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作者flakchen (flak)
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標題[分享] 戰機航電架構小史
時間Sat Jan 28 20:36:33 2017
http://tinyurl.com/jkp9bkf FB圖多不看可惜版 「航電」一詞的英文：“Avionics”是「航空」（Aviation）與「電子」（Electronics ）兩個字的結合，已經是一個工程上的專有名詞，在一些國家已經有專門的課程來教這方 面的學問。不過台灣比較少人對此寫過比較完整的科普，不才在此再次斗膽當一下鍵盤 專家，介紹一下航空電子架構在這幾十年來的演進。 航空電子本來專指飛行用的電子系統，但在軍用航空領導潮流下，已經包山包海，整合 許多領域的電子技術。本文僅就架構面做一個介紹，各項子系統就不細談了（所以這張 圖的意義就是說明這篇文章不談的東西） 首先，何謂「航電架構」（Avionics Architecture）？根據美國空軍航空系統部門整合 工程與技術管理部協理Gary L. Ludwig在1991年發表的論文：”Evolution of Avionics Systems Architecture, From the 1950’s to the Present”給了這樣的定義：「航電 架構指得是一種最高層次系統定義，能描述系統層面功能與如何實作，可拆解為子系統 也可整合為一個包含設計目標與如何滿足需求的整體概念。」 簡單地說，航電架構指得就是各種設備如何組合成一套完整的系統，科技是背後最主要 的動力，而需求則會牽引這架構往特別的方向發展。因此從航電架構的發展史也可回顧 科技的發展史，以及戰機設計哲學的變遷。 第0代：類比與指針（~1960） 最早的航電系統自然是類比式（Analog）的(註)，不過非理工麻瓜的第一個困擾通常就 是聽不懂什麼叫「類比」，所以我就從這裡來科普。簡單來說，車子上的油量表就是類 比的，基本上它是插一根電容到油箱裡，當燃油液面變動時，改變了電容值。我們給它 通個微弱的電流，電容改變造成電壓改變，電壓就驅動指針擺動。所以最後我們看到指 針擺的角度就可以知道最源頭的液面高度有多高。 註：我很想把這代定義成第1代，這樣到F-35剛好可以分成5代，但美軍的分法就是 從下一代才開始稱為第一代，我也只能沿用。 同樣的原理，我們也可以量測氣壓、液壓、引擎轉速....等等，都用指針來表示。但結果 就是座艙有大大小小幾十個指針來顯示不同的量測資訊，飛行員看到眼睛都花了。因此 指針成為類比系統最普遍的「顯示」方式，但也成為航電「老舊」、「落伍」、「祖父 的武器還在用」的代名詞。 類比系統通常是靠電線的電壓來傳遞資料，所以類比電子的連線只能靠電線直接對接， 不容許多個系統共用同一條電線來傳遞資料。因此類比式架構的一大麻煩就是接線相當 複雜，容易損壞，而且本身就帶來很大的呆重。 不過類比式系統也不是只有指針可以用。以雷達為例，其最基本的顯示模式就是直接看 示波器，不過要飛行員看示波器找目標回波實在太困難了，所以早期的夜間戰鬥機都要 有第二名飛行員來操作雷達。經過一些複雜的類比電路，雷達訊號可以用更直覺的方式 顯示，類比系統也可以作為計算機，利用精密製造的機械零件連動，可以計算座標轉換、 拋物線與阻力、溫度/壓力轉換...等物理問題，可解決飛行員執行任務的部分問題。例 如二戰中著名的諾登瞄準器可提高轟炸的精確度。而噴射時代的多種飛機也具有類比方 式的大氣電腦協助飛行員從各種大氣感測數據計算真實的高度與速度。 然而類比式系統的問題在於： ‧各項設備的資訊仰賴飛行員的大腦進行整合，因此航電系統較複雜的戰機（例 如：大型雷達）幾乎都需要第二名飛行員負責操作 ‧由於複雜的接線佔去太多空間與重量，幾乎沒有備用系統/線路 ‧類比電子/機械零件容易因為環境因素發生故障（不到10小時的MTBF是家常便 飯） ‧故障後也非常難維修，需要相當於鐘錶匠的手藝以致於難以在前線維修 第1代：數位化電腦(1960~1970) 雖然類比系統可以玩很多把戲，但到一個程度就不行了。舉汽車的例子來說，類比系統 可以計算油箱的存量，也可以計算輪胎的轉速，這是汽機車最常見的兩個指針儀表。但 如果我今天要用這兩個數值來計算車子還能跑幾公里呢？如果我們有一個電子計算機， 只要加加減減除以耗油率的經驗值就可以了，所以新出廠的汽車大都用內建的車用電腦 就可以即時計算出來。但用電子機械混合的類比電腦來做就是相當複雜的機構，以致於 以往的汽車都沒有這種高大上的功能。 幽靈機的A/24G大氣電腦其實是複雜的類比計算機，內含許多機械元件用來進行工程 計算 航電系統也一樣，當我們要綜合大氣資訊、飛機狀態、目標訊息計算出正確的抵達時間， 甚至投彈點，就需要相當複雜的邏輯計算。二戰後，美國以真空管製造數位電腦，具有 記憶與邏輯運算等功能。但同樣的數學問題轉為數位運算，需要使用大量的邏輯閘，而 真空管不但笨重、易碎還要消耗大量電力與散熱，因此飛機上只能在射頻或擴大電路使 用少量真空管，難以安裝完整的真空管電腦。直到1950年代中期，貝爾實驗室發明了 電晶體，大幅縮小邏輯閘，使數位電腦得以安裝到飛機中。而1958年德州儀器進一步 發明了積體電路技術：在矽晶片上直接刷上各種電子元件，使大量邏輯閘得以塞入微小， 不受環境影響的封裝晶片中，使數位電腦的微型化成為可能。 數位電腦開始取代航電系統中的類比計算機，不過，航電系統仍需將各種設備的類比信 號透過電線傳送到數位電腦，再進行類比/數位轉換（A/D）使電腦可以進行二進位計算。 例如F-14的航電系統中主要有兩套電腦，其大氣資料電腦可接收各個感測器傳回的溫 度、壓力、速度...等資訊來計算飛行參數，並藉此自動調整可變翼角度，使飛行員不需 要多一個控制器來操縱可變翼。為了將電腦縮小到40平方吋的電路板，格魯曼公司委 託AiResearch公司在1970年利用積體電腦技術設計了世界上第一台「微電腦」：將 3500個電晶體塞入晶片，製造了含有6塊晶片，可記憶65KB的微處理器，甚至比Intel 公司的第一顆微處理器（1971年）還早！ F-14的第二套電腦是內含在AWG-9射控雷達中的CDC 5400B電腦，其邏輯運算與資料 暫存功能使其可以用「追蹤檔案」(Track File)記憶目標的位置與速度，並預測未來的動 向。AWG-9可以同時追蹤24個目標，並決定先攻擊哪6個目標。另外，該電腦也可透 過Link 4A資料鍵「無線上網」接入艦隊網路，接收預警機或艦隊傳來的目標資料，可 說是劃時代的進步。 電腦的另一個重要任務是「繪圖」，透過在螢幕或抬頭顯示器上繪製數字、文字與符號， 飛行員可以用一個畫面就迅速掌握相關的飛行與戰術情報，而不用來回掃描所有的指針。 以F-14的AWG-9雷達為例，其螢幕不再是直接顯示目標回波光點，而是電腦產生的 「符號」。電腦會接收並記憶多道回波位置，透過程式邏輯判定為目標後，才將符號顯 示在螢幕上；而如果已經建立「追蹤檔案」，則會以直線顯示其飛行方向。所以數位時 代沒有所謂的「微弱的光點」，有光點（正確的說是符號）就是有光點，沒光點就是沒 光點（例如地形、海浪的回波都被乾淨地過濾掉），不會隨著目標變化而忽亮忽暗。 電腦化還有一個意義是寫程式，類比電腦可以輸入參數，但要改變邏輯就非常困難。所 以當飛機、武器修改時，多半就代表要重新修改類比電腦，增加研發成本與維護困難度。 但數位電腦可以紀錄要執行的邏輯（早期是用唯讀記憶體，所以可能要換整顆記憶體才 能改程式，但至少比修改整台機器容易），所以同一種電腦可以不同的程式執行不同功 能。這概念讓電腦廠商可以設計與製造「通用型」電腦來提高其銷售量，鼓勵更多人投 入電腦產業，也刺激了電腦科技的不斷進步。 第2代：聯盟式架構(1970~1980) 數位概念除了讓資料運算更為容易外，資料傳輸也更為簡單。由於數位信號被切斷成固 定間隔的0與1電壓，如果我們將間隔切得更細，就能容許不同設備以極小的時間差同 時傳送0與1信號。所以一條「電線」可允許多項設備同時傳遞資料，這種概念稱為 「匯流排」（Bus），它將飛機上原有的多對多線路整合成一條從頭串到尾的電線，大 幅降低線路重量與複雜度，使飛機可以整合更多航電設備，維修容易度卻大幅提昇。美 國空軍發展F-15時，由於重量居高不下，一名年輕的航電工程師： Erwin Gangl 提議參 考IBM大型電腦的架構，由各個終端設備自行類比/數位轉換，再將數位信號匯入同一 條訊號線給中央電腦，如此可節省近200磅的線路重量，第2代數位航電架構於焉誕 生。 美國從F-15計畫開始，由麥克唐納公司設計了傳輸率達1Mbps的H009多工匯流排， 利用分時多工技術達到同時傳輸的效果，使其線路總長度僅有30km，比幽靈機少了 45%。這種架構又稱為「聯盟式架構」（ Federated Architecture ）：意即大家合而不 同， 僅透過共通的傳輸標準來交換資料，不需要限制彼此的內部設計。 F-15採用了IBM CP-1075/AYK中央電腦，其運算速度為340KIPS，記憶體約24KB。該電 腦透過H009可與機上14個航電設備交換資料，其中包括APG-63雷達與TEWS戰術電 戰系統。中央電腦紀錄了對空/對地武器的完整包絡線，可計算麻雀飛彈的動態射程， 並將對地炸射的誤差縮小為幽靈機的一半。但受限於記憶體，在AIM-9L等新飛彈問世 後需先洗掉對地炸射的參數才有空間寫入新的參數。另外，F-15為了降低成本，其電腦 也不像F-14具有多目標追蹤功能，可見得架構較先進不代表功能較先進。 隨著數位電腦的計算速度越來越快，不但可以進行資料運算，也踏入了「訊號運算」 （Signal Processing）。