CN106248051B - 导弹飞行参数记录装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导弹飞行参数记录装置，涉及数据采集和测量装置技术领域。所述装置包括便携式主机，所述便携式主机包括视频采集压缩模块、嵌入式MCU数据采集模块、嵌入式计算机、DC‑DC电源转换模块、人机交互模块和锂离子自动充放电模块。所述参数记录装置可及时发现导弹发射车可能出现的故障，对导弹发射过程中的参数进行采集和记录，使相应武器装备运行更稳定，并提高部队训练水平。

Description

导弹飞行参数记录装置

技术领域

本发明涉及数据采集和测量装置技术领域，尤其涉及一种导弹飞行参数记录装置。

背景技术

指令信号是控制导弹飞行直至击中目标的核心信号，是关系到战车完成战斗任务的关键。指令信号是在制导电子箱中形成的，制导电子箱根据电视测角仪测得的导弹方位和俯仰角偏差、角速度传感器以及载车倾斜仪测得的倾斜角信号，按控制方程解算出俯仰和偏航控制指令信号，经编码后送给激光发射机，由激光发射机发出控制指令信号，控制导弹机动飞行，直至击中目标。目前，虽然有的导弹武器系统配备了检测工程车，但导弹检测工程车没有对导弹发射车发出的指令信号正确性进行检测，若不对此信号进行检测，就不能确定导弹发射车是否正常。

此外，在部队的训练中，实弹打靶是检验部队训练效果和武器系统整体性能的一个重要科目，而导弹的发射过程一瞬即逝，在这一过程中武器系统工作是否正常，战士操作是否正确，仅依靠现场观察，难以得到准确的判断，特别是近期部队实弹打靶训练中导弹发射作业失败(高飞弹)的过程，由于没有现场实时记录的数据，技术人员要进行故障分析和故障定位，并实施技术改进都无法进行，所以如何在有限的实弹训练中，收集大量的数据信息，并对这一过程进行客观公正的评价，对提高部队战士的操作技能和武器系统的性能都是非常重要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种导弹飞行参数记录装置，所述参数记录装置可及时发现导弹发射车可能出现的故障，对导弹发射过程中的参数进行采集和记录，使相应武器装备运行更稳定，并提高部队训练水平。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种导弹飞行参数记录装置，其特征在于：包括便携式主机，所述便携式主机包括视频采集压缩模块、嵌入式MCU数据采集模块、嵌入式计算机、DC-DC电源转换模块、人机交互模块和锂离子自动充放电模块，导弹发射车中的电视测角装置的信号输出端分别与视频采集压缩模块以及嵌入式MCU数据采集模块的信号输入端连接，导弹发射车中制导装置以及激光发射装置的信号输出端与所述嵌入式MCU数据采集模块的信号输入端连接；所述视频采集压缩模块以及嵌入式MCU数据采集模块的信号输入端与所述嵌入式计算机的信号输入端连接，所述视频采集压缩模块用于完成对导弹发射车电视测角装置产生的模拟视频的数字化采集、压缩和缓冲传输，所述嵌入式MCU数据采集模块用于完成对导弹发射车电视测角装置产生的弹标高低和方位角偏差信号、制导装置产生的导弹姿态控制信号和激光发射机产生的激光指令信号进行采集、缓存和传输；所述人机交互模块与所述嵌入式计算机双向连接，所述锂离子自动充放电模块通过所述DC-DC电源转换模块与所述便携式主机中需要供电的模块的电源输入端连接，用于为其提供工作电源。

进一步的技术方案在于：所述参数记录装置还包括外置可移动数据存储设备模块和外置AC-DC电源模块，所述外置可移动数据存储设备模块与所述嵌入式计算机的数据传输端口连接，所述AC-DC电源模块的电源输入端与220V市电或发电机的电源输出端连接，所述AC-DC电源模块的输出端与所述DC-DC电源转换模块的电源输入端连接。

