府、企业、大学和科研院所的合作实施，这些计划大大促进了先进制造技术的发展，极大地支撑了先进电子装备的研制。
    纵观各国先进制造技术计划的制定和实施情况可以看出，先进制造技术的发展有其深刻的国际经济竞争和军事斗争背景。这些先进制造技术计划提出时，即以提高本国制造业的国际竞争能力、促进经济增工和提高国家综合实力为目标，既注重技术的超前性，更重视来自国有军事武器装备的实际需求；在关键技术的选择上注重系统集成技术与工艺技术研发并重，通过系统技术、信息技术和集成技术的引入，提高制造企业的竞争能力；同时也可以看到，各国在发展先进制造技术的过程中，政府通过若干计划的实施起到了关键的引导和调控作用，并形成了一套有效的研究开发及推广应用的管理机制和创新机制。
    与国际先进水平相比，我国的电子装备制造技术总体上存在阶段性差距。为满足电子装备制造的需求，迫切需要解决以下问题：
(1)产品开发设计方法和技术手段落后；
(2)关键制造工艺和核心技术的创新能力薄弱，先进制造技术储备不足；
(3)制造工艺装备落后，生产自动化和优化水平不高，资源综合利用率低；
(4)制造系统信息化和集成化程度低，综合性基础技术落后；
(5)管理模式落后，总体上未形成稳定、科学和有效的管理体系，多数处于经验管理阶段；
(6)小而全、大而全的“庄园式企业”缺乏快速反应市场的能力，制约了制造业的发展；
(7)产品的制造质量与可靠性水平有待于进一步提高。
    发达国家在电子装备制造技术上投入大，武器装备性能超群；国内相比较而言差距甚大，电子装备制造技术水平难以满足型号工程的研制需要，在许多先进制造技术主面，如信息化集成制造、工艺集成制造、电气互联、MEMS技术、先进生产管理等方面仍存在较大差距。

二、国内外电子装备制造技术的发展趋势
    电子装备的小型化、轻量化的发展趋势，装备研制的短周期、高可靠性和快速反应要求，电子装备批量生产能力的提高，都和电子装备先进制造技术的发展密切相关。
    国外电子装备的先进制造技术的优势和发展也重点集中体现在信息化集成制造、虚拟制造、工艺集成制造、电气互联以及微电子机械系统(MEMS)技术等方面，直接支持了电子装备向系统化、一体化、综合化方向的发展。这些制造技术正是制约我国电子装备发展的重要技术。

3.2.1信息化集成制造技术
3.2.1.1国外发展趋势
    现代战争形势下电子装备科研生产呈现出的特点是：平时多品种、小批量，战争一旦打响要能迅速扩大生产能力。因此采用网格制造技术和计算机集成制造，以敏捷制造为代表的信息化集成制造技术将使制造业成为快速响应军用市场需求，不断推动更新军事电子装备的主要手段。
    未来作战样式的不确定性和投入高、周期长的装备研制特点决定了武器发展具有不可避免的高风险性。但是美国在武器装备的投资上，不再是一味强调作战效能，而是更加关注装备的效费比。合理使用资金，在保证武器的作战效能的同时降低费用，是国防部装备采办的基本出发点。因此，信息化集成制造技术作为实现低成本、快周期迅速组织生产的高新技术在军事电子装备的制造中起到了关键作用，使得各国都在集成制造方面投入了大量的财力、物力，建立了信息化集成制造的基础设施，进行了关键技术的研究，信息化集成制造技术的研究集中体现在网格制造技术、虚拟技术、现代集成制造技术、网络化制造等方面。例如，美国军方正规划实施一个宏大的网格计划一“全球信息网格GIG(Global Infomation Grid)”，预计在2020年完成。作为这个计划的一部分，奖国海军陆战部队已启动了一个耗资160亿美元历时8年的项目，包括系统的研制、建设、维护和升级。由此美国的军事电子装备将应用网格制造的平台，进行实时、快捷的网络化制造、虚拟制造、敏捷制造。
    国外的先进制造技术正向集成化、数字化、虚拟化、网络化方向发展，美国的民用及军用飞机制造业在信息化集成制造技术的应用方面走在了世界的前列。波音公司以Boeing—777为标志，建立了世界上第一个全数字化样机，开辟了信息化集成制造的一个里程碑。它采用产品数字化定义，数字化预装配和并行工程，达到了比传统方法设计更改和设计返工减少50、研制周期缩短50的显著效果，保证了飞机设计、制造、试飞一次成功。以联合攻击战斗机JSF为代表的全球性虚拟制造企业，开创了数字化生产方式：美国与英国、土耳其、意大利等八国建立了以项目为龙头的全球虚拟动态联盟，充分利用这些国家已有的技术、人力、资金、设备等资源，实现异地设计制造、加速产品的研制生产，取得很大的成功，达到减少设计时间50，减少制造时间66，制造成本减少50的效果。
3.2.1.2国内现状
    为提高民用产品与军事装备的研制能力和效率，近几年来我国的一些行业主管部门、高校院所、制造行业组织开展了多项计算机集成制造技术的研究与应用：
a)网格制造技术
    我国科技部“十五”期间加大了对网格技术研究和推广的力度，目标是突破网格关键技术，建立网格计算技术标准，将网格计算技术应用到行业和企业应用中，建立行业和企业应用网格。在我国制造业方面，中国航空二集团公司要建立一个制造业的网格，要实现软件的共享，实现数据资源的共享，以及实现计算资源的共享。
b)虚拟制造技术
    我国在虚拟制造技术方面的研究主要集中在虚拟制造技术的理论研究和国外虚拟制造技术的消化与国内环境的结合上。受先进武器装备批量生产和市场竞争的需求推动，虚拟制造技术部分已在军工制造业开始应用，并且取得良好效果。例如，航空制造业中的部分军机与民机已实现整机或部件、零件的三维数字化设计，建立了数字化样机模型，实现了部件或整件的虚拟装配、运动机构仿真、装配干涉检查等；广泛采用数字化建模、数字化协调技术，代替了原来的模线、模板，直接利用数字化模型进行加工与装配，减少了中间环节和工装数量，缩短了设计与制造周期，显著提高了飞机的设计质量。
3.2.2工艺集成制造技术
    综合化、一体化和智能化是电子装备的必然发展趋势，如美国的F-22航空电子系统将雷达告警、红外告警，导弹逼近告警，有源、无源干扰，雷达、敌我识别等功能融为一体，是航空电子系统一体化的典范。一体化不但能使硬、软件资源、各种信息得到充分利用，而且还能提高系统反应能力、环境适应能力和平台的综合作战能力。由此对先进工艺制造技术提出了更高的制造精度和．工艺质量要求、突出的耐恶劣环境要求，雷达电子装备先进制造技术的发展是高新技术与雷达技术的逐步提高和发展的结果。
3.2.2.1国外发展趋势
    在雷达装备电子制造技术方面，特别是在相控阵雷达的T/R组件研制生产上，美国等西方发达国家在关键模块与器件制造、材料及成型技术等方面已形成批生产的能力；在机载和星载雷达装备方面，它们应用先进的材料加工技术、防护技术、高可靠的成型技术与工艺装备使其满足了高可靠、高性能、小型化、轻量化、抗恶劣环境的要求。
a)复合材料应用技术
    国外在机载、星载电子装备上已广泛应用先进复合材料，例如美国海盗号宇宙飞船上的碳纤维复合材料天线，英国海浪花直升机上的碳纤维复合材料天线反射面等；而在国际通讯卫星5号上，包括天线、馈源、波导、天线支架、多路调节器等，上千个零部件都采用复合材料制造。对星载天线而言，馈源网络不仅要有很高的尺寸精度和电气性能要求，而且要满足空间高真空、大温差环境条件下的尺寸稳定性和重量要求。美国Dormier公司已经研制出多种结构的碳纤维复合材料波导、滤波器等。欧空局的遥感卫星ERS-1上的合成孔径雷达波导阵列结构也采用了碳纤维复合材料制造。尽管国外对高性能复合材料在馈源结构功能件上的应用有许多报导，但在制造工艺技术方面却严格保密和技术封锁。
b)防护技术
    美国等军事发达国家非常重视电子整机系统防护技术的研究。对不同环境条件下的电子装备有不同的防护设计要求和防护措施，形成了一个完整的电子整机防护技术体系，并在使用中动态更新，使电子设备的研制、生产、采办、使用、维修过程等均有章可依。针对海军电子设备特殊的环境要求，制定了《海军电子设备设计建议书》，用以统一规范电子设备综合性能要求，这样保证了其军用电子装备在全球范围内具有良好的环境适应性和可靠性。
    为了降低太空温差造成的温度梯度，俄罗斯“射线一号”卫星上4．5米伞形天线的碳纤维复合材料刚性肋采用了金属镀铝的聚酰亚服薄膜作为光反射和热辐射防护材料。表面涂层防护技术较其它防护技术具有不增加结构重量、工艺简单等特点，备受航天界重视和采用。
    1984年Dornirer公司为德国电信卫星“DFS—Kopernikus”研究和制造了一台2米口径的星载天线。天线结构件设计和采用了多层热防护层，反射面为CFRP和铝蜂窝夹层结构，表面金属化采用真空涂镀技术，然后设计并涂覆了低介电损耗的热控涂层，在保障天线电气性能的同时，保证在轨天线表面温度上升达到最小程度，同时提高了天线的使用寿命。
    NASA太空站上的CFRP格架和移动操作控制器(Manrpulator)表面采用了合适的保护涂层减少了太空粒子辐射、原子氧的侵蚀，提高CFRP构件的使用寿命。
3.2.2.2国内现状
    我国大多数的雷达工艺制造技术，与国外强国相比至少落后十年以上。目前我国在研的先进有源相控阵雷达采用有源固态T／R组件，特别是高功率MMIC固态功放，在技术上还有相当大的难度，需要较长的研制周期。国内先进复合材料在军事电子装备上的应用研究也已取得一定成效，先后研制了碳纤维复合材料天线反射面、馈源等构件，有一些已用在雷达电子装备上，但相对于国际先进水平还有很大差距。
    我国电子整机防护技术的研究起步较晚，且偏重于单项防护技术研究。在“八五”和“九五”期间，研究了一些军用电子装备“三防”专题工艺。但是以往的研究工作没有从系统工程的高度开展电子整机防护技术研究，已有的技术成果满足不了电子设备在实际使用环境条件下的高可靠防护性的需要，电子设备的“三防”设计、生产和采办过程的防护要求等均不够规范，缺乏对电子装备整机防护设计的技术指南。
3.2.3电气互联技术
3.2.3.1国内外现状与发展趋势
(1)整机立体组装技术
    90年代中期美国在F／A—18战斗机的航空电子系统中应用了立体组装技术。在美国新一代战斗机F—22的研制过程中，大量采用了立体组装技术，使战斗机的通信导航敌我识别系统(CNl)众多分散设备集成在三个设备中，实现了综合化的ICNIA技术。英国考林斯公司在90年代中期研制的航空电台中，也采用了立体组装技术。2000年马可尼公司在航天电子研究中采用了三维互联结构。
    国内在“十·五”从事了一些立体组装技术的研究，如电子十所研究了板级立体组装技术，十四所研究了芯片的立体封装技术。这些研究都为整机立体组装技术作了大量的技术储备。因此在“十一·五”将发展整机级的立体组装技术。
(2)板级电路模块高密度、高精度、高可靠组装技术
    20世纪80年代以来电子信息设备向着高性能、高度集成和高可靠性方向发展，使得21世纪的表面组装技术向纵深发展3其中最引人注目的有：
a)无源元件的小型微型化和无源封装技术
    无源元件(电阻、电容、电感)是各类电子信息系统中必不可少的组成部分，在新型电子产品当中，无源元件和有源元件(半导体集成块)的比例已达到100：1，其成本占元器件成本的三分之一左右。尽管无源元件的尺寸越来越小，其分立化的结构无疑是电子信息系统功能提高和体积(重量)减小的重要制约因素。集成化的难度比有源器件大得多。这些问题的解决涉及一系列材料学、物理学、化学、电子学方面的跨学科问题，需要开展大量的研究工作。
    可望进一步带动无源集成技术发展的新技术是低温共烧陶瓷(LTCC)技术，近年来，LTCC技术由于成功地解决了蓝牙系统中无源元件的组装问题而在国际上名声大噪，LTCC技术开始进入无源集成领域，成为实现无源集成的一项关键性技术。国内在该行业起步较晚，尚未有相关研究和应用文献报道。
b)有源器件的大型化和多端子化
    无源元件的小型微型化和无源封装，有源器件的大型化和多端子化及芯片级3D组装、系统级芯片(SOC)和MCM的系统级封装(MCM/SIP)的蓬勃发展使得第三代表面组装工艺技术向着高密度、高精细和高可靠性和多样化方向发展。
    以BGA／CSP器件为代表的第二代SMT将在21世纪前十年的板级电路组装中占据支配地位，以倒装片的应用为主的第三代SMT将逐渐完善和推广应用。
(3)高密度微波电路电气互联新技术
    美国研制成功加散热片的Si基高速超导3D—MCM，不但时钟频率高达1.2GHZ，而且功耗下降2—3数量级；利用超导布线的零电阻，可使布线宽及间距窄到2um，并将通常60层布线减少到4层超导布线，微波高密度互联(MHDl)己可以用到60GHZ。
    日本NEC公司采用玻璃陶瓷低温共烧多层技术研制了一种高性能卫星微波通信系统用多芯片组件，它大大减小了卫星微波通信系统或局域微波／毫米波通信系统发／收(T／R)组件的尺寸。Deutche宇航公司在陶瓷基板上采用薄膜制作微波T/R雷达组件，最终构成一个府膜逻体提制MC/M。
    与国际先进水平相比，国内只有少取可在进行微波电路Al203功能电路块与金属腔体大面积接地工艺研究和微波电路阶梯焊接技术研究，微波频段的组装方式基本是ZD方式。微波电路电气互联新技术研究，在国内尚处于空白。(完)

敌我识别系统的发展及给我们的启示
　　Development of the IFF System and Its Reveal to Us
　　海军航空工程学院　 曲东才
　　摘要：介绍了雷达敌我识别系统涵义、分类及其工作原理，阐述了雷达敌我识别系统现状和发展趋势，提出了几点对策。
　　关键词：目标识别系统　 趋势　对策
　　一、目标识别系统涵义、分类和工作原理
　　所谓目标识别是指对目标敌我属性、类型的判别。在指挥自动化系统中，目标识别通常需要基于各种探测传感器获取的战场环境、目标参数、目标特征等数据，并综合有关战场通报等信息，对所探测的目标属性和目标类型进行综合判断，从而判定出目标属性和类型。
　　按是否辐射电磁波信号，自动目标识别系统主要分为有源、无源识别两大类。有源识别技术是指通过发射电磁信号对目标进行探测识别，主要包括无线电应答识别技术、雷达成像目标识别技术等。无源探测识别是通过监听目标平台上的导航雷达、火控雷达等各种电子装置发出的各种电磁辐射信号来进行识别。雷达敌我识别系统主要用于在较远距离上对飞机、导弹等高速运动目标的识别。按装载位置和识别对象不同，雷达敌我识别系统可分为三类：
（1）地面识别系统。主要用于对飞机、舰艇的识别和坦克之间的识别；
（２）舰载识别系统。主要用于舰艇之间的识别和对空中目标的识别；
（３）机载识别系统。主要用于飞机之间的识别和对地面、水面目标的识别。
　　目前的雷达敌我识别系统均由询问机和应答机两部分组成（据实际需要，询问机和应答机可分开/合在一起配置），通过询问机和应答机的对应关系，获取敌我识别信息。在敌我识别系统工作时需要与协同的雷达配合工作，其简要工作原理是：当雷达发现目标后，即控制询问机向目标发出一组密码询问信号，如属己方目标，其应答机对询问信号进行解码，自动发回密码应答信号。询问机对应答信号进行解码后，输出一识别标志给雷达显示器或数据总线，与该目标回波同时显示，从而确认为己方或友方目标，如图1中A处所示。如属敌方目标或非合作目标（指没有装备本系统应答机的目标），则解不出密码，雷达显示器上只有目标回波而没有识别标志，如图1中B处所示。询问机除能判定目标的敌我属性外，还能分辩己方目标的编号、呼救信号和高度等有关信息。
　　二、雷达敌我识别系统现状
　　1939年，第一部敌我识别系统（Ⅰ型）首先由英国研制成功，经过多次改进，又发展了Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ等型号，并在第二次世界大战期间成为英、美等国的主要敌我识别装备，在战争中发挥了作用。
　　基于英国Ⅴ型敌我识别系统，美国研制了军民两用体制的X型雷达敌我识别系统，在20世纪60年代后，解决了"窜扰"（非同步应答）、"混扰"（密码重叠）等干扰问题，并通过采用计算机和单脉冲等新技术，提高了雷达敌我识别系统的保密性、自动化程度及目标方位分辨率等性能。70年代中期，北约通过了新的NIS敌我识别系统的军事要求，但80年代后期才装备美国研制的Mk12型敌我识别系统。1985年5月，美国空军开始研制Mk15型新一代敌我识别系统，该系统针对前苏联和华约各国特定的强干扰环境而设计，仍采用D波段，但应用了新型密码处理机和应答系统，采用扩展频谱、误码纠错和检测等先进技术，具有较强的抗干扰能力和可靠性，该系统于1991年开始小批量生产。海湾战争后，美军在其"21世纪战场数字化系统"计划中，重点开展了陆军武器、空地武器之间的敌我识别技术开发工作，如"徒步式单兵作战识别系统"、"陆地武士作战识别系统"、"武装直升机对单兵识别系统"等，美军装甲部队的毫米波应答式"战场战斗识别系统"目前也正在逐步装备部队。
　　三、雷达敌我识别系统发展趋势
　　1.进一步提高现有敌我识别系统性能
　　目前的敌我识别系统由于采用了口令式密码技术，容易被破解泄密，固定的询问、应答频率，容易遭到敌方的干扰和欺骗，其可靠性较差。因此需要进一步提高现有敌我识别系统的抗破译、防欺骗、反干扰能力，发展在密集多目标背景下的识别能力和目标的分辨力等性能。
　　2.研制陆军地面部队自动敌我识别系统
　　针对大部分陆军作战武器尤其是单兵作战武器缺乏相应的自动敌我识别器的现状，研制陆军地面部队的敌我识别系统迫在眉睫。如美军开展的"徒步式单兵作战识别系统"，既是美军数字化"陆地勇士"系统的敌我识别分系统，也可以独立使用。其技术措施是依靠"多用途激光交战系统"发出识别询问编码，通过L波段无线电进行应答，并能与装甲兵的"战场战斗识别系统"实现互联。该系统由加挂在M16步枪、火箭筒等单兵武器上MILES激光器、AN/PAQ-4C红外指示器以及士兵佩戴的专用头盔组成，系统交互识别应答过程可在1s内自动完成，整套系统仅重0.9kg，在晴天时有效作用距离为1.1km，远远优于人员分辩目标的能力。
　　3.研究非协同目标识别
　　所谓非协同目标识别就是完全不依靠应答过程的目标识别，又称为非预期目标识别技术。该技术利用目标平台的固有特性，可对友军和非友军平台进行可靠识别，与应答式目标识别技术相比，具有较可靠的识别效果，并提高了识别雷达反射面积（RCS）较小的目标或隐身目标的能力。
　　4.研制技术先进的综合识别系统
　　综合利用雷达、被动电子侦测装置、通信装置和敌我识别器等多种设备，研制技术先进的综合识别系统，不仅提高各种设备利用率，而且还可达到更为正确和可靠的识别效果。
　　5.提高敌我识别系统与C4I系统的融合度
　　C4I系统已经成为现代战争中不可或缺的重要作战系统，如果将目标敌我识别系统融入该系统，无疑会减少了误伤，还可进一步增强部队对战场态势的感知能力、反应能力。美军已经初步确定了21世纪三军联合敌我识别构想，该构想可向三军武器系统（包括单个步兵）提供完善的敌我识别能力，其核心措施就是将敌我识别纳入C4I系统中。
　　6.利用多传感器信息融合技术，研制先进的敌我识别系统
　　基于该技术的敌我识别系统将兼有有源和无源两类技术优点，有效克服应答式识别技术的缺点。目前，美军针对敌我识别系统，已经制订了"多传感器目标识别系统（MUSTRS）"研制计划，其主要指标是：同时处理超过1000个目标，准确指出其中5种重大威胁类型，错误率必须低于1%。
　　四、启示及对策
　　1.积极开展敌我识别系统关键技术的预研工作，做好技术跟踪和技术储备
　　敌我识别系统是现代战争中避免误伤的一种极其重要的作战系统，同时又是一种高新技术武器装备，已经受到各国军方高度重视，研究和装备适应未来战争需要的敌我识别系统已迫在眉睫。我们必须自力更生，发奋图强，积极开展有关关键技术的预研工作，不断跟踪国外的先进技术，做好技术储备。
　　2.研制敌我识别系统模拟器，开展战前练兵
　　在现代立体战争中，对己方和敌方战斗目标进行准确识别，特别是准确无误地识别高速运动的空中目标，不仅是一项很高的技术，而且是一种高难度的战斗技艺，需要战前进行大量的训练。因此，如能采用敌我识别系统模拟器让各类战斗人员对各类典型目标进行战前模拟识别训练，可以提高作战人员的这种战斗技艺。
　　3.在提高敌我识别系统性能的同时兼顾系统复杂性和可靠性
　　现代高技术武器的显著特点是在大幅提高武器系统作战效能的同时，也使系统的复杂性大幅提高。从控制论来说，系统复杂程度越高，其可靠性越差。就敌我雷达识别系统来说，需要提高识别的快速性、简单性、可操行等性能，同时要降低系统的复杂性。
　　4.积极开展基于多传感器信息融合技术的自动敌我目标识别系统研究
　　利用多传感器信息融和技术，可以将海、陆、空、天各种平台上传感器构成庞大的探测体系，对探测的大量目标信息进行数据融合，对目标实施及时准确的搜索、跟踪、定位和识别。该技术具有诸多优点：识别速度快，识别域大；战场信息利用率高，可靠性、抗干扰性高；虚报率、虚警率低；系统生存率高。美、俄等西方军事发达国家，对该技术非常重视，并已经开展了大量研究工作。我国对多传感器信息融和技术也早就进行了技术跟踪、理论和工程研究，在传感器系统、信息融合算法、高速计算机研制等基础研究方面具备一定技术基础，因此，应该充分利用这些优势，广泛进行有关实验，攻克关键技术。如开展利用D-S证据理论、贝叶斯估计理论等不确定性推理理论进行多传感器信息融合算法、决策理论和工程应用方面的研究工作，以期尽早研制出基于多传感器信息融和技术的先进敌我识别系统。



