1、航空电子系统及其综合化发展,马 存 宝 教授/副院长西北工业大学航空学院2012年11月30日,主 要 内 容,1、航空电子系统发展历程及特点 2、国内外航空电子系统的发展现状和特点 3、航空电子系统所涉及的新技术 4、航空电子系统未来发展趋势,1.航空电子系统的发展历程及特点,1.1 航空电子涉及的技术领域 机载雷达； 航空通信系统(短波、超短波电台，卫星通信设备，短波、超短波语言保密机，机载数传等)； 导航系统(塔康，多普勒自主式导航，无线电定向，着陆系统和卫星导航等)； 自动飞行系统 自动油门系统 敌我识别系统； 电子自卫系统(雷达告警、红外告警、导弹逼近告警、激光告警、无源干扰投放器、
2、箔条弹、红外弹、烟幕弹、有源雷达干扰机、有源红外干扰机等)。,1.2 航电技术与系统结构的发展,综合航空电子技术发展至今，基本上经历了分立、联合、综合到高度综合这4个阶段：航空电子系统结构亦是如此，同样经历了分立式、联合式、综合式和高度综合式4个阶段。,第一代航空电子系统为分立式结构，20 世纪初到20世纪50 年代是离散式结构阶段，雷达、通信、导航等设备各自均有专用且相互独立的天线、射频前端、处理器和显示器等，采用点对点连接。,特点： 不存在中心计算机对整个系统的控制 每个子系统有各自的传感器、控制器、显示器以及自己的专用计算机 这种结构专用性强 缺少灵活性 难以实现大量的信息交换 任何改进
3、都需要通过更改 硬件来实现,特点： 子系统的相对独立性 全机统一调度和管理 模块化软件设计 降低研制经费 便于维护、更改和 功能扩充,第二代称为联合式航空电子系统，各设备前端和处理部分均独立，信息链的后端控制与显示部分综合在一起，达到资源共享。60至70年代的航空电子系统逐步推广这种结构，现已广泛应用于现役航空器中。,第三代称为综合式航空电子系统，80年代美国的“宝石柱”航空电子系统是其典型代表，它具有更大范围的综合信号处理和控制/显示功能。这一代系统的主要特征是可以用少量模块单元完成几乎全部的信号与数据处理，目标、地形及威胁数据可以融合。80至90年代研制这种系统，现已在美国F-22等最新一
4、代航空器中应用。特点： 系统结构层次化 功能模块标准化 数据总线高速化 维护方便、容错 性强、易扩展和成本低。,第四代称为先进的综合航空电子系统，90年代开始研制的美国“宝石台”航空电子系统是其典型代表，它进一步将模块化向前推进到射频和光电敏感器部分，预计将于2005年设计整个系统。该系统将改进互连网络的设计，并支持自动目标识别和发射控制等功能。系统的先进之处在于：一方面在中频转换后即将信号数字化；另一方面用光信号在射频设备中传输。这些努力将最大限度地减少综合射频模块的数量，进一步减轻重量和大幅度降低噪声。,特点： 采用了综合核心处理机(ICP)技术 具有更大的综合范围和更高的综合程度，实现了
5、综合传感器系统、综合飞行器管理系统、综合外挂系统,使用了综合的座舱/驾驶员与飞机接口，减轻驾驶员的负担 同时提供威胁、目标、地形/地貌、战术协同、飞机完好状况的全面情况,F-35驾驶舱,航电综合系统结构不断改进,使航空电子综合系统的水平迅速提高,从而促成了战斗机水平的更新换代。在航空电子系统对飞机整体性能影响日益增大的同时，航空电子系统的硬件成本占飞机出厂总成本的比例也在直线上升：从20世纪60年代F-4的10%，70年代F-15C的21%，80年代中期F-16C的30%，到90年代EF2000和F-22战斗机的40%50%。因此，未来的航空电子系统除继续保持航空电子的进一步综合化、信息化和智
