CN106094659B - 一种具有两级独立环境力识别功能的引控器 - Google Patents
一种具有两级独立环境力识别功能的引控器 Download PDFInfo
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Abstract
一种具有两级独立环境力识别功能的引控器,通过集成电磁继电器和MEMS传感器实现了对发动机点火信号和主动段过载信号两级环境力的识别,提高了引控器的集成性、自主性和安全性。引控器通过1553B总线技术和RS485总线技术实现与控制系统和可编程执行机构的通讯,提高系统的通讯可靠性。同时,为提高引控器在上电瞬间的可靠性,采用了上电封锁IO输出的功能,在硬件上提高了产品的抗干扰能力和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有两级独立环境力识别功能的引控器,属于飞行器安全引爆控制技术领域。
背景技术
引控器是引信系统的重要设备,主要功能包括识别两级独立环境力;通过总线完成与控制系统以及可编程执行机构的通讯;在飞行中接收控制系统指令使可编程执行机构解除保险;实现自毁功能以及实现系统状态指示等功能。
目前引控器自身不具备识别两个独立环境力的功能,尤其无法识别过载,这导致引控器的独立性、智能性和安全性降低。按照原引控器设计思路,需要外部增加过载开关等设备实现第二级环境力的识别,这大大提高了整个系统的设备体积,阻碍了飞行器小型化的发展趋势。同时,目前引控器在智能化方面没有相关研究,主要停留在被动接收指令并执行的层面,亟须开展本领域相关研究。
发明内容
本发明的技术解决问题是:克服现有技术的不足,提供了一种具有两级独立环境力识别功能的引控器,提高了引控器的集成性、自主性、安全性和可靠性。
本发明采用的技术解决方案是:
一种具有两级独立环境力识别功能的引控器,包括:DSP电路、CPLD电路、继电器电路、I/O输出驱动电路、RS485通讯电路、1553B总线接口电路、一级环境力识别电路和二级环境力识别电路;
继电器电路包括过载识别继电器、解保继电器、准备抛罩继电器、抛罩继电器、引爆继电器、准备自毁继电器和自毁继电器;
飞行器控制系统依次通过1553B总线接口电路、CPLD电路、DSP电路和RS485通讯电路与飞行器上执行机构进行通讯,对飞行器上可编程执行机构进行装订;
一级环境力识别电路识别飞行器的点火信号,输出火工品母线电压给继电器电路中的各个继电器,继电器电路上电后准备开始工作;
飞行器控制系统通过1553B总线接口电路和CPLD电路给DSP电路依次发送过载信号采集指令、准备抛罩指令和抛罩指令,DSP电路接收到过载信号采集指令后,接收并处理二级环境力识别电路采集到的飞行器过载信息,DSP电路根据采集到的过载信息,通过I/O输出驱动电路控制过载识别继电器动作;
DSP电路接收到准备抛罩指令后,通过I/O输出驱动电路先控制准备抛罩继电器动作,再延时控制解保继电器动作;
DSP电路接收到抛罩指令后,通过I/O输出驱动电路先控制抛罩继电器动作,令飞行器进行抛罩,可编程执行机构延时发送引爆信号给引爆继电器,控制引爆继电器动作,从而对所述飞行器进行引爆;
异常情况下,飞行器控制系统通过1553B总线接口电路和CPLD电路给DSP电路依次发送准备自毁指令和自毁指令,DSP电路通过I/O输出驱动电路先后控制准备自毁继电器和自毁继电器动作,从而令飞行器执行自毁操作。
所述一级环境力识别电路采用点火继电器实现对飞行器点火信号的识别。