军用信息融合技术发展与应用
　　信息融合或数据融合是指为完成决策和估计任务而利用计算机技术对按时序获得的若干传感器的观测信息在一定准则下加以自动分析、综合的信息处理过程。近十几年来，多传感器信息融合技术获得了广泛应用。采用信息融合技术对多源战场感知信息进行目标检测、关联/相关、组合，以获得精确的目标状态和完整的目标属性/身份估计，以及高层次的战场态势估计与威胁估计，从而实现未来战争中陆、海、空、天、电磁频谱全维战场感知。
　　通过信息融合技术可以扩展战场感知的时间和空间的覆盖范围，变单源探测为网络探测；能改进对战场目标的探测能力，提高目标的发现概率和识别水平；能提高合成信息的精度和可信度，支持对重要战场目标的联合火力打击；能产生和维持一致的联合战场态势，支持联合作战决策和方案制定；能提高威胁判定的实时性和准确度，支持战场预警；能进行战场感知信息共享，提高战场信息使用效率；能科学配置和控制探测/侦察平台和传感器，充分利用战场空间感知资源。
　　 1国外信息融合技术的发展
　　　 美国国防部三军实验室理事联席会（JDL）的对信息融合技术的定义为：信息融合是一个对从单个和多个信息源获取的数据和信息进行关联、相关和综合，以获得精确的位置和身份估计，以及对态势和威胁及其重要程度进行全面及时评估的信息处理过程；该过程是对其估计、评估和额外信息源需求评价的一个持续精练（refinement）过程，同时也是信息处理过程不断自我修正的一个过程，以获得结果的改善。后来，JDL将该定义修正为：信息融合是指对来自单个和多个传感器的信息和数据进行多层次、多方面的处理，包括：自动检测、关联、相关、估计和组合。
　　信息融合技术自1973年初次提出以后，经历了20世纪80年代初、90年代初和90年代末三次研究热潮。各个领域的研究者们都对信息融合技术在所研究领域的应用展开了研究，取得了一大批研究成果，并总结出了行之有效的工程实现方法。美国在该项技术的研究方面一直处于世界领先地位，1973年，在美国国防部资助开发的声纳信号理解系统中首次提出了数据融合技术，1988年，美国国防部把数据融合技术列为90年代重点研究开发的20项关键技术之一。据统计,1991年美国已有54个数据融合系统引入到军用电子系统中去, 其中87% 已有试验样机、试验床或已被应用。目前已进入实用阶段。
　　应用人工智能技术（专家系统、神经网络等）解决目标识别、战场态势关联与估计处于应用试验阶段；信息融合仿真试验、测试与评估技术目前正在向适应联合作战需求的方向发展，效能评估处于建模阶段。上述技术所形成的信息融合产品已装备在某些战术、战略系统中。如"全球网络中心监视与瞄准"（GNCST）系统是美国空军的新型情报信息融合处理系统，该系统对信息源几乎没有限制，可接收来自无人机（UAV）、E-8C、RC-135等平台上光电、合成孔径雷达、信号情报侦察装置等各种传感器的近实时信息，将它们消化处理成对作战官兵有用的信息，并以很快的速度和很高的精度发送给用户。
　　英国BAE系统公司还开发一种被称作"分布式数据融合"（Decentralized Data Fusion，DDF）的信息融合新技术。这项技术的独特之处在于它采用的是分布式数据融合技术，而传统的数据融合都是集中式的，即所有的信息在一个中心节点完成综合和融合。这样，一旦中心节点遭到攻击，就会破坏整个系统。但采用DDF技术的系统就不存在这样的问题，因为综合和融合是在网络中的任何节点上进行的。若一个节点脱离网络，其他部分仍会继续工作并共享、综合和融合信息。
　　 BAE系统公司已成功验证了将地面和空中的分散的传感器组网互联并融合其信息的技术。使传感器网络中的全部数据都被实时地综合和融合到了一幅单一的作战空间态势图中。 该公司在试验中成功在8个节点之间进行了组网互联，这8个节点包括2架自主式UAV、1台战场监视雷达、1台武器定位雷达、2名带有电子式双眼望远镜及掌上电脑的士兵和2名乘坐吉普车在试验场上机动的士兵。整个网络可以动态地进行重新布局。一旦武器定位雷达检测到"敌"火炮开火，自主式UAV可立刻得到相关信息，并迅速飞往有关区域进行调查；战场侦察雷达可跟踪地面机动目标，即使该目标离开了视线，该雷达仍可对目标保持"虚拟跟踪"或"虚拟警戒"；一旦某架UAV飞越了一个不同的传感器，它将把该传感器引入这个网络，从而使单一态势图中的信息更为完备和准确。
　　 2国外信息融合技术的应用
　　信息融合技术在航空武器装备中的应用具有重大意义。随着技术的不断发展，现代作战飞机的传感器越来越多，雷达、光电、电子战以及导航系统等传感器都单独显示信息，驾驶员对这些传感器同时进行管理会产生很大的工作负荷，也使飞行中决策更加困难。采用多传感器数据融合技术，可以充分发挥各个传感器的优点，抑制其不利的一面，从而得到即时的有关战斗场面或总体的战场情况的一幅实时的战术或作战级的图像，以增强作战飞机的生存能力和作战效能。
　　目前，数据融合技术已国外军事装备中得到广泛应用，俄罗斯和美国军方都在多传感器数据融合和信息处理技术方面进行了大量的研究工作，并已用于多种型号的军用飞机。通过将各个传感器提供的数据数字化并进行处理，新一代作战飞机已能够进行传感器数据融合，这就为飞行员提供了一个空战景像的即时图像。通过传感器融合可以为驾驶员提供一个唯一的跟踪和识别目标，避免了重复跟踪。
　　多传感器数据融合不仅可以减少驾驶员工作负荷，为驾驶员提供一个视野更宽、更精确的战术图像，而且还能减少数据总线的数量，减少计算负载，并且起到了传感器余度效果。传感器数据融合还确保了一个武器平台即使在基于雷达的武器火控系统被完全干扰的这样最恶劣的电子环境中也能保持一定程度的作战能力。各个传感器的互补特性确保了融合后的数据更精确，这些数据通过多功能信息分发系统(Mids)可以发送到其它的武器平台，以便选定目标的优先级。多传感器数据融合技术是未来信息化战争中提高武器作战效能的关键技术之一。
　　（1）战斗机上应用
　　 现代军用飞机通常采用多种机载探测系统，而作作为整个全域信息网中一个节点，飞机还将接收来自预警机、无人机、机群中其它飞机的探测信息。为降低驾驶员负荷并提高态势感知能力，新一代战斗机都采用了信息融合技术。
　　 法国的"阵风"战斗机装有RBE2双轴、多功能电子扫描火控雷达、"前扇区光学系统"(OSF)以及"防御辅助子系统"(DASS)。OSF能与RBE2雷达、DASS系统交联工作，以在保持其"低可探测性"的条件下，发挥各自的最大效能。上述三个系统数据的"融合"是"阵风"飞机的一个变革性的性能特点。
　　 F-22综合航空电子系统具有综合传感器融合能力，包含电子战和雷达以及通信、导航和识别能力。F/A-22通用集成处理器（CIP），主要是处理整个飞机的电子信号，CIP作为F/A-22的大脑，使用光纤和高速集成电路技术将数据融合并转换为清晰且简明的战场情况图象，极大减少飞行的工作载荷，使飞行员全力集中执行指定任务并保证他们能从战场安全返回。
　　 F-35联合攻击战斗机也采用了数据融合技术，目前已成功进行了数据融合试验，该试验被称为"F-35数据融合降低风险飞行试验"，其目的是降低F-35数据融合功能开发时的风险。F-35的数据融合功能是把来自机载和机外的各种传感器获得的信息加以综合并确定优先顺序。
　　俄罗斯的第三代米格-29和苏-27战斗机配备了先进的"氦"Ts-101系列计算机。就计算机性能而言，苏-27和米格-29水平相当，但苏-27的TsVM-80的火控计算机能将红外瞄准、激光、光学和多模式雷达输入综合起来向平显提供信号，具有一定程度的多传感器数据融合能力。
　　（2）直升机上应用
　　为提高直升机在正常和恶劣气象条件下的态势感知能力，英国国防部耗资1400万英镑进行了隐蔽直升机夜间和白天飞行(CONDOR) II技术验证演示项目，该项目已进行了3年多，完成了世界上第一个用护目镜真实世界投影图像作辅助的直升机飞行演示，投影图像由多谱传感器和激光障碍物传感器生成。系统将来自多个设备的信息显示在最新一代的LCD头盔显示器上。来自数据库和激光障碍物传感器的信息同非冷却红外和微光传感器融合的图像结合，并投影在头盔护目镜上，为飞行员提供地形威胁（如塔状物和头顶电缆之类）警告。
　　一些现役或即将投入使用的武装直升机也采用了传感器融合技术。波音公司的CV-22 Osprey和美国海军陆战队的AH-1Z攻击直升机都采用了ITT航空电子公司的AN/ALQ-211综合射频对抗装置（Sirfc）作为机载传感器融合处理器。而欧洲用户采购的"虎"式直升机中将使用诺斯罗普-格鲁门公司的导弹发射探测系统(Milds)，该系统是用来对威胁进行探测并启动有源或无源自卫系统的，但是它的主外场可更换单元（LRU）中含有传感器融合功能，可用于对飞机的雷达、电子支援（ESM）和电光系统的数据进行融合。
　　在对AH-64D改进时将采用的M-TADS/M-PNVS系统也采用了传感器融合技术。M-TADS/M-PNVS采用了一些"科曼奇"计划中采用的技术，如多传感器辅助瞄准-空／地增强型侦察和瞄准（MAST-ALERT）计划，其中就包括成像融合，即将FLIR和图像增强电视（IITV）传感器的输出信号在向驾驶员提供之前进行混合。在多传感器辅助目标识别中，将采用多个传感器（包括"长弓"火控雷达）的输入信号进行混合。
　　第三批次改进型"阿帕奇"将拥有与美陆军"未来作战系统（FCS）"相匹配的网络中心战能力。为保证战场空间优势，第三批次项目将综合开放系统架构、宽带网络通信系统、第IV级无人机增程传感控制、增程火控雷达、增程导弹，以及数据融合（融合机内外传感器图像）
　　在BAE公司为解决直升机的可视性问题而提出的完整解决方案--障碍-线缆-地形回避系统（Octas）中，采用增强型合成图像处理器（ESIP）将来自多个传感器的数据进行融合并显示给驾驶员。ESIP可以将一系列的图像"缝合"成方位和俯仰方面在180-360度范围内视野可变的区域。
　　（3）无人机上应用
　　无人机在未来战争中将发挥重要作用，无人机上通常要安装多种类型的传感器，为获得最佳效果，对来自各传感器的信息进行融合是必不可少的。美国雷声公司为美陆军"勇士"（Warrior）长航时无人机（UAV）研制的光电/红外/激光指示（EO/IR/LO）传感器系统采用了第3代中波红外传感器，有6种不同的视场，具有广域搜索、连续缩放功能，在瞄准时还可提供彩色电视画面。激光指示/测距装置工作在对人眼安全的波段上。该系统可对光电和红外图像进行融合，以提供更完整的细节和最好的图像分辨率。
　　 3信息融合关键技术
　　数据融合是一种多层次、多方位的处理过程，需要对多种来源数据进行检测、相关和综合以进行更精确的态势评估。数据（或信息）融合系统的根本目标是将传感器得到的数据（如信号、图像、数量和矢量信息等）、人的输入信息以及已有的原始信息转化成关于某种状态和威胁的知识。多传感器数据融合通过信号处理技术、图像处理技术、模式识别技术、估计技术以及自动推理技术等多种技术提高状态感知能力。该技术广泛用于自动目标识别、敌/我/中立方识别（IFFN）处理以及自动状态评估等应用领域，相关的关键技术有：
　　 ● 多目标跟踪的信息融合技术
　　 ● 多假定跟踪和相关技术
　　 ● 随机数据关连虑波（PDAF）技术
　　 ● 交互式复合建模 (IMM)技术
　　 ● 目标机动信息处理技术（自适自噪声模型等）
　　 ● 非线性滤波技术
　　 ● 融合结构技术（集中式结构与分布式结构）
　　 ● 相似传感器融合技术（结构、算法和方法）
　　 ● 不相似的传感器融合技术
　　 ● 传感器对准技术（包括各种类型的对准难题及其解决技术）
　　 ● 特征融合技术（识别/分类、证明推算、专家系统、神经网络、模糊逻辑、贝斯网络等）
（作者：中国航空工业发展研究中心航空技术所 邓中卫）（责编 洪山）



新时期电子装备制造技术的新使命
中国电子科技集团公司第十四研究所

本刊按：中电科技公司第十四所罗群、朱建军、李亨昭等三同志在中机艺协电子分会的电子制造技术研讨会发表了题为：《新时期电子装备制造技术的新使命》的专题论述，重点阐述了电子装备制造技术的现状、差距、发展方向与研究重点以及战略对策等，其中并对其电子装备制造的工艺做了系统的介绍、分析，值得大家重视与借鉴、参考。现特分期予以摘要转刊。机械制造工艺2006年第4期

引言
    随着电子与信息技术的飞跃发展，现代高技术局部战争中武器装备电子信息技术的含量越来越高，电子装备的作用越来越突出。先进雷达等电子装备系统已深入到现代战争的各个领域，正在深刻改变着军事斗争的面貌，引发军事领域一系列革命性的变化。
    同时，电子装备的发展对电子制造技术及军事电子行业的研制能力和研制效率提出了更新、更高、更严的要求。

电子装备制造技术的现状和发展趋势
一、国内外电子装备制造技术的现状与差距
    先进的电子装备离不开先进制造技术的支撑，电子装备先进制造技术的水平直接反映了一个国家的国防实力和科技水平，关系到传统军事产业的改造、新兴科技的发展与国防实力的增强。因此越来越受到世界各国的重视。为了占领先进制造技术的制高点，许多国有先后提出了跨世纪的研究计划，都把先进制造技术作为本国的科技优先发展领域和新军事革命的实施重点，其中最具代表性的有美国政府提出了“美国国家关键技术(制造)计划”、“先进制造技术计划(AMT)”、“敏捷制造与制造使能技术计划”；欧共体的“尤里卡计划(EURE-KA)”、“德国政府提出的“制造2000计划”；韩国的“高级先进技术国家计划(G7计划)”等。一场以先进制造技术为中心的全球性科技与军事竞争已经迅速展开。通过政府、企业、大学和科研院所的合作实施，这些计划大大促进了先进制造技术的发展，极大地支撑了先进电子装备的研制。
    纵观各国先进制造技术计划的制定和实施情况可以看出，先进制造技术的发展有其深刻的国际经济竞争和军事斗争背景。这些先进制造技术计划提出时，即以提高本国制造业的国际竞争能力、促进经济增工和提高国家综合实力为目标，既注重技术的超前性，更重视来自国有军事武器装备的实际需求；在关键技术的选择上注重系统集成技术与工艺技术研发并重，通过系统技术、信息技术和集成技术的引入，提高制造企业的竞争能力；同时也可以看到，各国在发展先进制造技术的过程中，政府通过若干计划的实施起到了关键的引导和调控作用，并形成了一套有效的研究开发及推广应用的管理机制和创新机制。
    与国际先进水平相比，我国的电子装备制造技术总体上存在阶段性差距。为满足电子装备制造的需求，迫切需要解决以下问题：
(1)产品开发设计方法和技术手段落后；
(2)关键制造工艺和核心技术的创新能力薄弱，先进制造技术储备不足；
(3)制造工艺装备落后，生产自动化和优化水平不高，资源综合利用率低；
(4)制造系统信息化和集成化程度低，综合性基础技术落后；
(5)管理模式落后，总体上未形成稳定、科学和有效的管理体系，多数处于经验管理阶段；
(6)小而全、大而全的“庄园式企业”缺乏快速反应市场的能力，制约了制造业的发展；
(7)产品的制造质量与可靠性水平有待于进一步提高。
    发达国家在电子装备制造技术上投入大，武器装备性能超群；国内相比较而言差距甚大，电子装备制造技术水平难以满足型号工程的研制需要，在许多先进制造技术主面，如信息化集成制造、工艺集成制造、电气互联、MEMS技术、先进生产管理等方面仍存在较大差距。

二、国内外电子装备制造技术的发展趋势
    电子装备的小型化、轻量化的发展趋势，装备研制的短周期、高可靠性和快速反应要求，电子装备批量生产能力的提高，都和电子装备先进制造技术的发展密切相关。
    国外电子装备的先进制造技术的优势和发展也重点集中体现在信息化集成制造、虚拟制造、工艺集成制造、电气互联以及微电子机械系统(MEMS)技术等方面，直接支持了电子装备向系统化、一体化、综合化方向的发展。这些制造技术正是制约我国电子装备发展的重要技术。

3.2.1信息化集成制造技术
3.2.1.1国外发展趋势
    现代战争形势下电子装备科研生产呈现出的特点是：平时多品种、小批量，战争一旦打响要能迅速扩大生产能力。因此采用网格制造技术和计算机集成制造，以敏捷制造为代表的信息化集成制造技术将使制造业成为快速响应军用市场需求，不断推动更新军事电子装备的主要手段。
    未来作战样式的不确定性和投入高、周期长的装备研制特点决定了武器发展具有不可避免的高风险性。但是美国在武器装备的投资上，不再是一味强调作战效能，而是更加关注装备的效费比。合理使用资金，在保证武器的作战效能的同时降低费用，是国防部装备采办的基本出发点。因此，信息化集成制造技术作为实现低成本、快周期迅速组织生产的高新技术在军事电子装备的制造中起到了关键作用，使得各国都在集成制造方面投入了大量的财力、物力，建立了信息化集成制造的基础设施，进行了关键技术的研究，信息化集成制造技术的研究集中体现在网格制造技术、虚拟技术、现代集成制造技术、网络化制造等方面。例如，美国军方正规划实施一个宏大的网格计划一“全球信息网格GIG(Global Infomation Grid)”，预计在2020年完成。作为这个计划的一部分，奖国海军陆战部队已启动了一个耗资160亿美元历时8年的项目，包括系统的研制、建设、维护和升级。由此美国的军事电子装备将应用网格制造的平台，进行实时、快捷的网络化制造、虚拟制造、敏捷制造。
    国外的先进制造技术正向集成化、数字化、虚拟化、网络化方向发展，美国的民用及军用飞机制造业在信息化集成制造技术的应用方面走在了世界的前列。波音公司以Boeing—777为标志，建立了世界上第一个全数字化样机，开辟了信息化集成制造的一个里程碑。它采用产品数字化定义，数字化预装配和并行工程，达到了比传统方法设计更改和设计返工减少50、研制周期缩短50的显著效果，保证了飞机设计、制造、试飞一次成功。以联合攻击战斗机JSF为代表的全球性虚拟制造企业，开创了数字化生产方式：美国与英国、土耳其、意大利等八国建立了以项目为龙头的全球虚拟动态联盟，充分利用这些国家已有的技术、人力、资金、设备等资源，实现异地设计制造、加速产品的研制生产，取得很大的成功，达到减少设计时间50，减少制造时间66，制造成本减少50的效果。
3.2.1.2国内现状
    为提高民用产品与军事装备的研制能力和效率，近几年来我国的一些行业主管部门、高校院所、制造行业组织开展了多项计算机集成制造技术的研究与应用：
a)网格制造技术
    我国科技部“十五”期间加大了对网格技术研究和推广的力度，目标是突破网格关键技术，建立网格计算技术标准，将网格计算技术应用到行业和企业应用中，建立行业和企业应用网格。在我国制造业方面，中国航空二集团公司要建立一个制造业的网格，要实现软件的共享，实现数据资源的共享，以及实现计算资源的共享。
b)虚拟制造技术
    我国在虚拟制造技术方面的研究主要集中在虚拟制造技术的理论研究和国外虚拟制造技术的消化与国内环境的结合上。受先进武器装备批量生产和市场竞争的需求推动，虚拟制造技术部分已在军工制造业开始应用，并且取得良好效果。例如，航空制造业中的部分军机与民机已实现整机或部件、零件的三维数字化设计，建立了数字化样机模型，实现了部件或整件的虚拟装配、运动机构仿真、装配干涉检查等；广泛采用数字化建模、数字化协调技术，代替了原来的模线、模板，直接利用数字化模型进行加工与装配，减少了中间环节和工装数量，缩短了设计与制造周期，显著提高了飞机的设计质量。
3.2.2工艺集成制造技术
    综合化、一体化和智能化是电子装备的必然发展趋势，如美国的F-22航空电子系统将雷达告警、红外告警，导弹逼近告警，有源、无源干扰，雷达、敌我识别等功能融为一体，是航空电子系统一体化的典范。一体化不但能使硬、软件资源、各种信息得到充分利用，而且还能提高系统反应能力、环境适应能力和平台的综合作战能力。由此对先进工艺制造技术提出了更高的制造精度和．工艺质量要求、突出的耐恶劣环境要求，雷达电子装备先进制造技术的发展是高新技术与雷达技术的逐步提高和发展的结果。
3.2.2.1国外发展趋势
    在雷达装备电子制造技术方面，特别是在相控阵雷达的T/R组件研制生产上，美国等西方发达国家在关键模块与器件制造、材料及成型技术等方面已形成批生产的能力；在机载和星载雷达装备方面，它们应用先进的材料加工技术、防护技术、高可靠的成型技术与工艺装备使其满足了高可靠、高性能、小型化、轻量化、抗恶劣环境的要求。
a)复合材料应用技术
    国外在机载、星载电子装备上已广泛应用先进复合材料，例如美国海盗号宇宙飞船上的碳纤维复合材料天线，英国海浪花直升机上的碳纤维复合材料天线反射面等；而在国际通讯卫星5号上，包括天线、馈源、波导、天线支架、多路调节器等，上千个零部件都采用复合材料制造。对星载天线而言，馈源网络不仅要有很高的尺寸精度和电气性能要求，而且要满足空间高真空、大温差环境条件下的尺寸稳定性和重量要求。美国Dormier公司已经研制出多种结构的碳纤维复合材料波导、滤波器等。欧空局的遥感卫星ERS-1上的合成孔径雷达波导阵列结构也采用了碳纤维复合材料制造。尽管国外对高性能复合材料在馈源结构功能件上的应用有许多报导，但在制造工艺技术方面却严格保密和技术封锁。
b)防护技术
    美国等军事发达国家非常重视电子整机系统防护技术的研究。对不同环境条件下的电子装备有不同的防护设计要求和防护措施，形成了一个完整的电子整机防护技术体系，并在使用中动态更新，使电子设备的研制、生产、采办、使用、维修过程等均有章可依。针对海军电子设备特殊的环境要求，制定了《海军电子设备设计建议书》，用以统一规范电子设备综合性能要求，这样保证了其军用电子装备在全球范围内具有良好的环境适应性和可靠性。
    为了降低太空温差造成的温度梯度，俄罗斯“射线一号”卫星上4．5米伞形天线的碳纤维复合材料刚性肋采用了金属镀铝的聚酰亚服薄膜作为光反射和热辐射防护材料。表面涂层防护技术较其它防护技术具有不增加结构重量、工艺简单等特点，备受航天界重视和采用。
    1984年Dornirer公司为德国电信卫星“DFS—Kopernikus”研究和制造了一台2米口径的星载天线。天线结构件设计和采用了多层热防护层，反射面为CFRP和铝蜂窝夹层结构，表面金属化采用真空涂镀技术，然后设计并涂覆了低介电损耗的热控涂层，在保障天线电气性能的同时，保证在轨天线表面温度上升达到最小程度，同时提高了天线的使用寿命。
    NASA太空站上的CFRP格架和移动操作控制器(Manrpulator)表面采用了合适的保护涂层减少了太空粒子辐射、原子氧的侵蚀，提高CFRP构件的使用寿命。
3.2.2.2国内现状
    我国大多数的雷达工艺制造技术，与国外强国相比至少落后十年以上。目前我国在研的先进有源相控阵雷达采用有源固态T／R组件，特别是高功率MMIC固态功放，在技术上还有相当大的难度，需要较长的研制周期。国内先进复合材料在军事电子装备上的应用研究也已取得一定成效，先后研制了碳纤维复合材料天线反射面、馈源等构件，有一些已用在雷达电子装备上，但相对于国际先进水平还有很大差距。
    我国电子整机防护技术的研究起步较晚，且偏重于单项防护技术研究。在“八五”和“九五”期间，研究了一些军用电子装备“三防”专题工艺。但是以往的研究工作没有从系统工程的高度开展电子整机防护技术研究，已有的技术成果满足不了电子设备在实际使用环境条件下的高可靠防护性的需要，电子设备的“三防”设计、生产和采办过程的防护要求等均不够规范，缺乏对电子装备整机防护设计的技术指南。
3.2.3电气互联技术
3.2.3.1国内外现状与发展趋势
(1)整机立体组装技术
    90年代中期美国在F／A—18战斗机的航空电子系统中应用了立体组装技术。在美国新一代战斗机F—22的研制过程中，大量采用了立体组装技术，使战斗机的通信导航敌我识别系统(CNl)众多分散设备集成在三个设备中，实现了综合化的ICNIA技术。英国考林斯公司在90年代中期研制的航空电台中，也采用了立体组装技术。2000年马可尼公司在航天电子研究中采用了三维互联结构。
    国内在“十·五”从事了一些立体组装技术的研究，如电子十所研究了板级立体组装技术，十四所研究了芯片的立体封装技术。这些研究都为整机立体组装技术作了大量的技术储备。因此在“十一·五”将发展整机级的立体组装技术。
(2)板级电路模块高密度、高精度、高可靠组装技术
    20世纪80年代以来电子信息设备向着高性能、高度集成和高可靠性方向发展，使得21世纪的表面组装技术向纵深发展3其中最引人注目的有：
a)无源元件的小型微型化和无源封装技术
    无源元件(电阻、电容、电感)是各类电子信息系统中必不可少的组成部分，在新型电子产品当中，无源元件和有源元件(半导体集成块)的比例已达到100：1，其成本占元器件成本的三分之一左右。尽管无源元件的尺寸越来越小，其分立化的结构无疑是电子信息系统功能提高和体积(重量)减小的重要制约因素。集成化的难度比有源器件大得多。这些问题的解决涉及一系列材料学、物理学、化学、电子学方面的跨学科问题，需要开展大量的研究工作。
    可望进一步带动无源集成技术发展的新技术是低温共烧陶瓷(LTCC)技术，近年来，LTCC技术由于成功地解决了蓝牙系统中无源元件的组装问题而在国际上名声大噪，LTCC技术开始进入无源集成领域，成为实现无源集成的一项关键性技术。国内在该行业起步较晚，尚未有相关研究和应用文献报道。
b)有源器件的大型化和多端子化
    无源元件的小型微型化和无源封装，有源器件的大型化和多端子化及芯片级3D组装、系统级芯片(SOC)和MCM的系统级封装(MCM/SIP)的蓬勃发展使得第三代表面组装工艺技术向着高密度、高精细和高可靠性和多样化方向发展。
    以BGA／CSP器件为代表的第二代SMT将在21世纪前十年的板级电路组装中占据支配地位，以倒装片的应用为主的第三代SMT将逐渐完善和推广应用。
(3)高密度微波电路电气互联新技术
    美国研制成功加散热片的Si基高速超导3D—MCM，不但时钟频率高达1.2GHZ，而且功耗下降2—3数量级；利用超导布线的零电阻，可使布线宽及间距窄到2um，并将通常60层布线减少到4层超导布线，微波高密度互联(MHDl)己可以用到60GHZ。
    日本NEC公司采用玻璃陶瓷低温共烧多层技术研制了一种高性能卫星微波通信系统用多芯片组件，它大大减小了卫星微波通信系统或局域微波／毫米波通信系统发／收(T／R)组件的尺寸。Deutche宇航公司在陶瓷基板上采用薄膜制作微波T/R雷达组件，最终构成一个府膜逻体提制MC/M。
    与国际先进水平相比，国内只有少取可在进行微波电路Al203功能电路块与金属腔体大面积接地工艺研究和微波电路阶梯焊接技术研究，微波频段的组装方式基本是ZD方式。微波电路电气互联新技术研究，在国内尚处于空白。(完)