6、能化的发展势头外，还必须探索有效的解决办法减少航空电子的寿命周期费用。,新一代综合航电系统发展方向，随着科技的进步，未来综合航空电子系统必将更加向综合化、模块化、通用化和智能化的方向发展。综合化设计综合化设计能压缩航空电子系统的体积和重量，减轻飞行员的工作负担，提高系统的可靠性，降低全寿,命周期费用等。要实现系统的高度综合就必须采用自上而下的顶层设计方法，将整个航空电子系统当作飞机的单一子系统，进行整体的优化设计和总体设计。,模块化设计,模块化是实现系统结构简化和综合化的基础，也是实现系统重构的基础。新一代综合航电系统要实现高度的模块化，就应采用模块化的系统结构。应全面采用通用的、标准的外场可
7、更换模块(LRM)，并尽可能减少专用LRM的数量。例如，F22的计算机信息处理系统。,通用化设计,通用化的含义就是在系统中最大限度地使用相同类型的模块，以达到提高系统的重构能力，提高后勤保障能力和降低保障费用的目的。美国国防部专门成立了一个“联合综合航空电子组”，进行有关通用化的研究，制定了“先进航空电子结构”计划，旨在对三军新型军用飞机发展过程中寻求航空电子结构的共同性，提高通用化设计的水平。,智能化设计随着先进计算机技术的应用，智能化程度也将更 高，新一代军用飞机应该是一个具备高性能计算能力 和高吞吐量的智能计算机网络，能够为飞行员提供实 时决策咨询，对各种目标进行自动分类识别，为各种 进
8、攻武器实时提供所需的目标参数、发射计算和引导 控制等。,F-35 的头盔显示器代替普通战斗机上的“平显”功能时，其视场范围是 40 度30 度,2.国内外航电系统的发展现状和特点,2.1 机载雷达机载雷达的发展已从单脉冲雷达体制向动目标显示、脉冲多普勒、合成孔径、相控阵等先进的雷达体制发展；在功能上正向多功能发展；在波段上正向8mm和3mm波段方向发展。现在正在发展和装备激光雷达，激光雷达的优势（比之微波雷达）在于极高的空间分辨率、极大的Doppler频移以及相对较为轻便的天线系统。其优势所在，决定了它在军事应用中的地位。在战略方面，主要用于精确定位和目标特征识别。,2.1.1 激光雷达技术进
9、展和动态,最早的战略激光雷达是美国麻省理工学院林肯实验室于1975年建成的火池雷达(Firepond)，它位于美国东北部马萨诸塞州(Massachusetts) 的Millstone Hill 外场基地，用于监测GEOS-III卫星，(作用距离1100km)也用于观察美国NASA从弗吉尼亚州的Wallops基地发射火箭的运行轨迹。,（1）美国最近在远程激光雷达研制动态 美国 ADA370589 （1999.11） 标题：“ISTEF Radar Program” ISTEF：Innovative Science and Technology Experimention Facility,主要研
10、究内容：（1）雷达激光器 波长:1.064mm，0.532mm；（2）主动成像。 预期作用距离：在100km以上（车载）； 军方：海军空间和战略系统中心； 基地所在地：肯尼迪航天中心。 直接检测： 应用 目标识别（包括推进器形式），跟踪，摧毁评价，瞄准点选择，CSO（Composite Second Order二阶组合差拍 ）辨别； 创新 有光纤耦合探测，双波长，双模式（雷达/成像）,校正的LRCS（激光雷达散射截面 ），和可移动系统等。 相干检测： 应用 目标识别，摧毁评价，瞄准点选择, CSO辨别，Doppler辨别，微Doppler辨别，巡航弹检测； 创新 光纤外差检测，锁模发射，多波前
11、输出,感兴趣的观察对象： 液氧-烃化物（LOX-Hydrocarbon）尾焰的激光雷达截面；（测定尾焰中的碳黑成分以识别目标） 尾焰及弹体的辐射及空间结构； 弓形激波的光学特性。,（2）从地面观察同步地球卫星GLINT,它应用Fourier望远术的概念，发射三束频率调制的激光束到需要观察的卫星，回波的接收则是一个分布在100米范围内的望远镜阵列，图象的重构是通过计算机对所有接收信号的处理和计算来实现的。,2.1.2 激光三维成像雷达新概念 FLASH激光雷达,传统的成像激光雷达：扫描成像 致命的缺点：数据更换太慢扫描装置体积大难以做到大视场扫描如果使用焦平面阵列探测器，时间处理电路的数量成为制
