CN104590566B - 一种降落伞工作情况自动检测系统及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种降落伞工作情况自动检测系统及其检测方法，该检测系统包括行程开关、第一高度信号器、第二高度信号器和控制器。该检测方法将行程开关的启动拔销与主份降落伞连接分离机构相连接，因此可以通过行程开关是否开启来判断主份降落伞是否正常打开，而且在主份降落伞正常打开后，通过两个高度信号器返回信号的时间差和高度差，估算主份降落伞在打开下降过程中的降落速度，将该速度值与设定的阈值进行比较，判断主份降落伞是否出现故障，从而实现对航天器降落伞工作情况的自动检测和故障判别，该自动检测方法克服了人工检测判断及遥控切换的缺点，快速识别主份降落伞是否出现故障，并及时启动备份降落伞，保证航天器安全。

Description

一种降落伞工作情况自动检测系统及其检测方法

技术领域

本发明属于航天返回与着陆技术领域，特别涉及一种降落伞工作情况自动检测系统及其检测方法。

背景技术

返回式航天器返回过程的最终阶段是安全着陆，这也是这类航天器整个飞行任务的最终阶段。随着载人航天工程、探月工程以及深空探测重大专项工作的深入开展，以降落伞系作为气动减速核心装置的减速着陆系统是航天器实现地球返回与行星进入的主要组成部分之一，也是最为重要的工作环节。作为载人航天器的飞船更是如此，回收着陆技术是其最为关键的核心技术之一。降落伞作为实现气动减速功能的核心部件，为了提高回收着陆系统工作的可靠性，载人飞船设置有两套降落伞系统，当主份降落伞系统出现故障时，自动打开备份伞系统。由于回收系统工作时所处高度较低，下降速度较快，时序指令安排紧密，难以实现降落伞工作情况人工遥控检测并进行工作模式的切换，因此需要实现降落伞工作情况的自动检测与判别，自动识别判断降落伞是否出现故障。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种降落伞工作情况自动检测系统及其检测方法，通过行程开关和两个高度信号器发送的信号，进行降落伞工作情况的自动检测和故障判别，在主份降落伞出现故障时自动切换启动备份降落伞，从而提高回收系统正常工作的可靠性。

本发明目的通过如下技术方案予以实现：

一种降落伞工作情况自动检测系统包括控制器、动作执行机构、行程开关、第一高度信号器和第二高度信号器，所述降落伞包括主份降落伞和备份降落伞，其中：

控制器：发送开伞指令到动作执行机构；如果在发送所述开伞指令后等待Δt时间后，没有收到行程开关发送的行程开关开启信号，则判断主份降落伞没有正常打开，其中Δt为设定的时间间隔值；如果在发送开伞指令Δt时间内，接收到行程开关发送的行程开关开启信号，认为主份降落伞正常打开，则采集第一高度信号器和第二高度信号器发送的第一接通信号和第二接通信号，并根据所述两个接通信号的发送时刻，以及第一大气压力阈值P_th1和第二大气压力阈值P_th2对应的设定高度值H₁和H₂，计算判决参数V，其中：如果V≤V_th，则判断主份降落伞工作正常，如果V>V_th，则判断主份降落伞工作不正常；V_th为设定的速度阈值；

动作执行机构：接收控制发送的开伞指令，并执行主份降落伞打开操作；

行程开关：包括与主份降落伞连接分离机构相连接的启动拔销，在控制器发送开伞指令后，如果所述启动拔销在主份降落伞连接分离机构的带动下被拉出，则发送行程开关开启信号到控制器；

第一高度信号器：在测试到的大气压力P₁≥P_th1时，发送第一接通信号到控制器，其中P_th1为设定的第一大气压力阈值，所述第一大气压力阈值P_th1对应的设定高度值为H₁；

第二高度信号器：在测试到的大气压力P₂≥P_th2时，发送第二接通信号到控制器，其中P_th2为设定的第二大气压力阈值且P_th2>P_th1，所述第二大气压力阈值P_th2对应的设定高度值为H₂。

