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光纤将如何加速航空电子设备的发展

2022-4-6 22:57| 发布者: everydayness| 查看: 291| 评论: 0

摘要: 航空航天工业越来越多地转向光纤来承载下一代飞机航空电子系统中的数据和通信。这是由于该技术的明显尺寸,重量和功率(SWaP)优势,这在行业中备受追捧,特别是当它转向电力系统时。
           航空航天工业越来越多地转向光纤来承载下一代飞机航空电子系统中的数据和通信。这是由于该技术的明显尺寸,重量和功率(SWaP)优势,这在行业中备受追捧,特别是当它转向电力系统时。

         光纤也非常适合高带宽应用,它们不受电磁干扰(EMI)的影响,现代硬件比铜线更可靠。结合该技术的SWaP优势,这些因素促使制造商为最新的航空运输技术设计创新的驾驶舱系统和机舱。

现代航空电子设备和对SWaP的需求
         航空电子设备是指飞机,卫星和航天器中使用的所有电子系统。它们为驾驶舱中的大多数控件以及通信,导航,显示和系统管理提供动力。它们驱动数百个单独的系统执行小而重要的任务,以保持飞行;它们还包括安装在飞机上的其他系统,以使其有用,例如探照灯,绞盘和机上娱乐。
         随着消费电子和专业电子技术在过去半个世纪左右呈指数级增长,航空电子技术的潜力也随之增长。然而,重力的要求意味着SWaP的优先级往往超过了航空电子设备的优势,特别是当更多的带宽意味着更重、更笨重的铜线时。
         这种对更多数据处理能力(例如,流媒体视频)的需求和可能性,与我们航空之旅的下一阶段向更小、更轻的飞行器和设备迈进的同时。行业评论员预测,具有垂直起飞能力的小型飞行,电池供电的电动汽车未来可能会取代汽车用于个人交通工具。与此同时,公司已经在使用无人机进行从产品交付到环境监测的所有工作。
         由于这些变化,制造商正在转向下一代飞机中航空电子设备的光纤连接,并将笨重的铜线留在跑道上。


光纤在航空电子设备中的优势
         与传统的铜线相比,光纤在航空电子系统中具有许多优势。它们提供更高的带宽,这意味着它们可以一次携带更多数据,并处理更高分辨率的文件。它们还更轻,更可靠,信号完整性更好,不受EMI影响,并且可以通过同一连接执行多个信令和信息传输任务。
        在带宽方面,光纤可以达到每秒60太字节(Tbps),而铜线只能达到每秒10千兆字节(Gbps)或0.00124 Tbps。
         与铜相比,SWaP的优势(更小的尺寸和重量)也是显而易见的。光纤电缆通常每300米电缆重约1.8千克,而铜的重量在相同长度下几乎是这个数字的十倍。
         在信号完整性方面,光纤的性能比铜线好得多。在基于光纤的航空电子系统中,中继器的使用频率较低,这证明了这一点:中继器平均每30英里使用一次,光纤连接;使用铜线,这平均每三英里增加一次。
         EMI抗扰度意味着基于光纤的航空电子系统不受其他设备产生的电噪声的影响,这意味着可以将不同的敏感仪器放置在一起以节省空间,而不会导致任何一台机器停止工作。太阳耀斑和武器化的EMI在光纤系统中也不太有效。
         光通信也不容易像电子通信(通过铜线发送的信号)那样容易发生信号泄漏。这提高了这些系统的安全性,防止黑客闯入。

航空电子设备需要处理的更多数据
         如上所述,光纤的引入也使飞机和航空电子系统能够处理比以往更大的数据包。光纤特别适用于现代航空所需的高速计算和电子操作。
         例如,高性能雷达可帮助飞机准确定位天空中的物体,并确保飞机乘员的安全。但这些设备以4K甚至8K高分辨率工作,需要连接和能够实时进行可靠高速处理的计算机。
         数字压缩只能大大减少这些文件大小,以免延迟和延迟的图像显示成本使数据无法使用。光纤系统可以向飞行员提供高质量的图像,使他们能够有效地做出瞬间决策。
         LiDAR等先进的成像系统可以实时创建其物理环境的三维计算机模型,也依赖于适用于航空电子设备的最新高速电子连接。
         自动相关监视广播(ADS-B)和飞行信息服务广播(FIS-B)等系统收集和提供进出飞机驾驶舱的宝贵信息。现在,空中交通管制(ATC)可用的所有数据也可以传输给飞行员,包括实时天气信息和其他飞机在三维空间中的位置。



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