在數位時代，電子廠商常會宣傳數位就是好，類比就是落伍， 其 實不一定，數位架構必須進行「類比-數位」的轉換，也就是將連續的類比訊號切成 0101的數位信號，而這切得不夠細就會造成訊號失真，連帶後面的運算與處理跟著出 現誤差。以筆者在學校所學的控制領域為例，數位控制系統採用的演算法必須比類比系 統高出兩三階，才能達到相同的控制效果。 不過當數位電路的運算速度提高，有些以往不可能的運算就成為可能了。例如APG-63 雷達的訊號經過類比處理器（模似式處理機）消除主波瓣雜訊並轉換成數位信號後，便 交由數位式雙延遲線濾波器與高PRF為512點，中PRF為16點的快速傅利葉（FFT）數 位濾波器消除雜訊。其中，中PRF由於同時具備距離不確定性與速度不確定性，需要較 複雜的邏輯進行判斷，但好處是其對「盲速」目標（側向對準自己，都卜勒頻移為0） 有較高的偵測機率，因此比F-14的AWG-9更適合在敵我交錯的攻勢戰場中獵殺敵機。 H009採用兩條雙絞線以正弦波傳輸數位信號，容易受到干擾，因此在發展F-16時與其 他軍種改用曼徹斯特編碼 設計了MIL-STD-1553匯流排標準，成為風行數十年，甚至連 敵國都採用的軍用航電架構。原因是這種開放標準架構允許各家廠商設計自己的電子裝 備，只要依循共通的1553標準就可銜接到戰機航電的主線路上，與中央電腦互動合作。 1553匯流排是一種串接式（Serial）架構，意即每一項設備是透過Stub連接到主幹線上 （Bus），有點像是幼稚園老師用一條繩子把所有的小朋友串接在一起。這樣的好處是 節省線路長度，不像區域網路或電話線的星狀架構：每台電腦/電話都要接一條線到中 央的交換器/接線盤，如果機尾有三台設備就要接三條長線到中央的交換器；而串接架 構只要往機尾拉一條長線，三台設備用短線串起來後，長線末端再接一個電阻就結束了。 但串接架構的缺點則是中央只要有一段線路故障，後面的設備就會斷訊，所以標準的安 裝架構是同時拉兩條幹線，其中一條故障就會由主控器呼叫大家切換到備用線路。 配合聯盟式架構，航電系統多半把設備做成一個個獨立的小電腦，稱為「線上更換單元」 （LRU，Line Replacement Unit），每台電腦有標準的電源插座與匯流排接頭，插上這兩 者就可以開始運作。而這也開啟了百家爭鳴的航電市場，傳統航電系統多半是與戰機一 起設計，在戰機平台設計時便要想好需要的功能與航電供應商，才能預留線路與彼此溝 通的信號。然而，聯盟式架構的溝通架構是公開的，任何廠商只要依循相同的通信協定 都可以整合進來，美軍進一步定義各種航電的標準規格，例如：通訊、顯示、電戰...等 等，讓符合軍規的設備可以互相溝通。例如戰機上本來安裝了A牌的雷達警報器，但 使用久了覺得常常故障，公路警察用的新一代測速槍又抓不到。這時候B廠商跳出來 說我發展了新一代雷達警報器，它的偵測能力更強，零件壽命更長，還有MP3播放功 能，而且它的LRU尺寸跟A牌完全一樣，你只要把A牌拔起來插入B牌，接上1553匯 流排，在中央電腦安裝驅動程式，客戶就可以換牌。因此1553匯流排就像USB協定一 樣，讓戰機換航電設備就「差不多」跟電腦換硬碟、換網路卡、換印表機一樣容易。許 多航電廠商就專門發展特定用途的電子裝備，允許不同的戰機客戶選購與安裝。 如前所述，軍用電腦對效能的渴求是電子產業推進的一大助力。不過當超大型積體電路 （VLSI， Very Large Scale Integration ）在1970年代成熟後，小小晶片可以塞入上萬 顆 電晶體，大幅提高小型電腦的運算能力，這雖然刺激了商用電腦市場的發展，但由於晶 片密度與與複雜度大增，廠商就不太願意為軍用市場設計專門的「應用晶片」（ASIC， Application Specific IC），也就是針對軍事用途運算（例如：訊號運算、加/解密... 等） 專門設計的特製晶片。以致於美軍幾十年來鉅資扶植電子產業成長，到頭來卻只能買到 十年前過時技術所發展的晶片。 為了軍用晶片可以使用VLSI技術，美國國防部在1980年代推動了「超高速積體電路」 （VHSIC，Very High Speed IC）計畫，目標是設計出0.5微米，100MHz的軍用「超級晶 片」。產官學界為此研發了一系列的晶片設計、製造、測試、封裝...等技術，最終。其 中最著名的是「VHSIC 硬體描述語言」（VHDL，VHSIC Hardware Description Language ）： 在晶體實際設計電路前，以程式語言描述其「 暫存器轉換階層 」（RTL， Register Transfer Level ），使晶片可在生產前用軟體進行模擬，也允許同一塊晶片設計碼在不 同 生產工具間切換，降低特規晶片的研發成本。運用VHSIC/VLIC技術，軍用晶片的處理 速度提高十倍以上，可藉由軟體程式進行多種運算而不需寫死在硬體中。 率先使用VHSIC晶片的還是F-15，在1982年開始的MSIP改良計畫中，新設計的VCC （VHSIC Central Computer）中央電腦改用VHIC/VLSI晶片，使處理速度提高3倍，記憶 體增為4倍(96KB)，使其不但具有多目標追蹤功能，還可以塞入更多武器參數，包括 AIM-120先進中程空對空飛彈。搭配同樣採用VHSIC技術製作的JTIDS資料鍵終端機， F-15終於擁有與F-14相近的多目標/網基作戰能力。 另外，改良的F-15與新設計的F-15E雙座戰轟機也改用新一代的APG-70雷達，其資料 處理器改用空軍以VHSIC技術設計的16位元標準處理器：MIL-STD-1750A，其運算速度 是APG-63的5倍，而記憶體則是10倍（1024KB）。透過「模組化平行運算」 （Modular Parallel Processing）技術呼叫訊號處理器，不但提升數位濾波性能，甚至 可 以進行「非協同目標識別」（NCTR，Non Cooperative Target Recognition）：意即不用 敵 友識別器的「互相問答」，僅利用雷達回波的微小特徵（尤其是引擎葉片的都卜勒頻移） 來辨別飛機型式。這使得不需目視辨別的超視距空戰成為可能。 另一方面，晶片的微型化也使其不但可塞入飛機，甚至可塞入飛彈與炸彈中，進行精確 導引。這使得每顆導引飛彈/炸彈都成為可拋棄電腦，也就衍生出資料通信需求。因此 在1980年代，美國空軍以1553匯流排為基礎推出MIL-STD-1760的酬載匯流排，每個 掛點可透過1553匯流排與飛機的航電系統交換資料，並定義標準的電力接頭與音頻訊 號線。則每種導引武器一掛上「智慧型掛架」就可與全機的航電系統連線。 1553匯流排標準自1973年公布以來，儘管歷久不衰，但也有人想要挑戰其地位。MIL- STD-1773是針對信號電線可能遭到閃電或核爆的電磁攻擊，因此將線路換成光纖。但 封包格式不變，傳輸率也是1Mbps。1987年，歐洲多國發展歐洲戰鬥機（也就是颱風 式）時，由德國提出了STANAG 3910架構。這種架構其實是在1553匯流排外，再加上 星狀架構的光纖網路，成為高速（光纖）20Mbps與低速（電線）1Mbps的雙重匯流排。 但這個架構的資料在高速線路傳輸前，必須先在低速線路上建立通信協議（類似TCP/IP 的握手動作），仍然會被低速線路拖累通信的起始時間。因此，颱風式Tranche 2改良 計畫採用了新版的快捷（Express）匯流排，可在高速線路直接建立通信協議。 STANAG 3910有高-低雙重匯流排，高速匯流排的傳輸需要由低速匯流排傳送啟動信號。 颱風式採用STANAG 3910匯流排連接雷達、電戰系統、光電系統...等傳輸率高、延遲時 間低的重要設備，它們將資料匯流到兩具電腦組成的「攻擊與識別系統」(AIS，Attack and Identification System)，它的主要功能有三： ‧ 目標偵測、追蹤與識別 ‧ 武器發射 ‧ 下達攻擊性與防衛性戰術動作的指令 ‧ 分散式架構的備援軟體 目標偵測、追蹤與識別是透過多感測器資料的交叉分析，也就是「追蹤」（Track）層 級的「感測器融合」（Sensor Fusion）：除了雷達外，現代紅外線搜索與追蹤系統、電 戰系統、甚至飛彈警報系統都可以將目標資料寫到記憶體中的追蹤檔案來進行多目標追 蹤，但傳統戰機會用不同的顯示器展示不同感測器的目標資料，由飛行員自行綜合判斷 哪些目標其實是同一個（例如：2點鐘方向的X頻雷達波源就是雷達螢幕上看到的4號 目標），不但耗費心力，而且在空域擁擠的戰區還可能判斷錯誤。而「感測器融合」就 是幫飛行員做這種整理資料的工作，自動根據相近的座標把不同感測器的目標資訊合而 為一，甚至重疊在一起進行「非協同目標識別」。 德國在1970年代末期的研究認為，由於中/短程空對空飛彈都具有全向位射擊能力，長 時間的持續纏鬥已成為過去，未來空戰將大部分以超音速進行。雙方可能進行短暫（2- 3分鐘）但劇烈（超音速/4G）的轉彎以躲避飛彈並爭取射擊機會，80%的飛彈將會瞄準 對方的前半球。由於射擊時雙方以高速接近，飛行員將難以及時準備射擊，必須以電腦 自動射控才有勝算。 德國MBB公司從1980年開始，以8年的時間為颱風機研發了「射擊/飛行控制系統」 （FFCS，Fire Flight Control System，後來也稱做「攻擊機動系統」：AMS，Attack and Maneuvering System），分成五個部分： ‧感測器融合：綜合雷達、紅外線、飛彈警報器、雷達警報器、敵友識別器與無 線網路的追蹤檔案進行交叉分析 ‧感測器管理（Sensor Management ）：根據感測器融合的資料建立戰場「狀況意 識」（Situation Awareness），自動控制感測器（主要是雷達與紅外線）指向威 脅空域進行重點掃描，使飛行員不需自己切換雷達/紅外線的掃描模式；並預測 敵機動向以在目標因敵機/我機機動脫鎖後能迅速恢復追蹤。 ‧戰術處理器（Tactical Processor）：根據敵機型式與動態預測其戰術，並產生建 議的攻擊或防衛戰術給飛行員；飛彈射擊後計算中途更新可用的角度限制並建 議飛行員迴避方向；在不知道敵機何時開火的情況下，根據敵機的武器能力預 測其反擊時機並建議飛行員閃躲方向。 ‧顯示與控制（Display and Control）：利用抬頭顯示器顯示建議的射擊目標與機 動方向，利用低頭螢幕顯示戰場狀況與建議戰術。 ‧資源管理（Resource Management）：監控飛機的武器、油料、雷達/紅外線誘 餌...等狀況作為決定戰術的依據 德國空軍利用飛行模擬器，以颱風機設計規格作為藍軍對抗以F-18為規格的紅軍（當 時西方普遍認為MiG-29的性能相當於F-18），由飛行員輪流扮演紅藍方（故意讓飛行 員學習過藍軍電腦的戰術後再去駕駛紅方來對抗）進行400次以上的模擬空戰，結果顯 示： ‧在純戰機對抗中，藍軍對紅軍的交換比提高3倍；在紅軍護航戰轟機的場景中， 藍軍交換比提高6倍 ‧由於電腦射擊時間點的準確，紅軍在對抗中被迫承受更高的G值，藍軍往往談 笑用兵 由此可知，戰機電腦已不只是控制設備用，還可像地面管制員那樣建立狀況意 識，並提供飛行員戰術建議，可說是Siri空戰助理。 除了光纖匯流排外，颱風式另外還有5條1553匯流排用來連接傳輸率高低的設備，這 使其可相容於部分較老舊，或市場銷量大，價格較低的設備，而不會因為換用光纖匯流 排導致全部的設備都要升級而被敲詐一大筆。這種改良式的聯盟架構常被稱為「階層式 架構」（ Hierarchical Architecture ） 第3代：整合模組航電(1980~2000) 受惠於微處理器技術民用化的高速發展，處理器的運算速度大幅提昇，但價格與體積卻 大幅下降，這使得越來越多航電設備都採用微處理器進行數位運算。然而，隨著戰機使 用的航電設備越來越多，安裝的處理器也越來越多，例如颱風式全機共有40顆處理器， 其中包括： ‧Captor雷達含有17顆處理器，運算速度達到3GOPS ‧DASS電戰系統含有5顆PowerPC中央處理器 ‧AIS含有兩具電腦，採用Motorola 68020處理器 這些處理能量分散在各地，無法互相支援，導致各項設備設計了過多的處理能量卻沒有 充分運用，也消耗大量的體積與電力。因此，稱為「整合模組航電」（IMA，Integrated Modular Avionics）的第3代航電架構就企圖要將數位運算能量集中到同一套電腦上， 不同設備可以共用處理能量，不但能依任務需求動態調配運算能量，還讓「資料融合」 更容易達成。 摩爾定律是「整合模組航電」背後的重要推手，邏輯閘密度的增加縮短了晶片內部資料 傳遞的延遲時間，大幅提高了時脈與運算速度。軍用晶片不再依賴特製的專用晶片，可 以用高速但較複雜的晶片處理多種任務。例如F-22原本需要320種速度較慢的特規晶 片，但改用VHSIC/VLIC高速晶片可以簡化為33種，使中央電腦可以用少數通用晶片承 擔繁雜而眾多的運算工作。 整合模組航電的另一個用意是要縮小電子系統佔用的空間，由於電子系統需要電力與冷 卻，當它們分布得越廣，電力與冷卻管路也要跟著增加長度。受惠於晶片微型化技術， 處理器與記憶體都可縮小到一塊電路板上，稱為「線上更換模組」（LRM，Line Replaceable Module）。利用類似於業界的「刀鋒電腦」架構，多「塊」電腦可以插在 一個機櫃中，由機櫃統一提供電力、冷卻與通信管路，縮小體積也簡化維修作業。 集中運算架構雖然能將運算效能作最有效的利用，但資料傳遞距離拉長可能就會導致資 料延遲，影響系統功能的反應時間。舉例而言，一座現代化的大樓可能到處都含有微處 理器，空調系統有微處理器控制溫濕度，監視系統有微處理器進行影像運算與儲存，甚 至電梯都有微處理器調配哪台電梯到哪個樓層。而集中運算概念就是要求各個設備都不 裝處理器，把資料都集中傳到中央機房由一套電腦進行運算。可以想見的問題是訊號傳 遞的距離大幅拉長，資料運算的延遲可能就導致各項設備無法即時回應用戶的需求。在 民用系統上這種延遲可能會讓用戶抱怨連連，但軍用系統上可能就導致飛行員沒有即時 看到來襲的飛彈，或是錯失武器攻擊的時機。 因此，要達到集中運算的理想，關鍵就是：幾無延遲的高速傳輸架構與高速運算架構。 美國空軍在F-22戰機開發之初就啟動了PAVE PILLAR計畫(註)進行「整合航電運算」 （Integrated Avionics Computing）架構的研發，其主要有兩大關鍵： ‧高速共用線路：利用光傳飛控（Fly By Light）所發展出的高傳輸率、高可靠性與 低電磁干擾特性的光纖通訊技術作為航電設備之間的高速匯流排，縮短感測器 到中央電腦間的時差。 ‧通用整合處理器(CIP，Common Integrated Processor)：包含訊號運算與資料運算 功能的中央電腦，利用多處理器的平行運算架構可同時執行多個運算工作，或 集中運算某個高優先工作 註：PAVE是「精確航電向量設備」( Precision Avionics Vectoring Equipment )的縮寫 ，其 實可以不用翻。如果真要翻的話，依照台灣軍研圈的習慣是翻譯成「鋪」，因其就是鋪 地的意思。但中國卻很奇妙地翻譯成「寶石」，Pave這個字跟寶石的唯一關係就是它 可以用來形容鑲滿寶石的裝飾工法，因為這就像是道路鋪滿磚石一般，但Pave不管當 形容詞或名詞都不是指寶石本身。所以中國軍研圈因循苟且繼續把Pave Pillar翻成「寶 石柱」（好歹也翻成「鑲鑽柱」，起碼有個「鑲」字可以連結），但要遵照台灣傳統應 該翻成「鋪柱」。 高速共用線路原本是與A-12與RAH-66所聯合制訂所謂的的「高速匯流排」（HSDB， High Speed Data Bus）：一種Token-Bus架構的高速網路，控制器會循環發送Token到 由兩條光纖組成的高速線路中，收到Token的設備有固定的時間間隔可以發送訊息，接 著就必須傳遞Token給下一個設備，資料傳輸率可達50Mbps。只有優先性最高(0)的訊 息會在收到Token時立即發送，接著在剩餘的時間空檔才發送低優先性(1~3)的訊息， 以確保高優先訊息一定會發送出去。另外，該架構也有「Token透通」功能，意即連線 設備故障時，光纖網路會自動將Token傳遞給下一個設備，以避免整個網路斷線。 然而，最後不知道什麼原因，HSDB並沒有一統江湖，僅有電腦機櫃間的串接仍使用 HSDB網路，其他通信需求使用以下線路來達成： ‧平行連接匯流排(PI，Parallel Interconnect)：由32條微小電線以12.5MHz傳輸訊 號的平行匯流排，負責CIP機櫃中運算卡的互相溝通之用，資料傳輸率可達 400Mbps。每座CIP機櫃中各有3條，每條可連接22張運算卡，互相以HSDB 光纖連結成星狀架構。 ‧測試與維修匯流排(TM，Test and Maintenance)：也是每座機櫃3條，負責監控 與測試設備狀況 ‧光纖傳送-接收排(FOTR，Fiber Optic Transmit Receive)：由兩條光纖組成的點 對點 傳輸，使頻寬提高到400Mbps，負責感測器到CIP，以及CIP到顯示器間的超高 速傳輸需求。 ‧ 資料網路(DN，Data Network)：相當神秘的線路，網路找不到完整的描述，常與 PI匯流排混淆，甚至不能確定到底是否存在。從其他系統帶到的描述看起來， 與PI匯流排同樣是透過機櫃插槽連接的電子匯流排，但具有CrossBar的交換能 力，可接成虛擬線路使資料直接對傳而不需分享頻寬。專用於運算卡與共用記 憶體之間的高速/低延遲通信需求，可以25MHz達到800Mbps的資料傳輸率。 也就是說，F-22的匯流排最終還是階層式架構的進階版，只有同機櫃、同排插槽的運算 卡可透過PI與DN電子匯流排高速交換資料，但雷達、通信導航與敵友識別(CNI， Communications/Navigation/Identification)與電戰(包含紅外線飛彈警報系統)三大子 系統 以及座艙顯示介面間仍是以光纖點對點對接。而載具管理系統（包含環控、飛控、引擎 控制...等）、引擎控制系統、武器控制系統...等的仍用低速的1553匯流排連接。 通用整合處理器已經不是一般的電腦，而是多CPU平行運算的「超級電腦」架構。受 惠於微型化電子技術的發展，一塊電路板就可嵌入數十層電腦與多顆IC，使一片運算卡 的功能就可相當，甚至超過以往的LRU。PAVE PILLAR定義了6×6×0.5吋的SEM-E運算 卡規格，每片卡有標準的控制訊號與電源插頭，甚至還有冷卻液的輸入與輸出管路，使 運算卡得以運用無風扇的液體冷卻。而「中央電腦」其實是像業界流行過的「刀鋒伺服 器」，利用可插多張運算卡的機櫃實現可分進（分散運算，意即個別處理器執行不同程 式）也可合擊（為同一任務進行平行運算）的運算架構。 每個CIP機櫃有三排共66個插槽，具有統一的電源與冷卻管路，透過插槽提供給各擴 充卡 F-22在機鼻兩側各安裝一座CIP多處理器機櫃，並保留空間給第三座作為未來擴充的彈 性。每個機櫃具有三排插槽共可插上66張SEM-E規格的功能卡(或稱為「線上更換模 組」)，插槽中包含PI匯流排與TM匯流排的線路可進行功能卡之間的通信，並有統一 的電源與冷卻管路維持功能卡的運算。另外，由於射頻發射/接收工作也可用半導體完 成（如同智慧型手機），三大子系統也各有一座「整合航電機櫃」（IAR，Integrated Avionics Rack）來安裝前端處理元件。 CIP機櫃中的功能卡最主要是以下兩種運算卡： ‧雙重資料運算單元(DDPE)：負責資料運算，例如加減乘除，記憶與邏輯運算...