海明码在飞机综合航电系统中的应用

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摘 要 民用飞机综合航电系统其典型特征是集成模块化航空电子设备和远程数据采集器的大量使用。在同一架飞机上，常常会安装多台相同的设备（如：远程数据采集器多达30台）来完成需要的功能。飞机综合航电系统中通过海明编码来识别多台设备。本文首先介绍了海明码的原理，然后描述了海明码在飞机综合航电系统的应用，最后展望了海明码能广泛应用于数据的传输和储存领域。

【关键词】海明码 综合航电系统 应用

随着民用飞机的飞行品质、安全性、舒适性和经济性要求的不断提高，飞机制造商应用了大量的先进技术，其中综合航电系统占有重要的地位和份额。从波音777到空客A380和波音787，民用飞机综合航电系统的技术已经达到了一个前所未有的水平，其典型特征是集成模块化航空电子设备和远程数据采集器的大量使用。由于模块化电子设备和远程数据采集器采用通用、标准的设计思想，同类型模块的硬件和软件完全相同，仅通过加载不同的配置达到完成不同功能的目的。在同一架飞机上，常常会安装多台相同的设备（如：远程数据采集器多达30台）来完成所需的不同功能。多台设备需要通过编码去进行识别，海明编码由于其具有较强检错和纠错的特点而被应用机综合航电系统中。

1 海明码原理

1.1 海明码基本思想

将有效信息按规律分成若干组，每组安排一个校验位，做奇偶校验，就能提供多位检错信息，根据多位检测信息能够确定哪位出错，从而将其进行纠正。

1.2 海明码特点

它不仅具有检测错误能力，同时还具有准确确定一位错误位位置的能力。

1.3 校验位位数与有效信息长度的关系

海明码由有效信息和校验位组成。其校验位位数与有效信息长度满足

N=K+r≤2r-1 （1）

N为海明码的位数，K为有效信息位数，r为检验位位数。

根据公式1，表1给出了有效信息位数与校验位位数的关系。

1.4 分组原则

在海明码中，位号数（1，2，3，4，…，n）位2的权值得那些位，即：

1（20），2（21），4（22），8（23），…，2r-1位，做为奇偶校验位，并记作：P1，P2，P3，P4，…， Pr。其余各位则为有效信息位。其校验规律是：第i位信息位由校验位位号之和等于i的那些校验位所校验。

1.5 查错与纠错

海明码中的r位校验码将有效信息分成r组，能产生r位检错信息。每一位检错信息是该组信息的校验结果。这些检错信息便构成一个指误字，它能准确地指出一位错误位所在位。查出错误位后，仅对错误位取反，就将错误码纠正为出正确的源码。

2 海明码应用

在飞机综合航电系统中，采用海明码为飞机的多台设备进行统一编码，从而确定产品的安装位置。设计中在同类设备的外部接口中定义用于编码的离散信号接口，将统一分配的海明码通过机上设置，产品通过读取设置的海明码从而识别该产品位置，并读取配置执行相应功能；同时向上一级系统报告该产品位置和状态，便机维护。下面以30个远程数据采集器为例，说明海明码在飞机综合航电系统中的应用。

2.1 编码

30个远程数据集中器可以用5位有效信息表示，即：00001～11110（00000和11111不使用）。根据表1知校验位需要4位，即P1，P2，P3，P4。然后根据分组原则，该海明码的编码和分组如表2。若有效位b1b2b3b4b5=10110，根据校验规律（采用偶校验）：

第一组为P1b1b2b4b5，因b1b2b4b5含偶数个1，故P1=0；

第二组为P2b1b3b4，因b1b3b4含奇数个1，故P2=1；

第三组为P3b2b3b4，因b2b3b4含偶数个1，故P3=0；

第四组为P4b5，因b5含偶数个1，故P4=0；

则该海明码位：011001100。

2.2 查错与纠错

采用偶校验，在没有出错的情况下G4G3G2G1=0000。若第三位b1出错，由于b1参于第一组和第二组的校验，必然破坏第一组和第二组的检验结果，而使G1和G2为1。因为b1没有参加第三组和第四组校验，故G3和G4为0，所以构成的指误字为G4G3G2G1=0011，即第三位出错。

若规定海明码为011001100，假设第三位b1在设置时或传输时出错即010001100，分组检测后通过指误字为G4G3G2G1=0011，指出第三位出错，通过对第三位纠错取反，就可以还原原来正确的码源。

3 结束语

由海明码原理及其在飞机航电中的应用来看，海明码能把差错限制在所允许的尽可能小的范围内且能够准确定位错误位和纠错，而且随着有效信息位的增大，其校验位所占得空间比会急剧减少。海明码灵活的构造使其能广泛应用于数据的传输和储存领域。

作者单位

中航民用航空电子有限公司 上海市 200241