12、约成象象素数量的瓶颈。闪光雷达的概念: 利用一个脉冲，获取全幅图象的三维信息。 关键部件: 带时间处理器(CMOS)的焦平面阵列(FPA: Focal Plane Array)； 读出集成电路(ROIC: Read Out Integrated Circuit),已报道的进行FLASH激光雷达研究的机构,2.1.3 测风激光雷达,NASA Dryden 飞行研究中心和Coherent技术公司合作,在1999年发表了他们的机载Doppler激光雷达的飞行实验结果。 激光发射:主激光器脉冲激光器;主激光器中包括一个移频为中频频率的声光调制器,提供本振光源。 工作波长:2.015mm；脉冲能量:12
13、mJ；脉宽：460nsec；重复频率：100Hz；天线口径：100cm 作用距离：数百米到10千米； 测速范围：25米/秒；实验表明，雷达测得的前向风速情况与飞机在后数十秒的飞行所遇到的大气情况有极好的相关性。证明该雷达可以实时提供前向严重湍流的精确的数值测量。该雷达的一个重要用途是使飞机避开对飞行产生极大影响的风切变。,2.1.4 利用飞行器激波探测识别 飞行器的机理研究,激波的密度与正常气体密度有明显的变化，而且边缘清晰，形成了一个折射率与周围大气有显著区别的区域。冲击波会带动空气中的气溶胶微粒一起运动，产生具有明显特征的雷达回波频移。（隐身飞机的克星）SPIE Vol. 5086 （20
14、03.4）Mchigan航空公司、Boeing幻影工作室（Phantom Works）报道了他们用直接探测激光雷达系统测量飞机速度和周围空气密度的风洞实验，并计划作一次飞行实验。Goodrich 公司则报道了一个利用空气中微粒的散射回波的小型锁模激光雷达，以测量气流速度。,航迹涡流的特征图形,被称为冲击波项圈或蒸汽锥,2.1.5 形形色色的激光武器,激光枪,舰载激光武器,机载激光武器,机载激光武器(ABL)，ABL的目标是研制装在经过改造的波音747飞机上安装激光武器，用于从高空攻击敌方的战区弹道导弹。,美军移动型战术高能激光系统（THEL）的激光发射部分,激光武器的优点：无需进行弹道计算，无
15、后坐力，操作简便，机动灵活，使用范围广，无放射性污染。 激光武器的分类：不同功率密度，不同输出波形，不同波长的激光，在与不同目标材料相互作用时，会产生不同的杀伤破坏效应。激光器的种类繁多，名称各异。按工作介质区分，目前有固体激光器、液体激光器和分子型、离子型、准分子型的气体激光器等。按其发射位置可分为天基、陆基、舰载、车载和机载等类型，按其用途还可分为战术型和战略型两类，即战术激光武器和战略激光武器。,花边新闻（1） 美国媒体诬蔑中国使用高能激光致盲其卫星2006年09月30日11:24 环球时报在这篇题为中国试图使用激光致盲美国卫星的文章中，作者引用不明来源的消息称，中国在过去几年中已经多次
16、使用高能地基激光，在美国卫星飞越中国上空时，对其进行致盲的试验。 花边新闻（2） 【华盛顿消息】美国航空周刊的2007年1月17日报道：根据中央情报局消息，中国在本月11日美国东部时间下午5点28分左右，从西昌发射了一枚反卫星导弹，成功地击毁了中国已经退役的“风云1C”气象卫星，并推测中国进行了一次成功的反卫星武器试验。 背景：朝核危机、伊郎的核问题、钓鱼岛、歼-10 列装、F22协防日本！,花边新闻（3） 2010年07月22日 11:13 凤凰网专稿 据美国最新一期外交政策杂志说，今年一月份，中国大陆解放军再一次发射了一枚导弹，击落了一枚中国的试验卫星，美军的情报说，这是中国大陆解放军继2