新一代航空电子系统的典型--不断发展的综合模块化航空电子系统
　　IMA, the Next Generation Avionics
　　刘晓鸿 诸葛卉
　　综合模块化航空电子系统（IMA）通过综合飞机上所有航空电子的子系统功能，共享通用软件和通用处理等方面的资源，降低了系统的体积与重量，也减少了维护等方面的支持费用，使系统获得较好的效费比。改装先进的综合航空电子系统已成为现役军机改进和升级的重点。
　　目前，第四代军用飞机 航空电子系统的采购费用大约已占全部采购费用的50%。这表明，人们已经认识到，先进技术是战斗力的"倍增器"，未来军事力量的发展将更多地向武器装备的技术和可用性倾斜，而不在于其数量。
　　先进军用飞机对航空电子系统的要求
　　目前，多数现役的国内外航空电子系统都运行于专用硬件和软件配置的基础上，其高额的全寿命周期费用已成为航空电子系统使用中的一个最大问题。为此，在开发先进军用飞机航空电子系统的过程中必须满足下列要求：
　　 1．遵循多种类型的标准开发，并取得相关认证，达到航空电子系统的标准化、通用化。
　　 2．可扩展性。新研制航空电子设备的技术性能应具有不断的增长性，以满足为更多复杂的飞机系统提供大量数据的要求。
　　 3．可移植性。便于将现役主要航空电子设备的硬件和软件设计方案应用于其他类似或不同的飞机平台上，以减少新机型航空电子系统平台的重新开发、确认或认证工作量。
　　 4．防护性。要使建立在先进电子和信息技术基础上的航空电子系统可靠、安全地工作，必须设计、建造一个高防护性环境，建立一套危害识别和分析维护程序，并于最终成果中消除这些危害因素或限制其活动。
　　先进综合航空电子系统发展特点
　　随着作战环境的日益复杂，对航空电子系统提出了更高的要求，其主要特点表现为：
　　采用商用货架产品（COTS）技术 许多军事项目办公室都意识到，基于COTS的项目在缩短系统开发时间和大幅降低工程成本上很有效。目前，美、英一些改进项目都已选用了COTS元部件，并不断扩大其应用范围。COTS硬件正逐步替代上一代产品；COTS软件开发工作也在全面展开。
　　采用综合、模块化的航空电子系统 通过在多个相互竞争的供应商提供的平台间加以选择的方式，可降低产品的寿命周期成本，并大幅提高系统的性能。为适应上述要求，在各个硬件平台间需要具有高可移植性和高可互操作性。目前，民用航空电子系统已开发了新型的系统结构--综合模块化航空电子系统。
　　功能分区 航空电子系统是一个系统化和多功能的关键性系统，不同功能具有不同的关键性级别，并且需要有相应数量的资源予以支持。因此，系统功能从纵向划分逐渐过渡到横向划分,出现"功能分区"概念，即将系统划分成不同分区，使基于处理器、通信总线和外围设备等系统资源的不同功能模块隔离，并采取相关防止故障扩散的措施。
　　采用分布式系统结构 目前，功能更强的处理器、容量更大的存储器和带宽更宽的局域网络都已具有了更高的可靠性和更低的价位，达到了军事可用性要求，为分布式系统结构的使用提供了有力的支持。可以预料，未来航空电子系统将采用分布式结构，系统内各个元部件在物理上不存在界限，但在逻辑上是相互隔离的，为实现某个共同的目标可相互合作。
　　取得标准认证 遵循FAA标准开发，可保证军用飞机也适宜在民用空域中飞行；通过在现有联合式系统的基础上开发分布式IMA体系结构和标准，并通过相关认证，可实现系统产品的标准化、模块化和通用性。目前已有一些在联合式系统中应用、通过了DO-178B标准和FAA标准认证的范例，如霍尼韦尔公司通过DO-178B C级认证的基于VxWorks操作系统的"全球星"2100飞行管理系统。
　　综合航空电子系统的关键技术
　　与20世纪80年代开发"宝石柱"系统时提出的IMA思想不同，现代IMA体系结构是一种由配置灵活、可重用和可互操作的硬件和软件资源构成的共享系统，也可进一步地理解为由每个子系统仅执行单一指定任务的联合式结构转向基于一个通用处理平台、串行或并行运行多种类型、关键性级别任务模块的"通用处理平台"结构，可提供整套"基本"的数据处理和I/O接口资源。系统内各个元部件和任务之间采用一种逻辑隔离--软件分割法，不存在物理界限。该系统包含许多计算模块，遍布于机身内不同机匣内；模块之间通过计算机网络和各种I/O设备互联；模块内的分区是由不同任务占用、逻辑隔离的操作系统区域，满足系统规划和数据/程序代码保护的需要。
　　软件技术是综合航空电子系统的基础和核心,现代航空电子系统已从电子机械密集型过渡到软件密集型。实际上，联合式系统浪费了大量系统资源，而分布式IMA体系结构实现了资源的共享和整合。
　　通用模块化体系结构技术
　　 IMA的体系结构是一个开放、可实时运行的结构，允许使用不同供应商提供的硬件模块或软件技术，支持严格的功能分区。该系统允许具有不同功能和使用不同操作系统的软件共存，并作业于不同的硬件上；可使用现有定制的硬件模块，运行于现有处理平台和第三方供应的标准COTS通用处理模块上。
　　在IMA系统中，一个任务可以分别在一至多个分区内实施，根据需求分配各个分区使用的系统资源，并防止相关连带的危害入侵其他分区。
　　该系统基于实时操作系统和软件分割思想设计，允许使用最新的技术以及联合式系统环境下丰富的应用设计资源，不论它们采用何种编程语言和调度模型，彼此之间都能够相互通信。
　　一种支持异构、遵循ARINC 653（ARINC 1997）标准的IMA模型如图1所示。该系统包括多个分区，其数据流必须通过一个应用运行（APEX）接口层传输给操作系统，再通过一个核运行（COEX）接口层与硬件之间相互传输，实现和维护软件的可移植性，适用于ARINC标准、可移植操作系统接口（POSIX）和VxWorks的操作系统环境。
　　功能分区技术
　　采用一种将整个航空电子系统划分成不同系统分区的技术可将基于共享系统资源上各独立功能全面隔离，包括对硬件和程序故障的隔离。通过该技术，分布式系统可达到与联合式系统相当的功能隔离能力，既支持基于共享资源上多个任务的共存，又能阻止未授权的访问入侵；在每个分区上插入或更改一项功能模块和任务时，不会影响系统中其他功能模块和任务的作业。目前，IMA系统的功能分区一般采取软件分割方法，而空间分割和时间分割是研究的重点。
　　 1.空间分割法采用空间分配的方法，使并行工作于核心模块上的多个任务相互隔离。在该模式下，一个分区上任务获得的共享资源不会被另一分区上任务占用，也不会被内核占用，保护了存储器和核硬件资源。逻辑上可将其分为两级操作系统--核操作系统（Core OS）和分区操作系统（Partition OS）。
　　核操作系统采用一种功能分区管理的概念直接与处理平台对话，采用确定性的任务调度算法控制分区之间的通信，如时间一致性管理、底层I/O管理和健康监视服务；分区操作系统执行各个分区内的任务调度和资源管理，与传统操作系统类似。
　　此外，采用一种定义完善接口机制的保护域技术，可保证数据存取过程完整、可靠和不被篡改，并便于用户发送参数和接收结果数据。
　　 2.时间分割法采用时间分配的方法，使并行工作与同一处理平台上的多个任务相互隔离。
　　有一种时间分割法为每个分区分配一个定宽的时间槽，不同分区的时间槽可等宽也可不等宽；在时间槽末端调度程序强制施行内容转换，转换到下一个预定的分区。该模型具有较高的灵活性，但相应提高了分区之间调度和系统认证的复杂性。
　　为保证基于共享资源的各个任务之间不相互干扰，目前已开发了一种阻止干扰的模型，在分区可对APEX层调用，传输与核对话的数据；核占用时间作为调度的一部分，避免与其他分区内的任务混淆。
　　通用标准接口技术
　　操作系统与各个任务和硬件接口系统之间的通信必须通过一个通用标准接口，图2为一种适用于IMA结构的APEX接口结构示意图。
　　 APEX为一种位于操作系统和任务之间的通用接口，使用软件控制任务间的同步和进程间的通信机制以及中断处理和内存管理机制。端口的设计便于各个分区之间的通信；隐藏应用层和核心模块底层之间的具体细节，提供了防护的性能。
　　适用于IMA体系结构的通用标准接口主要通过两种方式开发：在分区操作系统中引进应用程序接口（API）或共用目标要求代理结构（CORBA）中间件软件技术，增强软件单元的重用性和软件系统中数据的交联。
　　满足未来战争需求的IMA
　　近年来，航空电子系统已从联合式向综合化、信息化方向发展，模块化、综合化和开放性航空电子系统不仅实现了机上的信息综合，而且能够有效地综合机外信息网络和预警机发送的信息,满足现代和未来战争的需求。近几年来，先进航空电子系统的研制和开发正呈现出一种明显地向IMA体系结构方向转变的趋势，该结构及其标准也在不断发展之中。
　　 IMA航空电子系统的主要特点体现在：
　　 1.系统功能以横向划分，提出"功能分区"概念；
　　 2.综合化进一步向深、广的方向发展；
　　 3.外场可更换模块(LRM)代替了外场可更换单元（LRU）；
　　 4.在LRM一级上实现了硬件资源共享和硬件余度；
　　 5.向智能化发展。
　　 IMA结构已被认为是一种能满足降低维护费用、减少嵌入式系统尺寸、重量、功率要求，能提高可升级性、基于共享资源运行的多任务方案，而且这一方案也需取得相关认证。IMA是当前迫切需要开发的航空电子技术之一。



我国军用连接器技术发展研究
电子第四十研究所张战峰

摘要文章论述丁我国军用连接器技术现状,深入研究了高,低频连接器(d"型化,高密度,多芯线数,高速传输,表面贴装等),军用毫米波同耘连接器(提高预率,增宽领带,降低电压驻波比),特种连接S(如提高杭EMI,RFI, EMP性能,深水性能,可布分离等)的技米发展趋势,提出了我国军用连接器技术发展设怒.
关键词军用连接器高,低预连接器毫米波连接器特种连接器

发展趋势
1引言
在各类电气设备和电子系统中,连接器在器件与组件,组件与组件,系统与子系统之间形成电气连接和信号传递,是构成一个完整的系统所必不可少的基础元件.连接器的发展历史表明,适应军事电子设备严酷的使用环境和高可靠性要求是推动连接器技术发展的主要动力.军用连接器不同于民用和其它类连接器,它的主要特点是这些军用连接器必须在复杂的军事环境和军用场合中万无一失地工作.军用连接器的一般工作温度为一55-125'C ,某些产品可达-65-200'C,它们必须在诸如坑腐蚀,耐潮湿,高加速度冲击和振动,高低温,低气压,防砂尘,防霉菌,阻燃,绝缘材料真空脱气,防电晕等方面适应各种不同的军事应用环境.高可靠性是军用连接器的首要指标,如连接器有低而稳定的接触电阻,保证电信号不中断等.军用连接器一般需要严格的制造公差和坚固的结构.并经受高等级的试验.正确选用材料和完善的工艺对保证军用连接器符合军用标准更是至关重要的.
2世界连接器市场分析
进入九十年代以来,随着五大设备领域(计算机及外设,电信产品,汽车,工业产品及军用产品)不断扩大,为连接器市场注入了活力.1997年连接器工业全球市场总容量已达226. 70亿美元. 从世界范围看,1997年世界连接器销售量呈继续增长趋势.据美国Bishop & Associates公司统计,1997年全世界连接器销售量比1996年增长4.2%,总销售额达226. 70亿美元,增长最大的应用领域是计算机及外围设备,达59. 34亿美元,增长7.40/u.其次是电信及数字通信设备,销售值达37. 57亿美元,增长5.5%0按地区划分的连接器销售额列于表to世界连接器市场连续5年走强,连接器销售值近5年持续增长,1995年达15年来的最高增长速度,为17.4%,而1997年的增长率则是近9年间的第3个高增长率.按连接器产品类型划分:依次为PCB连接器,圆形连接器,矩形连接器,汽车连接器,专用连接器.按连接器最终用户市场划分,军事和航天是连接器的第三大用户.