等 等，每張卡的正反兩面各有一顆處理器，原本規劃是時脈為20MHz，運算速度 2MIPS的1750A軍用16位元處理器，，但最後使用的是時脈25MHz，運算速度 超過20MIPS的Intel 80960MX 32位元RISC處理器。 ‧雙重訊號運算單元(DSPE)：負責快速傅利葉轉換、Kalman過濾...等數值運算，每 張卡的正反兩面也是各有一顆25MHz的數位訊號處理器。 目前兩座CIP機櫃共裝有13片DDPE與9片DSPE，綜合資料運算能力達到700MIPS， 訊號運算能力達到20GOPS。 CIP機櫃上除了兩種運算卡外，還可插入其他擴充卡： ‧特殊運算卡：包括通信系統編碼、跳頻或展頻的低延遲訊號運算卡、與戰略/戰 術情報體系連線的加/解密卡、圖形運算與顯示卡、紅外線（飛彈警報系統）專 用的訊號運算卡....等 ‧共用記憶卡（GBM，Global Bulk Memory）：平行運算可共同存取的記憶體，每 塊只有可憐的12MB，但卻是訊號處理的重要中繼站 ‧I/O卡：連接相對低速的MTL-STD-1553B匯流排 ‧其他管理用卡：CIP與CIP間連線的光纖閘道卡，以及CIP與雷達間連線的高速 光纖卡。還有測試系統卡、電源卡等。 前端感測器信號經過類比/數位轉換後，會將原始數位資料透過FOTR光纖傳遞到FNIU 光纖介面卡，該卡將資料灌入GBM共用記憶卡中。資料運算卡與訊號運算卡接著透過 DN匯流排從GBM共用記憶卡讀取原始資料進行初步分析，分析後的結果資料量比較 小，再透過PI匯流排交給其他運算卡進行高階資料分析，最終融合的戰術情報才透過 FOTR光纖交給座艙介面顯示。 為了要讓CIP上的多處理器同心協力達到最高的運算速度，F-22上利用Ada語言開發了 一個平行運算架構的即時作業系統來管理，稱為「航電作業系統」（AOS，Avionics Operating System）。相較於以往的航電系統是在每顆處理器上撰寫專用的程式，整合 航電運算架構是統一在AOS作業系統的平台上撰寫程式，就可以控制到每顆處理器與 每項裝備。這就像是我們在智慧手機的作業系統上可以開發一個App使用相機來掃描 條碼，也可以寫一個App來控制相機與螢幕在人臉上即時加上豬鼻子。相機與作業系 統都不用動，撰寫不同的App就可以控制多項設備來執行不同的功能。 因此，F-22的航電架構與傳統戰機有很大的差異。舉例來說，傳統戰機就像摩托車，買 來加油就會跑; 或者像電視機，買來接天線就可以看節目。而F-22則像是套裝電腦，你 買回來接電接線開機只能看到BIOS畫面，灌好OS也頂多讓你可以滑行起飛而已。F-22 航電系統幾乎所有的功能都需要開發軟體，就跟個人電腦一樣：你灌修圖軟體進去它就 是一台影像編輯工作站，你灌3D遊戲進去它就是一台大型電玩，你灌AlphaGo進去它 就是Sai，你灌初音進去它就......只是個軟體。 透過AOS作業系統，除了簡化軟體開發工作外，更重要的是軟體可以透過作業系統存 取到多種資料來源（感測器）。例如我們可以寫一個目標辨別程式，就可同時取得雷達 與電戰的原始資料進行綜合分析，進行所謂的「中央層級動態融合」（Central Level Kinematic Fusion）。這又稱為「接觸」（Contact）層級的「資料融合」，意即各感測 器不需各自完成建立追蹤檔案的步驟才能融合，而是將每一個訊號轉換成數位化的接觸 資料後，就交由電腦完成跨感測器的資料交叉分析，綜合出「多來源整合」（MSI， Multi Source Integration）的追蹤檔案。 追蹤層級的感測器融合就像是警察臨檢，他要看你的身分證確認你的身份，查你的車牌 確定你的車籍，各手段都要有分析結果才整合為一個完整的報告。但接觸層級感測器融 合則像是福爾摩斯，他看你的穿著、走路的姿勢、衣服的磨損、鞋子上的泥土、車子上 的灰塵.....就不但可以判斷你是不是偷車賊，甚至最近失業、有沒有出過國、住哪裡、 有沒有女朋友都可以判斷出來。因此，PAVE PILLAR架構的最大戰術優勢就是將雷達與 電戰的數位訊號送到同一群電腦進行分析，使程式很容易進行跨感測器的演算，甚至找 到單一感測器無法發現的目標。 因此，有了超級電腦的支援，美國空軍認為空優戰機可以不需要後座武控官了，雷達、 電戰、甚至網路目標（Iterneted Target，意即友機或預警機傳來的目標）都可由超級電 腦彙整資料，轉化成直覺的戰術情報顯示在座艙中。在發展F-22前進行的「空對空攻 擊管理」（A3M，Air- to- Air Attack Management）計畫就是要發展出空戰用Siri，它 不 但能接收雷達、紅外線與電戰等感測器的訊息並融合成MSI追蹤檔案，還能主動控制 這些感測器的操作模式與掃描角度，自動完成掃描、發現、追蹤與識別目標工作外，還 能對周遭未掃描空間保持警覺（可引導友機進行掃描），並能控制感測器維持在最低發 射功率來保持匿蹤。 洛馬與DARPA在1990年代進行的「駕駛助理」（Pilot's Associate）計畫要以人工智慧 當作後座的幽靈武控官，除了感測器與射控外，可以進一步在飛行前進行任務規劃，並 在任務中監控整架飛機的飛行狀況並提供故障排除建議。並該計畫也利用了類似F-22 的座艙進行模擬，但後來並沒有安裝到F-22上 透過高速無線網路，A3M能與友機分享追蹤檔案，甚至協同以被動方式（紅外線或電 戰）三角定位目標而不發射雷達波。A3M也負責射擊解算，也能綜合各種資訊來自動 計算飛彈的動態射程與射擊時機，或是計算來襲飛彈的能耐以建議或執行反制措施，可 說是一種第五代空戰的CEC系統。模擬結果顯示，在最多達50機的大規模空戰中，安 裝A3M軟體的戰機能提升15~18%的超視距飛彈射程，並增加35％的先射機會（藍軍 發射飛彈而紅軍未射）。最後在飛彈命中率相仿（有A3M：0.38 vs 無A3M：0.36）的 情況下，藍軍擊墜數增加22%，交換比則提升18%。 奠基在A3M的基礎上，美國空軍又進行了「空優用整合控制與航電」（ICAAS， Integrated Control and Avionics for Air Superiority）計畫：它的名字很像IFFC（ Integrated Fire Flight Control ），也就是中國網友很愛提的 飛推火一體系統，但已經不是同一 個檔 次，因為它不只是整合單機內的設備控制，而是整合多機的戰術控制。該計畫除了 A3M與IFFC系統外，再加上了空戰飛行管理系統（Air Combat Flight Management System），能夠根據A3M的感測器綜合情資，選擇戰術並監控執行情形。 舉例來說，藍軍編隊在發現敵機編隊後，就會自動識別與評估敵機的威脅，並提供戰術 選項給藍軍的長機。長機選擇戰術後，軟體自動計算出戰術動作的檢查點，並根據戰機 機動性能提示僚機應採怎樣的動作來執行選擇的戰術。過程中如果敵友態勢有變化，或 是藍軍沒有即時到達檢查點，軟體便會評估是否需要更換戰術並提示飛行員。另外，不 像傳統射控電腦只會計算自身飛彈射擊目標的動態距離，ICAAS軟體不但可計算同時射 擊多架敵機的命中率與脫離航線，還會計算敵機反擊與被命中的可能性，因此它能綜合 計算出存活率最高的時機點建議飛行員進行射擊與閃躲動作。 ICAAS軟體能自動建置戰術，並在檢查點監控飛行員是否達標，以決定是否改變戰術 而當戰機配備高速無線網路後，ICAAS更是如虎添翼。除了利用友機的感測器交互監控 目標的動態外（例如當本機在閃躲時，利用友機的雷達繼續追蹤目標），甚至可自動進 行「協同飛彈作戰」（CMO，Cooperative Missile Operation）：也就是所謂的「A射B 導」。這種戰術在主動雷達導引飛彈與戰機用資料鍵成熟後就有人在研究，但只有利用 感測器整合達到「你眼中有我，我眼中有你」的境界，透過自動分析戰況的專家系統才 能讓友機無縫整合。ICAAS可以在群戰中自動配對兩架戰機擔任發射者與導引者的角色， 並分別引導飛行員完成發射後脫離或中途導引動作。測試顯示CMO功能可為5代機延 長65%的“F-Pole”：也就是飛彈命中時的雙方距離，F-Pole越長代表敵機臨死前發射 飛彈與你同歸於盡的機率越小。 利用真人飛行員與模擬飛行器進行的360次模擬空戰顯示，ICAAS軟體讓第五代戰機面 對4:1數量優勢的先進對手（包含第四代戰機與半匿蹤的先進戰機）仍可達到12:1的 交換比。交換率的提高除了因為勝率增加30%外，更重要的是損失率從50%下降到15%， 有效保障了飛行員的生存性。因此，ICAAS已經不只是空戰用Siri，而是會自動駕駛與 閃避的Tesla自動車，甚至是勝率計算並戰術決策的空戰用AlphaGo。 除了F-22外，法國的疾風號稱是第一種採用整合模組航電架構的戰機，其機上有一具 「模組化資料處理單元」（MDPU）機櫃，具有18個插槽，一張資料運算卡就有50倍 於幻象2000-5的運算能力。但要注意的是並非每個插槽都可插滿資料運算卡，共有五 種運算/功能卡需要插，但也不像F-22一樣有訊號運算卡。機上的Specrtra電戰系統仍 有3顆訊號處理器，而RBE2雷達也有2GFOPS運算能力的訊號處理器。也就是說它只 把資料與圖形運算集中到MDPU，並不像F-22連訊號運算都集中到CIP，所以插槽只要 18個，遠低於F-22的132個。僅整合資料運算而沒有整合訊號運算，疾風機還是可以 進行「感測器融合」，只是跟颱風式一樣只能做到追蹤層，無法像F-22做到接觸層。 在F-22發展成功後，商用航空領域也希望引進整合模組化航電系統來簡化電子系統， 畢竟許多民用客機也是使用電子飛行控制系統，機上除了飛行用電子設備外，還有多種 電子系統滿足乘客的消費需求。民航電子工程協會就為整合模組化航電架構制訂多種 ARINC標準，而瑞典第三代的JAS-39就用這種標準開發全新的航電系統。 