在上述的降落伞工作情况自动检测系统中，所述行程开关安装在伞舱内，行程开关的启动拔销连接在主份降落伞连接分离机构的摇臂上，所述摇臂通过锁紧装置固定；在所述主份降落伞打开时，通过连接带拉动降落伞连接分离机构的摇臂，摇臂解锁并绕着固定轴转动，当摇臂转过设定的角度θ时，行程开关的启动拔销被拉出，行程开关启动工作并发送行程开关开启信号到控制器。

在上述的降落伞工作情况自动检测系统中，所述控制器根据所述第一接通信号和第二接通信号的发送时刻，以及第一大气压力阈值P_th1和第二大气压力阈值P_th2对应的设定高度值H₁和H₂计算判决参数V，具体计算方法如下：如果第一高度信号器发出第一接通信号的时刻为T₁，第二高度信号器发出第二接通信号的时刻为T₂，则判决参数V＝(H₁-H₂)/(T₂-T₁)。

在上述的降落伞工作情况自动检测系统中，所述控制器在发送开伞指令后等待Δt时间，并没有收到行程开关发送的行程开关开启信号，则判断主份降落伞没有正常打开，发送备份伞打开指令到动作执行机构，由动作执行机构启动备份降落伞；当控制器根据判决参数V与速度阈值V_th的比较结果判断主份降落伞工作不正常时，即V>V_th，则发送控制指令到动作执行机构，由动作执行机构分离发生故障的主份降落伞并启动备份降落伞。

在上述的降落伞工作情况自动检测系统中，还包括配电器，所述配电器为控制器、行程开关、第一高度信号器和第二高度信号器供电。

基于上述的一种降落伞工作情况自动检测系统的检测方法，包括以下步骤：

(1)、控制器发送开伞指令到动作执行机构，动作执行机构执行打开主份降落伞的操作；如果行程开关的启动拔销被拉出，行程开关启动工作并发送行程开关开启信号到控制器，并进入步骤(2)；如果行程开关的启动拔销在控制器发送开伞指令后未被拉出，则进入步骤(3)；

(2)、控制器在发送开伞指令后经过Δt₁后，接收到行程开关发送的行程开关开启信号，控制器采集第一高度信号器和第二高度信号器发送的第一接通信号和第二接通信号，并根据所述两个接通信号的发送时刻，以及第一大气压力阈值P_th1和第二大气压力阈值P_th2对应的设定高度值H₁和H₂，计算判决参数V，其中：如果V≤V_th，则判断主份降落伞工作正常，进入步骤(4)；如果V>V_th，则判断主份降落伞工作不正常，分离发生故障的主份降落伞并启动备份降落伞，进入步骤(4)；其中V_th为设定的速度阈值，Δt₁<Δt，Δt为设定的时间间隔；

(3)、控制器在发送开伞指令后经过Δt时间，未接收到行程开关发送的行程开关开启信号，判断主份降落伞没有打开，并启动备份降落伞，然后进入步骤(4)；

(4)、结束。

上述的降落伞工作情况自动检测方法，在步骤(2)中，控制器根据所述第一接通信号和第二接通信号的发送时刻，以及第一大气压力阈值P_th1和第二大气压力阈值P_th2对应的设定高度值H₁和H₂计算判决参数V，具体计算方法如下：如果第一高度信号器发出第一接通信号的时刻为T₁，第二高度信号器发出第二接通信号的时刻为T₂，则判决参数V＝(H₁-H₂)/(T₂-T₁)。