表1世界连接器销售额(单位:亿美元)
地区1996年1997年增长百分比%
北美81. 9585.504.3
欧洲58.0559. 903.2
日本42. 6044. 203.8
亚太地区23. 1024.706. 9
其它11. 8012.405. 1
总计217.50226. 704.2
美国和欧洲是军用连接器主要的生产和消费者,1996年美国军用连接器消费量达15亿美元,其中圆形连接器居首位,占40. 1,其次是1/0连接器占11.600,射频连接器和PCB连接器分别居第三和第四位,所占比例为10.4%和10.1%,美国军方采购的连接器列表于20表2美国军方采购的连接器(单位:亿美元)
连接器类别1996年所占比例(%)
圆形连接器6.0240.1
1/O1. 7411. 6
RF连接器1.5610.4
PCB连接器1.5210. 1
IC插座1.6310.9
密封连接器0.734.9
底板0.916.1
光纤连接器0.463.1
其它0.432. 7
合计15.00100
我国军用连接器的规模很小以圆形连接器为例,1992年产品销售额仅有950万美元左右,仅为世界圆形连接器市场的
3军用连接器技术发展现状
3.1低频连接器低频连接器是装接电线电缆的功能元件.军用装备各大系统互连中使用的主体仍是常规的军用圆形连接器,在各大系统电子设备内部(包括计算机系统)使用量最大的是矩形连接器和PCB连接器,而机载雷达,通讯,指挥等系统电子设备内将普遍要求PCB连接器装备线簧接触对.低频连接器主要向小型化,高密度,大芯数,高速传输发展.
3.1.1小型化小型化是指连接器中心距更小.某些军事场合要求连接器的中心距达..38毫米,高度小到1.0-1. 5毫米.半间距1.27毫米和更小间距..635毫米连接器技术基本上达到成熟,一般产品间距也已达到了1.0毫米和..8毫米水平.目前超微型FPC连接器的实用水平已达到.5毫米~..3毫米,特殊用途已达..25毫米.贴装化与小型化有着十分密切的关系,一般来说,间距小于..5毫米的连接器都会用贴装化技术.由于贴装化技术的发展,使整机变得更小,更薄,更轻,性能更好,成本更低.因此,连接器的贴装化技术在国外得到迅速发展.3.1.2高密度,大芯数大芯数化是指新型计算机总线和许多场合都要求连接器具有大量的接触对,国外不少连接器芯数达数百芯,最多达500.芯.如高密度军用PCB连接器有效接触件总数可达680芯以上.为实现高密度,大芯数化.尤其在小型化连接器中,首先要解决插拔力过大的间题,零插拔力和低插拔力连接器由此应运而生.零插拔力连接器可在不加任伺插拔力的情况下插合和脱开,因而插拔容易,寿命长.一般在1-5万次.
3.1.3高速传输在新型计算机等需要高速传输的系统中,信号的时标速率达到兆赫频段的高端,脉冲上升时间达到亚毫微秒,为此要求有高速传输连接器.
高速传输连接器是近年来连接器技术重大进展之一.现代武器系统要求在极短时间内处理大量的信息,尤其是超高速集成电路(V HSIC)的使用,使得时钟频率达100MHz,高速数字信号的上升时间达几个毫微秒,并进入亚毫微秒的范围.因而在这些电路中的连接器不能简单地视作机械硬件,它已成为传输通道的一个极为重要的部分.
3.1.4高可靠接触件被视为连接器的"心脏",是决定连接器可靠性的关键零件.为了提高其接触高可靠性以满足军用连接器的技术要求,目前在圆筒形开槽插孔,弹性绞线播针和双曲面线簧插孔等三种主要弹性接触中,以线簧插孔可靠性为最高.
3.2射频同轴连接器射频同轴连接器是装接射频电缆或硬同轴线,微带线和导线的一种功能元件.是供射频信号顺利通过的一种连接器,它与低频连接器不同.在信号通过时要求反射最小,衰减最小.相位可调毫米波同轴连接器是射频连接器的典型产品之一,它满足了相控阵雷达及电子对抗相位匹配系统的要求.射频同轴连接器具有电缆夹紧,密封防潮,频带宽,电压驻波比低等特点.超小型同轴连接器和毫米波同轴连接器主要在系统设备间传输300MH:以上高频信号,使用最多的型号为SMA,TNC.N,K,BNC型连接器.
射频同轴连接器朝着一小两高一低即小型化,高可靠,高频和低电压驻波比的方向发展,研制尺寸更小的SSMB,SSMC型和1. 9毫米,1毫米的连接器,以满足整机特别是空间电子系统发展的要求.
采用新材料,改善制造工艺.开展CAD设计,优化结构.研究测试技术以及可靠性评估和试验方法,大大提高了军用射频连接器可靠性.
射频连接器的频率在不断增宽增高.K型连接器工作频率上限达46GHz, V型连接器工作频率上限达65GHz,HP公司研制的1.9毫米,1毫米的连接器,已分别把上限频率拓宽到同轴系统的65GHz,最高点110GHz,
射频连接器的工作频率在不断增高的情况下,就希望电压驻波比小到1,插入损耗小到无穷小,如N型射频同轴连接器的反射系数为..07,被认为理想产品.
3.3特种用途连接器特种用途连接器又称专用连接器,是指能满足现代武器装备的特殊使用环境,要求和性能的连接器.连接器种类很多,结构独特.主要有抗干扰连接器,自动脱落(分离)连接器和水下连接器.
3. 3. 1抗干扰连接器现代军用电子系统的相互干扰有三种:电磁干扰((EMT),射频千扰(RFD和电磁脉冲干扰(EMP ).干扰方式有辐射型和传导型两种.这些干扰可以使火箭提前点火,使飞行器偏离航向,使飞机电子设备失效,为此,国外早就研制了抗干扰连接器,并已标准化. 抗干扰连接器主要包括屏蔽连接器,三同轴连接器和滤波连接器.屏蔽式连接器采用金属壳体严格屏蔽,阻止电磁辐射进入或泄漏出去,使连接器传输的电磁信号和外界信号不产生互相干扰.三同轴连接器由三层相互绝缘的导体组成.内导体和中间导体作为传输回路,外导体接地,作为地电流和噪音电流的旁路,使信噪比大大改善,用于要求高屏蔽的使用场合.这两种连接器有效地解决了辐射型的千扰,但连接器未经加固,将形成泄漏的"窗口",使传导型干扰无法避免,从而导致机箱设备的电磁穿透整个系统无法达到EMC要求.而滤波连接器则能防止传导型电磁干扰,滤波连接器有一个装在阳性接触件上的C型或二型滤波器,将干扰信号滤掉,有效地消除了传导型干扰.
3. 3. 2自动脱落'分离)连接器自动脱落分离连接器是脱落连接器和分离连接器的总称.脱落连接器又称脐带式连接器,主要用于导弹,火箭等航天飞行器与地面设备之间的电气连接和自动断开.分离连接器又称级间连接器,在火箭和航夭器飞行过程中起级间电气连接和断开的作用. 自动脱落(分离)连接器与普通军用低频连接器的差别在于它有一个锁紧分离结构.目前使用的锁紧分离机构有机械式,电磁式和电爆式三种.锁紧分离机构在外力(机械力,电磁力和电爆产生的气体压力)作用下,其驱动装置启动,实现了连接器的白动脱落或分离.
3.3. 3水下连接器水下连接器是指能够在水环境中安全可靠地工作的连接器.主要用于海防型号武器系统,海底通信,深海调查船,鱼雷发射及其它海洋商用和军用工程水下电气装置.
根据水下环境和使用情况,水下连接器可分为四种类型:
①干插合,水下使用型(在水上千环境中插合,在水下使用,再回到岸上分离)
②湿插合,水下使用型(在水上湿环境中,如海水飞溅区插合后水下使用,水下分离)
③水下插合,水下使用型(水下插合,使用,分离)
④水下带电插合,水下使用型(在水下带电插合,使用,分离)
深水耐高温高水压,耐海水腐蚀和良好的水密封性能是水下连接器的主要特点,目前,国外用于"北极星"和"海神"导弹上的深水连接器,可耐68. 9MPa的水压,另一种玻璃密封钦基连接器耐静水压力达137. 8MPa,美国Viking工业公司和Caico公司同时研制和生产的深水连接器,可耐水压158. 5MPa.另一种高温高水压连接器可在200℃下耐水压达68. 9MPa,法国Souriau公司生产的881.型深水连接器可在3048米深的水下工作,耐水压高达34. 5MPa,为深水连接器的代表产品.
深水连接器的耐腐蚀性能一般通过采用耐腐蚀材料(如316LSS阳极化不锈钢或镍铝青铜等作为壳体)给予保证,而水密性能通常采用耐海水的橡胶结构件(如压力密封圈,O型圈使用模制氯丁橡胶,灌封材料为AW106环氧树脂+固化剂HV593)压缩变形来实现.
4军用连接器主要发展趋势
连接器的军用市场与政治,经济和社会环境密切相关.当前国际形势的发展对军用连接器市场将形成负冲击.主要影响有两个方面:一是新的军事项目取消或减少,二是旧系统电子部分需要更新升级.为了适应军事电子设备在技术上升级更新的要求,许多军用连接器制造商增加R&D费用,以求在技术上取得突破性进展.国外专家断言,采用高新技术的连接器将会得到更快的发展,国际上各大军用连接器制造商都在前瞻未来世纪连接器技术发展动向.展望21世纪连接器将有以下发展趋势.
4. 1军民两用技术的发展从连接器技术的发展历史上看,某些军事上首先采用的技术转移到民用领域后,发展更加迅速,如表面安装技术和多媒体技术.军事部门也注意吸取工业部门行之有效的技术为己所用,柔顺压配合技术是军方采用的典型例子.
4.2小型化继续冲击连接器的发展半导体芯片技术的发展正成为各级互连中连接器发展的技术驱动力.世界各国正密切注视着I级互连((Ic器件内部)和I级互连(器件与板的互连)的巨大进展,0.5毫米间距IC封装将迅速向0. 25毫米间距发展,2000年器件引脚数将由数百达数干.频率将增加到1 OOMHz,功率损耗将降低至5^-l OW,MCM(多芯片组件》技术被称为2010年强烈影响战争方式的十大防务技术之一,预计在一块MCM上有可能集成10亿个门阵.这已相当于一个系统.半导体技术发展对连接器提出的要求是"更小,更薄,性能更高".
4.3多种技术的综合使用连接器的性能更加完善,公制连接器方兴未艾,模块化,接触件混装,表面贴装,柔顺压配合,阻抗匹配等多种技术是国防上最新发展的产品,其发展和应用将会更迅速.
4.4几种技术将继续发展表面贴装连接器发展前景良好,高性能电子系统采用表面贴装技术是必然的趋势,这是由表面贴装技术独特的优点和小型化高密度的要求所决定的.连接器表面贴装涉及的间题远比阻容元件等复杂得多.目前制约表面贴装连接器发展的许多因素正在克服,如引脚的精密制造和测试技术,耐回熔焊接的高温绝缘材料和弹性材料的研制成功.以及因不同材料热膨胀系数而形成的翘曲变形等问题的解决等,必将促进表面贴装连接器更快地发展. 坑干扰技术已成为世界各国连接器制造商关注的焦点.电子系统抗干扰问题长久以来阻碍电子工业的发展.EMI/RFI/EMP防护技术日益广泛使用是现代军用电子设备的迫切要求.复合材料在军事上的应用,大大促进抗干扰技术的发展,例如B-2和F-22这类飞机采用非金属材料作蒙皮的隐形技术.
毫米波同轴连接器的应用将不断增加.由于它传输信号频带宽,体积小,重量轻,频带边缘不会出现重叠现象等一系列优点,它在毫米波测距,交通控制,汽车防撞以及医疗设备等电子系统中应用日益扩大.
4.5正在发展中的几种新产品:
(1)新型半导体器件的出现促进了PGA插座的发展,尤其是大规格〔15 X 15或更大)型,零插入力型的PGA插座针数可大于200^-400,
(2)MCM(多芯片组件)的发展,则要求新的MCM插座与之配合,如军用MCM插座采用一种CinAPSe钮扣板技术,有25-102对接触件,两排结构,排距为1.27毫米.交错排列的接触件中心间距为..63毫米.
(3)便携式计算机在军事上的应用日益增加,现有的计算机用连接器将继续改进和扩大使用,如符合PCMCIA的连接器将在结构和材料上改进以提高使用寿命.
(4)适合高速信号传输用的模件式高密度连接器将迅速发展,它们与传统的连接器比较,将有一套新的性能参数,如传输延迟,串音,阻抗匹配等,这些参数将影响连接器的外形结构,密度,材料等.
(5)矩形脱落连接器NASA, ISSA接触件在太空环境下可经受一200℃到十200℃这样的非常温度.G &. H公司研制出1180型防护装置用的快速分离连接器已用于米格29战斗机上,采用同轴电缆与防护显示系统连接,提供高电压电路,高信号,在紧急情况下,快速分离,具有防电弧,电火花等特点.
(6)高密度封装的小型匹配阻抗同轴连接器已用于汽车GPS系统.
5我国军用连接器技术发展设想
我国军用连接器研制和生产,虽然经历了几十年的历史,有了较丰富的经验和一定的规模,基本上满足了军工,航天航空事业的发展要求,但和国外相比,差距仍然很大,一是规模小;二是技术水平有明显的差距.在国际上已大量使用的MIL-C-38999连接器,国内仍处于试制阶段,某些技术问题还需要重点攻关解决.我国军用连接器在整体水平上与国际先进水平有不少的差距.从八十年代起,我国相继从国外引进了MIL-C-26484, MIL-C-83723和MIL-C-39012连接器生产线或关键设备,对改善我国军用连接器生产现状,提高技术水平起了重要作用,但由于市场需求量不大,某些原材料和工艺问题未妥善解决,因而大批供应完全符合MIL规范的产品还有困难.根据我国的国情和国防现代化的需要以及2010年发展远景目标,对我国军用连接器技术未来发展提出以下设想:
5.1目标
为满足新一代军用电子设备的需要,如区域电子工程,航夭器技术工程,航母电子对抗技术,空中预警系统,苏27仿制工程等启动,应积极采用技术引进,智力引进,技术改造的方法,强化军用连接器的科研和生产,力争在大生产技术上有所突破.适应现代信息技术以及军用整机微小型,数字化和表面安装技术发展的需要,研制一批新产品,在主要产品类别的技术性能方面达到国际21世纪初水平.
(1)圆形连接器:按MIL-C-38999(国军标GJB599-88)
(2)印制电路板连接器:按MIL-C-55302(国军标GJB1438-92 )
(3)微矩形连接器:按MIL-C-83513
(4》射频同轴连接器:高相位调节精度的SMA相位可调连接器,工作频率达46GHz和65GH:的毫米波同轴连接器
5.2需要重点解决的关键技术
(1)绝缘安装板成型技术(MIL-C-38999)
(2)齿套加工及热处理(MIL-C-38999)
(3)微型接触件加工技术;包括高精密冲压,车制24"接触件,新型插合机理的30#接触对加工.
(4)高温热塑性塑料模塑工艺:寻求耐175℃长期高温和260,C短时高温热塑性塑料.
5.3墓础技术研究
(1)表面安装技术研究.包括异形引脚制造,多引脚共面性测量,回熔焊接技术,耐高温耐溶剂塑料及其成型加工等.
(2)高速信号传输用连接器设计研究.典型参数为阻抗50SI,串音不大于5%,传输延迟为185微微秒.
(3)镀层抗腐蚀技术.包括接触件镀层变色,外壳化学镀镍耐盐雾锈蚀,掺超微细金刚砂镀金技术,利用激光进行局部电镀技术等.
(4)EMP防护机理及构造研究.
(5)矢量网络分析测试技术.
5,4应采取的措施
(1)以贯彻国军标为主线,建立较完善的国军标体系,与国际标准接轨;
2)发展相关支持工业,逐步实施军用原材料鉴定程序;
(3)加大投资力度,有重点地进行技术改造;
(4)以直接或间接引进技术(软件)为主,而以购置硬件为辅.
6结语
现代战争的概念已超出了传统的陆,海,空的范围,已发展到了太空,深海和地下新型武器系统将发生巨大的变革而全面进入军事信息时代,军事技术和CI综合电子技术将全方位渗透到连接器工业的方方面面,对军用连接器的性能提出了多方面更为严格的要求,我国军用连接器一定要努力适应这一新形势.技术革新,加大自主开发力度,全面提高产品质量,广泛采用国际标准,大力发展高新技术和尖端高可靠产品,生产出高标准高质量军用连接器,以满足国家重点工程及新一代军事装备的需要.
参考文献
1张战峰.张明畏.恃种连接器技术发脆概况.机电元件.1994.14(2)
2陶光发.国外电连接器技术发展现状.机电元件.1995. 15(2-3)
3接擂件专亚情报网编.2000年军用机电组件发展预测和对策之二—接擂件部分.1994.
4中国军用电子元器件.电子工业出版社1996.
5 24th Annual Connector and Interconnection Technology Sympoaium.IIC仃1991
6 25th Annual Connector and Interconnection Technology Symposium.IICIT. )992.
7 26th Annual Connector and Interconnection Technology Symposium. IICIT.1993.
8 27th Annual Connector and Imerconnecrion Technology Symposium. IICIT. 1994.
9 28th Annual Connector and interconnection Technology Symposium. IICIT. 1995.




北京航空航天大学学报2003年
综合机载机电及环控系统新技术
王浚刘永绩
文献标识码!A文章编号:1001-5965(2003)11-0959-05

1综合机载机电技术
飞机燃油,环境控制,第2动力,供电,液压,机轮刹车,生命保障和弹射救生等系统被通称为机载机电系统.其中各个子系统按功能相互独立划分的同时,在热和能量的需求以及使用上又相互紧密关联.微电子,控制,计算机及通讯等先进科学技术发展,不仅给各个子系统设计技术带来
了突破性发展,如:270 V高压直流电,高压和可变压液压系统,电动刹车系统,组合动力装置,综合生命保障系统和第4代弹射救生装置等的研制成功,而且也使设计理念上由原来各个子系统独立设计向整个飞机综合机载机电系统优化设计转换,甚至将彻底打破原有机载机电系统的格局,带来崭新的综合机载机电技术的飞跃.美国在对机体,发动机和机载机电各子系统的技术发展趋势进行研究和分析后,认为当前机载机电系统可以从功能,能量,控制和物理等4个方面进行综合,作为一个整体的综合系统,完成目前各机载机电子系统的全部功能,使整个飞机性能最优化,而不仅仅是某个单项功能最佳.这就是当前最先进的综合机载机电系统技术的主要研究内容.1991年,美国空军开始执行机载机电系统综合技术计划,以发展和验证可用于机载机电系统的综合化技术.1997年末,由波音和洛克希德马丁公司开始执行其验证计划.

略

3结论
美国机载机电系统两种综合方案各有优劣和适用范围,代表着未来飞机的发展方向,方案中包含的部分先进技术已经经过了试验验证和装机试飞.我国应根据国家实际发展情况及具体型号任务和发展计划,制定结合实际发展需求的中长期发展计划,全面,准确,消化,吸收国外已成熟的先进技术,重点开展关键技术的预研和攻关,如组合动力装置,270 V直流电源,高变压液压系统,燃油热沉技术,电力作动器,数据融合技术,电动刹车门于敦机载机电系统综合化的发展方向


新一代航空电子系统的典型--不断发展的综合模块化航空电子系统
　　IMA, the Next Generation Avionics
　　刘晓鸿 诸葛卉
　　综合模块化航空电子系统（IMA）通过综合飞机上所有航空电子的子系统功能，共享通用软件和通用处理等方面的资源，降低了系统的体积与重量，也减少了维护等方面的支持费用，使系统获得较好的效费比。改装先进的综合航空电子系统已成为现役军机改进和升级的重点。
　　目前，第四代军用飞机 航空电子系统的采购费用大约已占全部采购费用的50%。这表明，人们已经认识到，先进技术是战斗力的"倍增器"，未来军事力量的发展将更多地向武器装备的技术和可用性倾斜，而不在于其数量。
　　先进军用飞机对航空电子系统的要求
　　目前，多数现役的国内外航空电子系统都运行于专用硬件和软件配置的基础上，其高额的全寿命周期费用已成为航空电子系统使用中的一个最大问题。为此，在开发先进军用飞机航空电子系统的过程中必须满足下列要求：
　　 1．遵循多种类型的标准开发，并取得相关认证，达到航空电子系统的标准化、通用化。
　　 2．可扩展性。新研制航空电子设备的技术性能应具有不断的增长性，以满足为更多复杂的飞机系统提供大量数据的要求。
　　 3．可移植性。便于将现役主要航空电子设备的硬件和软件设计方案应用于其他类似或不同的飞机平台上，以减少新机型航空电子系统平台的重新开发、确认或认证工作量。
　　 4．防护性。要使建立在先进电子和信息技术基础上的航空电子系统可靠、安全地工作，必须设计、建造一个高防护性环境，建立一套危害识别和分析维护程序，并于最终成果中消除这些危害因素或限制其活动。
　　先进综合航空电子系统发展特点
　　随着作战环境的日益复杂，对航空电子系统提出了更高的要求，其主要特点表现为：
　　采用商用货架产品（COTS）技术 许多军事项目办公室都意识到，基于COTS的项目在缩短系统开发时间和大幅降低工程成本上很有效。目前，美、英一些改进项目都已选用了COTS元部件，并不断扩大其应用范围。COTS硬件正逐步替代上一代产品；COTS软件开发工作也在全面展开。
　　采用综合、模块化的航空电子系统 通过在多个相互竞争的供应商提供的平台间加以选择的方式，可降低产品的寿命周期成本，并大幅提高系统的性能。为适应上述要求，在各个硬件平台间需要具有高可移植性和高可互操作性。目前，民用航空电子系统已开发了新型的系统结构--综合模块化航空电子系统。
　　功能分区 航空电子系统是一个系统化和多功能的关键性系统，不同功能具有不同的关键性级别，并且需要有相应数量的资源予以支持。因此，系统功能从纵向划分逐渐过渡到横向划分,出现"功能分区"概念，即将系统划分成不同分区，使基于处理器、通信总线和外围设备等系统资源的不同功能模块隔离，并采取相关防止故障扩散的措施。
　　采用分布式系统结构 目前，功能更强的处理器、容量更大的存储器和带宽更宽的局域网络都已具有了更高的可靠性和更低的价位，达到了军事可用性要求，为分布式系统结构的使用提供了有力的支持。可以预料，未来航空电子系统将采用分布式结构，系统内各个元部件在物理上不存在界限，但在逻辑上是相互隔离的，为实现某个共同的目标可相互合作。
　　取得标准认证 遵循FAA标准开发，可保证军用飞机也适宜在民用空域中飞行；通过在现有联合式系统的基础上开发分布式IMA体系结构和标准，并通过相关认证，可实现系统产品的标准化、模块化和通用性。目前已有一些在联合式系统中应用、通过了DO-178B标准和FAA标准认证的范例，如霍尼韦尔公司通过DO-178B C级认证的基于VxWorks操作系统的"全球星"2100飞行管理系统。
　　综合航空电子系统的关键技术
　　与20世纪80年代开发"宝石柱"系统时提出的IMA思想不同，现代IMA体系结构是一种由配置灵活、可重用和可互操作的硬件和软件资源构成的共享系统，也可进一步地理解为由每个子系统仅执行单一指定任务的联合式结构转向基于一个通用处理平台、串行或并行运行多种类型、关键性级别任务模块的"通用处理平台"结构，可提供整套"基本"的数据处理和I/O接口资源。系统内各个元部件和任务之间采用一种逻辑隔离--软件分割法，不存在物理界限。该系统包含许多计算模块，遍布于机身内不同机匣内；模块之间通过计算机网络和各种I/O设备互联；模块内的分区是由不同任务占用、逻辑隔离的操作系统区域，满足系统规划和数据/程序代码保护的需要。
　　软件技术是综合航空电子系统的基础和核心,现代航空电子系统已从电子机械密集型过渡到软件密集型。实际上，联合式系统浪费了大量系统资源，而分布式IMA体系结构实现了资源的共享和整合。
　　通用模块化体系结构技术
　　 IMA的体系结构是一个开放、可实时运行的结构，允许使用不同供应商提供的硬件模块或软件技术，支持严格的功能分区。该系统允许具有不同功能和使用不同操作系统的软件共存，并作业于不同的硬件上；可使用现有定制的硬件模块，运行于现有处理平台和第三方供应的标准COTS通用处理模块上。
　　在IMA系统中，一个任务可以分别在一至多个分区内实施，根据需求分配各个分区使用的系统资源，并防止相关连带的危害入侵其他分区。
　　该系统基于实时操作系统和软件分割思想设计，允许使用最新的技术以及联合式系统环境下丰富的应用设计资源，不论它们采用何种编程语言和调度模型，彼此之间都能够相互通信。
　　一种支持异构、遵循ARINC 653（ARINC 1997）标准的IMA模型如图1所示。该系统包括多个分区，其数据流必须通过一个应用运行（APEX）接口层传输给操作系统，再通过一个核运行（COEX）接口层与硬件之间相互传输，实现和维护软件的可移植性，适用于ARINC标准、可移植操作系统接口（POSIX）和VxWorks的操作系统环境。
　　功能分区技术
　　采用一种将整个航空电子系统划分成不同系统分区的技术可将基于共享系统资源上各独立功能全面隔离，包括对硬件和程序故障的隔离。通过该技术，分布式系统可达到与联合式系统相当的功能隔离能力，既支持基于共享资源上多个任务的共存，又能阻止未授权的访问入侵；在每个分区上插入或更改一项功能模块和任务时，不会影响系统中其他功能模块和任务的作业。目前，IMA系统的功能分区一般采取软件分割方法，而空间分割和时间分割是研究的重点。
　　 1.空间分割法采用空间分配的方法，使并行工作于核心模块上的多个任务相互隔离。在该模式下，一个分区上任务获得的共享资源不会被另一分区上任务占用，也不会被内核占用，保护了存储器和核硬件资源。逻辑上可将其分为两级操作系统--核操作系统（Core OS）和分区操作系统（Partition OS）。
　　核操作系统采用一种功能分区管理的概念直接与处理平台对话，采用确定性的任务调度算法控制分区之间的通信，如时间一致性管理、底层I/O管理和健康监视服务；分区操作系统执行各个分区内的任务调度和资源管理，与传统操作系统类似。
　　此外，采用一种定义完善接口机制的保护域技术，可保证数据存取过程完整、可靠和不被篡改，并便于用户发送参数和接收结果数据。
　　 2.时间分割法采用时间分配的方法，使并行工作与同一处理平台上的多个任务相互隔离。
　　有一种时间分割法为每个分区分配一个定宽的时间槽，不同分区的时间槽可等宽也可不等宽；在时间槽末端调度程序强制施行内容转换，转换到下一个预定的分区。该模型具有较高的灵活性，但相应提高了分区之间调度和系统认证的复杂性。
　　为保证基于共享资源的各个任务之间不相互干扰，目前已开发了一种阻止干扰的模型，在分区可对APEX层调用，传输与核对话的数据；核占用时间作为调度的一部分，避免与其他分区内的任务混淆。
　　通用标准接口技术
　　操作系统与各个任务和硬件接口系统之间的通信必须通过一个通用标准接口，图2为一种适用于IMA结构的APEX接口结构示意图。
　　 APEX为一种位于操作系统和任务之间的通用接口，使用软件控制任务间的同步和进程间的通信机制以及中断处理和内存管理机制。端口的设计便于各个分区之间的通信；隐藏应用层和核心模块底层之间的具体细节，提供了防护的性能。
　　适用于IMA体系结构的通用标准接口主要通过两种方式开发：在分区操作系统中引进应用程序接口（API）或共用目标要求代理结构（CORBA）中间件软件技术，增强软件单元的重用性和软件系统中数据的交联。
　　满足未来战争需求的IMA
　　近年来，航空电子系统已从联合式向综合化、信息化方向发展，模块化、综合化和开放性航空电子系统不仅实现了机上的信息综合，而且能够有效地综合机外信息网络和预警机发送的信息,满足现代和未来战争的需求。近几年来，先进航空电子系统的研制和开发正呈现出一种明显地向IMA体系结构方向转变的趋势，该结构及其标准也在不断发展之中。
　　 IMA航空电子系统的主要特点体现在：
　　 1.系统功能以横向划分，提出"功能分区"概念；
　　 2.综合化进一步向深、广的方向发展；
　　 3.外场可更换模块(LRM)代替了外场可更换单元（LRU）；
　　 4.在LRM一级上实现了硬件资源共享和硬件余度；
　　 5.向智能化发展。
　　 IMA结构已被认为是一种能满足降低维护费用、减少嵌入式系统尺寸、重量、功率要求，能提高可升级性、基于共享资源运行的多任务方案，而且这一方案也需取得相关认证。IMA是当前迫切需要开发的航空电子技术之一。



我国军用连接器技术发展研究
电子第四十研究所张战峰

摘要文章论述丁我国军用连接器技术现状,深入研究了高,低频连接器(d"型化,高密度,多芯线数,高速传输,表面贴装等),军用毫米波同耘连接器(提高预率,增宽领带,降低电压驻波比),特种连接S(如提高杭EMI,RFI, EMP性能,深水性能,可布分离等)的技米发展趋势,提出了我国军用连接器技术发展设怒.
关键词军用连接器高,低预连接器毫米波连接器特种连接器

发展趋势
1引言
在各类电气设备和电子系统中,连接器在器件与组件,组件与组件,系统与子系统之间形成电气连接和信号传递,是构成一个完整的系统所必不可少的基础元件.连接器的发展历史表明,适应军事电子设备严酷的使用环境和高可靠性要求是推动连接器技术发展的主要动力.军用连接器不同于民用和其它类连接器,它的主要特点是这些军用连接器必须在复杂的军事环境和军用场合中万无一失地工作.军用连接器的一般工作温度为一55-125'C ,某些产品可达-65-200'C,它们必须在诸如坑腐蚀,耐潮湿,高加速度冲击和振动,高低温,低气压,防砂尘,防霉菌,阻燃,绝缘材料真空脱气,防电晕等方面适应各种不同的军事应用环境.高可靠性是军用连接器的首要指标,如连接器有低而稳定的接触电阻,保证电信号不中断等.军用连接器一般需要严格的制造公差和坚固的结构.并经受高等级的试验.正确选用材料和完善的工艺对保证军用连接器符合军用标准更是至关重要的.
2世界连接器市场分析
进入九十年代以来,随着五大设备领域(计算机及外设,电信产品,汽车,工业产品及军用产品)不断扩大,为连接器市场注入了活力.1997年连接器工业全球市场总容量已达226. 70亿美元. 从世界范围看,1997年世界连接器销售量呈继续增长趋势.据美国Bishop & Associates公司统计,1997年全世界连接器销售量比1996年增长4.2%,总销售额达226. 70亿美元,增长最大的应用领域是计算机及外围设备,达59. 34亿美元,增长7.40/u.其次是电信及数字通信设备,销售值达37. 57亿美元,增长5.5%0按地区划分的连接器销售额列于表to世界连接器市场连续5年走强,连接器销售值近5年持续增长,1995年达15年来的最高增长速度,为17.4%,而1997年的增长率则是近9年间的第3个高增长率.按连接器产品类型划分:依次为PCB连接器,圆形连接器,矩形连接器,汽车连接器,专用连接器.按连接器最终用户市场划分,军事和航天是连接器的第三大用户.