雖然F-22的整合航電運算架構是如此之先進，但在1990年代後，商用電子市場的蓬勃 發展使其每年都可推出一個新的世代，軍方不但開案速度已經跟不上，而且開一顆IC 的製造成本也不是軍方可以負擔。因此，軍用電子系統幾乎都使用商用處理器作為核心， 稱為「 商規現成電腦 」（COTS， Commercial Off-The-Shelf）。這造成所謂的「後發 優 勢」：即便是美國的對手，也可在商用市場上取得更快更強大的處理器，使其運算效能 反而比美軍還高。 一個明顯的例子就是俄羅斯Su-35上採用的「交換式單一運算環境」（ЕКВС，еди ной коммутируемой вычислительной среды），它具有兩 台「特用數位電腦」（СЦВМ， специализированные цифровые вычислительн ые машины），透過PCI-E介面讓多顆處 理器交換資料並進行平行運算： ‧Solo-35.01訊號處理電腦：具有4個數位訊號運算模組可以達到80GFOPS的訊 號處理速度，相當於F-22兩座CIP的4倍。 ‧Solo-35.02資料處理電腦：具有4顆MIPS R7000架構的64位元中央處理器進行 資料運算 其處理速度超過CIP的主要原因是時脈頻率達到500MHz，是F-22的十倍以上，這是十 年前的電子科技絕對被追過的地方。但在架構上卻沒有F-22這麼先進，因為這兩具電 腦其實是IBRIS-E相位陣列雷達的一部份，Solo-35.01透過兩條LVDS傳輸線接收雷達的 資料，分析完畢後透過光纖傳遞到座艙，而Solo-35.02則透過低速的1553匯流排接收 其他航電系統的資料，進行綜合資料分析。 IRBIS-E雷達是俄羅斯被動陣列天線雷達的極致，藉由快速切換波束角度，它能同時進 行對空與對地作戰，因此Solo-35.01/02兩具電腦的多工處理能力能協助它進行多目標/ 多功能接戰，俄羅斯也發展了一種 Baguette 2即時作業系統來管理，未來可藉由新軟體 App的研發來強化既有的功能，或增加新的功能。 然而，兩台СЦВМ其實是將傳統雷達的訊號運算與資料運算電腦強化成中央電腦，但 電戰及其他系統仍靠各自的電腦進行獨立運算，只以低速匯流排與中央電腦連接，沒有 達到共用運算的境界，可說是第二代階層式架構的變形。 不過話說回來，如果一片訊號處理模組的運算能力就可以相當於F-22的9片訊號運算 卡，反正微處理器越做越小，速度越來越快，大不了每個子系統都配一塊運算卡，為什 麼一定要用複雜的整合運算架構呢？這是沒錯，不過新架構還是有一些優勢： ‧F-22將運算工作分散在兩座CIP與數十張運算卡上，任何單一元件的故障只會 造成運算效能的下降，而不會造成整體運算能力的喪失，所以抗損程度較高。 ‧集中處理器到兩個機櫃上大幅減少維修的負擔，尤其F-22是匿蹤戰機，其外殼 艙門的匿蹤處理非常複雜，能少開孔就少開孔，假如電腦裝得到處都是，就要 到處開艙門來換卡。 ‧僅有Solo-35.01以高速線路連接雷達，其他系統（例如：電戰、通信）仍是低 速網路，顯示感測器融合程度比颱風還低。 因此，俄羅斯第五代戰機：T-50採用的 N-036EVS系統就將仿造CIP架構，將兩台Solo- 21電腦透過高速光纖連接，並將雷達以外的運算工作也集中到兩台電腦上。 而目前運算速度最快的戰機電腦，則是波音為F-15改良案發展的「先進顯示核心處理 器」（ ADCP II ， Advanced Display Core Processor II ）採用 Freescale P4080 64位元多核 處理器，時脈 1.5 GHz，資料運算速度達87GIPS。除了支援大螢幕的多視窗顯示外，也 可支援電戰、紅外線搜索與追蹤、以及雷達系統的運算（應該是只有資料部分，沒有訊 號部分）。 第4代 : 整合式感測器(1990~2000) 有些人會以為，美軍研發武器都是基於虛榮心，純粹只是為了高大上，就串通軍工產業 體系發展華而不實的武器科技來欺騙納稅人的錢。但其實美國國會與審計部不是省油的 燈，美軍得說明現在投入這項科技的研發，未來會省下量產或維護的錢，才騙得到國會 的預算。所以，發展ATF/F-22的時候就說把運算能量集中，會比分散更省錢，才騙到 第3代航電架構的研發預算。而到了發展JSF/F-35的時候，由於它應該要以較低的價格 換取較多的數量，才能跟F-22「高-低配」，因此降低航電系統的成本就更為重要，於 是又研發下一代更「便宜」的航電架構。 降低成本找航電下手的原因是航電的成本比例越來越高。一架新戰機的研發預算通常是 30億美金起跳，而航電系統的硬體大概就佔20%，軟體又佔20%，合起來就有40%， 服役20年的維護成本大概又是這個金額的兩倍。而航電系統中，又以感測器的成本最 高，佔了70%與相似比例的重量，前面談了很多資料運算電腦，其實成本只佔整個航電 架構的20%而已。 所以，許多戰機用高速電腦集中做資料運算，其實對整體成本的影響不大，只有F-22 將訊號運算集中，才能省掉感測器的一部分成本。而對F-35而言，其設計是制空制海 反登陸的多用途戰機，不同任務需要不同的感測器與通信設備，全部塞在同一架飛機上 就是增加重量與整合的成本，與原始定義的低成本戰機背道而馳。 因此，美軍在發展聯合打擊戰機之前，委託波音公司、麥道公司與Harrison公司聯合研 發的下一代航電架構：PAVE PACE（註），首要目標就是「共用感測器」：藉由一具通 用的寬頻天線與訊號前級處理，雷達、電子截收、電子干擾、通信...等「功能」能共用 同一具感測器同時執行功能，則全機安裝的感測器數量可以大幅縮減，不但能減少航電 的購置成本，也能減少在匿蹤機體上為了安裝、維修而開洞的數量，進一步降低戰機的 匿蹤維護成本。 註：PACE是步伐，進度的意思，依台灣的習慣硬要翻的話只能翻做「鋪步」，也算是 跟PAVE計畫的老祖宗：鋪路（Paveway）相呼應。不過中國軍研圈更奇妙地翻成「寶 石台」，Pave翻成寶石就已經很牽強了，Pace又跟「台」有啥關係？看來看去，我只 看到百度文章中，似乎早期有人寫的文章中把Pave Pace拼錯成Pave Pale，Pale有蒼白 與範圍兩種意思，可能是將「用柵欄包圍的範圍」解釋成「平台」，跟Pave合起來就 成了八竿子打不著的「寶石台」。 如同以往的航電架構革命，最大的動力來自於IC技術的發展。第五代航電能共用感測 器的原因主要是「單一微波積體電路」（MMIC， Monolithic Microwave Integrated Circuit ）的成熟。這種科技主要是將以往類比電路才能做到的微波發射、接收與處理功 能濃縮到一小塊IC上，不但大幅縮小體積與重量，還能增加頻寬、降低噪訊和增加可 靠性。運用這種科技，小到手機，大到主動陣列雷達都可做成全「固態化」，也就是完 全由IC組成而不需傳統的類比電子元件。 利用寬頻天線技術，PAVE PACE將天線分成以下5組： ‧2-20MHz ：HF，多圈環形天線，海軍艦隊跨地平線語音通信與資料鍵用（不確 定量產型有無包含） ‧30-200MHz：VHF，多圈環形天線，近接支援與地面部隊通信用 ‧200MHz-2GHz：UHF+L頻多臂螺旋天線，空中通信、主/被動電戰用 ‧2-6GHz：S頻＋C頻寬頻合成陣列天線，資料鍵與主/被動電戰用 ‧6-18GHz：C頻+X頻+Ku頻寬頻合成陣列天線，資料鍵、主/被動電戰與雷達用 圖中可看到主翼前方中間的長條狀，以及尾翼後方的兩塊是Band 2 : 2-6GHz的通信暨電 戰主動陣列天線，主翼尖前後四塊的Band 3/4則是從C頻到Ku頻的主/被動電戰天線 由於大部分天線可支援多種用途，因此飛機只要在前後左右四個象限讓每個波段至少有 一具天線涵蓋到即可，不需要重複投資（註）。其中2-6GHz，6-18GHz兩種都使用 MMIC技術的寬頻陣列天線，不只能涵蓋主動通信、主動干擾與被動截收任務，而且還 能用波束塑形技術控制指向，對電戰而言可以強化聚焦干擾功率，對通信而言則可避免 被敵人截獲。 註：PAVE PACE規劃架構中，機頂與機腹各有一具涵蓋2-18GHz的超寬頻被動電戰天線， 不確定是否保留到量產機上。 共用天線之外也要共用前級，否則每種裝備都要接自己的波導到共用天線只會讓架構更 複雜。PAVE PACE計畫確認，UHF以上波段頻率轉換器可以轉換成同一種「中頻」，就 可透過同一套交換器傳遞射頻信號給六種接收器萃取出信號，交由「脈衝/導航」與 「展頻」兩種前端處理器轉換成數位原始資料送進光纖匯流排。發射時也是使用同一種 中頻調變，再透過數個頻率轉換器轉成工作頻率後交給天線進行發射。也就是說，雷達 警報器與自己的雷達都是透過同一套接收鍊分析信號，而展頻編碼通信與通信截收也是 透過同一套接收鍊進行分析，大幅縮減了射頻子系統的數量。 如同F-22，F-35也是將通信、導航與識別子系統的前級處理器集中在同一個IAR機櫃。 但可能是處理速度的進步，加上共用前級的概念，其機櫃縮小為只有一排 共用天線與前級，除了節省成本外，也增加運用的彈性。最明顯的例子就是前向雷達變 成電戰與通信的共用天線，可以協助接收信號，也可以用主動陣列的強力波束代為發射。 反過來說，機翼前後的小型陣列天線有無可能成為雷達的一部份，向後發射雷達脈衝來 偵測目標呢？還是把主翼上的Band 2天線變成S頻雷達呢？目前沒有消息說F-35有實 做這樣的功能，但在架構上，共用感測器的確有這樣的可能性。 不像F-22主要靠射頻感測器僅行作戰（僅有飛彈警報器是紅外線的），F-35需要相當 多紅外線感測器協助作戰。例如F-35在近接支援任務需要高解析度的長焦紅外線觀察 地面戰場，而在戰場上空徘徊就會暴露在紅外線地對空飛彈的射程中，需用紅外線預警 飛彈來襲。