上述的降落伞工作情况自动检测方法，在步骤(2)中，如果判断主份降落伞工作不正常，则由动作执行机构将发生故障的主份降落伞分离，并启动备份降落伞。

上述的降落伞工作情况自动检测方法，在步骤(3)中，如果判断主份降落伞没有打开，则由动作执行机构启动备份降落伞。

本发明与现有技术相比的有益效果为：

(1)、本发明将行程开关的启动拔销与主份降落伞连接分离机构的摇臂相连接，因此可以通过行程开关是否开启来判断主份降落伞是否正常打开，而且在主份降落伞正常打开后，通过两个高度信号器返回信号的时间差和高度差，估算主份降落伞在打开下落过程中的降落速度，将该速度值与设定的阈值进行比较，判断主份降落伞是否出现故障，从而实现对航天器降落伞工作情况的自动检测和故障判别，该自动检测方法克服了人工遥控切换的缺点，快速识别主份降落伞是否出现故障，并及时启动备份降落伞；

(2)、本发明的检测方法只需要对行程开关的开启状态和高度信号器的信号进行采集，就能完成降落伞故障的自动检测与故障判别，该方法简单易行，可以推广应用于其他航天器的降落伞减速着陆系统设计领域。

附图说明

图1为本发明降落伞工作情况自动检测系统的组成框图；

图2为本发明中行程开关启动方式示意图；

图3为本发明降落伞工作情况自动检测方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述：

如图1所示的检测系统的组成框图，本发明的降落伞工作情况自动检测系统包括行程开关、第一高度信号器、第二高度信号器、控制器、动作执行机构和配电器，该降落伞包括主份降落伞和备份降落伞，其中：

行程开关安装在伞舱内，如图2所示的行程开关启动方式示意图，该行程开关4的启动拔销3连接在主份降落伞连接分离机构的摇臂2上，该摇臂2通过锁紧装置固定；在主份降落伞打开时，通过连接带拉动降落伞连接分离机构的摇臂2，摇臂解锁并绕着固定轴1转动，当摇臂2转过设定的角度θ时，行程开关4的启动拔销3被拉出，行程开关4启动工作并发送行程开关开启信号到控制器。

第一高度信号器和第二高度信号器可以通过感受到的大气压力得到返回器所处的高度，其中：

第一高度信号器在测试到的大气压力P₁≥P_th1时，发送第一接通信号到控制器，其中P_th1为设定的第一大气压力阈值，所述第一大气压力阈值P_th1对应的设定高度值为H₁；第二高度信号器在测试到的大气压力P₂≥P_th2时，发送第二接通信号到控制器，其中P_th2为设定的第二大气压力阈值且P_th2>P_th1，所述第二大气压力阈值P_th2对应的设定高度值为H₂；

控制器用于采集、接收行程开关和高度信号器发出的信号，根据预先设定的判定准则，对主份降落伞工作情况进行判断，决定是否启动备份降落伞。其中，控制器发送开伞指令到动作执行机构；如果在发送所述开伞指令后等待Δt时间后，控制器没有收到行程开关发送的行程开关开启信号，则判断主份降落伞没有正常打开，其中Δt为设定的时间间隔值；如果在发送开伞指令Δt时间内，控制器接收到行程开关发送的行程开关开启信号后，则采集第一高度信号器和第二高度信号器发送的第一接通信号和第二接通信号，并根据所述两个接通信号的发送时刻，以及第一大气压力阈值P_th1和第二大气压力阈值P_th2对应的设定高度值H₁和H₂，计算判决参数V，其中：如果V≤V_th，则判断主份降落伞工作正常，如果V>V_th，则判断主份降落伞工作不正常；V_th为设定的速度阈值。具体计算方法如下：如果第一高度信号器发出第一接通信号的时刻为T₁，第二高度信号器发出第二接通信号的时刻为T₂，则判决参数V＝(H₁-H₂)/(T₂-T₁)。

动作执行机构根据控制器发出的指令，打开主份降落伞或将故障的降落伞与返回器分离，并打开备份伞系统。

配电器的主要功能是将系统电源接入回收系统，用于给控制器、行程开关和两个高度信号器供电。

如图3所示的自动检测方法的流程图，本发明提供的降落伞工作情况自动检测系统的检测方法，包括以下步骤：

(1)、控制器发送开伞指令到动作执行机构，动作执行机构工作打开主份降落伞。如果行程开关的启动拔销被拉出，行程开关启动工作并发送行程开关开启信号到控制器，并进入步骤(2)；如果行程开关在控制器发送开伞指令后启动拔销未被拉出，则进入步骤(3)；