17、007年一月份，中国首次进行了导弹反卫星试验成功之后，再次地证明中国大陆解放军正在进行反卫星和正在建立弹道导弹的防御系统。香港有军事评论员指出，解放军曾经在2007年，首次成功地进行了导弹击中卫星的试验，美国已经是相当的震惊，并且对中国之前没有进行通报和预报表达不满，而这次美国的情报最新显示，解放军今年再一次成功地用一枚导弹击落了运行当中的卫星。表明中国大陆解放军在过去三年，不断地研究导弹攻击卫星的相关技,术。让美军倍感压力，加上之前美军也曾经披露过，大陆解放军曾经用卫星主动地贴近美军运行当中的太空的军事间谍卫星，喷出了涂料，遮蔽美军卫星的侦射，涂鸦的技术，美国说中国大陆解放军正在全力地研发，
18、太空攻击的相关战力，解放军有多种攻击和干扰卫星的手段。美军担心一旦中美开战，解放军对于美军的指挥、通讯、侦查卫星都可以进行攻击或者干扰。解放军的太空战斗力对美国的军事卫星和美军是恶梦。,花边新闻（4） 各国竞相发展反卫星武器 美军于2005年1月公布的转型飞行计划列举了美军未来在研发太空武器方面的重点项目，如地基激光反卫星武器、空射反卫星导弹、天基定向能武器等。俄罗斯也不甘落后，早已提出反卫星武器概念，并在着力研究这种新概念武器。,2.2 航空通信系统,航空通信系统包括空一空、空一地之间的话音和数据通信，这是飞行保障的基本条件。随着电子战的迅速发展，为确保空一空、空一地间不间断的可靠的通信联络
19、，抗干扰通信在近几年得到了飞速的发展。为了解决短波通信信道拥挤，易受干扰，不易选择合适的使用频率问题，自适应选频的短波电台已研制成功并在国外的军用飞机上特别在军用直升机上普遍装备。为了保证短波通信的抗干扰，在自适应选频的基础上又增加了慢速跳频。为了实现低空远距离数传，短波组网数据通信也得到了迅速发展。常用的抗干扰措施有扩频、跳频或扩、跳结合。在实战中已证实这些措施对超短波通信的抗干扰是十分有效的。,2.2.1 通信抗干扰技术,一般说，通信抗干扰的基本体系、方法、措施可分为三类： 1）信号处理。如直接序列扩频技术(DS-SS)，其关键参量是作为时间函数的相位；跳频技术(FH-SS)其关键参量是作
20、为时间函数的载频；等等。 2）空间处理。如采用自适应天线调零技术，当接收端受到干扰时，使其天线方向图零点自动指向干扰方向，以提高通信接收机的信干比。 3）时间处理。如猝发传输技术，由于通信信号在传输过程中暴露的时间很短暂，从而大大降低了被干扰方侦察、截获的概率。 特点：1）对抗性强，技术综合性强，难度高，发展快，是智慧和技术的较量。2）对技术的实用性和可靠性要求高，通信抗干扰必须在战场上实际解决问题。指标高而不可靠或不实用是不能容忍的，其后果不堪设想。,图1 全向阵列天线,图2 扇区阵列天线,图3系统工作示意图,智能天线 智能天线如图1和图2所示，根据得到的通信情况的信息，实时地调整天线阵列的
21、参数，自适应地形成最大化有用信号、最小化干扰信号的天线特性，保持最佳的射频通信方式。,2.2.2 卫星通信系统,卫星通信机载设备国外已有装备。这是一个有发展前途的航空通信体制，应密切关注跟踪卫星通信技术的发展。数据传输通信（数据链）既是当前急需的通信手段，又是今后航空通信的发展方向，国外机载数据通信发展迅速，正在形成以数据通信为主，语言通信为辅的航空通信体制，特别是以数据传输为基础的自动目标交接系统的成功使用，大大增强了飞机的综合作战能力。,电磁波传播：地波、天波、视线传播,静止卫星中继通信,北斗卫星导航系统示意图,北京时间2012年10 月25 日23 时33 分,我国成功将第16 颗北斗导