所述二级环境力识别电路采用冗余设计,包括两路相同的过载识别电路,每路过载识别电路均包括MEMS传感器、信号放大电路和调理变换电路;MEMS传感器采集飞行器过载信号,之后经过信号放大电路进行信号放大,再通过调理变换电路对放大后的信号进行限幅和阻抗匹配处理,最终输出处理后的过载信号给DSP电路。
所述CPLD电路包括总线接口模块和上电封锁模块,总线接口模块对XINTF总线进行转换,使得CPLD电路和DSP电路之间进行通讯,上电封锁模块发送上电封锁信号给I/O输出驱动电路,令I/O输出驱动电路在DSP电路上电后延时工作。
所述I/O输出驱动电路在DSP电路上电后延时1s工作。
所述DSP电路根据采集到的过载信息,通过I/O输出驱动电路控制过载识别继电器动作,具体为:当DSP电路采集到的过载信号大于等于6.5g时,通过I/O输出驱动电路控制过载识别继电器动作。
所述异常情况是指飞行器飞行姿态不受控。
本发明与现有技术相比的有益效果是:
(1)本发明在引控器设备内部集成了1553B总线和RS485总线两种实时通讯总线,实现了与控制系统和可编程执行机构的无缝连接。引控器通过1553B总线能够实时响应控制系统的各项时序指令;同时能够根据相应指令完成与可编程执行机构的通讯装订。该总线通道的建立使控制系统和引信系统能够在飞行器飞行过程中能够实时通讯,保证了整个飞行器的正常工作。
(2)本发明的一级环境力识别电路通过对飞行器的点火信号进行识别来为后续的继电器电路提供供电电压。该功能采用纯硬件电路设计实现,为飞行器提供了一级保险。在该环境力未识别的情况下,能够保证后续继电器无法工作,从而确保了飞行器的安全性。
(3)本发明的二级环境力识别电路采用MEMS传感器实现对飞行器飞行过程中过载信息的实时获取,从而使引控器具有智能识别功能。该部分电路采用双冗余设计,提高系统的工作可靠性。该功能作为引控器二级解保的一个前提,提高了引信系统的安全性,即如果该信号未识别到,则无法进行后续的解保及引爆动作。通过该二级环境力识别电路的应用,使得飞行器在运输,总装过程中的安全性。另外,采用引控器内部模块化的集成方式,减小了引控器的体积,提高了系统集成度。
(4)本发明的CPLD电路一方面实现了DSP电路与1553B接口电路的连接,一方面实现了上电封锁IO输出的功能。该设计保证了DSP的1553B总线的接口的正常工作。同时,上电封锁IO输出的功能可以保证引控器的在上电过程中,不会由于DSP电路工作不稳定而误发一些错误信号,从而保证引控器在上电初始化过程中的安全。
(5)本发明的继电器电路在使用了串并联的设计,同时对继电器的触点过流能力进行了降额设计,提高了电路工作可靠性。
附图说明
图1为本发明系统架构示意图;
图2为本发明CPLD电路功能实现框图;
图3为本发明继电器电路示意图;
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的详细描述。
本发明提出的引控器一体化设计通过集成电磁继电器和MEMS传感器实现了对发动机点火信号和主动段过载信号两级环境力的识别,提高了引控器的集成性、自主性和安全性。引控器通过1553B总线技术和RS485总线技术实现与控制系统和可编程执行机构的通讯,提高系统的通讯可靠性。同时,为提高引控器在上电瞬间的可靠性,采用了上电封锁IO输出的功能,在硬件上提高了产品的抗干扰能力和可靠性。
如图1所示,本发明提供了一种具有两级独立环境力识别功能的引控器,包括:DSP电路、CPLD电路、继电器电路、I/O输出驱动电路、RS485通讯电路、1553B总线接口电路、一级环境力识别电路和二级环境力识别电路;
如图3所示,继电器电路包括过载识别继电器、解保继电器、准备抛罩继电器、抛罩继电器、引爆继电器、准备自毁继电器和自毁继电器;