表1世界连接器销售额(单位:亿美元)
地区1996年1997年增长百分比%
北美81. 9585.504.3
欧洲58.0559. 903.2
日本42. 6044. 203.8
亚太地区23. 1024.706. 9
其它11. 8012.405. 1
总计217.50226. 704.2
美国和欧洲是军用连接器主要的生产和消费者,1996年美国军用连接器消费量达15亿美元,其中圆形连接器居首位,占40. 1,其次是1/0连接器占11.600,射频连接器和PCB连接器分别居第三和第四位,所占比例为10.4%和10.1%,美国军方采购的连接器列表于20表2美国军方采购的连接器(单位:亿美元)
连接器类别1996年所占比例(%)
圆形连接器6.0240.1
1/O1. 7411. 6
RF连接器1.5610.4
PCB连接器1.5210. 1
IC插座1.6310.9
密封连接器0.734.9
底板0.916.1
光纤连接器0.463.1
其它0.432. 7
合计15.00100
我国军用连接器的规模很小以圆形连接器为例,1992年产品销售额仅有950万美元左右,仅为世界圆形连接器市场的
3军用连接器技术发展现状
3.1低频连接器低频连接器是装接电线电缆的功能元件.军用装备各大系统互连中使用的主体仍是常规的军用圆形连接器,在各大系统电子设备内部(包括计算机系统)使用量最大的是矩形连接器和PCB连接器,而机载雷达,通讯,指挥等系统电子设备内将普遍要求PCB连接器装备线簧接触对.低频连接器主要向小型化,高密度,大芯数,高速传输发展.
3.1.1小型化小型化是指连接器中心距更小.某些军事场合要求连接器的中心距达..38毫米,高度小到1.0-1. 5毫米.半间距1.27毫米和更小间距..635毫米连接器技术基本上达到成熟,一般产品间距也已达到了1.0毫米和..8毫米水平.目前超微型FPC连接器的实用水平已达到.5毫米~..3毫米,特殊用途已达..25毫米.贴装化与小型化有着十分密切的关系,一般来说,间距小于..5毫米的连接器都会用贴装化技术.由于贴装化技术的发展,使整机变得更小,更薄,更轻,性能更好,成本更低.因此,连接器的贴装化技术在国外得到迅速发展.3.1.2高密度,大芯数大芯数化是指新型计算机总线和许多场合都要求连接器具有大量的接触对,国外不少连接器芯数达数百芯,最多达500.芯.如高密度军用PCB连接器有效接触件总数可达680芯以上.为实现高密度,大芯数化.尤其在小型化连接器中,首先要解决插拔力过大的间题,零插拔力和低插拔力连接器由此应运而生.零插拔力连接器可在不加任伺插拔力的情况下插合和脱开,因而插拔容易,寿命长.一般在1-5万次.
3.1.3高速传输在新型计算机等需要高速传输的系统中,信号的时标速率达到兆赫频段的高端,脉冲上升时间达到亚毫微秒,为此要求有高速传输连接器.
高速传输连接器是近年来连接器技术重大进展之一.现代武器系统要求在极短时间内处理大量的信息,尤其是超高速集成电路(V HSIC)的使用,使得时钟频率达100MHz,高速数字信号的上升时间达几个毫微秒,并进入亚毫微秒的范围.因而在这些电路中的连接器不能简单地视作机械硬件,它已成为传输通道的一个极为重要的部分.
3.1.4高可靠接触件被视为连接器的"心脏",是决定连接器可靠性的关键零件.为了提高其接触高可靠性以满足军用连接器的技术要求,目前在圆筒形开槽插孔,弹性绞线播针和双曲面线簧插孔等三种主要弹性接触中,以线簧插孔可靠性为最高.
3.2射频同轴连接器射频同轴连接器是装接射频电缆或硬同轴线,微带线和导线的一种功能元件.是供射频信号顺利通过的一种连接器,它与低频连接器不同.在信号通过时要求反射最小,衰减最小.相位可调毫米波同轴连接器是射频连接器的典型产品之一,它满足了相控阵雷达及电子对抗相位匹配系统的要求.射频同轴连接器具有电缆夹紧,密封防潮,频带宽,电压驻波比低等特点.超小型同轴连接器和毫米波同轴连接器主要在系统设备间传输300MH:以上高频信号,使用最多的型号为SMA,TNC.N,K,BNC型连接器.
射频同轴连接器朝着一小两高一低即小型化,高可靠,高频和低电压驻波比的方向发展,研制尺寸更小的SSMB,SSMC型和1. 9毫米,1毫米的连接器,以满足整机特别是空间电子系统发展的要求.
采用新材料,改善制造工艺.开展CAD设计,优化结构.研究测试技术以及可靠性评估和试验方法,大大提高了军用射频连接器可靠性.
射频连接器的频率在不断增宽增高.K型连接器工作频率上限达46GHz, V型连接器工作频率上限达65GHz,HP公司研制的1.9毫米,1毫米的连接器,已分别把上限频率拓宽到同轴系统的65GHz,最高点110GHz,
射频连接器的工作频率在不断增高的情况下,就希望电压驻波比小到1,插入损耗小到无穷小,如N型射频同轴连接器的反射系数为..07,被认为理想产品.
3.3特种用途连接器特种用途连接器又称专用连接器,是指能满足现代武器装备的特殊使用环境,要求和性能的连接器.连接器种类很多,结构独特.主要有抗干扰连接器,自动脱落(分离)连接器和水下连接器.
3. 3. 1抗干扰连接器现代军用电子系统的相互干扰有三种:电磁干扰((EMT),射频千扰(RFD和电磁脉冲干扰(EMP ).干扰方式有辐射型和传导型两种.这些干扰可以使火箭提前点火,使飞行器偏离航向,使飞机电子设备失效,为此,国外早就研制了抗干扰连接器,并已标准化. 抗干扰连接器主要包括屏蔽连接器,三同轴连接器和滤波连接器.屏蔽式连接器采用金属壳体严格屏蔽,阻止电磁辐射进入或泄漏出去,使连接器传输的电磁信号和外界信号不产生互相干扰.三同轴连接器由三层相互绝缘的导体组成.内导体和中间导体作为传输回路,外导体接地,作为地电流和噪音电流的旁路,使信噪比大大改善,用于要求高屏蔽的使用场合.这两种连接器有效地解决了辐射型的千扰,但连接器未经加固,将形成泄漏的"窗口",使传导型干扰无法避免,从而导致机箱设备的电磁穿透整个系统无法达到EMC要求.而滤波连接器则能防止传导型电磁干扰,滤波连接器有一个装在阳性接触件上的C型或二型滤波器,将干扰信号滤掉,有效地消除了传导型干扰.
3. 3. 2自动脱落'分离)连接器自动脱落分离连接器是脱落连接器和分离连接器的总称.脱落连接器又称脐带式连接器,主要用于导弹,火箭等航天飞行器与地面设备之间的电气连接和自动断开.分离连接器又称级间连接器,在火箭和航夭器飞行过程中起级间电气连接和断开的作用. 自动脱落(分离)连接器与普通军用低频连接器的差别在于它有一个锁紧分离结构.目前使用的锁紧分离机构有机械式,电磁式和电爆式三种.锁紧分离机构在外力(机械力,电磁力和电爆产生的气体压力)作用下,其驱动装置启动,实现了连接器的白动脱落或分离.
3.3. 3水下连接器水下连接器是指能够在水环境中安全可靠地工作的连接器.主要用于海防型号武器系统,海底通信,深海调查船,鱼雷发射及其它海洋商用和军用工程水下电气装置.
根据水下环境和使用情况,水下连接器可分为四种类型:
①干插合,水下使用型(在水上千环境中插合,在水下使用,再回到岸上分离)
②湿插合,水下使用型(在水上湿环境中,如海水飞溅区插合后水下使用,水下分离)
③水下插合,水下使用型(水下插合,使用,分离)
④水下带电插合,水下使用型(在水下带电插合,使用,分离)
深水耐高温高水压,耐海水腐蚀和良好的水密封性能是水下连接器的主要特点,目前,国外用于"北极星"和"海神"导弹上的深水连接器,可耐68. 9MPa的水压,另一种玻璃密封钦基连接器耐静水压力达137. 8MPa,美国Viking工业公司和Caico公司同时研制和生产的深水连接器,可耐水压158. 5MPa.另一种高温高水压连接器可在200℃下耐水压达68. 9MPa,法国Souriau公司生产的881.型深水连接器可在3048米深的水下工作,耐水压高达34. 5MPa,为深水连接器的代表产品.
深水连接器的耐腐蚀性能一般通过采用耐腐蚀材料(如316LSS阳极化不锈钢或镍铝青铜等作为壳体)给予保证,而水密性能通常采用耐海水的橡胶结构件(如压力密封圈,O型圈使用模制氯丁橡胶,灌封材料为AW106环氧树脂+固化剂HV593)压缩变形来实现.
4军用连接器主要发展趋势
连接器的军用市场与政治,经济和社会环境密切相关.当前国际形势的发展对军用连接器市场将形成负冲击.主要影响有两个方面:一是新的军事项目取消或减少,二是旧系统电子部分需要更新升级.为了适应军事电子设备在技术上升级更新的要求,许多军用连接器制造商增加R&D费用,以求在技术上取得突破性进展.国外专家断言,采用高新技术的连接器将会得到更快的发展,国际上各大军用连接器制造商都在前瞻未来世纪连接器技术发展动向.展望21世纪连接器将有以下发展趋势.
4. 1军民两用技术的发展从连接器技术的发展历史上看,某些军事上首先采用的技术转移到民用领域后,发展更加迅速,如表面安装技术和多媒体技术.军事部门也注意吸取工业部门行之有效的技术为己所用,柔顺压配合技术是军方采用的典型例子.
4.2小型化继续冲击连接器的发展半导体芯片技术的发展正成为各级互连中连接器发展的技术驱动力.世界各国正密切注视着I级互连((Ic器件内部)和I级互连(器件与板的互连)的巨大进展,0.5毫米间距IC封装将迅速向0. 25毫米间距发展,2000年器件引脚数将由数百达数干.频率将增加到1 OOMHz,功率损耗将降低至5^-l OW,MCM(多芯片组件》技术被称为2010年强烈影响战争方式的十大防务技术之一,预计在一块MCM上有可能集成10亿个门阵.这已相当于一个系统.半导体技术发展对连接器提出的要求是"更小,更薄,性能更高".
4.3多种技术的综合使用连接器的性能更加完善,公制连接器方兴未艾,模块化,接触件混装,表面贴装,柔顺压配合,阻抗匹配等多种技术是国防上最新发展的产品,其发展和应用将会更迅速.
4.4几种技术将继续发展表面贴装连接器发展前景良好,高性能电子系统采用表面贴装技术是必然的趋势,这是由表面贴装技术独特的优点和小型化高密度的要求所决定的.连接器表面贴装涉及的间题远比阻容元件等复杂得多.目前制约表面贴装连接器发展的许多因素正在克服,如引脚的精密制造和测试技术,耐回熔焊接的高温绝缘材料和弹性材料的研制成功.以及因不同材料热膨胀系数而形成的翘曲变形等问题的解决等,必将促进表面贴装连接器更快地发展. 坑干扰技术已成为世界各国连接器制造商关注的焦点.电子系统抗干扰问题长久以来阻碍电子工业的发展.EMI/RFI/EMP防护技术日益广泛使用是现代军用电子设备的迫切要求.复合材料在军事上的应用,大大促进抗干扰技术的发展,例如B-2和F-22这类飞机采用非金属材料作蒙皮的隐形技术.
毫米波同轴连接器的应用将不断增加.由于它传输信号频带宽,体积小,重量轻,频带边缘不会出现重叠现象等一系列优点,它在毫米波测距,交通控制,汽车防撞以及医疗设备等电子系统中应用日益扩大.
4.5正在发展中的几种新产品:
(1)新型半导体器件的出现促进了PGA插座的发展,尤其是大规格〔15 X 15或更大)型,零插入力型的PGA插座针数可大于200^-400,
(2)MCM(多芯片组件)的发展,则要求新的MCM插座与之配合,如军用MCM插座采用一种CinAPSe钮扣板技术,有25-102对接触件,两排结构,排距为1.27毫米.交错排列的接触件中心间距为..63毫米.
(3)便携式计算机在军事上的应用日益增加,现有的计算机用连接器将继续改进和扩大使用,如符合PCMCIA的连接器将在结构和材料上改进以提高使用寿命.
(4)适合高速信号传输用的模件式高密度连接器将迅速发展,它们与传统的连接器比较,将有一套新的性能参数,如传输延迟,串音,阻抗匹配等,这些参数将影响连接器的外形结构,密度,材料等.
(5)矩形脱落连接器NASA, ISSA接触件在太空环境下可经受一200℃到十200℃这样的非常温度.G &. H公司研制出1180型防护装置用的快速分离连接器已用于米格29战斗机上,采用同轴电缆与防护显示系统连接,提供高电压电路,高信号,在紧急情况下,快速分离,具有防电弧,电火花等特点.
(6)高密度封装的小型匹配阻抗同轴连接器已用于汽车GPS系统.
5我国军用连接器技术发展设想
我国军用连接器研制和生产,虽然经历了几十年的历史,有了较丰富的经验和一定的规模,基本上满足了军工,航天航空事业的发展要求,但和国外相比,差距仍然很大,一是规模小;二是技术水平有明显的差距.在国际上已大量使用的MIL-C-38999连接器,国内仍处于试制阶段,某些技术问题还需要重点攻关解决.我国军用连接器在整体水平上与国际先进水平有不少的差距.从八十年代起,我国相继从国外引进了MIL-C-26484, MIL-C-83723和MIL-C-39012连接器生产线或关键设备,对改善我国军用连接器生产现状,提高技术水平起了重要作用,但由于市场需求量不大,某些原材料和工艺问题未妥善解决,因而大批供应完全符合MIL规范的产品还有困难.根据我国的国情和国防现代化的需要以及2010年发展远景目标,对我国军用连接器技术未来发展提出以下设想:
5.1目标
为满足新一代军用电子设备的需要,如区域电子工程,航夭器技术工程,航母电子对抗技术,空中预警系统,苏27仿制工程等启动,应积极采用技术引进,智力引进,技术改造的方法,强化军用连接器的科研和生产,力争在大生产技术上有所突破.适应现代信息技术以及军用整机微小型,数字化和表面安装技术发展的需要,研制一批新产品,在主要产品类别的技术性能方面达到国际21世纪初水平.
(1)圆形连接器:按MIL-C-38999(国军标GJB599-88)
(2)印制电路板连接器:按MIL-C-55302(国军标GJB1438-92 )
(3)微矩形连接器:按MIL-C-83513
(4》射频同轴连接器:高相位调节精度的SMA相位可调连接器,工作频率达46GHz和65GH:的毫米波同轴连接器
5.2需要重点解决的关键技术
(1)绝缘安装板成型技术(MIL-C-38999)
(2)齿套加工及热处理(MIL-C-38999)
(3)微型接触件加工技术;包括高精密冲压,车制24"接触件,新型插合机理的30#接触对加工.
(4)高温热塑性塑料模塑工艺:寻求耐175℃长期高温和260,C短时高温热塑性塑料.
5.3墓础技术研究
(1)表面安装技术研究.包括异形引脚制造,多引脚共面性测量,回熔焊接技术,耐高温耐溶剂塑料及其成型加工等.
(2)高速信号传输用连接器设计研究.典型参数为阻抗50SI,串音不大于5%,传输延迟为185微微秒.
(3)镀层抗腐蚀技术.包括接触件镀层变色,外壳化学镀镍耐盐雾锈蚀,掺超微细金刚砂镀金技术,利用激光进行局部电镀技术等.
(4)EMP防护机理及构造研究.
(5)矢量网络分析测试技术.
5,4应采取的措施
(1)以贯彻国军标为主线,建立较完善的国军标体系,与国际标准接轨;
2)发展相关支持工业,逐步实施军用原材料鉴定程序;
(3)加大投资力度,有重点地进行技术改造;
(4)以直接或间接引进技术(软件)为主,而以购置硬件为辅.
6结语
现代战争的概念已超出了传统的陆,海,空的范围,已发展到了太空,深海和地下新型武器系统将发生巨大的变革而全面进入军事信息时代,军事技术和CI综合电子技术将全方位渗透到连接器工业的方方面面,对军用连接器的性能提出了多方面更为严格的要求,我国军用连接器一定要努力适应这一新形势.技术革新,加大自主开发力度,全面提高产品质量,广泛采用国际标准,大力发展高新技术和尖端高可靠产品,生产出高标准高质量军用连接器,以满足国家重点工程及新一代军事装备的需要.
参考文献
1张战峰.张明畏.恃种连接器技术发脆概况.机电元件.1994.14(2)
2陶光发.国外电连接器技术发展现状.机电元件.1995. 15(2-3)
3接擂件专亚情报网编.2000年军用机电组件发展预测和对策之二—接擂件部分.1994.
4中国军用电子元器件.电子工业出版社1996.
5 24th Annual Connector and Interconnection Technology Sympoaium.IIC仃1991
6 25th Annual Connector and Interconnection Technology Symposium.IICIT. )992.
7 26th Annual Connector and Interconnection Technology Symposium. IICIT.1993.
8 27th Annual Connector and Imerconnecrion Technology Symposium. IICIT. 1994.
9 28th Annual Connector and interconnection Technology Symposium. IICIT. 1995.




北京航空航天大学学报2003年
综合机载机电及环控系统新技术
王浚刘永绩
文献标识码!A文章编号:1001-5965(2003)11-0959-05

1综合机载机电技术
飞机燃油,环境控制,第2动力,供电,液压,机轮刹车,生命保障和弹射救生等系统被通称为机载机电系统.其中各个子系统按功能相互独立划分的同时,在热和能量的需求以及使用上又相互紧密关联.微电子,控制,计算机及通讯等先进科学技术发展,不仅给各个子系统设计技术带来
了突破性发展,如:270 V高压直流电,高压和可变压液压系统,电动刹车系统,组合动力装置,综合生命保障系统和第4代弹射救生装置等的研制成功,而且也使设计理念上由原来各个子系统独立设计向整个飞机综合机载机电系统优化设计转换,甚至将彻底打破原有机载机电系统的格局,带来崭新的综合机载机电技术的飞跃.美国在对机体,发动机和机载机电各子系统的技术发展趋势进行研究和分析后,认为当前机载机电系统可以从功能,能量,控制和物理等4个方面进行综合,作为一个整体的综合系统,完成目前各机载机电子系统的全部功能,使整个飞机性能最优化,而不仅仅是某个单项功能最佳.这就是当前最先进的综合机载机电系统技术的主要研究内容.1991年,美国空军开始执行机载机电系统综合技术计划,以发展和验证可用于机载机电系统的综合化技术.1997年末,由波音和洛克希德马丁公司开始执行其验证计划.