22、航卫星发射升空并送入预定转移轨道。 我国卫星导航工程建设分为试验系统、区域系统、北斗全球系统“三步走”的发展战略。目前，“北斗”完成第二步发展目标，覆盖亚太地区的区域系统全面可用，2020年完成35颗卫星组网的全球卫星导航定位系统。,北斗卫星导航系统示意图,目前，太空中分布着数十颗导航定位卫星：美国24颗，俄罗斯17颗，我国16颗，欧盟2颗。其中，美国的全球定位系统（GPS）是目前惟一能够独立提供全球导航、定位与授时服务的卫星导航系统；俄罗斯的全球导航系统（GLONASS）正在向全球服务方向发展；而欧盟的伽利略（GALILEO）全球卫星导航系统受多种因素和资金问题制约，至今进展缓慢。,空地数据
23、链通信系统,开放式系统结构开放式系统结构便于构成分布式系统, 便于不同厂家生产的、不同型号的计算机或其他的硬件之间互联、互通和互操作, 也便于硬件、软件的移植, 便于系统功能的增强和扩充。此外开放式系统结构还支持系统可变规模, 有利于缩短研制开发周期。COTS 技术美国国防部把COTS (Commercial Off The Shelf)即商业货架器件定义为在市场上销售的产品，并在制造商的产品目录中以确定的价格出现，而且可直接从制造商或通过制造商的销售网供应给任何公司或个人使用。,3.航空电子系统所涉及的新技术,COTS技术具有如下优点： 显著减少专用元器件、专用模块、专用软件等的数量，从而降
24、低科研成本 采用通用的、开放的技术标准，兼容性好 技术先进、符合技术发展潮流 技术支持有保障，便于扩充、升级，产品更新换代快 可以直接在商业货架上采购，供货渠道有保障 采购费用低廉 研制、生产周期短 产品维修和后勤保障较为方便，维修保障费用低 无须投入专项科研经费等采用COTS和开放系统标准能够增加软件的寿命，使系统不受硬件技术过时的影响，而且容易改进。,基于传感器系统在航空电子中所处的地位，他们是航空电子进一步综合化的主要目标。航空电子系统传感器综合化必须突破以下关键技术： (1) 航空电子系统传感器综合的总体技术，重点在系统传感器综合初步设计时，建立总体设计的方法及软件包，通过原型及仿真手
25、段进行方案验证，性能评估及优化； (2) 天线孔径综合技术，重点是通过与飞机结构布局等方面的紧密联合，用尽可能少的天线孔径满足各种传感器所需的功能，并找出这种天线孔径的实现方法；,传感器综合技术,重点是在传感器所占据的频段内，用尽可能少的模块进行覆盖，实现射频模块的小型化并满足装机环境的要求。此外，数字化技术、高速信号处理技术、多传感器信息融合技术、管理技术及电磁兼容性技术等方面也尚待研究。,射频综合技术,综合核心处理系统(ICP) 技术系统中高度综合的核心处理系统是多种先进技术的汇集地,很多计算、处理、控制和管理功能都是在CIP 中完成,负责实现传感器输入数据的综合处理、数据融合、任务计算、
26、视频信息生成、导航计算、外挂管理、电子支援与防御管理、通信管理、系统控制和故障监视、检测、重构等多种功能。新一代航空电子系统的许多重要特性都体现在ICP中。,软件技术随着航电系统结构的发展和任务功能的增长，软件的比重和开发费用正在逐步上升。软件替代了硬件为一些航空电子系统提供计算。这种软件被叫做功能函数，每个功能函数都替代了原来的一台设备，并使这种多重函数在同一个CPM上使用相同的硬件。软件就是设备。,总线技术,多路传输总线系统是航空电子综合系统的信息传递枢纽。通过多路复用原理，大大减少了航空电子系统内部的耦合电缆数量，并提供了信息充分利用和融合的必要条件。目前，广泛采用的总线有：MIL-ST