飞行器控制系统依次通过1553B总线接口电路、CPLD电路、DSP电路和RS485通讯电路与飞行器上执行机构进行通讯,对飞行器上可编程执行机构进行装订;
一级环境力识别电路识别飞行器的点火信号,输出火工品母线电压给继电器电路中的各个继电器,继电器电路上电后准备开始工作;
飞行器控制系统通过1553B总线接口电路和CPLD电路给DSP电路依次发送过载信号采集指令、准备抛罩指令和抛罩指令,DSP电路接收到过载信号采集指令后,接收并处理二级环境力识别电路采集到的飞行器过载信息,DSP电路根据采集到的过载信息,通过I/O输出驱动电路控制过载识别继电器动作;
DSP电路接收到准备抛罩指令后,通过I/O输出驱动电路先控制准备抛罩继电器动作,再延时控制解保继电器动作;
DSP电路接收到抛罩指令后,通过I/O输出驱动电路先控制抛罩继电器动作,令飞行器进行抛罩,可编程执行机构延时发送引爆信号给引爆继电器,控制引爆继电器动作,从而对所述飞行器进行引爆;
异常情况下,飞行器控制系统通过1553B总线接口电路和CPLD电路给DSP电路依次发送准备自毁指令和自毁指令,DSP电路通过I/O输出驱动电路先后控制准备自毁继电器和自毁继电器动作,从而令飞行器执行自毁操作。异常情况是指飞行器飞行姿态不受控,无法控制飞行器的状态。
如图1所示,一级环境力识别电路采用点火继电器实现对飞行器点火信号的识别。在未识别该信号时,继电器电路始终处于无电状态,无法进行后续工作,保证了飞行器的安全性和可靠性。
二级环境力识别电路采用冗余设计,包括两路相同的过载识别电路,每路过载识别电路均包括MEMS传感器、信号放大电路和调理变换电路;MEMS传感器采集飞行器过载信号,之后经过信号放大电路进行信号放大,再通过调理变换电路对放大后的信号进行限幅和阻抗匹配处理,最终输出处理后的过载信号给DSP电路。当过载值大于阈值时,DSP输出开关动作,控制过载识别继电器动作,作为二级解保的一道安全环节,提高了引控器的安全性。
如图2所示,CPLD电路包括总线接口模块和上电封锁模块,总线接口模块对XINTF总线进行转换,使得CPLD电路和DSP电路之间进行通讯,上电封锁模块会在CPLD上电后开始计时,当计时预定时间后,将电平转换芯片的输出使能置位,从而保证在上电过程中,IO信号输出始终处于无效状态,防止继电器误动作。
引控器的主要功能是确保飞行器在勤务处理、测试、飞行、发射和长期贮存过程的安全以及在飞行中完成模式和参数装定、并根据控制时序可靠解保、引爆等。引控器在飞行器起飞过程中,通过一级环境力识别电路完成对发动机点火信号的识别,从而为继电器电路提供火工品母线电压。在飞行器飞行过程中,引控器通过二级环境力识别电路对过载进行识别,控制过载识别继电器动作,为二级解保提供前提。同时,引控器可以随时通过1553B总线实现与控制系统的通讯,并根据时序指令控制继电器动作。通过RS485总线,引控器可以实现对可编程执行机构的装订通讯。如果飞行器出现姿态失控的状态,则引控器可以根据控制系统的准备自毁和自毁指令实现自毁,防止造成进一步的危害。
实施例:
本发明采用TI公司的DSP芯片作为核心处理器,CPLD芯片作为接口芯片完成总线的接口匹配,同时实现1s的上电封锁功能,保证引控器在上电过程中不会产生继电器误动作。继电器电路采用电磁继电器和固态继电器搭配构建。1553B总线接口电路采用772所的B61580芯片实现总线通讯,引控系统的子地址代号为RT15;1553B总线为双余度总线,分为A、B总线,具有较高的可靠性。在使用过程中,MEMS传感器会对引控器的过载进行实时感应,当感应到6.5g的过载值时,CPU控制过载识别继电器动作,为二级解保提供前提条件。引控器分为四个模块,层叠安装在一起,具有很好的维修性和较高的模块化水平。