(2)、控制器在发送开伞指令后经过Δt₁后，接收到行程开关发送的行程开关开启信号，控制器采集第一高度信号器和第二高度信号器发送第一接通信号和第二接通信号，并根据所述两个接通信号的发送时刻，以及第一大气压力阈值P_th1和第二大气压力阈值P_th2对应的设定高度值H₁和H₂，计算判决参数V，其中：如果V≤V_th，则判断主份降落伞工作正常，进入步骤(4)；如果V>V_th，则判断主份降落伞工作不正常，则由控指器发送指令到动作执行机构，分离发生故障的主份降落伞并启动备份降落伞，进入步骤(4)；其中V_th为设定的速度阈值，Δt₁<Δt，Δt为设定的时间间隔；

在该步骤中，判决参数V具体计算方法如下：如果第一高度信号器发出第一接通信号的时刻为T₁，第二高度信号器发出第二接通信号的时刻为T₂，则判决参数V＝(H₁-H₂)/(T₂-T₁)。

(3)、控制器在发送开伞指令后经过Δt时间，未接收到行程开关发送的行程开关开启信号，判断主份降落伞没有打开，则由控制器发送指令到动作执行机构，启动备份降落伞，然后进入步骤(4)；

(4)、结束。

实施例：

在该实施例中，控制器发送开伞指令后，接收到行程开关发送的行程开关开启信号，第一高度信号器在T₁＝0s时发送第一接通信号到控制器，其感受压力对应的高度H₁＝6400m，第二高度信号器在T₂＝80s时发送第二接通信号到控制器，其感受压力对应的高度H₂＝5400m，则计算得到判决参数V＝(H₁-H₂)/(T₂-T₁)＝12.5m/s，其中设定的速度阈值V_th＝18m/s；由于V<V_th，则判断主份降落伞工作情况正常，控制器按照正常程序继续运行。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (8)

1.一种降落伞工作情况自动检测系统，其特征在于包括控制器、动作执行机构、行程开关、第一高度信号器和第二高度信号器，所述降落伞包括主份降落伞和备份降落伞，其中：

控制器：发送开伞指令到动作执行机构；如果在发送所述开伞指令后等待Δt时间后，没有收到行程开关发送的行程开关开启信号，则判断主份降落伞没有正常打开，其中Δt为设定的时间间隔值；如果在发送开伞指令Δt时间内，接收到行程开关发送的行程开关开启信号，认为主份降落伞正常打开，则采集第一高度信号器和第二高度信号器发送的第一接通信号和第二接通信号，并根据所述两个接通信号的发送时刻，以及第一大气压力阈值P_th1和第二大气压力阈值P_th2对应的设定高度值H₁和H₂，计算判决参数V，其中：如果V≤V_th，则判断主份降落伞工作正常，如果V＞V_th，则判断主份降落伞工作不正常，V_th为设定的速度阈值；

动作执行机构：接收控制发送的开伞指令，并执行主份降落伞打开操作；

行程开关：包括与主份降落伞连接分离机构相连接的启动拔销，在控制器发送开伞指令后，如果所述启动拔销在主份降落伞连接分离机构的带动下被拉出，则发送行程开关开启信号到控制器；

第一高度信号器：在测试到的大气压力P₁≥P_th1时，发送第一接通信号到控制器，其中P_th1为设定的第一大气压力阈值，所述第一大气压力阈值P_th1对应的设定高度值为H₁；

第二高度信号器：在测试到的大气压力P₂≥P_th2时，发送第二接通信号到控制器，其中P_th2为设定的第二大气压力阈值且P_th2＞P_th1，所述第二大气压力阈值P_th2对应的设定高度值为H₂。