27、D-1553B 和高速数据总线(HSDB)等。 MIL-STD-1773 总线是1553B 总线采用光纤作为传输介质的总线,它具有不产生电磁干扰( EMI) 的特性。新的总线有SAE AS4074标准的线性令牌传输总线（LTPB），作为高速数据总线（HSDB）的协议。数据传输速率为50Mbps；最多可连接128个终端；采用光纤传输介质，具有很强的抗电磁干扰能力，等。,数据融合技术,现代战争对系统的生存性、低观测性、对目标探测和跟踪的连续性、准确性、快速性、可靠性以及对目标的分类和识别能力等方面的要求，是单一传感器或由多个传感器简单的组合所不能达到的。数据融合技术是一种多层次、多方位的处理过程，
28、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及完整的态势评估和威胁评估。随着海、陆、空、天、电一体化作战体系的出现，数据融合技术将朝多平台、多传感器、智能化方向发展，发展数据融合技术的任务更为繁重。,隐身技术,为保证战斗机在各种恶劣的战场环境下完成作战任务，要求飞机既具有较好的隐身特性，又可获取足够的威胁、地形和瞄准信息，这就对航空电子系统的性能提出了很高的要求。为降低飞机的各种电磁信号的辐射，现代战机在设计时日益重视各种机载设备发射信号的控制，实现电磁信号的“隐身”。如利用无源探测设备和红外搜索与跟踪装备等传感器提供信息，同时改进有源传感器，通过采用自动启动和精确控制
29、传感器，诸如信号强度、停止时间、波束/调零控制等参数，使其具有低被检测概率的特性，实现有源信息源与无源信息源的互补利用。,预测和健康管理（PHM）技术,PHM重点是利用先进的传感器集成，并借助各种算法和智能模型来预测、诊断、监控和管理飞机的状态，并给出动态视情维护建议。,飞机系统综合诊断 飞机健康趋势预测 飞机系统剩余使用寿命预计 地面维修计划管理 全寿命周期费用管理,缩短维护时间 提高飞行安全性 减少维护费用 实现预防维修,飞机健康管理系统主要具备以下功能：,飞机健康管理技术的价值和意义：,飞机健康管理系统架构,仿真平台界面布局,导航与性能管理仿真,飞行仪表仿真,中央维护系统仿真,通信与导航
30、系统仿真,发动机油门杆操纵,4. 航空电子系统未来发展趋势,4.1 航空电子统一网络（UAN）航空电子系统深层综合化的趋势，使得航空电子统一网络成为未来航空电子系统的必然选择。SCI（Scalable Coherent Interface 可扩展的一致性接口）作为航空电子统一网络的协议实现版本及关键技术，拥有较高的可靠性、实时性和容错能力，能满足军用航空电子系统发展的需求，将成为新一代航空电子系统的首选协议标准。 在新一代航空电子系统中实施低成本的、灵活性的、模块化的和开放性的标准体系，开放系统接口或者互连标准是关键，航空电子统一网络（UAN）由此应运而生。UAN就是一个以民用标准为基础的统一
31、的数字式航空电子系统网络，其优越的性能表现在以下几方面：,（1）统一互连接口占用的板上空间和芯片管脚少，同时也不需专门的逻辑电路来判断多互连接口与应用间的对应问题，可相应地提高系统的可靠性。而多互连接口之间的数据传输需要经过专用的接口模块（网关或网桥），这将增加传输延迟，降低系统性能。千兆网的出现，延迟微不足道。 （2）统一互连接口中采用的点对点连接，无论从电介质还是光介质方面，都将大大简化与轻化背板。而多互连接口则需要对背板的电源层和地层进行精细的配置，以避免高频噪声的产生。 （3）统一互连接口支持并行处理，使得航空电子系统性能更强，而且在高性能的应用中，软件的设计更简单、更灵活。,（4）统
32、一互连接口可支持共享内存体系结构，因而有非常低的延迟特性。 对于军用系统来说，统一网络还可满足苛刻的环境、实时性、可维护性及可测试性等方面的要求。它的灵活性表现在：与距离无关、G级的带宽、支持并行和串行方式、支持电介质和光介质等方面。 由于SCI拥有低延迟、高带宽、可扩展等特点，故可支持从LAN到I/O、存储器，甚至处理器的系统互连，尤其适用于多种传统互连技术的系统综合化，而这正是先进综合航电系统的要求，JAST(联合式先进攻击计划组)已把SCI应用到新一代航空电子系统中。基于SCI的光纤统一网络将代替目前航空电子体系的复杂构成，简化系统结构，实现飞行器间的通用性，提高可维护性，降低备件成本，
