1.1主要用途
目前,各類運載器、飛行器、航空器內部信息主要依賴有線電纜傳輸。大量的線纜和接插件一方面占據了有效載荷的重量和空間;另一方面因為插接件帶來可靠性的下降;此外電纜網屬于定制產品,延長了型號研發的周期。
本技術成果主要面向飛行器內部高可靠數據傳輸的需求,開發了一套專用的無線通信解決方案,實現無纜化的信息傳輸,具體有以下三方面的用途:
(1)實現伺服控制回路信令的無線傳輸,在保證低時延高可靠的信令傳輸的前提下,減少控制回路中穿艙段的多級接插件數量和電纜長度,提高系統可靠性。
(2)實現艙內圖像設備到到主控計算機高吞吐量視頻數據的無線傳輸,省去高速通信電纜及其接專用插件。
(3)實現艙內無線傳感器網絡,實現集成變送器的小型化無線收發器,大幅度傳感器電纜、省去變送器一級信號和供電纜,大幅度降低傳感網絡系統的重量。
采用無線化傳輸技術,能夠大幅降低電纜和接插件接點的數量、節省專用線纜網定制周期、省下空間和重量,提高飛行器有效載荷或戰斗部作戰能力,并在惡劣振動環境下提高整個系統可靠性。
1.2技術特點及優勢
該技術不同于通用的無線數傳或者無線傳感網絡,其優勢在于:
(1)物理層采用超寬帶UWB傳輸技術,具有高傳輸可靠性;
(2)具有低延遲以及高時延確定性;
(3)從物理層開始,專門設計的一套專用的、可靠通信架構;
(4)<1mW發射功率,對其他設備干擾小(接近于環境本底);
(5)技術成熟度已達5-6級,可靠性經過實際飛行驗證。
圖片(a) 無線傳輸節點樣機
圖片(b) 經受發動機尾段惡劣環境試車考驗
圖片(c) 2018年5月,在OS-X火箭上進行舵機信令無纜傳輸驗證
圖片(d) 央視新聞報道
(1)運載器和戰術武器
本項目的成果,能夠成為新型運載器和武器系統中智能化的“神經系統”,在可靠傳輸信息的同時,減少甚至消除大部分的電纜網和接插件重量。在運載器中,將提高有效載荷的運載能力;在戰術武器中將增加戰斗部有效重量,從而提升戰斗力。此外,無纜化技術還能夠促進飛行器和武器系統的模塊化設計,減少設計投產周期。
(2)飛行實驗
對新型航天器進行飛行試驗的過程中,對飛行器關鍵結構(如內外艙壁、框架結構、窗體)的溫度場、熱流場、壓力場等的測量是非常重要的試驗環節之一,也是對飛行器在飛行狀態中力、熱計算驗證的重要依據。對力、熱場開展測量,要通過大量的傳感器來獲得各個部位的溫度和力學參數分布,再將數據點組合成為場的分布圖。需要用到大量的電纜進行供電和多路信號傳輸,上千根電纜往往會塞滿整個實驗艙。特別是在近年來發展的乘波體飛行器中,由于艙體十分狹窄,因此傳感器線纜安裝空間不足的問題更加突出。本項目的成果,將能夠解決這些問題,更加高效地獲取有價值的飛行數據。
(3)地面測試任務
在飛行器、戰術武器地面測試階段,測試線纜的安裝、檢修工序非常復雜,接線也非常耗時。無纜化技術將在很大程度上解決這一問題,在開展環境實驗、地面分系統測試階段、能夠大幅地簡化接線流程,從而加速新型飛行器和武器系統的研制開發和測試進度。
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