總地來說，F-35的任務包山包海，所以需要的紅外線感測器幾乎涵蓋所有戰 機裝過的感測器： ‧對地標定功能：以長焦/極長焦拍攝遠距離地面目標以提供高放大率/高解析度即 時（高視幀率）影像，主要挑戰是畫面的解析度 ‧紅外線搜索與追蹤（IRST）：以長焦偵測遠距離或低溫的飛機熱點 （低視幀 率） ，主要挑戰是低溫（無後然器）飛行目標的靈敏度，並排除雲層反射與其 他中低溫熱點的誤報 ‧前視紅外線（FLIR）：以正常焦（相當於肉眼）提供高解析度即時（高視幀率） 影像來夜視飛行，主要挑戰是畫面的解析度與連續性（無跳躍） ‧飛彈警報器：以超廣角即時（高視幀率）偵測來襲飛彈熱點，主要挑戰是過濾 地面火光產生的誤報 ‧炸射效果評估（BDA）：以長焦拍攝投彈瞄準點，提供命中到二次爆炸過程的高 解析度即時（高視幀率）影像，由於二次爆炸的強大閃光會飽和感光元件，需 提高感測器的動態範圍 大部分的紅外線/雷射標定莢艙都兼具(1)與(5)兩種功能，而有的莢艙可以做到(1)與(2) 的 整合。但F-35要挑戰的是(2)、(3)、(4)、(5)都共用同一套感測器。在以往的設計中，這 幾乎是不可能的，因為如同上面的說明，平平是紅外線攝影機，但焦段不一樣，就要用 不同的鏡頭。想合而為一，就好像棒球賽轉播想要用同一具攝影機以超廣角看到整個球 場的動態，又能隨時聚焦看清其中一名球員（註），還要在棒球飛出去時追蹤它的軌跡。 但感謝數位運算技術的發展，要用單機作業取代傳統的四機以上作業不是不可能了。 註：以颱風式的PIRATE紅外線為例，其在IRST模式會切換到兩倍放大的鏡頭增加遠程 目標的分辨率，但在FLIR模式則切回1:1鏡頭 PAVE PACE計畫中的子計畫：分散孔徑紅外線系統（DAIRS，Distributed Aperture Infrared System）採用了以下數位技術： ‧非均勻校正（NUC，Non-Uniformity Correction）：紅外線感測元件如同現代的數 位相機，是由晶片上數十萬顆以上的微小感光元件組成凝視陣列，但每顆感光 元件對光線的反應不可能完全一致，也會受到感光晶片溫度不均勻分布的影響， 這些微小的誤差就會產生躁訊，而為了過濾躁訊就會降低靈敏度。傳統上可以 用色片校正誤差，但這會中斷拍攝過程，而透過多幅視幀的差異分析則可以即 時校正誤差，提高靈敏度與低光的動態範圍。 ‧ 微掃描（Microscan）：傳統上決定影像解析度的是每個畫素的「瞬間視野」 （Instantaneous Field of View），意即畫素越多或總視角越小則解析度越高。而 飛彈警報器為了減少安裝數量，會採用超廣角鏡頭，在感光畫素相同的情況下， 其「瞬間視野」就會比導航用前視紅外線大很多，也就是畫面的顆粒很大。但 同樣地，透過多幅視幀的微小差異比較，影像處理技術重新繪製出更高解析度 的畫面。在PAVE PACE計畫發展時期，以16幅視幀可以拼出一幅2倍解析度的 畫面，而隨著處理技術的提高，解析度有可能提高到4倍。 ‧ 暫態積分（Temporal Integration）：由於飛機在動，固定攝影機拍攝的背景畫面 會以一定速度往後移動，但比較多幅視幀我們可以發現某些「畫素」移動的速 度與方向跟背景不一樣，則這些畫素就是飛彈警報器或IRST要找的移動目標 （尤其是後者要找的低溫飛機目標）。搭配NUC技術降低噪點，感測器對移動 目標的靈敏度可提高12倍之多。 ‧ 速度過濾器（Velocity Filter）：通常瞄準戰機而來的飛彈，其角速率會趨近於 零， 也就是說它相對於飛機的角度是不動的，但相對於背景卻在動（因為飛機在 動）。運用「偵測前追蹤」（track before scan）的技巧，也就是在判定為目標 前，就用亂槍打鳥的方式對所有滿足特定角速率的「畫素」動態全部記錄下來， 再以暫態積分器或其他演算法逐一清查，就可提前找到小型的飛彈目標。另外， 遠距離飛機的角度變化率也是趨近於零，所以也可用同樣手法提早偵測。 以上所談的數位演算法都可利用多幅視幀提高畫面的解析度（Resolution Enhancement ）或偵測的靈敏度（Sensitivity Enhancement），但不表示偵測器的視幀率一定要大幅 增加（但越多的確越好）。假設各演算法都統一用16幅視幀運算，每一幅視幀都可以跟 前面15幅疊加運算；這也表示新視幀得放在高速記憶體中，讓後面新進的15幅視幀一 一運算完才能放你走。因此需要的是記憶體與高速的運算能量：每一個畫素基本需要 80次運算，NUC需要8-10次，解析度提高需要50次，靈敏度提高需要4次，總共加 起來每一個畫素就要運算150次(!)。以MPEG-2的640×480畫素，每秒30幅視幀估計， 六具紅外線偵測器需要29-42GOPS的運算。 但經過數位化拆解後，就非常適合導入「共用感測器」架構。F-35最後安裝的AAQ-37 分散孔徑系統（DAS，Distributed Aperture System）其實只是六具95°×95°超廣角視 野的中波紅外線GoPro攝影機，它們以高視幀率不斷拍攝出360°×360°的全景影像就好 ，再來全部灌入後端平行運算的超級電腦，以不同的程式分別進行FLIR、IRST、MTWS.. ..等運算。也就是說，在飛行員以頭盔顯示器看到那著名的「穿牆」影像同時，超級電 腦就用同樣的影像去偵測畫面中暗藏的飛彈、飛機甚至地面防空砲（諾格公司曾發出新 聞稿表示，雖然軍方原始需求中沒有，但AAQ-37也可自動偵測防空砲口的火光）。 由上可知，不管是射頻或紅外線系統都只是單純的感測器，大量的原始數位資料（猶如 數位相機的RAW檔）要塞入後方的共用運算架構才能轉換成戰術資料。而F-22的 PACE PILLAR匯流排架構有兩大問題無法繼續沿用： ‧ FOTR光纖匯流排雖然可達到400Mbps但只能點對點；多對多通信的HSDB光纖 匯流排速度只有50Mbps，而且它的Token傳輸架構比較適合小資料，如果要傳 的資料太大（例如DAS拍攝的紅外線RAW檔），就要切成好幾個封包分批傳送， 導致資料接收的延遲。而F-35不但比F-22多出許多紅外線影像資料要傳輸，而 且它的射頻天線具有多種功能，主/被動電子信號都會經過，都需要高速網路傳 輸。 ‧ F-22的匯流排太多種類，光纖匯流排就有兩種，CIP機櫃裡還是用PI電子匯流 排。即便是同一座CIP機櫃，不同PI匯流排之間的通信也要經過閘道器。因此， 感測資料後送處理到交叉處理的過程可能要經過多次匯流排轉換，造成不必要 的資料延遲。 因此，PAVE PACE計畫設計了新一代的共用光纖匯流排，稱為「光子交換網路」（PEN， Photonic Exchange Network）。它衍生自IEEE的「即時版-擴充同調介面」（SCI-RT， Scalable Coherent Interface-Real Time ），SCI是為超級電腦中上千處理器互相通信 而開 發的高速網路，而SCI-RT則是為了即時性系統而開發的版本，兼具時間差保障與容錯 特性。SCI網路可接成Token Ring架構，也可使用星狀架構，或兩種架構的混合。同機 櫃的處理器通信係採用星狀架構，PAVE PACE開發了SEM-E規格的64埠「光子交換模 組」（PSWM，Photonic Switch Modules），將資料運算卡、訊號運算卡與記憶體同接在 到交換器上，交換器可替兩個裝置建立「虛擬線路」（Virtual Circuit），在Session建 立後就是點對點直接對傳，不需保留資料傳輸時間給共用線路的其他裝置，使大型資料 可以一次傳完，不需等候其他裝置。 既然交換器架構這麼神奇，為什麼以前不用呢？原因是高速網路的交換器本身也需要高 速處理器進行運算，而接的「埠」（Port=連接的設備數量）越多，所需要的網路處理 器也越多。不過，由於現代電子技術的進展，SEM-E電路板上已經可以焊上多顆網路處 理器。另一方面，由於後端處理器的單顆運算速度提高，也減少要連接處理器的總數。 綜合這些電子科技的進展，PAVE PACE在主機櫃上插了兩片32埠的光纖交換器就能滿 足需求。每條光纖的傳輸率是2Gbps，而兩「張」交換卡之間的傳輸率則是24Gbps。 而在後端運算上，PAVE PACE仍然延續PAVE PILLAR的整合運算概念，將多張運算卡插 到稱為「整合核心處理器」 （ICP，Integrated Core Processor，縮寫正好是CIP前兩個 字 母的顛倒，算是老美的惡趣味）的機櫃中。主要的差別是全面擁護COTS電子技術，號 稱所有的處理器與電子零件都是COTS。正如同其他國家會用COTS電腦欺負F-22，作 為小弟的F-35也不例外。在1998年規劃時，就預計使用時脈75MHz的資料處理器與 訊號處理器，運算速度分別達到150MIPS與運算速度150MFLOPS，相當於F-22 DDPE/DSPE的7倍效能。而量產時，資料處理器改用4顆Motorola 的PowerPC G4處理 器(以7410估計，其運算速度在時脈500MHz時是917MIPS)，總和達到40GIPS；訊號處 理器來源不明，但用2顆就可達到75.6GFLOPS，外加225.6GMACS的影像處理器，整體 運算能量已達F-22的數十倍，但卻只需要22張運算卡與功能卡，使其兩座ICP機櫃分 別只有23與8個插槽，大幅縮小體積也發揮集中運算的精神。 另一項發揮COTS精神的則是「場效程式化邏輯陣列」（FPGA， Field Programmable Gate Array ）技術：雖然商用處理器的效能已是早期軍用ASIC晶片的上萬倍，不過商用 處理器為滿足多數用戶的需求，其邏輯會設計較為複雜而通用化，而ASIC晶片則可針 對問題直接以最精簡的線路進行設計，可以少跑一些步驟來加速運算。以F-22為例， 部分速度要求高、但用途單一的需求（例：I/O、加/解密....