略

3结论
美国机载机电系统两种综合方案各有优劣和适用范围,代表着未来飞机的发展方向,方案中包含的部分先进技术已经经过了试验验证和装机试飞.我国应根据国家实际发展情况及具体型号任务和发展计划,制定结合实际发展需求的中长期发展计划,全面,准确,消化,吸收国外已成熟的先进技术,重点开展关键技术的预研和攻关,如组合动力装置,270 V直流电源,高变压液压系统,燃油热沉技术,电力作动器,数据融合技术,电动刹车门于敦机载机电系统综合化的发展方向

高技术战争与军用电子元器件

摘 要 本文分析研究了高技术战争的特点和高技术战争中军事电子装备应具备的能力，探讨了军用电子元器件的作用和地位，综述了当今世界军用电子元器件的现状和趋势，并对我国军用电子元器件的发展进行了初步探讨。

关键词 高技术战争 军事电子装备 军用元器件 海湾战争 沙漠之狐 科索沃 战争 微电子技术 光电子器件

1.高技术战争和军事电子装备
1.1高技术战争特点
　　 20世纪90年代抽和场高技术战争已向人们警示了21世纪的战争将是核威慑下的信息化战争，作战窨将是陆、海、空、天、信息的五维战场，联合作战将是战争的主要模式，军事电子信息系统将主导战争的全过程。
1.1.1 　军事电子信息系统首先拉开了战争的帷幕，并开辟了战争的第二战场
　　 现代高技术战争，军事电子信息系统在战争打响前就开辟了一个看不见，但具有非凡战略意义并对战争胜负起着重大影响的第二战场-电子战场。90年代的三场高技术战争，在每场战争打响前，以美国为首的侵略军就利用上至卫星，下至地面搜索的各种侦察、监视和电子战手段，对伊拉克和南联盟的重要军事设施和军队部署进行立体侦察和严密监视。在军事行动前夕，更是利用其军事电子信息系统的优势，对伊拉克和南联盟的指控系统、通信系统、防空系统等进行压制性干扰，使其通信联络中断、电子设备失灵，为大规模空袭创造条件。 　　早在1999年3月24日前，以美国为首的北约对南联盟的信息战于1998年10月30日起通过鹰眼计划就开始了，北约通过与南联盟签定的《北约一科索沃核查任务协定》，在南联盟成立了一个由北约非作战俩察飞机及无人机组成的空中监视系统，监视南联盟的军事设施及部队机动情况。在鹰眼计划实施中，北约使用了大量电子信息装备，其中包括“捕食者”无人机向全世界35个地区的北约高级官员传送实时图像，军事指挥官在2秒内就可看到图像，实时提供南联盟部队及重装甲的机动情报。
1.1.2 　军事电子信息系统主导和控制着高技术战争的全过程
　　 90年代的这三场高技术战争，尤其是海湾战争和科索沃战争，云集在战争地区的飞机达数千架，坦克和装甲车数千辆，战舰数十艘，地面部队60多万（科索沃战争在南联盟周围集结了8恨人的地面部队），而且是多国、多兵种和分散部署，但是以美国为首的侵略军指挥员就是依靠电子信息系统指挥、控制、调动和协调这些兵力和武器。战争中，美军通过国防通信卫星进行战区与美国本土的通信联络，保证了最高统帅部对战区作战的指挥；利用“是康”通信卫星和舰队通信卫星实现舰对舰和舰对岸的通信；利用新一代野战通信网为战区前沿士兵、炮兵、装甲兵乃至空军和海军陆战队实现战术通信协同；利用快速高频通信系统实现在地理环境独特、气候条件恶劣、部队分散条件下的合成部队的作战指挥；利用国防信息系统网（DISN） 、全球广播系统（GBS）、三军联合战术通信系统（TRI-TAC）、 单信道地空无线电系统（SINCGARS）和联合战术信息分发系统（JTIDS）实施战场通信支援：利用新地面机动指挥中心实现战术指挥控制和战术通信；利用GPS全球定位系统对部队、舰船和飞机进行导航定位。攻击中，空中预警机对数百架多国部队的攻击机群进行协调指挥。攻击后又通过侦察卫星和U-2侦察机拍摄打击目标的照片并进行分析研究，划分毁伤程度等级，为下一次打击提供决策依据。
1.1.3　　中远程精确打击成为主要作战形式，巡航导弹成为主要攻击武器
　　 90年代的这三场高技术战争向人们警示了现代高技术战争采用的是以非线性、非接触、不对称攻击为主要特征的空中打击。因此，中远程精确打击成为主要作战形式，以巡航导弹为主的精确制导武器成为主要攻击武器。例如，在科索沃战争中，以美国为首的北约大规模地使用了精确打击武器，不仅投入使用的精确制导武器品种之多是空前的，包括巡航导弹、高速反辐射导弹、斯拉姆防区外攻击导弹、激光制导炸弹、电视、红外制导导弹和炸弹、GPS制导导弹、集束炸弹等，而且精确制导武器投入的比例也是空前的，在越战期间，其比例仅为0.2%，海湾战争期间也仅占9%，但“沙漠之孤” 行动中，精确制导武器比例已达70% ，而这次科索沃战争，精确制导武器比例竟高达90%以上，其中发射的巡航导弹就达1300余枚（海湾战争发射巡航导弹291枚，“沙漠之狐”为415枚）。
1.1.4　　系统集成体制和联合和战成为主要作战模式
　　 90年代的三场高技术战争已经并将更进一步反映军事革命的系统集成和联合作战概念。传统的军事力量概念已从军舰、坦克和飞机转向传感器、通信和精确制导武器，各种和战能力被一体化为空前的军事力量。 　　沙漠之狐行动中，美军利用全球指挥控制系统、卫星通信系统等将各军兵种、各有关地区的C4ISR系统集成为一体，使作战空间的侦察、预警、自动化控制、精确打击和毁伤评估系统综合化。又如，EA—6B飞机将电子信息系统（如ALQ-99战术干扰系统、USB-113通信干扰机）和哈姆高速反辐射导弹AGM-88集成在一个电子战系统的构架中，综合运用各个系统的能力，大幅度增强了军事打击能力。不仅如此，“哈姆”导弹又与全球定位系统接收机集成为一体，使飞机在发射导弹之前就将目标位置坐标输入到导弹的制导系统内，从而使导弹在飞行中即使丢失了敌方雷达信号，也能在全球定位制导系统的控制下继续飞向目标。只要伊方雷达一开机，就难逃脱“哈姆”导弹攻击的命运，迫使伊位克在对付美英的空袭和对付在伊南部禁飞区上空巡逻的美英飞机时只能用防空火炮而不能使用更为先进的地对空导弹。 　　90年代的三场高技术战争，都采用了联合作战的作战模式，这不仅仅是几个军种的简单参与，其参与程度较协同作战大得多，使多种作战能力一体化成更大的军事力量。例如，“沙漠之狐”的第一次打击行动，在卫星导航下的美国潜艇、导弹巡洋舰、B-52轰炸机等向伊军指挥控制中心、防空控制中心、空军基地等战略目标发射巡航导弹，F-14 、F-18战斗机在E-2C预警机指挥和EA-6B电子战飞机的干扰与“哈姆”反辐射导弹的支援下， 向预定目标投放精确制导炸弹。卫星导航和定位、侦察监视、指挥控制、电子干扰、各种精确制导武器等作战能力被综合成一体化，发挥出前所未有的军事力量，使预定的攻击目标遭到重大打击和摧毁。而以后的三次打击行动也基本是按这一模式进行的。
1.1.5　　信息战攻防对抗成为战争的一种重要形式
　　 高技术战争，计算机将不仅是一种处理、传输信息的工具和手段，而将成为信息战中一种重要的、可直接向敌方攻击的武器。科索沃战争已揭开了信息战攻防对抗在现代战争中应用的序幕。
1.2 高技术战争条件下军事电子装备应具备的能力
　　 综观世界各国各类高技术武器装备的发展，为打赢21世纪初以争压信息优势为核心的高技术战争，军事电子装备应具有如下能力：
1.2.1　　电子食信息系统一体化、综合化能力
　　 ● 战略、战区、战场信息系统一体化
　　 ● 陆、海、空、二炮部队信息系统一体化
　　 ● 侦察、预警、指挥自动化、通信、电子战综合化
　　 ● 分系统、整机级设备的综合化
　　 通过建设全军综合C4ISR系统，使全军各级各类指挥自动化、通信、计算机、情报、监视、侦察、敌我识别、电子战等系统一体化、综合化，将全军各级电子信息系统联接成一体化的无缝网络，实现军兵种各自信息功能的综合和全军信息功能的综合，以扩大信息系统的综合，满足集中指挥、分散指挥、按级指挥、越级指挥、合成指挥等能力和智能化的辅助决策能力。
1.2.2　　电子信息系统与武器装备系统一体化的能力
　　 ● 电子信息系统与反辐射导弹一体化
　　 ● 电子信息系统与传统作战平台和精确制导武器一体化
　　 通过将情报、侦察、监视、指挥、控制、计算机、通信、电子战等系统与武器装备系统纳入一体化的体系结构中，使各军兵种的信息平台联接起来，在传感器、射击器和指挥中心之前实时传输数据，使电子信息系统连续提供不断更新的作战空间图像，实现实时发现、跟踪、定位和打击多种目标，包括在敌方指牢固控制系统中精确注入病毒。
1.2.3　　适应联合作战的战场空间信息感知能力
　　 ● 天基
　　 ● 空基
　　 ● 海基
　　 ● 陆基
　　 通过建立天基、空基、海基和陆基全方位、全天时、全天候、立体化、多层次的固定与机动、平时与战时相结合的电子信息系统，使军事电子信息系统具有防天反导、综合防空、联合反潜、反舰能力；使未来战场的联合作战实现战区间的指挥和战场态势的实时控制，为作战部队提供电子支援实施精确打击，协同完成作战任务。 1.2.4　　系统生存能力
　　 ● 机动
　　 ● 诱骗
　　 ● 电子防护
　　 通过建设具有多级安全体系的电子信息系统和综合利用多种手段和措施，以保障系统的安全保密性、抗毁性、可靠性和良好的使用性。
1.2.5　　系统支援能力
　　 ●互通、互连、互操作
　　 ●重组
　　 通过建设具有柔性结构的互联、互通、互操作的电子信息系统，使之可根据战场态势快速机动、灵活重组、迅速扩展压缩。
1.2.6　　综合电子战能力
　　 ● 侦察反侦察
　　 ● 干扰反干扰
　　 ● 摧毁反摧毁
　　 ● 隐身反隐身
　　 通过建设由电子战指挥控制、电子侦察、电子防御和电子进攻等系统组成的综合电子信息系统；并通过单平台电子设备综合一体化，与通信、导航、武器控制等系统一体化，以及多平台间通过数据通信链的一体化，使综合电子战系统具有电子对抗侦察保障能力、远距离干扰压制能力，对敌方电子战系统能实施多层次、多频谱、多手段的电子进攻，可压取并保持自身的电磁优势。
1.2.7　　电磁频谱利用和控制能力
　　 通过建设电磁兼容和电磁对抗能力能覆盖电磁频谱全部领域的军事电子信息系统，使系统的作用窨能超越局部战争的区域，能覆盖陆地、海上、水下以及空、天的全部战场空间，能搜集、干扰、压制和摧毁敌方主要目标的全频域的电磁信息。
1.2.8 　　电子武器攻击能力
　　 ● 激光武器
　　 ● 微波武器
　　 ● 计算机病毒和计算机网络攻击
　　 通过开发和发展新型电子战武器，包括激光武器、高功率微波武器、计算机病毒等，使电子战系统从自卫、监视功能发展成进攻性的软、硬杀伤一体化功能，具有电子进攻和电子防御的双重能力，成为克敌制胜的“杀手锏”。

2. 军用电子元器件作用地位和现状
2.1 军用电子元器件的作用和地位
2.1.1 军用电子元器件已成为构成国家安全保障的重要因素和国防现代化的关键技术
　　 军用电子无器件是实施指挥控制、信息传输、预警探测、情报侦察、电子对抗、信息战、武器制导、精确打击等的基础，海湾战争“芯片打败钢铁”、国外对计算机芯片设置密码或预注病毒，以实施遥控窃听或破坏等事例，充分显示出军用电子元器件对国家安全保障具有何等重要的战略意义。从海湾战争到科索沃战争，美国及其盟军的各种武器装备正是由于集成了当代最先进的军用电子元器件技术，使其在战场感知、毁伤评估等方面取得前所未有的成果。
　　 新一代的军用元器件及其技术，如纳米技、微电子机械系统技术、真空微电子技术、神经网络芯片、生物芯片、高能激光器、智能焦平面阵列、高功率微波源等的出现和投入实战应用，更将对国家安全保障产生巨大影响，并使国防现代化进入一个新阶段。例如，纳米技术虽是20世纪90年代出现的一门新兴技术，但它将是“驱动未来军事作战领域革命”的关键技术。利用这一技术制作的“墙上的苍蝇” 、“蜇人的黄蜂” 、“蚂蚁雄兵”、“间谍草”、“微型间谍飞行器”、“袖珍遥控飞机”、“微型攻击机器人”等新型微型武器，将使传统侦察监视手段发生革命性变化，使许多大型武器系统面临严重威胁，包括破坏敌方的计算机网络和通信线路，引导导弹对敌实施奇袭，瘫痪敌方电子系统。
2.1.2 　军用电子元器件是军事实力的倍增器
　　 当今军用电子元器件已对武器装备的发展起着决定性的关键作用，在技术上居核心、先导、制约和基础的地位。例如高平均功率双模行波管将使机载雷达作用距离从50km提高到200km；超高功率微波器件将为新一代百兆瓦至千兆瓦级高能软杀伤武器提供发展基础；大功率燃料电池将可成为今后静噪音潜艇的动力；雷达系统中应用的各种环行器、隔离器、双工器、移相器等磁性微波器件的平均功率从几千瓦提高到上百千瓦、脉冲峰值功率从千瓦级提高到兆瓦级时，将使雷达作用距离从几百公里扩大到几千公里；武器弹药采用光电制导（包括激光、红外、紫外和电视制导）后，极大地提高了作战效能，据统计，轰炸一个目标（如大桥），在二次大战时要投放9000枚炸弹，越战时需要200枚，海湾战争只需1-2枚激光制导炸弹就能摧毁目标，激光制导武器的圆误差概率（CEP）小于1m，红外成像制导武器的CEP在1m左右已具有直接命中目标本体或重要部位的能力。
2.1.3 　军用电子元器件促进了作战方式的变化 　　非接触式、中远程精确打击、电子战场开辟等已成为高技术战争的重要特征，然而这一切均有赖于军用电子元器件的发展，使作战方式发生根本变化。例如，装载在卫星和飞机上的光电探测器可以对几百到上升公里以外战区的弹道导弹进行预警和跟踪；激光制导炸弹打击目标更精确，红外成像制导导弹具有“发射后不用管”的自动寻的功能；加装新型光电系统的飞机可以在夜间高空中清晰观察到地面目标，用激光进行精确定位， 用光电制导导弹进行精确打击；采用可见光和红外CCD的巡航导弹可以在飞行过程中进行地形识别；舰载光电告警系统可以发现几十公里以外的来袭掠海导弹；大功率激光器和微波呸能武器将成为下一世纪新概念武器而发挥重要作用。
2.2 军用电子元器件发展现状和趋势
　　 以电子信息技术为核心的军事革命中，军用电子元器件处于特殊的战略地位，在高经费支撑、特殊政策的保护下，世界军用电子元器件迅猛发展，常规工艺正在向极限发展，新工艺、新技术、新材料推动了新概念的出现，高频宽带、高功率、低损耗、高速度、高精度、高灵敏度、高分辩率、微型化、片式化、模块化、多功能化、智能化、高集成（包括系统级集成）、高可靠、长寿命和抗干扰继续成为军用电子元器件的主要发展趋势。 　　当前，军用微电子器件和技术领域，硅模拟IC的微细加工能力为0.5μm、φ200-φ300mm，2010年将发展到0.25μm，硅数字IC现已达0.18μm,2010年将达0.07μm。航辐射CMOS/SOI电路已用于军事和空间技术，，，包括256kSRAM和8位20MHz ADC。GgAs VHSIC，其数字电路已达35万门门阵列，已有10GHz高速分频器、2.5GHz 32位和10GHz 16位MUX/DMUX，模拟电路已有2GHz 12位DAC和3GHz8位ADC；微波毫米波器件和单片IC有2GHz 120W硅LDMOS。系统集成是微电子器件和技术发展的重要方向，在数字IC领域，门阵列中嵌入DRAM 等系统集成已十分普遍。微组装电路（包括活合IC、MCM和微系统）及其技术已在航空航天、军用通信、常规武器等领域广泛应用。预计2020年前，微电子器件和技术仍将以硅基为主体，主流工艺仍可能是CMOS，SOI CMOS将快速发展。DRAM/SRAM、MPU/MCU/DSP、门阵列、FPGA和其他ASIC仍将是硅IC的主流产品。
　　 80年代末到90年代初，光电子器件开始了新一轮的更新换代。红外探测器由多元探测器组件向红外焦平面阵列过渡，2-5μm的铂硅、铟锑和碲镉汞阵列已达1024x1024元；8-12μm的4N系列（如4x288元）碲镉汞阵列已成批生产，256x256元已有商品，480x640元已在实验室演示；非致冷8-12μm的240x320元阵列已商品化生产；其趋势是向更大规模和双色阵列发展（128x128元双色碲镉汞阵列已在实验室演示），力求提高成品率以降低成本，同时信号处理电路向智能化方向发展；积极探索新型材料和器件。激光器向全固化方向发展，二极管泵浦的固体激光器技术日臻成熟，平均功率为百瓦级的已不罕见，小功率二极管泵浦的固体激光器开始进入装备；高平均功率和高光束质量固体激光器已达到千瓦级；波长可调谐激光器的研究热点是中波红外和长波红外波段的可调谐激光器。光电子集成电路、集成光学元件及新型平板显示器的研究亦十分活跃。光电子器件的基础配套技术，包括微型杜瓦、微型制冷器、新型材料、光学薄膜技术、微型和特种光学元件都受到高度重视并有新的发展。
　　 高功率微波真空电子器件目前商用产品已达数百兆瓦至千兆瓦，实验室水平已达30-70GW；强流脉冲型高功率微波真空电子器件平均功率为千瓦量级，实验室水平已达325KW；长脉冲或准边疆波回旋型器件平均功率达数百瓦至兆瓦量级。相对论高功率微波真空电子器件目前的研究水平为：相对论磁控管工作频率3GHz，输出功率10GW；相对论反波管X波段0输出功率15GHz，效率达50%；相对论速调管工作频率1.3GHz，输出功率10-15GW，S波段单管输出功率150MW，效率50%；相对论行波管工作频率8.7GHz，最大输出功率3GW，效率10%。电子回旋器件，其3mm波段回旋管的功率已超过2MW，脉宽从数微秒到数十毫秒；等离子体填充的相对论回旋管其功率已超过7GW。虚阴极振荡器，L波段的输出功率已达30-70GW。自由电子激光器，喇曼散射型的目前在8.6 mm下，输出功率达1GW，效率达34%（4mm波长下，输出功率达75MW） ；康普顿型的在9-35mm波长下，可产生5-10MW脉冲功率、6KW平均功率。

3 发展我国军用电子元器件的几点思考
　　 为适应未来高技术战术的要求和根据我国军用电子元器件建设的现状，现对我国军用电子元器件今后的发展提出如下建议，仅供参考：
3.1 根据新时期军事战略方针，结合国际形势和我国周边环境，以打赢一场高技术局部战争为目标，军用电子元器件拟以微电子、光电子、大功率真空电子器件和特种元器件为重点，研制开发新一代军用电子元器件，为主要武器装备和“杀手锏”武器提供基础支撑。
3.2 坚持“需求牵引、技术推动”和突出重点、保证急需的原则，以主战武器装备和武器装备升级所需的关键元器件及其技术为研制和生产重点，以确保提高武器系统的实战能力。
3.3 坚持军民结合、寓军于民的方针，通用元器件、零部件的生产可充分利用国家工业基础，利用民用工业能力参加军品生产，平时生产民品，战时迅速扩大军品生产。军用电子元器件的科研和生产要充分利用其军民通用性强的特点，充分借鉴和利用民用元器件在许多技术领域和科研投资方面的领先地位，以及民用市场大规模生产带来的技术成熟和低成本的优势及民用元器件研制周期短的特点，提高和充实我国军事电子工业的能力，以缩短军用电子信息系统和装备的研制周期，节省研制费用，提高可靠性，更好地为国防建设服务。
3.4 微电子器件以微波毫米波器件与IC、军用ASIC和多芯片组件为发展重点；光电子器件以二极管泵浦固体激光器、大功率Nd:YAG激光器，中波与长波焦平面探测器组件、集成光学器件为发展重点；真空电子器件以宽带大功率行波管、毫米波行波管、多注速调管为发展重点；特种元件以敏感元件和传感器、声表面波器件=微特电机与组件、电源、磁性器件和控制器件为发展重点。
3.5 以扩展频谱、增大功率、提高速度和精度、缩小体积、抗辐射、抗电磁干扰、高可靠为主攻方向，要特别加强设计开发能力和拥有自主知识产权的产品的开发和生产。
3.6关键军用电子元器件的科研和生产要按照市场经济的要求，拟在现有军品生产的基础上，在各自领域优选1-2个基础条件和技术、人才队伍建设较好的、研制任务较为饱满、有批量生产能力的单位予以重点支持，加强其基础手段建设，建成若干条具有国际先进水平的生产线，形成军用电子全行业的支撑核心，解决低水平重复建设的矛盾，提高资源利用率。
3.7 切实加强和完善支撑我国军事电子工业持续发展的关键元器件基础技术和共性基础技术研究，为我军武器装备系统的独立发展奠定坚实的基础，逐步改变关键性基础工艺、关键材料和关键设备受制于人的局面。以现有的军事电子关键元器件核心科研院所为基础，要特别重视军用计算机关键芯片等关系到军事电子系统安全保密的核心技术的发展，军事电子专用的微电子技术、光电子器件、真空电子器件和军用专特器件及材料，要具有自主创新、发展的能力。通过结构能力调整、引入竞争机制，运用政策法律和投资导向等手段，使关键基础、共性配套技术的研究条件、研究水平、研究队伍达到国际90年代中期的水平。通用的电子元器件通过规模求效益、求质量、求长期持续自我发展。通过集中统一规划、大力度基础建设、生产线改造和关键基础共性技术研究，初步形成一个具有较强研究和发展能力、和平时期能保障军事电子装备研制、生产和装备部队，在危机和战争时期能对增加的军事需求作出迅速有效反应的军用电子元器件配套保障体系。
3.8 重视和加强共性关键基础技术的研究和开发：设计信真技术、制造工艺技术、在线控制检测技术、薄膜材料生长技术、测试和封装技术、可靠性设计、控制和评价技术、抗辐射加固技术、批量生产技术、标准化、系列化和通用化技术。
3.9 建立和完善适应新时期要求的军用电子元器件科技工业体系：科研生产体系、科技创新体系、产品发展（结构）体系、条件保障体系、标准化标系、质量保证体系、投资体系、人才工程体系和高效的科学管理体系。
3.10 建立军用电子元器件管理中心，加强法规建设，设立国家级军用电子元器件发展专项。

参考文献
1　　《沙漠之狐和军事电子信息系统的发展》，信息产业部电子科技情报所，1999年2月
2　　《军事电子信息系统的作用及其发展》，信息产业部电子科技情报所，1999年3月
3　　《科索汰战争的特点和启示》，信息产业部电子科技情报所，1999年6月
4　　《区域综合电子信息系统参考资料》，信息产业部电子科技情报所，1999年21-24期



航空电子系统BIT综述
发布者：陈 璞 徐亨成 发布时间：2006-5-19
摘  要：近20年来，随着现代航空电子系统功能先进化程度不断提高，其结构变得越来越复杂，导致航空电子系统的故障检测和维修难度增大、测试时间变长，增加维护费用，严重影响其可测性、维修性和战备完好性。而BIT（Built-in Test，简称机内测试）技术在航空电子系统中的应用解决了上述难题，并成为提高其测试性、维修性有效途径。本文从BIT的基本理论、现状应用和提高航空电子系统BIT诊断能力关键技术途径入手，对应用于航空电子领域中的BIT作一个较为深入分析和研究，以期为我国军事工业领域特别是航空领域上对BIT的深入研究与应用提供具有一定价值的参考。

关键词：机内测试（BIT）

一、BIT基本理论
1．BIT概念及特点
    所谓BIT就是指系统/设备依靠内部专设的一些自检测电路和自检测软件来完成系统/设备自身器件工作参数的检测和故障自诊断，然后执行故障隔离的一种能力；也就是系统/设备内部提供的检测和隔离故障的自动测试能力，它是改善系统或设备测试性和故障诊断的重要技术和途径。BIT通常可以被设计成在系统级、分系统级、模块级、甚至元器件级上周期或连续地监控系统/设备运行状态，并用于维修前观察或诊断，是测试和维修重要手段。
    BIT在航空电子系统中提出和应用，集中体现了以下特点：
    ①提高诊断能力——通过BIT主分系统，可对航空电子系统、分系统、模块和芯片各级故障实施自动测试、检测和故障诊断；
    ②简化设备维修——BIT的应用，可大量减小维修资料、专用和通用测试设备、备件补给库存量等；
    ③减少技术保障人员——应用BIT不仅可减少技术保障人员数量，同时可降低对技术保障人员技术要求；
    ④降低总体费用——应用BIT虽然不可避免增加设计难度和生产费用，但从系统全寿命周期看，能够降低维修和技术保障费用，使总体费用降低。
2．航空电子系统BIT构成
    航空电子系统BIT主要由计算机、监测电路和显示（指示）装置构成。工作时，由计算机发出检测指令，监测电路把各模块监测结果上报计算机，计算机再将诊断结果在显示（指示）装置上显示。因此，航空电子系统BIT主要由BIT主系统、BIT分系统和BIT主分系统之间接口这三部分构成。
    BIT主系统由核心计算机、显示（指示）装置构成；由于BIT监测范围需定位到外场可更换单元（LRU），因此，BIT分系统由分布到各LRU中的监测电路构成，即分机自检单元（ATU）； BIT主分系统之间接口可实现BIT主系统和分系统之间连接和信息传递，其连接方式主要有：I/O（并口）、主从机（串口）、总线连接方式等。
    其中I/O连接方式简单可靠，但接线太多，适合于LRU量少的系统；主从机连接方式中各ATU设有计算机，能够单独检测、诊断，主机只需接收诊断结果，可减小主机工作量，提高BIT工作效率；总线连接方式是BIT主机通过总线方式与各个ATU保持联系，该方式下，各个ATU也可设置成从机，但与主机之间连接不是通过串口，而是通过总线方式来实现。
    除了上述三种连接方式外，随着网络技术不断深入发展，BIT主分系统之间接口出现了网络连接方式。该方式下，BIT主机与各ATU以网络相连，可以更方便、快捷地发送、接收信息，同时各ATU设有计算机，大大提高BIT系统工作效率。
3．BIT设计要求
    在航空电子系统BIT设计中，通常采用故障检测率（FDR）、故障隔离率（FIR）和虚警率（FAR）等指标来度量BIT的好坏。
    对于上述三项主要指标，在BIT设计中一般要求规定出具体量值，比如FDR≮95%，FIR≮90%，FAR≯5%。同时，进行BIT设计时还应充分利用航空电子系统固有资源，特别是计算机功能，在不增加或尽量少增加机内测试电路和装置（BIT所带来硬、软件的额外增加量一般不应超过航空电子系统电路元器件10%，以保证系统可靠性）前提下，完成应有的测试任务。如BIT应尽可能全部或部分地通过软件来实现，特别是主要功能及其参数的检测，以便充分了解航空电子系统在部件或组件级的工作状况，还要能够与航空电子系统中电子线路的设计综合为一体，等等。