2.根据权利要求1所述的一种降落伞工作情况自动检测系统，其特征在于：所述行程开关安装在伞舱内，行程开关的启动拔销连接在主份降落伞连接分离机构的摇臂上，所述摇臂通过锁紧装置固定；在所述主份降落伞打开时，通过连接带拉动降落伞连接分离机构的摇臂，摇臂解锁并绕着固定轴转动，当摇臂转过设定的角度θ时，行程开关的启动拔销被拉出，行程开关启动工作并发送行程开关开启信号到控制器。

3.根据权利要求1所述的一种降落伞工作情况自动检测系统，其特征在于：所述控制器根据所述第一接通信号和第二接通信号的发送时刻，以及第一大气压力阈值P_th1和第二大气压力阈值P_th2对应的设定高度值H₁和H₂计算判决参数V，具体计算方法如下：如果第一高度信号器发出第一接通信号的时刻为T₁，第二高度信号器发出第二接通信号的时刻为T₂，则判决参数V＝(H₁-H₂)/(T₂-T₁)。

4.根据权利要求1所述的一种降落伞工作情况自动检测系统，其特征在于：所述控制器在发送开伞指令后等待Δt时间，没有收到行程开关发送的行程开关开启信号，则判断主份降落伞没有正常打开，并发送备份伞打开指令到动作执行机构，由动作执行机构启动备份降落伞；当控制器根据判决参数V与速度阈值V_th的比较结果判断主份降落伞工作不正常时，即V＞V_th，则发送控制指令到动作执行机构，由动作执行机构分离发生故障的主份降落伞并启动备份降落伞。

5.根据权利要求1所述的一种降落伞工作情况自动检测系统，其特征在于：还包括配电器，所述配电器为控制器、行程开关、第一高度信号器和第二高度信号器供电。

6.基于权利要求1所述的一种降落伞工作情况自动检测系统的检测方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)、控制器发送开伞指令到动作执行机构，动作执行机构执行打开主份降落伞的操作；如果行程开关的启动拔销被拉出，行程开关启动工作并发送行程开关开启信号到控制器，并进入步骤(2)；如果行程开关的启动拔销在控制器发送开伞指令后未被拉出，则进入步骤(3)；

(2)、控制器在发送开伞指令后经过Δt₁后，接收到行程开关发送的行程开关开启信号，控制器采集第一高度信号器和第二高度信号器发送的第一接通信号和第二接通信号，并根据所述两个接通信号的发送时刻，以及第一大气压力阈值P_th1和第二大气压力阈值P_th2对应的设定高度值H₁和H₂，计算判决参数V，其中：如果V≤V_th，则判断主份降落伞工作正常，进入步骤(4)；如果V＞V_th，则判断主份降落伞工作不正常，分离发生故障的主份降落伞并启动备份降落伞，进入步骤(4)；其中V_th为设定的速度阈值，Δt₁＜Δt，Δt为设定的时间间隔；

(3)、控制器在发送开伞指令后经过Δt时间，未接收到行程开关发送的行程开关开启信号，判断主份降落伞没有打开，并启动备份降落伞，然后进入步骤(4)；

(4)、结束。

7.根据权利要求6所述的一种降落伞工作情况自动检测系统的检测方法，其特征在于：在步骤(2)中，控制器根据所述第一接通信号和第二接通信号的发送时刻，以及第一大气压力阈值P_th1和第二大气压力阈值P_th2对应的设定高度值H₁和H₂计算判决参数V，具体计算方法如下：如果第一高度信号器发出第一接通信号的时刻为T₁，第二高度信号器发出第二接通信号的时刻为T₂，则判决参数V＝(H₁-H₂)/(T₂-T₁)。

8.根据权利要求6所述的一种降落伞工作情况自动检测系统的检测方法，其特征在于：在步骤(2)中，如果判断主份降落伞工作不正常，则由动作执行机构将发生故障的主份降落伞分离，并启动备份降落伞。