等）仍採用軍方研發的ASIC 晶片。 然而，美國海軍在1980年代資助的FPGA技術則可根據VHDL之類的硬體描述語言直接 將邏輯電路燒錄到空白晶片中，不需要從光罩開始生產，大幅降低運算晶片的開發成本。 由於早期FPGA晶片時脈較慢，多半用在實驗或測試用途，尤其是在晶片量產前驗證設 計之用。但同樣受到摩爾定律的推動，FPGA晶片的時脈與速度快速增長，已超過早期 的ASIC晶片。因此，在軍用級封裝與製造技術的成熟後，軍方也開始使用FPGA來製造 少量多樣的特殊晶片。以F-35為例，2013年就以1.05億美金向Xilinx公司採購了 83,169顆FPGA晶片，回來各自燒錄前端或後端處理用的運算線路燒錄進去，用途包括： 加密、波形調變、影像處理...等。 F-35的軟體也是COTS概念，作業系統直接選用Green Hills開發的Integrity DO-178B即 時作業系統，這是少數通過民航與軍方認證的即時作業系統。軟體開發也放棄PAVE PILLAR時代主推的ADA語言，因為美國在兩次網路泡沫之後，軟體開發人才的薪資水 漲船高，軍方與軍火業給得再多也比不上矽谷的股票，要招募足夠ADA程式員是難上 加難。因此F-35改用業界最普遍的C++語言進行開發，起碼比較容易揀到矽谷挑剩的 人才。 如同F-22，F-35也有開發多感測器的融合與管理軟體。但不同的是，F-35是共用感測 器架構，所以不同應用軟體可能會搶奪感測器資源，管理上更加複雜。尤其F-35是多 任務機種，對地/對空任務會同時執行，例如雷達會同時對地繪圖與對空接戰，非常忙 碌。因此F-35啟用了「虛擬感測器」（Virtual Sensor）概念，也就是將一到多個感測器 的特定角度範圍、特定模式、特定時間...等組合定義成一個虛擬感測器。不同程式分配 到各自的虛擬感測器作為資源來執行各程式的任務，但其實感測器都是同一組，在中介 管理程式的引導下，不斷切換模式來提供所需的資訊。 F-35的軟體也具備人工智慧，雖然找不到太多的資料，但肯定比F-22更強調同時對空/ 對地的戰術應用。例如BAE公司曾其ASQ-239 電戰系統具有「認知」能力（Cognitive） 能力：為了對付現代數位雷達可利用程式快速變換波形特徵的趨勢，電戰系統已經來不 及像以往一樣定期由地勤作業更新威脅資料庫（如同掃毒軟體更新病毒碼），機上系統 利用超級電腦的資源能夠分析新發現的波形，破解其作業模式並自動產生對抗的干擾波 形。 在軍用電子領域這幾年有個很流行的名詞就做「軟體定義無線電」（SDR，Software- Defined Radio），意思是說：無線電機其實都有很多相同的元件，例如天線、振盪器、 發射機、接收器...等，那為什麼不同功能的無線電就要不同台呢？如果你能用程式控制 波型與編碼，它可以變成Walkie-talkie，也可以變成大哥大、2G手機、3G手機...等等。 這跟現有的多模手機不一樣，因為手機是將不同模式的「程式」燒在晶片裡，但軟體定 義無線電就真的是用軟體控制，可以隨意切換或更新功能。而F-35的航電其實也可以 說是「軟體定義航電」，因為它的硬體不能動、前端不能動、後端運算器也不能動，所 有功能靠作業系統之上的軟體程式來控制。 所以我們可以知道為什麼F-35的軟體開發要這麼久，Block 1A只有訓練功能（軟體）， Block 2只有基本作戰功能，Block 3i配合處理器升級要重新編譯，Block 3F才有完整作 戰功能。另外我們也可以揣測，以色列版的F-35I想要整合自主研發的電戰與資料鍵， 其實就是有自己寫的電戰軟體與通信軟體。其過程可能是這樣：首先你要交入會費才能 加入「JSF開發社群」（不過這應該是美國人會幫忙付），加入後就會給你幾大箱的天 線規格、硬體規格還有作業系統的API手冊，外加幾人幾週的程式開發課程。接下來你 就可以撰寫自己的程式來控制共用天線，可能還會給你一些航電模擬器進行測試。開發 完畢後送交JSF軟體審查委員會進行審查，看你寫的軟體會不會造成系統崩潰或其他 Bug，審查完畢後發給你一個金鑰，你就可以把自己的軟體上架到「JSF App Store」，接 著你的戰機就從網路上下載這些App就有自己開發的電戰與通信功能了，頂多讓你插 一兩片自己的加速卡到機櫃裡。但這個意思也就是說，如果你一開始沒有加入「JSF開 發社群」後面就沒戲唱了，這也就是為什麼有些國家明明沒什麼敵國外患，軍火產業還 是會押著政府加入「JSF戰機聯盟」，因為他們唯有這樣，未來才有機會把自己的軟體 上架，或是為自己的硬體武器開發Driver，去賺其他國家的錢。 第5代(?)：開放式架構(2020?) 雖然整合式航電經過兩代的發展，已經越來越成熟，但也不是沒有它的問題。其中最大 的問題就是它消滅了聯盟式時代的生態圈。如同前面所說，大聯盟時代的航電廠商是百 花齊放，很多國家都會因為功能、價格或是回扣(?)選擇副廠的航電設備。但整合式架 構消滅了這個彈性，尤其是第四代架構在戰機設計時就決定了天線、前級與後端處理架 構，其他廠商/國家只剩下寫軟體的彈性而已，而且這還要看原廠有沒有授權你改。 這種情況就像是現代的智慧手機，尤其是蘋果這種封閉作業系統，已經沒有以前去光華 商場買不同硬體回來更換的樂趣了，連寫個App還要問蘋果願不願意讓你上架。雖然 戰機第一版的開發過程可以藉由共用航電節省不少採購成本，但後續改版幅度就被限縮， 且失去了與原廠講價的空間。 因此，軍/民航界研究中的概念就是要維持整合式航電的效率，但恢復聯盟式的彈性。 這雖然聽起來不容易，但在電子科技高速化與廉價化的推動下，或許也不是不可能。就 看更多COTS技術與概念在軍方研發計畫的整合下，能再冒出哪些火花了。 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 219.71.247.155 ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Military/M.1485606996.A.222.html
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推 t72312 : 初一就能看到f大專業文真好 01/28 20:39
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推 cwjchris : 已經看完FB版了，這邊來補推 01/28 22:50
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推 Sirctal : 初音只是一個軟體 怒!!! 01/28 23:19
推 Kowdan : 推，很詳細，祝新年快樂 01/28 23:26
推 jeffchen022 : 推 似懂非懂XDD 還有誰說初音是軟體的(怒 01/28 23:56
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推 QuentinHu : 推 01/29 00:01
→ suntex01 : 那顆powerpc搞得大家很頭痛... 01/29 00:12
推 rayven : 貼全文好啊，造福像我這種從不點FB的 01/29 00:15
推 kuma660224 : Flak必推 01/29 00:19
推 Victory2 : 推！ 01/29 00:20
推 BuBuLoop : 太猛了 01/29 01:06
推 user1120 : 推 flak 大 01/29 01:31
推 eszerfrm : 推 01/29 01:31
推 eszerfrm : SDR概念很像前(這)陣子學術界很喜歡玩的「軟體定義 01/29 01:35
→ eszerfrm : 網路」SDN，如果硬體真的上來就是用一個中央主機模 01/29 01:35
→ eszerfrm : 擬... 01/29 01:35
推 skyhawkptt : 專業文必推!!但好多看不懂(逃).... 01/29 01:44
推 gooddess : 大推～現在終於知道F-22有灌初音所以才叫萌禽！>//< 01/29 02:27
推 jetzake : 樓下決鬥 01/29 02:50
推 ROMEL : 先推再看！ 01/29 04:16
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推 reinherd : 好文 不推不行 01/29 13:46
推 chris610020 : 推 01/29 14:08
→ F16V : 推 01/29 15:17
推 wario2014 : 請教一下，F35如此依賴紅外線的話，雲層不就是很大 01/29 17:52
→ wario2014 : 的變數嗎？ 01/29 17:52
雲層的確可能會遮蔽紅外線，此時就要飛到雲層下方，面臨各種 肩射紅外線飛彈威脅。也因此就需要更完整的全景紅外線預警能力 偵測到每一顆飛彈的發射與每一管砲管的火光，再由電腦判斷是否 需要閃躲，或者自動施放誘餌
推 t72312 : 哪裡有如此依賴紅外線？ 01/29 17:56
→ t72312 : 裡面寫的是共用天線共同處理運算訊號 01/29 17:57
→ t72312 : 裡面也說了利用更新的技術去處理資訊得到想要的東西 01/29 17:58
推 t72312 : 如果雲層對某些波段產生影響就利用不會受影響的波段 01/29 18:00
→ t72312 : 天線得到的訊息 再經過多重比對確認 01/29 18:01