33、使航空电子综合系统能满足新一代战斗机的要求。,4.2 航空网络安全问题,计算机网络安全问题日益突出,网络风险开放的网络外部环境 来自内部的安全隐患 有限的防御措施 错误的实现、错误的安全配置 信息对抗中黑客的攻击,信息是社会发展的重要战略资源。网络信息安全已成为急待解决、影响国家大局和长远利益的重大关键问题，信息安全保障能力是21世纪综合国力、经济竞争实力和生存能力的重要组成部分，是世纪之交世界各国在奋力攀登的制高点。网络信息安全问题如果解决不好将全方位地危及我国的政治、军事、经济、文化、社会生活的各个方面,使国家处于信息战和高度经济金融风险的威胁之中。-沈昌祥院士 信息安全专家,4.3 电子
34、干扰与电子战,在第一次世界大战期间，“大炮巨舰”居于海战的主导地位，海战威力常常是用铁甲巨舰的吨位、舰炮口径与数量来衡量的。第二次世界大战至今，舰载航空兵称雄一时，“有制空机才有制海权”成为制胜的信条。,在火箭导弹技术和无线电电子技术飞速发展的今天特别是战后所出现的一些海战实例，又使人们的海战观念产生一次新的飞跃：“软杀武器”不可等闲视之！ 应用“软杀武器”的战争，一般人称之为“电子战”。,1904年，日本与俄国围绕争夺中国重要港口旅顺发生大规模海战。3月8日，日本海军派了一艘小型侦察船，潜入靠岸的有利位置上，通过无线电通信指挥日舰炮击，但刚一奏效，他们的电台就出现了很大的杂音，无法进行正常联
35、络，只好撤退。 原来这是一名俄国报务员盲目地按下了火花式发报机的按键，对日本的无线电通信形成了电磁干扰，或许这位报务员只是有些朦胧的“干扰”意识，但他这一动作的意义已经远远超越了战斗本身，跨越了时空，从此，打开了战争史上电子战之门，开创了电子干扰的“元年”。 到今天，电子战已经走过了整整100多年的历史，留下了一串串耀眼夺目的光辉。它从一开始的战争辅助手段，一跃成为现代战争的主角，引起世界各国军事家的高度重视。随着科学技术的飞速发展，武器装备的电子化程度必然越来越高，电子战的技术装备越来越走向尖端。,1982年6月9日，叙以贝卡谷地之战，以军一方面用RC-707电子战飞机施放强烈电子干扰，同时
36、用E-2“鹰眼“空中预警机掩护导航，用“标准“和“狼“式反辐射导弹将叙军苦心经营10年的19个导弹基地全部摧毁。 1986年4月美军空袭利比亚。“软杀伤“与“硬摧毁“手段紧密结合，双管齐下，仅仅12分钟就完成了代号为“黄金峡谷“的军事行动，被称为“外科手术式“的攻击战，使利比亚的防空体系毁于一旦。 90年代海湾战争和科索沃战争，是本世纪末的两场“电子大风暴“，代表了当今电子战的最高水平。随着计算机技术在军事领域中的运用，网络战走上了战争的舞台。网络战的出现，对未来高技术战争的作战样式、作战形态都将产生重要而深刻的影响。,电子战，简单的说就是交战双方利用电子设备围绕争夺制电磁权而进行的斗争。电子
37、战主要包括电子进攻、电子防御和电子支援三大要素。从通信对抗、雷达对抗、水声对抗发展到反辐射对抗、光电对抗、隐身对抗，以及卫星和强辐射对抗等等。 电子战的基本手段包括：电子侦察；电子摧毁；电子防御,“软杀武器”（电子干扰），它不象舰上的飞机、舰炮、导弹、鱼雷那样容易说得清楚；是“围绕着利用、阻止、降低、破坏敌方电子设备的工作及保证己方电子设备正常发挥效能而展开的斗争”,电子干扰分为：有源干扰：（压制性杂波干扰，欺骗性回答式干扰 ）和 无源干扰压制性杂波干扰能在敌方电子检测装置中产主大量杂波干扰信号，压制和淹没有用的通信或雷达信号；欺骗性回答式干扰是在电子侦察设备收到敌方雷达或通信信号后，干扰机回