本发明提出的一体化引控器设计已成功应用于XXX21型号,并进行了多次飞行试验,试验证明该设计能够稳定可靠地实现对两级环境力的识别,并能够根据时序要求实现与控制系统和执行机构的总线通讯,并且在试验中未出现继电器在上电过程中误动作的情况。证明产品各项功能满足指标要求,具有广泛的应用前景。
Claims (7)
1.一种具有两级独立环境力识别功能的引控器,其特征在于包括:DSP电路、CPLD电路、继电器电路、I/O输出驱动电路、RS485通讯电路、1553B总线接口电路、一级环境力识别电路和二级环境力识别电路;
继电器电路包括过载识别继电器、解保继电器、准备抛罩继电器、抛罩继电器、引爆继电器、准备自毁继电器和自毁继电器;
飞行器控制系统依次通过1553B总线接口电路、CPLD电路、DSP电路和RS485通讯电路与飞行器上执行机构进行通讯,对飞行器上可编程执行机构进行装订;
一级环境力识别电路识别飞行器的点火信号,输出火工品母线电压给继电器电路中的各个继电器,继电器电路上电后准备开始工作;
飞行器控制系统通过1553B总线接口电路和CPLD电路给DSP电路依次发送过载信号采集指令、准备抛罩指令和抛罩指令,DSP电路接收到过载信号采集指令后,接收并处理二级环境力识别电路采集到的飞行器过载信息,DSP电路根据采集到的过载信息,通过I/O输出驱动电路控制过载识别继电器动作,即当过载值大于阈值时,DSP输出开关动作,控制过载识别继电器动作;
DSP电路接收到准备抛罩指令后,通过I/O输出驱动电路先控制准备抛罩继电器动作,再延时控制解保继电器动作;
DSP电路接收到抛罩指令后,通过I/O输出驱动电路先控制抛罩继电器动作,令飞行器进行抛罩,可编程执行机构延时发送引爆信号给引爆继电器,控制引爆继电器动作,从而对所述飞行器进行引爆;
异常情况下,飞行器控制系统通过1553B总线接口电路和CPLD电路给DSP电路依次发送准备自毁指令和自毁指令,DSP电路通过I/O输出驱动电路先后控制准备自毁继电器和自毁继电器动作,从而令飞行器执行自毁操作。
2.根据权利要求1所述的一种具有两级独立环境力识别功能的引控器,其特征在于:所述一级环境力识别电路采用点火继电器实现对飞行器点火信号的识别。
3.根据权利要求1所述的一种具有两级独立环境力识别功能的引控器,其特征在于:所述二级环境力识别电路采用冗余设计,包括两路相同的过载识别电路,每路过载识别电路均包括MEMS传感器、信号放大电路和调理变换电路;MEMS传感器采集飞行器过载信号,之后经过信号放大电路进行信号放大,再通过调理变换电路对放大后的信号进行限幅和阻抗匹配处理,最终输出处理后的过载信号给DSP电路。
4.根据权利要求1所述的一种具有两级独立环境力识别功能的引控器,其特征在于:所述CPLD电路包括总线接口模块和上电封锁模块,总线接口模块对XINTF总线进行转换,使得CPLD电路和DSP电路之间进行通讯,上电封锁模块发送上电封锁信号给I/O输出驱动电路,令I/O输出驱动电路在DSP电路上电后延时工作。
5.根据权利要求4所述的一种具有两级独立环境力识别功能的引控器,其特征在于:所述I/O输出驱动电路在DSP电路上电后延时1s工作。
6.根据权利要求1所述的一种具有两级独立环境力识别功能的引控器,其特征在于:所述DSP电路根据采集到的过载信息,通过I/O输出驱动电路控制过载识别继电器动作,具体为:当DSP电路采集到的过载信号大于等于6.5g时,通过I/O输出驱动电路控制过载识别继电器动作。
7.根据权利要求1所述的一种具有两级独立环境力识别功能的引控器,其特征在于:所述异常情况是指飞行器飞行姿态不受控。
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