飞行器舱内智能无线互联技术

1.1主要用途

目前，各类运载器、飞行器、航空器内部信息主要依赖有线电缆传输。大量的线缆和接插件一方面占据了有效载荷的重量和空间；另一方面因为插接件带来可靠性的下降；此外电缆网属于定制产品，延长了型号研发的周期。

本技术成果主要面向飞行器内部高可靠数据传输的需求，开发了一套专用的无线通信解决方案，实现无缆化的信息传输，具体有以下三方面的用途：

（1）实现伺服控制回路信令的无线传输，在保证低时延高可靠的信令传输的前提下，减少控制回路中穿舱段的多级接插件数量和电缆长度，提高系统可靠性。

（2）实现舱内图像设备到到主控计算机高吞吐量视频数据的无线传输，省去高速通信电缆及其接专用插件。

（3）实现舱内无线传感器网络，实现集成变送器的小型化无线收发器，大幅度传感器电缆、省去变送器一级信号和供电缆，大幅度降低传感网络系统的重量。

采用无线化传输技术，能够大幅降低电缆和接插件接点的数量、节省专用线缆网定制周期、省下空间和重量，提高飞行器有效载荷或战斗部作战能力，并在恶劣振动环境下提高整个系统可靠性。

1.2技术特点及优势

该技术不同于通用的无线数传或者无线传感网络，其优势在于：

（1）物理层采用超宽带UWB传输技术，具有高传输可靠性；

（2）具有低延迟以及高时延确定性；

（3）从物理层开始，专门设计的一套专用的、可靠通信架构；

（4）<1mW发射功率，对其他设备干扰小（接近于环境本底）；

（5）技术成熟度已达5-6级，可靠性经过实际飞行验证。

图片(a) 无线传输节点样机

图片(b) 经受发动机尾段恶劣环境试车考验

图片（c） 2018年5月，在OS-X火箭上进行舵机信令无缆传输验证

图片（d）央视新闻报道

（1）运载器和战术武器

本项目的成果，能够成为新型运载器和武器系统中智能化的“神经系统”，在可靠传输信息的同时，减少甚至消除大部分的电缆网和接插件重量。在运载器中，将提高有效载荷的运载能力；在战术武器中将增加战斗部有效重量，从而提升战斗力。此外，无缆化技术还能够促进飞行器和武器系统的模块化设计，减少设计投产周期。

（2）飞行实验

对新型航天器进行飞行试验的过程中，对飞行器关键结构(如内外舱壁、框架结构、窗体)的温度场、热流场、压力场等的测量是非常重要的试验环节之一，也是对飞行器在飞行状态中力、热计算验证的重要依据。对力、热场开展测量，要通过大量的传感器来获得各个部位的温度和力学参数分布，再将数据点组合成为场的分布图。需要用到大量的电缆进行供电和多路信号传输，上千根电缆往往会塞满整个实验舱。特别是在近年来发展的乘波体飞行器中，由于舱体十分狭窄，因此传感器线缆安装空间不足的问题更加突出。本项目的成果，将能够解决这些问题，更加高效地获取有价值的飞行数据。

（3）地面测试任务

在飞行器、战术武器地面测试阶段，测试线缆的安装、检修工序非常复杂，接线也非常耗时。无缆化技术将在很大程度上解决这一问题，在开展环境实验、地面分系统测试阶段、能够大幅地简化接线流程，从而加速新型飞行器和武器系统的研制开发和测试进度。