38、答一个或几个频率相同，但经虚假信息调制或延时的干扰信号，使敌雷达或无线电接收机收到错误的信息。,F-35 上的分布式孔径系统工作示意图,6 个低可视度电子战天线被嵌入主翼的前、后缘和水平尾翼的后缘。一个天线能够识别敌方雷达的工作模式，还有两个天线则可以确定敌对雷达辐射电磁波的入射方向，而另外三个电子战天线是四通道宽频电子战接收机,F-35 的 AAQ-37 光电分布式孔径系统（EODAS）与机身设计融合在一起，六个红外传感器被埋置在F-35机身四周的不同的部位上，这样就可以为飞行员提供一个围绕飞机机身的全景视野，飞行员能够“看透”飞机的底部和侧面，没有任何观察死角。,电子无源干扰是历史最久，比
39、较经济的一种干扰措施，至今仍广泛使用。常用的无源干扰物有金属箔条（带、丝、片），各种形伏的角反射器（浮标、火箭）等。按干扰物投放设备的动力分机电式、气动式、引爆式和火箭投放。新式干扰物投放器既可以投放金属箔条包（弹），也可投放红外诱饵弹或一次使用干扰机。,在对付反舰导弹的无源干扰器中，用得最多的是箔条干扰弹和红外干扰弹。它们是干扰雷达主动寻的导引头和红外导引头的重要手段,箔条干扰弹要在雷达侦察告警设备和控制设备的配合下才能完成使命。雷达侦察告警设备用于侦收来袭导弹末制导雷达的开机信号，经对信号判断处理后发出一组威胁告警信号。控制设备根据告警信号进行处理，输出两路信号。一路信号送给选定的点火控制
40、电路，其发射器即自动发射相应频段的箔条干扰弹。干扰弹在空中自动引爆而放出干扰丝，倾刻在本舰附近,空中形成比舰艇反射面积大许多倍的干扰云。干扰云对主动寻的末制导雷达形成的回波与舰艇的回波很相似，导弹就会把它作为“实体”目标攻击。控制设备输出的另一路信号至战术机动显真器，显真器显示出舰艇应机动的方向。干扰与机动结合，常使导弹攻击失误。,21世纪的电子战将更加激烈21世纪电子战场所利用的频谱将向全频谱扩展； 21世纪的电子战将重点发展网络对抗、计算机病毒武器； 21世纪的电子战装备将向系统化、系列化、软硬武器一体化，告警、侦察、干扰一体化，标准化和“模块化”方向发展。因此，21世纪的电子战必将异常激
41、烈，异常复杂。谁能够赢得制电磁权，谁就将在未来战争稳操胜券，这已为各国军事家们所公认。,4.4 现有航空电子系统的终结者 （1）量子计算机,量子计算机以处于量子状态的原子作为中央处理器和内存，利用原子的量子特性进行信息处理。由于原子具有在同一时间处于两个不同位置的奇妙特性，即处于量子位的原子既可以代表0或1，也能同时代表0和1以及0和1之间的中间值，故无论从数据存储还是处理的角度，量子位的能力都是晶体管电子位的两倍。对此，有人曾经作过这样的比喻：假设一只老鼠准备绕过一只猫，根据经典物理学理论，它要么从左边过，要么从右边过，而根据量子理论，它却可以同时从猫的左边和右边绕过。量子计算机在外形上有较
42、大差异，它没有盒式外壳；看起来像是一个被其它物质包围的巨大磁场；它不能利用硬盘实现信息的长期存储；但高效的运算能力使量子计算机具有广阔的应用前景,4.4 现有航空电子系统的终结者 （2）物联网和云计算,物联网的概念，目前争议很大，还没有被各界广泛接受的定义。国际电信联盟的定义：“物物相连的网络”;这是全球公推的概念。物联网不仅仅是万物相连，它还是物理世界和虚拟世界的相互沟通和联系，物联网更能够使得物理的世界信息自动被虚拟世界所接受，使物理世界的智慧和信息能够和人交流，以达到人发展智慧的目的。云计算是一种基于互联网的大众参与的计算模式，其计算资源(包括计算能力、存储能力、交互能力等)是动态、可伸缩、被虚拟化的，而且以服务的方式提供。云计算加速从数据共享、信息共享走向服务共享。云里雾里物联网，雾里云里云计算,不妥之处，恭请各位同学指导谢 谢,
