Magistrale cyfrowe dla awioniki.

Dawniej każdy z producentów pokładowych systemów nawigacyjnych miał własny standard łączenia przyrządów pokładowych i urządzeń nawigacyjnych. Chlubnym wyjątkiem były zestawy pokładowe VOR/ILS, ponieważ FAA, patronujące ich rozwojowi, precyzyjnie określiło parametry elektryczne wejść i wyjść. W samolotach komunikacyjnych raczej unikano zbytniej integracji systemów pokładowych, ponieważ układy dopasowujące do siebie różne standardy przekazywania danych były skomplikowane, drogie i, co tu dużo mówić, zbyt dużo rzeczy mogło się nie udać. Dla każdego nowego typu samolotu jego system nawigacyjny konstruowano od podstaw - musiał być przywiązany do konkretnych modeli aparatury. Jego późniejsza modernizacja często wiązała się z koniecznością zamawiania urządzeń specjalnie przystosowanych dla danego typu samolotu.

Zastosowanie znormalizowanych złącz do przekazywania danych i sterowania systemami samolotów umożliwia lepszą integrację poprzez właściwe oddzielenie urządzeń (co brzmi zrazu trochę nielogicznie). Otóż jeżeli poszczególne elementy awioniki mają taki sam standard połączenia z innymi można z nich budować zintegrowany system zupełnie jak z klocków "Lego". Można włączać do niego urządzenia pochodzące od różnych producentów, jeżeli tylko ich parametry i możliwości odpowiadają projektowanej całości. Ponadto cały system wolniej się starzeje.
Pierwsze znormalizowane interfejsy dla urządzeń nawigacyjnych posługiwały się transmisją analogową (np. standard Analog - synchro). W miarę rozpowszechniania się urządzeń cyfrowych ustąpiły one miejsca szybszym i odpornym na błędy transmisji złączom cyfrowym.

ARINC-429
Najstarszy i najprostszy standard cyfrowych złącz awioniki, ARINC 429, jest stosowany od 1977 roku praktycznie do dziś. Jest to złącze jednokierunkowe: jeden nadajnik może obsługiwać od jednego do dwudziestu połączonych równolegle odbiorników.
Specyfikacja ARINC 429 przewiduje dwa zakresy prędkości transmisji: 100 kilobitów/s i od 12 do 14,5 kilobitów/s. Transmisja odbywa się szeregowo dwoma przewodami (ekranowaną skrętką), w postaci 32-bitowych słów. Dane mogą być typu numerycznego, dyskretnego (sygnały) albo plikowego.
Pomimo jednokierunkowości i niskiej prędkości transmisji standard ten jest nadal stosowany i ulepszany. Nowsze wersje protokołów umożliwiają zastosowanie ARINC 429 w charakterze złącza wymiany danych dla ACARS (Aircraft Addressing and Reporting System), a nawet FANS (Future Air Navigation System). Powodem jest niski koszt i prostota sprzętu oraz instalacji.

ARINC-629
Magistrala ta została opracowana przez Boeinga na podstawie specyfikacji Mil-Std-1553. Powstała dla konstruowanego wówczas Boeinga-777. Podstawowymi zaletami są dwukierunkowy przesył danych i możliwość użycia wielu nadajników i odbiorników (do 120 elementów). Charakterstyczną cechą jest brak centralnego kontrolera, nadzorującego wymianę danych. Systemy pokładowe samolotu kontaktują się z magistralą poprzez uniwersalne moduły nadawczo - odbiorcze. W ten sposób całość nie zawiera nic, czego awaria mogłaby unieruchomić całą magistralę.
Moduły komunikują się między sobą posługując się transmisją szeregową z podziałem czasowym (tylko jeden moduł nadaje na raz, reszta czeka na koniec transmisji). Nośnikiem jest linia dwuprzewodowa (skrętka), choć przewidziano także użycie światłowodu. Przy użyciu skrętki maksymalna długość magistrali może wynosić do 200 m, a prędkość transmisji praktycznie do 1,6 Mb/s. Dla światłowodu prędkość i odległości będą większe.
Dane są przesyłane w postaci słów 16-bitowych z kodowaniem typu Manchester. Obsługiwane są dane typu numerycznego, dyskretnego (sygnały), znakowego i graficzne.

Mil-Std-1553
Nazwa tej magistrali oznacza US Military Standard no. 1553. Standard ten opisuje wymagania techniczne na pokładowe systemy wymiany danych dla amerykańskich samolotów wojskowych. Parametry transmisji i format danych są zbliżone do ARINC 629. Prędkość transmisji jest o połowę niższa, około 1 Mb/s, a słowo danych jest 20-bitowe.
Główną różnicą w stosunku do ARINC 629 jest wyróżnienie trzech typów urządzeń: kontrolera magistrali, terminala nadawczo - odbiorczego i monitora magistrali.
Pojedyńczy kontroler magistrali nadzoruje wymianę danych - udziela zezwolenia na nadawanie według ustalonych priorytetów (oj wojsko, wojsko...). Kontroler może zarządzać pracą do 30 urządzeń. Terminale nadawczo - odbiorcze pośredniczą pomiędzy systemami pokładowymi a magistralą (tak jak w ARINC 629). W niektórych instalacjach stosuje się samodzielny terminal, który może przejąć podstawowe funkcje uszkodzonego kontrolera. Monitor magistrali jest urządzeniem wyłącznie "słuchającym". Może służyć do zbierania danych do rejestracji i dla kontroli pracy całości.

Mil-Std-1760
Standard ten jest używany prawie wyłącznie w samolotach wojskowych. Służy do dwukierunkowej komunikacji pomiędzy systemem kierowania ogniem (tzw. SKO) a uzbrojeniem. Do komputera broni (pocisku, zasobnika itp) wysyła się komendy sterowania, dane o obiekcie ataku oraz dane pozycyjne własne i celu. Z powrotem można otrzymać dane o statusie broni i informacje z czujników - zależnie od rodzaju uzbrojenia.
Norma Mil-Std-1760 precyzuje zarówno standard elektryczny interfejsów i nośnika (przewody, światłowody, łącze radiowe lub laserowe), jak i protokoł wymiany danych. Korzyści ze stosowania znormalizowanego połączenia między SKO i bronią są oczywiste; dostosowanie samolotu bojowego do przenoszenia nowego typu broni ogranicza się do opracowania połącznia mechanicznego i dodaniu nowego modułu oprogramowania SKO.

Mil-Std-1773
Swiatłowodowa magistrala typu 1773 służy do transmisji danych i sygnałów sterujących między systemami samolotów wojskowych. Może być stosowana także między komponentami bardziej rozbudowanych systemów.
Wymiana danych odbywa się przy pomocy słów 32-bitowych. Prędkość transmisji wynosi 20 Mb/s, ale tam gdzie jest wymagana kompatybilność z innymi typami (np. Mil-Std-1553) może być obniżona do 1 Mb/s.


Jacek Tomczak - Janowski
27-Sep-1999
Akt. 29-03-2001