进一步的技术方案在于：所述视频采集压缩模块包括视频数字化采集模块、USB高速数据传输单元、RS232通用串行接口单元、FPGA单元、CPLD单元、静态存储单元和非易失性程序存储单元，所述视频数字化采集模块的输入端与电视测角装置的信号输出端连接，视频数字化采集模块的信号输出端与所述FPGA单元的信号输入端连接，用于完成视频行、场同步控制，以及A/D转换；所述USB高速数据传输单元与所述FPGA单元双向连接，用于完成视频连续场图像传输；所述RS232通用串行接口单元与所述FPGA单元双向连接，用于实现所述视频采集压缩模块与所述嵌入式计算机进行数据通讯；所述CPLD单元与所述FPGA单元的输入端连接，用于完成配置FPGA工作时序；所述静态存储单元与所述FPGA单元双向连接，用于数据缓冲；所述非易失性程序存储单元与所述FPGA单元的输入端连接，用于存储FPGA单元使用的程序；所述FPGA单元用于完成视频数据的压缩，接口控制和数据传输，视频解压缩以及视频回放。

进一步的技术方案在于：所述视频数字化采集模块采用飞利浦公司视频解码芯片SAA711。

进一步的技术方案在于：所述USB高速数据传输单元采用CY7C68013型芯片。

进一步的技术方案在于：所述RS232通用串行接口单元使用SP3232ECP型芯片。

进一步的技术方案在于：所述嵌入式MCU数据采集模块包括嵌入式ARM7处理器、UART串行接口模块、USB数据传输接口模块、数据采集接口模块、系统复位电路、SDRAM数据存储器以及FLASF程序存储器，所述UART串行接口模块与所述嵌入式ARM7处理器双向连接，用于实现所述数据采集模块与嵌入式计算的数据交互；USB数据传输接口模块与所述嵌入式ARM7处理器双向连接，用于实现数据采集模块与嵌入式计算的数据交互；所述系统复位电路与所述嵌入式ARM7处理器的复位端连接；所述SDRAM数据存储器以及FLASF程序存储器与所述ARM7处理器双向连接，用于存储相关数据；所述数据采集接口模块的输入端与所述制导装置以及激光发射机的信号输出端连接，所述数据采集接口的输出端与所述ARM7处理器的信号输入端连接。

进一步的技术方案在于：所述系统复位电路包括芯片U1，所述芯片U1使用带有I2C存储的电源监控芯片CAT1025JI-30，复位开关的一端接地，另一端分为两路，第一路与所述U1的1脚连接，第二路经电阻R85接VDD，所述U1的2脚分为两路，第一路经电阻R67接VDD，第二路为所述复位电路的复位信号输出端，所述U1的3脚经电阻R30接地，所述U1的4脚和7脚接地，所述U1的5脚分为两路，第一路经电阻R21接VDD，第二路与所述处理器的SDA引脚连接；所述U1的6脚分为两路，第一路经电阻R20接VDD，第二路与所述处理器的SCL引脚连接，所述U1的8脚接VDD。

进一步的技术方案在于：所述数据采集接口模块包括四个SP3243E型串口芯片。

进一步的技术方案在于：所述锂离子自动充放电模块包括脉宽调制型开关电源集成控制芯片N4，所述N4使用KA7500B，所述N4的1脚分为两路，第一路经电阻R10接地，第二路经电阻R9与电阻R20以及电感L1的结点连接；所述N4的2脚分为两路，第一路经电容C3与所述N4的3脚连接，第二路依次经电阻R15、电阻R16以及发光二极管H1接地；所述N4的4脚经电阻R21接地；所述N4的5脚经电容C2接地；所述N4的6脚经电阻R4接地；所述N4的7脚接地；所述N4的8脚与所述N4的11脚连接；所述N4的9-10脚接地；所述N4的11脚经电阻R2与三极管T1的基极连接；所述N4的12脚分成两路，第一路与三极管T1的发射极连接，第二路经电阻R1与三极管的基极连接；所述N4的13脚接地；所述N4的14脚接电阻R15与电阻R16的结点；所述N4的15脚分为两路第一路经电阻R8接电阻R15与电阻R16的结点，第二路经电容C5接所述N4的3脚；所述充放电模块的电源输入端与所述三极管T1的发射极连接，所述充放电模块的电源输入端设有反向二极管D1，所述三极管T1的集电极分为两路，第一路与反向二极管D2连接，第二路经电感L1与电阻R20的一端连接，电阻R20的另一端为所述充放电模块的电源输出端，电阻R12与所述电阻R20并联；电阻R14的一端与所述充放电模块的电源输出端连接，另一端与所述N4的2脚连接；电容C4的一端接地，另一端与充放电模块的电源输出端连接；充放电模块的电源输出端设有下拉电阻R19，下拉电阻R19的另一端依次经电阻R10、滑动变阻器VR1以及电阻R17后接地；所述N4的16脚接所述滑动变阻器VR1与电阻R17的结点。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述参数记录装置可配备到导弹作战分队，用于导弹发射车在进行勤务修理时，通过自动数据采集和处理分析，可以及时发现可能出现的故障征兆，查找产生的故障原因；也可在实弹打靶前，通过数据采集和分析处理，确认导弹发射车的技术状态，即该车能否完成正常导弹发射任务。