二、航空电子系统BIT现状
1．BIT的应用和发展
    随着数字技术和集成电路技术发展，军用电子装备日趋复杂，其维修工作量迅速增加，维修重点从以往的拆卸和更换逐渐转向故障检测和隔离，这一现象在军用航空电子系统上表现更为突出。
    为改善军用航空电子设备的维修性，减少故障查找及隔离时间，美军首先将BIT应用于海军战斗机F-14及空军战斗机F-111、F-15A的某些航空电子设备。20世纪70年代，BIT先后应用于F-16、F/A-18、“狂风”、EF-111A及E3A等军用飞机，其故障检测和隔离能力及其它性能得到了进一步改善。与F-15相比较，F-16及F/A-18飞机捎玫淖约觳夤娑诵榫手副辏岣吡斯收霞觳饧案衾刖纫螅┐罅瞬馐苑段В黾恿耸菁锹己妥远指茨芰Γ跎倭硕缘孛姹Ｕ仙璞傅囊蟆?br />
80年代中期以后，BIT的发展及应用进入了一个新阶段，在美国研制的新一代飞机上，如美国空军的先进战斗机F-22、陆军的轻型直升机RAH-66等都采用先进的综合诊断和人工智能技术，大大提高了故障诊断系统的能力，使常规的三级维修变成二级维修，减少了维修人力及使用保障费用。
    我国BIT技术的起步大致从20世纪80年代中后期开始，BIT研制主要集中在大型武器装备系统，其中最为典型的是航空雷达系统和机载设备。
2．目前存在的问题
    BIT在军用飞机航空电子系统中的应用，减少了维修时间、提高飞机作战适用性。但BIT在实际应用中也存在着不少问题：①算法单一，功能单一，BIT故障检测和隔离能力差；②诊断模糊，难于全面、准确反映系统或设备状况，导致不必要的高拆卸率；③虚警问题严重，虚警率高，难以达到使用阶段可以接受的程度。表1为美国空军试验和评价中心对F-16和F/A-18飞机上的BIT主要参数的使用值和要求值之间的比较分析结果。

表 1  F-16，F/A-18飞机机载火控雷达BIT使用值与技术规范要求对比表
比较参数                      F-16的APG-66（%）  F/A-18的APG-65（%）  
故障检测率  使用值（要求值）  20~40（95）  47（98）  
故障隔离率  使用值（要求值）  73~85（95）  73（99）  
虚警率      使用值（要求值）  34~60（1）   72（1）  
不必要的拆卸率                          30~70  
诊断能力                       诊断能力差，只有50~75  

三、提高航空电子系统BIT检测能力关键技术途径
    随着高度综合电子系统不断应用于航空领域，对BIT的要求不断提高，不仅要求进一步增强BIT故障检测、隔离能力，降低虚警率，并要求能测试和隔离间隙故障，为满足这些要求，必须把航空电子系统BIT提高到一个新水平。为此，主要采取以下几种关键技术途径：
1．BIT与ATE相融合以提高系统自检测能力
    BIT重要功能就是把航空电子系统/设备故障隔离到外场可更换单元（LRU）或外场可更换模块（LRM）；ATE是把LRU或LRM中故障隔离到内场可更换单元（SRU）；它们之间是相互配合、相互补充的。
    一方面，随着GPIB、VXI等总线仪器出现和电子集成度提高，ATE正迅速向小型化（甚至芯片化）、模块化、通用化方向发展，使航空电子系统采用嵌入式ATE（Built-in Test ATE，简称BIATE）测试成为可能，BIATE的出现充分体现了ATE 向BIT融合的特征。另一方面，由于微电子技术和计算机技术快速发展，BIT功能也更加强大，能在短时间内处理大量信息，BIT故障覆盖率大大增加，故障定位更加快速、准确，使BIT融合了很多原先ATE才具有的功能，如故障检测、隔离、定位等。
    BIT与ATE二者相互融合成为新型BIT提高其自检测能力的一个重要途径，使得BIT在10%的容许软硬件增量范围内极大提高BIT故障定位精度。
2．采取综合诊断技术来提高BIT的诊断能力
    BIT是实现系统维修现代化极其重要的手段。新型航空电子系统结构复杂性不断增加、实时性要求和测试性要求不断提高，需要对其形成高效率、全局性监控、检测和自诊断系统。使得新型BIT肩负任务不仅局限于检测、诊断，还需包含控制、保护，具有综合状态监测、复杂故障诊断、精确故障定位、系统状态控制、关键部件保护等多种功能，应发展成为集状态监控、故障诊断、控制决策于一体的综合诊断系统。
    在BIT中采取综合诊断技术的思想，系统地利用了各种诊断资源，有效把外场级、中间级和基地级等多层次的测试诊断、维修作为一个整体来考虑，使航空电子系统各级维修达到最佳诊断能力，降低其维修保障费用，提高其可靠性。
3．人工智能是识别BIT虚警故障唯一技术
    虚警和真实故障之间的识别是测试方面最难解决且最为有争议问题之一。传统BIT中诊断算法固定、不易修改，判断故障途径单一、缺乏推理和学习能力，难以准确、完整反映出整个系统状态，导致BIT虚警问题严重，造成故障误报、漏报。
    人工智能技术是利用计算机来模拟人的思维过程和处理问题，在故障诊断、模式识别、状态监测、自动控制、经济预测等多个领域已获得成功应用，并展现出巨大实用价值和发展潜力。现在各国正大力研究把人工智能技术应用于BIT，比如，综合BIT、信息增强BIT、改进决断BIT和维修经历BIT、自适应BIT和暂存监控BIT，称之为“灵巧BIT”。这些“灵巧BIT”的开发和应用，把提供的航空电子系统信息和现场诊断经验综合在一起，通过人工智能自学习机制对输出进行分析、推理和判断，将虚警信号消除，只把真正发生故障信号显示给涨诨虻厍谌嗽保佣行У厥侗鹦榫蟠筇岣吡撕娇盏缱酉低矪IT故障诊断能力，缩短了维修时间，节省了维修保障费用。
    随着专家系统、神经网络等智能理论和方法在应用中进一步发展，BIT智能化设计、BIT信息智能化处理、故障诊断智能决策等技术在提高BIT综合性能、降低设备维修成本、改善设备测试性等方面起到重要作用，并将成为未来BIT发展的主流。

四、结论
    当今世界的形势和现代战争的特点决定了可用性已成为下一代军用飞机作战适应性的关键因素之一。使得航空电子系统不但要求具有先进的性能，而且要求其具有良好的测试性、维修性、可靠性。因此，下一代航空电子系统BIT将会是一个集检测、诊断、隔离、定位、控制、保护于一体的小型化、智能化、模块化、通用与专用结合的综合系统，以提高航空电子系统的可靠性和测试性、简化维修和降低全寿命周期费用。

参考文献
[1] 温熙森，徐永成，易晓山。陈循著．智能机内测试理论与应用．北京：国防工业出版社．2002(1)．
[2] 张宏伟，李志强，封吉平．BIT的发展趋势．华北工学院测试技术学报．2001年第2期第15卷．
[3] 朱兵．电子系统BIT设计．舰船电子对抗．2001年第3期．
[4] 徐永成，温熙森，易晓山，刘冠军．机内测试技术发展趋势分析．测控技术．2001年第8期第20卷．
[5] 徐永成．BIT中智能故障诊断理论与方法研究[博士论文]．长沙：国防科技大学机电工程即自动化学院．1999．
[6] 朱万年．航空电子系统综合自检测．重构与故障监控技术综述．航空电子技术．1997年第4期．
[7] 曲东才．系统可测试性与航空武器系统．测控技术．1997．16(2)：p8~10．
[8] 曾天翔主编．电子设备测试及诊断技术．北京：航空工业出版社．1996.12．
[9] Beniquez. Etc. Built-in test adequacy evaluation methodology for an air-vehicle system[C]. Prod. of ARMS,1995：p290-295．
[10] Brent. A, Gary. K. An Analyzer for Detecting Intermittent Faults in electronic Devices. IEEE 1994 AUTOTESTCON, 1994：p417～421．
[11] 霍曼主编．航空电子综合系统研究．HY93020．1993.7．
[12] 王立群．BIT和ATE发展趋势．测控技术．1993．12(6)：p2~4．
[13] 黄均祥．某雷达BIT研制工作回顾．火控雷达技术．1993．22：p1~4．
[14] Richards W. A. Smart Built-in Test. N90-25512．1990：p123~126．

高技术战争与军用电子元器件

摘 要 本文分析研究了高技术战争的特点和高技术战争中军事电子装备应具备的能力，探讨了军用电子元器件的作用和地位，综述了当今世界军用电子元器件的现状和趋势，并对我国军用电子元器件的发展进行了初步探讨。

关键词 高技术战争 军事电子装备 军用元器件 海湾战争 沙漠之狐 科索沃 战争 微电子技术 光电子器件

1.高技术战争和军事电子装备
1.1高技术战争特点
　　 20世纪90年代抽和场高技术战争已向人们警示了21世纪的战争将是核威慑下的信息化战争，作战窨将是陆、海、空、天、信息的五维战场，联合作战将是战争的主要模式，军事电子信息系统将主导战争的全过程。
1.1.1 　军事电子信息系统首先拉开了战争的帷幕，并开辟了战争的第二战场
　　 现代高技术战争，军事电子信息系统在战争打响前就开辟了一个看不见，但具有非凡战略意义并对战争胜负起着重大影响的第二战场-电子战场。90年代的三场高技术战争，在每场战争打响前，以美国为首的侵略军就利用上至卫星，下至地面搜索的各种侦察、监视和电子战手段，对伊拉克和南联盟的重要军事设施和军队部署进行立体侦察和严密监视。在军事行动前夕，更是利用其军事电子信息系统的优势，对伊拉克和南联盟的指控系统、通信系统、防空系统等进行压制性干扰，使其通信联络中断、电子设备失灵，为大规模空袭创造条件。 　　早在1999年3月24日前，以美国为首的北约对南联盟的信息战于1998年10月30日起通过鹰眼计划就开始了，北约通过与南联盟签定的《北约一科索沃核查任务协定》，在南联盟成立了一个由北约非作战俩察飞机及无人机组成的空中监视系统，监视南联盟的军事设施及部队机动情况。在鹰眼计划实施中，北约使用了大量电子信息装备，其中包括“捕食者”无人机向全世界35个地区的北约高级官员传送实时图像，军事指挥官在2秒内就可看到图像，实时提供南联盟部队及重装甲的机动情报。
1.1.2 　军事电子信息系统主导和控制着高技术战争的全过程
　　 90年代的这三场高技术战争，尤其是海湾战争和科索沃战争，云集在战争地区的飞机达数千架，坦克和装甲车数千辆，战舰数十艘，地面部队60多万（科索沃战争在南联盟周围集结了8恨人的地面部队），而且是多国、多兵种和分散部署，但是以美国为首的侵略军指挥员就是依靠电子信息系统指挥、控制、调动和协调这些兵力和武器。战争中，美军通过国防通信卫星进行战区与美国本土的通信联络，保证了最高统帅部对战区作战的指挥；利用“是康”通信卫星和舰队通信卫星实现舰对舰和舰对岸的通信；利用新一代野战通信网为战区前沿士兵、炮兵、装甲兵乃至空军和海军陆战队实现战术通信协同；利用快速高频通信系统实现在地理环境独特、气候条件恶劣、部队分散条件下的合成部队的作战指挥；利用国防信息系统网（DISN） 、全球广播系统（GBS）、三军联合战术通信系统（TRI-TAC）、 单信道地空无线电系统（SINCGARS）和联合战术信息分发系统（JTIDS）实施战场通信支援：利用新地面机动指挥中心实现战术指挥控制和战术通信；利用GPS全球定位系统对部队、舰船和飞机进行导航定位。攻击中，空中预警机对数百架多国部队的攻击机群进行协调指挥。攻击后又通过侦察卫星和U-2侦察机拍摄打击目标的照片并进行分析研究，划分毁伤程度等级，为下一次打击提供决策依据。
1.1.3　　中远程精确打击成为主要作战形式，巡航导弹成为主要攻击武器
　　 90年代的这三场高技术战争向人们警示了现代高技术战争采用的是以非线性、非接触、不对称攻击为主要特征的空中打击。因此，中远程精确打击成为主要作战形式，以巡航导弹为主的精确制导武器成为主要攻击武器。例如，在科索沃战争中，以美国为首的北约大规模地使用了精确打击武器，不仅投入使用的精确制导武器品种之多是空前的，包括巡航导弹、高速反辐射导弹、斯拉姆防区外攻击导弹、激光制导炸弹、电视、红外制导导弹和炸弹、GPS制导导弹、集束炸弹等，而且精确制导武器投入的比例也是空前的，在越战期间，其比例仅为0.2%，海湾战争期间也仅占9%，但“沙漠之孤” 行动中，精确制导武器比例已达70% ，而这次科索沃战争，精确制导武器比例竟高达90%以上，其中发射的巡航导弹就达1300余枚（海湾战争发射巡航导弹291枚，“沙漠之狐”为415枚）。
1.1.4　　系统集成体制和联合和战成为主要作战模式
　　 90年代的三场高技术战争已经并将更进一步反映军事革命的系统集成和联合作战概念。传统的军事力量概念已从军舰、坦克和飞机转向传感器、通信和精确制导武器，各种和战能力被一体化为空前的军事力量。 　　沙漠之狐行动中，美军利用全球指挥控制系统、卫星通信系统等将各军兵种、各有关地区的C4ISR系统集成为一体，使作战空间的侦察、预警、自动化控制、精确打击和毁伤评估系统综合化。又如，EA—6B飞机将电子信息系统（如ALQ-99战术干扰系统、USB-113通信干扰机）和哈姆高速反辐射导弹AGM-88集成在一个电子战系统的构架中，综合运用各个系统的能力，大幅度增强了军事打击能力。不仅如此，“哈姆”导弹又与全球定位系统接收机集成为一体，使飞机在发射导弹之前就将目标位置坐标输入到导弹的制导系统内，从而使导弹在飞行中即使丢失了敌方雷达信号，也能在全球定位制导系统的控制下继续飞向目标。只要伊方雷达一开机，就难逃脱“哈姆”导弹攻击的命运，迫使伊位克在对付美英的空袭和对付在伊南部禁飞区上空巡逻的美英飞机时只能用防空火炮而不能使用更为先进的地对空导弹。 　　90年代的三场高技术战争，都采用了联合作战的作战模式，这不仅仅是几个军种的简单参与，其参与程度较协同作战大得多，使多种作战能力一体化成更大的军事力量。例如，“沙漠之狐”的第一次打击行动，在卫星导航下的美国潜艇、导弹巡洋舰、B-52轰炸机等向伊军指挥控制中心、防空控制中心、空军基地等战略目标发射巡航导弹，F-14 、F-18战斗机在E-2C预警机指挥和EA-6B电子战飞机的干扰与“哈姆”反辐射导弹的支援下， 向预定目标投放精确制导炸弹。卫星导航和定位、侦察监视、指挥控制、电子干扰、各种精确制导武器等作战能力被综合成一体化，发挥出前所未有的军事力量，使预定的攻击目标遭到重大打击和摧毁。而以后的三次打击行动也基本是按这一模式进行的。
1.1.5　　信息战攻防对抗成为战争的一种重要形式
　　 高技术战争，计算机将不仅是一种处理、传输信息的工具和手段，而将成为信息战中一种重要的、可直接向敌方攻击的武器。科索沃战争已揭开了信息战攻防对抗在现代战争中应用的序幕。
1.2 高技术战争条件下军事电子装备应具备的能力
　　 综观世界各国各类高技术武器装备的发展，为打赢21世纪初以争压信息优势为核心的高技术战争，军事电子装备应具有如下能力：
1.2.1　　电子食信息系统一体化、综合化能力
　　 ● 战略、战区、战场信息系统一体化
　　 ● 陆、海、空、二炮部队信息系统一体化
　　 ● 侦察、预警、指挥自动化、通信、电子战综合化
　　 ● 分系统、整机级设备的综合化
　　 通过建设全军综合C4ISR系统，使全军各级各类指挥自动化、通信、计算机、情报、监视、侦察、敌我识别、电子战等系统一体化、综合化，将全军各级电子信息系统联接成一体化的无缝网络，实现军兵种各自信息功能的综合和全军信息功能的综合，以扩大信息系统的综合，满足集中指挥、分散指挥、按级指挥、越级指挥、合成指挥等能力和智能化的辅助决策能力。
1.2.2　　电子信息系统与武器装备系统一体化的能力
　　 ● 电子信息系统与反辐射导弹一体化
　　 ● 电子信息系统与传统作战平台和精确制导武器一体化
　　 通过将情报、侦察、监视、指挥、控制、计算机、通信、电子战等系统与武器装备系统纳入一体化的体系结构中，使各军兵种的信息平台联接起来，在传感器、射击器和指挥中心之前实时传输数据，使电子信息系统连续提供不断更新的作战空间图像，实现实时发现、跟踪、定位和打击多种目标，包括在敌方指牢固控制系统中精确注入病毒。
1.2.3　　适应联合作战的战场空间信息感知能力
　　 ● 天基
　　 ● 空基
　　 ● 海基
　　 ● 陆基
　　 通过建立天基、空基、海基和陆基全方位、全天时、全天候、立体化、多层次的固定与机动、平时与战时相结合的电子信息系统，使军事电子信息系统具有防天反导、综合防空、联合反潜、反舰能力；使未来战场的联合作战实现战区间的指挥和战场态势的实时控制，为作战部队提供电子支援实施精确打击，协同完成作战任务。 1.2.4　　系统生存能力
　　 ● 机动
　　 ● 诱骗
　　 ● 电子防护
　　 通过建设具有多级安全体系的电子信息系统和综合利用多种手段和措施，以保障系统的安全保密性、抗毁性、可靠性和良好的使用性。
1.2.5　　系统支援能力
　　 ●互通、互连、互操作
　　 ●重组
　　 通过建设具有柔性结构的互联、互通、互操作的电子信息系统，使之可根据战场态势快速机动、灵活重组、迅速扩展压缩。
1.2.6　　综合电子战能力
　　 ● 侦察反侦察
　　 ● 干扰反干扰
　　 ● 摧毁反摧毁
　　 ● 隐身反隐身
　　 通过建设由电子战指挥控制、电子侦察、电子防御和电子进攻等系统组成的综合电子信息系统；并通过单平台电子设备综合一体化，与通信、导航、武器控制等系统一体化，以及多平台间通过数据通信链的一体化，使综合电子战系统具有电子对抗侦察保障能力、远距离干扰压制能力，对敌方电子战系统能实施多层次、多频谱、多手段的电子进攻，可压取并保持自身的电磁优势。
1.2.7　　电磁频谱利用和控制能力
　　 通过建设电磁兼容和电磁对抗能力能覆盖电磁频谱全部领域的军事电子信息系统，使系统的作用窨能超越局部战争的区域，能覆盖陆地、海上、水下以及空、天的全部战场空间，能搜集、干扰、压制和摧毁敌方主要目标的全频域的电磁信息。
1.2.8 　　电子武器攻击能力
　　 ● 激光武器
　　 ● 微波武器
　　 ● 计算机病毒和计算机网络攻击
　　 通过开发和发展新型电子战武器，包括激光武器、高功率微波武器、计算机病毒等，使电子战系统从自卫、监视功能发展成进攻性的软、硬杀伤一体化功能，具有电子进攻和电子防御的双重能力，成为克敌制胜的“杀手锏”。