※ 編輯: flakchen (219.71.247.155), 01/29/2017 18:25:55 如果不是有地面友軍緊急需要支援的話，的確待在雲層上用高解析度雷達 尋找目標就好，不過這就成為A-10裝甲機支持者的攻擊點。 ※ 編輯: flakchen (219.71.247.155), 01/29/2017 19:36:48
推 MartianIT : 迷之音:三普一定沒搞懂F-35和F/A-18的代差在哪裡 01/29 20:41
→ MartianIT : 大概以為只有新舊的差別 01/29 20:42
推 killla : 深入淺出，精闢的精華文章 01/29 21:25
→ ewings : 菸酒生：用過LabVIEW+Daq，就回不去焊電路版的日子 01/29 21:43
→ ewings : 了 01/29 21:43
推 tonyhusky : 在 facebook 看過了還是要推！ 01/29 22:56
推 Atholl : 推 01/30 02:39
→ jimmy5680 : 推 01/30 05:35
推 firefeather : F大的新年紅包文啊… 01/30 07:15
推 zmax : 有看有推 01/30 10:24
推 qiucou : 難得在本版看到有值得看的文章， 01/30 11:40
→ qiucou : 不過作者看起來計算機領域還是一般人士，數據網絡和 01/30 11:41
→ qiucou : 數據總線之間沒弄明白，其實真正專業人士一眼就明白 01/30 11:42
→ qiucou : 提醒一下OSI模型網絡是七層模型，從這個角度一眼就 01/30 11:43
→ qiucou : 知道DM network是啥意思了 01/30 11:44
推 shellmanchen: 高品質優文 01/30 11:50
推 qiucou : 不知道作者對高速光纖在新一代航電中的重要地位有多 01/30 11:53
→ qiucou : 少了解，F35架構之前，原始數據都在分立設備上完成 01/30 11:54
→ qiucou : 模數轉化以及數據後處理。但是在F35代表的寶石台上 01/30 11:55
→ qiucou : 就因為數據更多的是傳原始數據，而未做數據處理的原 01/30 11:55
→ qiucou : 始數據是非常佔帶寬的。就是圖像檔壓縮之前和壓縮之 01/30 11:57
→ qiucou : 後的數據量差別，少則幾十比一，多得話幾百比一。 01/30 11:58
→ qiucou : F35採用光纖總線，很大原因就是為了統一處理，或者 01/30 11:58
→ qiucou : 說數據融合的需求，數據融合的需求（作者的虛擬界面 01/30 11:59
→ qiucou : ）需要原始數據進行綜合處理，才能發揮數據融合的優 01/30 12:00
推 tcancer : 看到眼花推 01/30 12:01
推 qiucou : 優勢，所以原有數據總線架構，隻有幾十兆的速率是遠 01/30 12:01
→ qiucou : 不夠的。共匪玩光纖總線，特別是J20整合EODAS等裝備 01/30 12:03
→ qiucou : 明白人都知道代表底層的數據架構（數據傳輸就必然是 01/30 12:04
→ qiucou : 是未壓縮或低延時壓縮的數據，傳到處理機上，如果不 01/30 12:05
→ qiucou : 具備和F35類似的航電架構和處理能力，傳輸過去又有 01/30 12:05
推 qiucou : 啥用？）。還有需要說一點，F35上的傳感器設備也可 01/30 12:07
→ qiucou : 獨立輸出處理後的數據，隻是多了輸出源數據的能力， 01/30 12:08
→ qiucou : 因為有能力做數據融合處理的隻有核心處理機，其他設 01/30 12:08
→ qiucou : 備不一定需要原始數據自行處理。 01/30 12:10
→ ewings : 問題是五毛吹了半天，J-20上面也沒有光纖匯流排。前 01/30 12:15
→ ewings : 面五毛吹了半天整合燃燒室沖壓引擎，結果鷹擊12後面 01/30 12:15
→ ewings : 卻掛了一節助推火箭。要為匪宣傳也別挑這篇文 01/30 12:15
推 qiucou : E大神最牛，我正在回之前雄三的文呢，晚點貼上來， 01/30 12:29
→ qiucou : 慢慢看 01/30 12:29
推 cloudfour : 過年五毛有領比較多嗎? 01/30 14:17
推 skyhawkptt : 今年都金雞報喜!對岸還在繼續牛年猴月...XD 01/30 14:19
→ flakchen : 我一開始也以為DN就是PI匯流排，但卻越看越不像 01/30 15:23
→ flakchen : 1.DN匯流排的傳輸率與PI匯流排不同 01/30 15:23
→ flakchen : 2.資料有說到為避免PI過載，大資料盡量用DN 01/30 15:24
→ flakchen : 我一度想要數SEM-E的針腳來確定有幾個匯流排 01/30 15:25
→ flakchen : 但可惜找不到硬體資料，有任何更完整資料也歡迎提供 01/30 15:26
→ flakchen : 只是會OSI七層理論就免了，這現在已經是中學程度 01/30 15:27
推 kira925 : 嘴上只會說OIS七層其實就是不懂的一個表徵XD 01/30 15:36
→ huckerbying : OSI七層不是網路協定的架構？ 01/30 15:44
推 kira925 : 問題是 OSI七層基本上只是應付考試用... 01/30 15:51
→ huckerbying : 照那模式來跑超級電腦就會被拖慢了 01/30 16:07
→ kira925 : 所以說他不懂阿 01/30 16:09
→ kuma660224 : 五毛就那水準賣弄些名詞，也想來電Flak大 01/30 16:21
→ innominate : 不過...PI-bus不是走HSDB吧? 01/30 16:52
→ innominate : PI-bus是CIP內部匯流排,HSDB是CIP互相連通的網路 01/30 16:53
→ innominate : 按照資料看起來,每個CIP裡面有三個Gateway 01/30 16:55
→ innominate : 這三個Gateway連進HSDB的星形耦合器內 01/30 16:57
→ innominate : 打個比方,PI-bus像是一個區域內網 01/30 16:59
→ innominate : 裡面有三台路由器接進外網(HSDB) 01/30 17:00
→ flakchen : 是的，PI不是HSDB光纖，它比較像主機板上的PCI-E 01/30 17:47
→ flakchen : 只限機櫃內通信用，至於DN有三個可能，1.就是PI 01/30 17:48
→ flakchen : 2.其實是HSDB，有資料寫說資料/訊號運算卡上有四個 01/30 17:49
→ flakchen : 光纖頭，3.DN是獨立的網路，有自己的針腳跟插孔 01/30 17:49
→ flakchen : 看到最後我不能肯定那個是對的，有興趣的再考據吧 01/30 17:50
→ Experten : flak桑想必是陪回娘家無聊到爆，順道寫這篇的吧... 01/30 18:23
推 tonyatta : 說實話 OSI 7layer只是一個描述model而已 01/30 20:25
→ tonyatta : 實際BUS實作通常都比較少... 01/30 20:26
→ rayven : 所以某人提這個出來只是親身證實野人獻曝這個詞而已 01/30 21:16
推 forever99013: 推科普 01/30 23:24
推 diechan : 就算普了我也是看不懂只能按推啊 01/30 23:42
→ RURILIN : 某人果然忍不到兩週,剛出桶一個禮拜吧?自己滿滿被噓 01/31 01:34
→ RURILIN : X2X3的文章,還敢挑flak這種等級的來嘴?我就坐等看他 01/31 01:35
→ RURILIN : 又要回怎樣的廢文?反正這次就是犯滿十年而已. 01/31 01:36
推 Jerryamd : F大專業文推~~ 01/31 02:19
推 firefeather : 這普也是去查專業啊XDD 01/31 03:17
→ huckerbying : OSI7層問題在於你轉傳給其他硬體時要加解密或轉譯， 01/31 08:14
→ huckerbying : 但機器內部傳遞照這樣跑會拖慢速度 01/31 08:14
推 spt21ccc : 推 01/31 12:21
推 cwchang2100 : DN在Coference Proceedings DOD Fiber Optics '94 01/31 20:06
→ cwchang2100 : 的論文集中,Page 421有提到,是模組背板電路的 01/31 20:08
→ cwchang2100 : 平行匯流排,頻寬800MB/s. 01/31 20:08
→ cwchang2100 : 可Google到,僅供參考.DN並非光纖.而是電子信號. 01/31 20:11
→ cwchang2100 : 更正一下,是800Mb/s才對. 01/31 20:21
→ innominate : 是背板的匯流排還挺合理的 01/31 21:42
推 eszerfrm : 業界都是用四層，甚至硬體可以直接實做OSI前三層， 02/01 00:25
→ eszerfrm : 說穿了還是因為方便性跟速度 02/01 00:25
→ roseritter : TCP/IP 02/01 01:13
推 INGRAMs : 出書啦~ 02/02 13:52