2. 军用电子元器件作用地位和现状
2.1 军用电子元器件的作用和地位
2.1.1 军用电子元器件已成为构成国家安全保障的重要因素和国防现代化的关键技术
　　 军用电子无器件是实施指挥控制、信息传输、预警探测、情报侦察、电子对抗、信息战、武器制导、精确打击等的基础，海湾战争“芯片打败钢铁”、国外对计算机芯片设置密码或预注病毒，以实施遥控窃听或破坏等事例，充分显示出军用电子元器件对国家安全保障具有何等重要的战略意义。从海湾战争到科索沃战争，美国及其盟军的各种武器装备正是由于集成了当代最先进的军用电子元器件技术，使其在战场感知、毁伤评估等方面取得前所未有的成果。
　　 新一代的军用元器件及其技术，如纳米技、微电子机械系统技术、真空微电子技术、神经网络芯片、生物芯片、高能激光器、智能焦平面阵列、高功率微波源等的出现和投入实战应用，更将对国家安全保障产生巨大影响，并使国防现代化进入一个新阶段。例如，纳米技术虽是20世纪90年代出现的一门新兴技术，但它将是“驱动未来军事作战领域革命”的关键技术。利用这一技术制作的“墙上的苍蝇” 、“蜇人的黄蜂” 、“蚂蚁雄兵”、“间谍草”、“微型间谍飞行器”、“袖珍遥控飞机”、“微型攻击机器人”等新型微型武器，将使传统侦察监视手段发生革命性变化，使许多大型武器系统面临严重威胁，包括破坏敌方的计算机网络和通信线路，引导导弹对敌实施奇袭，瘫痪敌方电子系统。
2.1.2 　军用电子元器件是军事实力的倍增器
　　 当今军用电子元器件已对武器装备的发展起着决定性的关键作用，在技术上居核心、先导、制约和基础的地位。例如高平均功率双模行波管将使机载雷达作用距离从50km提高到200km；超高功率微波器件将为新一代百兆瓦至千兆瓦级高能软杀伤武器提供发展基础；大功率燃料电池将可成为今后静噪音潜艇的动力；雷达系统中应用的各种环行器、隔离器、双工器、移相器等磁性微波器件的平均功率从几千瓦提高到上百千瓦、脉冲峰值功率从千瓦级提高到兆瓦级时，将使雷达作用距离从几百公里扩大到几千公里；武器弹药采用光电制导（包括激光、红外、紫外和电视制导）后，极大地提高了作战效能，据统计，轰炸一个目标（如大桥），在二次大战时要投放9000枚炸弹，越战时需要200枚，海湾战争只需1-2枚激光制导炸弹就能摧毁目标，激光制导武器的圆误差概率（CEP）小于1m，红外成像制导武器的CEP在1m左右已具有直接命中目标本体或重要部位的能力。
2.1.3 　军用电子元器件促进了作战方式的变化 　　非接触式、中远程精确打击、电子战场开辟等已成为高技术战争的重要特征，然而这一切均有赖于军用电子元器件的发展，使作战方式发生根本变化。例如，装载在卫星和飞机上的光电探测器可以对几百到上升公里以外战区的弹道导弹进行预警和跟踪；激光制导炸弹打击目标更精确，红外成像制导导弹具有“发射后不用管”的自动寻的功能；加装新型光电系统的飞机可以在夜间高空中清晰观察到地面目标，用激光进行精确定位， 用光电制导导弹进行精确打击；采用可见光和红外CCD的巡航导弹可以在飞行过程中进行地形识别；舰载光电告警系统可以发现几十公里以外的来袭掠海导弹；大功率激光器和微波呸能武器将成为下一世纪新概念武器而发挥重要作用。
2.2 军用电子元器件发展现状和趋势
　　 以电子信息技术为核心的军事革命中，军用电子元器件处于特殊的战略地位，在高经费支撑、特殊政策的保护下，世界军用电子元器件迅猛发展，常规工艺正在向极限发展，新工艺、新技术、新材料推动了新概念的出现，高频宽带、高功率、低损耗、高速度、高精度、高灵敏度、高分辩率、微型化、片式化、模块化、多功能化、智能化、高集成（包括系统级集成）、高可靠、长寿命和抗干扰继续成为军用电子元器件的主要发展趋势。 　　当前，军用微电子器件和技术领域，硅模拟IC的微细加工能力为0.5μm、φ200-φ300mm，2010年将发展到0.25μm，硅数字IC现已达0.18μm,2010年将达0.07μm。航辐射CMOS/SOI电路已用于军事和空间技术，，，包括256kSRAM和8位20MHz ADC。GgAs VHSIC，其数字电路已达35万门门阵列，已有10GHz高速分频器、2.5GHz 32位和10GHz 16位MUX/DMUX，模拟电路已有2GHz 12位DAC和3GHz8位ADC；微波毫米波器件和单片IC有2GHz 120W硅LDMOS。系统集成是微电子器件和技术发展的重要方向，在数字IC领域，门阵列中嵌入DRAM 等系统集成已十分普遍。微组装电路（包括活合IC、MCM和微系统）及其技术已在航空航天、军用通信、常规武器等领域广泛应用。预计2020年前，微电子器件和技术仍将以硅基为主体，主流工艺仍可能是CMOS，SOI CMOS将快速发展。DRAM/SRAM、MPU/MCU/DSP、门阵列、FPGA和其他ASIC仍将是硅IC的主流产品。
　　 80年代末到90年代初，光电子器件开始了新一轮的更新换代。红外探测器由多元探测器组件向红外焦平面阵列过渡，2-5μm的铂硅、铟锑和碲镉汞阵列已达1024x1024元；8-12μm的4N系列（如4x288元）碲镉汞阵列已成批生产，256x256元已有商品，480x640元已在实验室演示；非致冷8-12μm的240x320元阵列已商品化生产；其趋势是向更大规模和双色阵列发展（128x128元双色碲镉汞阵列已在实验室演示），力求提高成品率以降低成本，同时信号处理电路向智能化方向发展；积极探索新型材料和器件。激光器向全固化方向发展，二极管泵浦的固体激光器技术日臻成熟，平均功率为百瓦级的已不罕见，小功率二极管泵浦的固体激光器开始进入装备；高平均功率和高光束质量固体激光器已达到千瓦级；波长可调谐激光器的研究热点是中波红外和长波红外波段的可调谐激光器。光电子集成电路、集成光学元件及新型平板显示器的研究亦十分活跃。光电子器件的基础配套技术，包括微型杜瓦、微型制冷器、新型材料、光学薄膜技术、微型和特种光学元件都受到高度重视并有新的发展。
　　 高功率微波真空电子器件目前商用产品已达数百兆瓦至千兆瓦，实验室水平已达30-70GW；强流脉冲型高功率微波真空电子器件平均功率为千瓦量级，实验室水平已达325KW；长脉冲或准边疆波回旋型器件平均功率达数百瓦至兆瓦量级。相对论高功率微波真空电子器件目前的研究水平为：相对论磁控管工作频率3GHz，输出功率10GW；相对论反波管X波段0输出功率15GHz，效率达50%；相对论速调管工作频率1.3GHz，输出功率10-15GW，S波段单管输出功率150MW，效率50%；相对论行波管工作频率8.7GHz，最大输出功率3GW，效率10%。电子回旋器件，其3mm波段回旋管的功率已超过2MW，脉宽从数微秒到数十毫秒；等离子体填充的相对论回旋管其功率已超过7GW。虚阴极振荡器，L波段的输出功率已达30-70GW。自由电子激光器，喇曼散射型的目前在8.6 mm下，输出功率达1GW，效率达34%（4mm波长下，输出功率达75MW） ；康普顿型的在9-35mm波长下，可产生5-10MW脉冲功率、6KW平均功率。

3 发展我国军用电子元器件的几点思考
　　 为适应未来高技术战术的要求和根据我国军用电子元器件建设的现状，现对我国军用电子元器件今后的发展提出如下建议，仅供参考：
3.1 根据新时期军事战略方针，结合国际形势和我国周边环境，以打赢一场高技术局部战争为目标，军用电子元器件拟以微电子、光电子、大功率真空电子器件和特种元器件为重点，研制开发新一代军用电子元器件，为主要武器装备和“杀手锏”武器提供基础支撑。
3.2 坚持“需求牵引、技术推动”和突出重点、保证急需的原则，以主战武器装备和武器装备升级所需的关键元器件及其技术为研制和生产重点，以确保提高武器系统的实战能力。
3.3 坚持军民结合、寓军于民的方针，通用元器件、零部件的生产可充分利用国家工业基础，利用民用工业能力参加军品生产，平时生产民品，战时迅速扩大军品生产。军用电子元器件的科研和生产要充分利用其军民通用性强的特点，充分借鉴和利用民用元器件在许多技术领域和科研投资方面的领先地位，以及民用市场大规模生产带来的技术成熟和低成本的优势及民用元器件研制周期短的特点，提高和充实我国军事电子工业的能力，以缩短军用电子信息系统和装备的研制周期，节省研制费用，提高可靠性，更好地为国防建设服务。
3.4 微电子器件以微波毫米波器件与IC、军用ASIC和多芯片组件为发展重点；光电子器件以二极管泵浦固体激光器、大功率Nd:YAG激光器，中波与长波焦平面探测器组件、集成光学器件为发展重点；真空电子器件以宽带大功率行波管、毫米波行波管、多注速调管为发展重点；特种元件以敏感元件和传感器、声表面波器件=微特电机与组件、电源、磁性器件和控制器件为发展重点。
3.5 以扩展频谱、增大功率、提高速度和精度、缩小体积、抗辐射、抗电磁干扰、高可靠为主攻方向，要特别加强设计开发能力和拥有自主知识产权的产品的开发和生产。
3.6关键军用电子元器件的科研和生产要按照市场经济的要求，拟在现有军品生产的基础上，在各自领域优选1-2个基础条件和技术、人才队伍建设较好的、研制任务较为饱满、有批量生产能力的单位予以重点支持，加强其基础手段建设，建成若干条具有国际先进水平的生产线，形成军用电子全行业的支撑核心，解决低水平重复建设的矛盾，提高资源利用率。
3.7 切实加强和完善支撑我国军事电子工业持续发展的关键元器件基础技术和共性基础技术研究，为我军武器装备系统的独立发展奠定坚实的基础，逐步改变关键性基础工艺、关键材料和关键设备受制于人的局面。以现有的军事电子关键元器件核心科研院所为基础，要特别重视军用计算机关键芯片等关系到军事电子系统安全保密的核心技术的发展，军事电子专用的微电子技术、光电子器件、真空电子器件和军用专特器件及材料，要具有自主创新、发展的能力。通过结构能力调整、引入竞争机制，运用政策法律和投资导向等手段，使关键基础、共性配套技术的研究条件、研究水平、研究队伍达到国际90年代中期的水平。通用的电子元器件通过规模求效益、求质量、求长期持续自我发展。通过集中统一规划、大力度基础建设、生产线改造和关键基础共性技术研究，初步形成一个具有较强研究和发展能力、和平时期能保障军事电子装备研制、生产和装备部队，在危机和战争时期能对增加的军事需求作出迅速有效反应的军用电子元器件配套保障体系。
3.8 重视和加强共性关键基础技术的研究和开发：设计信真技术、制造工艺技术、在线控制检测技术、薄膜材料生长技术、测试和封装技术、可靠性设计、控制和评价技术、抗辐射加固技术、批量生产技术、标准化、系列化和通用化技术。
3.9 建立和完善适应新时期要求的军用电子元器件科技工业体系：科研生产体系、科技创新体系、产品发展（结构）体系、条件保障体系、标准化标系、质量保证体系、投资体系、人才工程体系和高效的科学管理体系。
3.10 建立军用电子元器件管理中心，加强法规建设，设立国家级军用电子元器件发展专项。

参考文献
1　　《沙漠之狐和军事电子信息系统的发展》，信息产业部电子科技情报所，1999年2月
2　　《军事电子信息系统的作用及其发展》，信息产业部电子科技情报所，1999年3月
3　　《科索汰战争的特点和启示》，信息产业部电子科技情报所，1999年6月
4　　《区域综合电子信息系统参考资料》，信息产业部电子科技情报所，1999年21-24期



航空电子系统BIT综述
发布者：陈 璞 徐亨成 发布时间：2006-5-19
摘  要：近20年来，随着现代航空电子系统功能先进化程度不断提高，其结构变得越来越复杂，导致航空电子系统的故障检测和维修难度增大、测试时间变长，增加维护费用，严重影响其可测性、维修性和战备完好性。而BIT（Built-in Test，简称机内测试）技术在航空电子系统中的应用解决了上述难题，并成为提高其测试性、维修性有效途径。本文从BIT的基本理论、现状应用和提高航空电子系统BIT诊断能力关键技术途径入手，对应用于航空电子领域中的BIT作一个较为深入分析和研究，以期为我国军事工业领域特别是航空领域上对BIT的深入研究与应用提供具有一定价值的参考。

关键词：机内测试（BIT）

一、BIT基本理论
1．BIT概念及特点
    所谓BIT就是指系统/设备依靠内部专设的一些自检测电路和自检测软件来完成系统/设备自身器件工作参数的检测和故障自诊断，然后执行故障隔离的一种能力；也就是系统/设备内部提供的检测和隔离故障的自动测试能力，它是改善系统或设备测试性和故障诊断的重要技术和途径。BIT通常可以被设计成在系统级、分系统级、模块级、甚至元器件级上周期或连续地监控系统/设备运行状态，并用于维修前观察或诊断，是测试和维修重要手段。
    BIT在航空电子系统中提出和应用，集中体现了以下特点：
    ①提高诊断能力——通过BIT主分系统，可对航空电子系统、分系统、模块和芯片各级故障实施自动测试、检测和故障诊断；
    ②简化设备维修——BIT的应用，可大量减小维修资料、专用和通用测试设备、备件补给库存量等；
    ③减少技术保障人员——应用BIT不仅可减少技术保障人员数量，同时可降低对技术保障人员技术要求；
    ④降低总体费用——应用BIT虽然不可避免增加设计难度和生产费用，但从系统全寿命周期看，能够降低维修和技术保障费用，使总体费用降低。
2．航空电子系统BIT构成
    航空电子系统BIT主要由计算机、监测电路和显示（指示）装置构成。工作时，由计算机发出检测指令，监测电路把各模块监测结果上报计算机，计算机再将诊断结果在显示（指示）装置上显示。因此，航空电子系统BIT主要由BIT主系统、BIT分系统和BIT主分系统之间接口这三部分构成。
    BIT主系统由核心计算机、显示（指示）装置构成；由于BIT监测范围需定位到外场可更换单元（LRU），因此，BIT分系统由分布到各LRU中的监测电路构成，即分机自检单元（ATU）； BIT主分系统之间接口可实现BIT主系统和分系统之间连接和信息传递，其连接方式主要有：I/O（并口）、主从机（串口）、总线连接方式等。
    其中I/O连接方式简单可靠，但接线太多，适合于LRU量少的系统；主从机连接方式中各ATU设有计算机，能够单独检测、诊断，主机只需接收诊断结果，可减小主机工作量，提高BIT工作效率；总线连接方式是BIT主机通过总线方式与各个ATU保持联系，该方式下，各个ATU也可设置成从机，但与主机之间连接不是通过串口，而是通过总线方式来实现。
    除了上述三种连接方式外，随着网络技术不断深入发展，BIT主分系统之间接口出现了网络连接方式。该方式下，BIT主机与各ATU以网络相连，可以更方便、快捷地发送、接收信息，同时各ATU设有计算机，大大提高BIT系统工作效率。
3．BIT设计要求
    在航空电子系统BIT设计中，通常采用故障检测率（FDR）、故障隔离率（FIR）和虚警率（FAR）等指标来度量BIT的好坏。
    对于上述三项主要指标，在BIT设计中一般要求规定出具体量值，比如FDR≮95%，FIR≮90%，FAR≯5%。同时，进行BIT设计时还应充分利用航空电子系统固有资源，特别是计算机功能，在不增加或尽量少增加机内测试电路和装置（BIT所带来硬、软件的额外增加量一般不应超过航空电子系统电路元器件10%，以保证系统可靠性）前提下，完成应有的测试任务。如BIT应尽可能全部或部分地通过软件来实现，特别是主要功能及其参数的检测，以便充分了解航空电子系统在部件或组件级的工作状况，还要能够与航空电子系统中电子线路的设计综合为一体，等等。

二、航空电子系统BIT现状
1．BIT的应用和发展
    随着数字技术和集成电路技术发展，军用电子装备日趋复杂，其维修工作量迅速增加，维修重点从以往的拆卸和更换逐渐转向故障检测和隔离，这一现象在军用航空电子系统上表现更为突出。
    为改善军用航空电子设备的维修性，减少故障查找及隔离时间，美军首先将BIT应用于海军战斗机F-14及空军战斗机F-111、F-15A的某些航空电子设备。20世纪70年代，BIT先后应用于F-16、F/A-18、“狂风”、EF-111A及E3A等军用飞机，其故障检测和隔离能力及其它性能得到了进一步改善。与F-15相比较，F-16及F/A-18飞机捎玫淖约觳夤娑诵榫手副辏岣吡斯收霞觳饧案衾刖纫螅┐罅瞬馐苑段В黾恿耸菁锹己妥远指茨芰Γ跎倭硕缘孛姹Ｕ仙璞傅囊蟆?br />
80年代中期以后，BIT的发展及应用进入了一个新阶段，在美国研制的新一代飞机上，如美国空军的先进战斗机F-22、陆军的轻型直升机RAH-66等都采用先进的综合诊断和人工智能技术，大大提高了故障诊断系统的能力，使常规的三级维修变成二级维修，减少了维修人力及使用保障费用。
    我国BIT技术的起步大致从20世纪80年代中后期开始，BIT研制主要集中在大型武器装备系统，其中最为典型的是航空雷达系统和机载设备。
2．目前存在的问题
    BIT在军用飞机航空电子系统中的应用，减少了维修时间、提高飞机作战适用性。但BIT在实际应用中也存在着不少问题：①算法单一，功能单一，BIT故障检测和隔离能力差；②诊断模糊，难于全面、准确反映系统或设备状况，导致不必要的高拆卸率；③虚警问题严重，虚警率高，难以达到使用阶段可以接受的程度。表1为美国空军试验和评价中心对F-16和F/A-18飞机上的BIT主要参数的使用值和要求值之间的比较分析结果。

表 1  F-16，F/A-18飞机机载火控雷达BIT使用值与技术规范要求对比表
比较参数                      F-16的APG-66（%）  F/A-18的APG-65（%）  
故障检测率  使用值（要求值）  20~40（95）  47（98）  
故障隔离率  使用值（要求值）  73~85（95）  73（99）  
虚警率      使用值（要求值）  34~60（1）   72（1）  
不必要的拆卸率                          30~70  
诊断能力                       诊断能力差，只有50~75  

三、提高航空电子系统BIT检测能力关键技术途径
    随着高度综合电子系统不断应用于航空领域，对BIT的要求不断提高，不仅要求进一步增强BIT故障检测、隔离能力，降低虚警率，并要求能测试和隔离间隙故障，为满足这些要求，必须把航空电子系统BIT提高到一个新水平。为此，主要采取以下几种关键技术途径：
1．BIT与ATE相融合以提高系统自检测能力
    BIT重要功能就是把航空电子系统/设备故障隔离到外场可更换单元（LRU）或外场可更换模块（LRM）；ATE是把LRU或LRM中故障隔离到内场可更换单元（SRU）；它们之间是相互配合、相互补充的。
    一方面，随着GPIB、VXI等总线仪器出现和电子集成度提高，ATE正迅速向小型化（甚至芯片化）、模块化、通用化方向发展，使航空电子系统采用嵌入式ATE（Built-in Test ATE，简称BIATE）测试成为可能，BIATE的出现充分体现了ATE 向BIT融合的特征。另一方面，由于微电子技术和计算机技术快速发展，BIT功能也更加强大，能在短时间内处理大量信息，BIT故障覆盖率大大增加，故障定位更加快速、准确，使BIT融合了很多原先ATE才具有的功能，如故障检测、隔离、定位等。
    BIT与ATE二者相互融合成为新型BIT提高其自检测能力的一个重要途径，使得BIT在10%的容许软硬件增量范围内极大提高BIT故障定位精度。
2．采取综合诊断技术来提高BIT的诊断能力
    BIT是实现系统维修现代化极其重要的手段。新型航空电子系统结构复杂性不断增加、实时性要求和测试性要求不断提高，需要对其形成高效率、全局性监控、检测和自诊断系统。使得新型BIT肩负任务不仅局限于检测、诊断，还需包含控制、保护，具有综合状态监测、复杂故障诊断、精确故障定位、系统状态控制、关键部件保护等多种功能，应发展成为集状态监控、故障诊断、控制决策于一体的综合诊断系统。
    在BIT中采取综合诊断技术的思想，系统地利用了各种诊断资源，有效把外场级、中间级和基地级等多层次的测试诊断、维修作为一个整体来考虑，使航空电子系统各级维修达到最佳诊断能力，降低其维修保障费用，提高其可靠性。
3．人工智能是识别BIT虚警故障唯一技术
    虚警和真实故障之间的识别是测试方面最难解决且最为有争议问题之一。传统BIT中诊断算法固定、不易修改，判断故障途径单一、缺乏推理和学习能力，难以准确、完整反映出整个系统状态，导致BIT虚警问题严重，造成故障误报、漏报。
    人工智能技术是利用计算机来模拟人的思维过程和处理问题，在故障诊断、模式识别、状态监测、自动控制、经济预测等多个领域已获得成功应用，并展现出巨大实用价值和发展潜力。现在各国正大力研究把人工智能技术应用于BIT，比如，综合BIT、信息增强BIT、改进决断BIT和维修经历BIT、自适应BIT和暂存监控BIT，称之为“灵巧BIT”。这些“灵巧BIT”的开发和应用，把提供的航空电子系统信息和现场诊断经验综合在一起，通过人工智能自学习机制对输出进行分析、推理和判断，将虚警信号消除，只把真正发生故障信号显示给涨诨虻厍谌嗽保佣行У厥侗鹦榫蟠筇岣吡撕娇盏缱酉低矪IT故障诊断能力，缩短了维修时间，节省了维修保障费用。
    随着专家系统、神经网络等智能理论和方法在应用中进一步发展，BIT智能化设计、BIT信息智能化处理、故障诊断智能决策等技术在提高BIT综合性能、降低设备维修成本、改善设备测试性等方面起到重要作用，并将成为未来BIT发展的主流。

四、结论
    当今世界的形势和现代战争的特点决定了可用性已成为下一代军用飞机作战适应性的关键因素之一。使得航空电子系统不但要求具有先进的性能，而且要求其具有良好的测试性、维修性、可靠性。因此，下一代航空电子系统BIT将会是一个集检测、诊断、隔离、定位、控制、保护于一体的小型化、智能化、模块化、通用与专用结合的综合系统，以提高航空电子系统的可靠性和测试性、简化维修和降低全寿命周期费用。

参考文献
[1] 温熙森，徐永成，易晓山。陈循著．智能机内测试理论与应用．北京：国防工业出版社．2002(1)．
[2] 张宏伟，李志强，封吉平．BIT的发展趋势．华北工学院测试技术学报．2001年第2期第15卷．
[3] 朱兵．电子系统BIT设计．舰船电子对抗．2001年第3期．
[4] 徐永成，温熙森，易晓山，刘冠军．机内测试技术发展趋势分析．测控技术．2001年第8期第20卷．
[5] 徐永成．BIT中智能故障诊断理论与方法研究[博士论文]．长沙：国防科技大学机电工程即自动化学院．1999．
[6] 朱万年．航空电子系统综合自检测．重构与故障监控技术综述．航空电子技术．1997年第4期．
[7] 曲东才．系统可测试性与航空武器系统．测控技术．1997．16(2)：p8~10．
[8] 曾天翔主编．电子设备测试及诊断技术．北京：航空工业出版社．1996.12．
[9] Beniquez. Etc. Built-in test adequacy evaluation methodology for an air-vehicle system[C]. Prod. of ARMS,1995：p290-295．
[10] Brent. A, Gary. K. An Analyzer for Detecting Intermittent Faults in electronic Devices. IEEE 1994 AUTOTESTCON, 1994：p417～421．
[11] 霍曼主编．航空电子综合系统研究．HY93020．1993.7．
[12] 王立群．BIT和ATE发展趋势．测控技术．1993．12(6)：p2~4．
[13] 黄均祥．某雷达BIT研制工作回顾．火控雷达技术．1993．22：p1~4．
[14] Richards W. A. Smart Built-in Test. N90-25512．1990：p123~126．

本来想说，感谢版主科普的，结果从2楼开始，版主疯鸟。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

下面肿么了，被盗号了吗？

2楼后肿么了

又疯了一个

确实是疯狂科普

不错的资料！就是有点长。
好多“未来”貌似已经实现或者即将实现。

先mark回复一下，然后再潜心学习。

yikecat 发表于 2012-7-6 01:41
高技术战争与军用电子元器件

摘 要 本文分析研究了高技术战争的特点和高技术战争中军事电子装备应具备的 ...
看看了文章，感觉我们的航电还有差距。

很好的资料，先做个标记，楼主辛苦了。

第一印象——好多字，第二印象——看不懂，然后楼主加油！

这个一定要看
好好学习天天向上

{:soso__10748317892657803042_3:}蹲厕的时间看不完了，中午休息再看！

先收藏在说。。。。回来继续，要吃饭了。。。。。

好长！
强文要顶。

强文，太长了，MARK一下慢慢看！

还得慢慢仔细读读才弄得懂。