所述参数记录装置也可用于在实弹打靶训练过程中，对导弹发射全过程的与导弹控制指令相关的数据进行实时采集存储，并进行后期回放、分析，判断导弹发射过程中导弹发射车的工作是否正常。也可通过数据回溯，对导弹发射的训练成绩进行分析评价，以提高部队训练水平。

所述参数记录装置也可用于军代表的检验验收和工厂生产、调试和试验，可改进军代表检验验收手段，提高装备生产的效率和质量。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明所述导弹飞行参数记录装置的原理框图；

图2是视频采集压缩模块的原理框图；

图3是SAA7113H和FPGA连接的电路原理图；

图4是CPLD单元的电路原理图；

图5是RS232通用串行接口单元的电路原理图；

图6是嵌入式MCU数据采集模块的原理框图；

图7-8是嵌入式MCU数据采集模块所使用的电源电路的原理图；

图9是系统复位电路的原理图；

图10锂离子自动充放电模块的电路原理图；

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，本发明公开了一种导弹飞行参数记录装置，包括便携式主机，所述便携式主机包括视频采集压缩模块、嵌入式MCU数据采集模块、嵌入式计算机、DC-DC电源转换模块、人机交互模块和锂离子自动充放电模块，优选的，所述嵌入式计算机使用PC-104型嵌入式计算机。导弹发射车中的电视测角装置的信号输出端分别与视频采集压缩模块以及嵌入式MCU数据采集模块的信号输入端连接，导弹发射车中制导装置以及激光发射装置的信号输出端与所述嵌入式MCU数据采集模块的信号输入端连接；所述视频采集压缩模块以及嵌入式MCU数据采集模块的信号输入端与所述嵌入式计算机的信号输入端连接，所述视频采集压缩模块用于完成对导弹发射车电视测角装置产生的模拟视频的数字化采集、压缩和缓冲传输，所述嵌入式MCU数据采集模块用于完成对导弹发射车电视测角装置产生的弹标高低和方位角偏差信号、制导装置产生的导弹姿态控制信号和激光发射机产生的激光指令信号进行采集、缓存和传输；所述人机交互模块与所述嵌入式计算机双向连接，所述锂离子自动充放电模块通过所述DC-DC电源转换模块与所述便携式主机中需要供电的模块的电源输入端连接，用于为其提供工作电源。

软件包括：在PC-104嵌入式计算机上运行的基于WINDOWS2000系统的BCB++2006高级程序语言开发的软件，和在ARM7上运行的基于uCOS-II嵌入式实时系统，使用ADS1.2编译环境开发的C/C++和汇编语言混合编程的嵌入式软件，和在Quartus II开发环境中基于VHDL设计语言开发配置FPGA的固件。

所述记录装置可完成两项主要功能：

第一，是检测和故障诊断功能。即在导弹发射车模拟发射或系统自检时，完成对导弹发射车的电视测角装置产生的弹标高低、方位角偏差数据进行实时采集，对制导装置产生的导弹控制方位、偏航数据进行实时采集，对激光发射机发出的激光指令进行实时采集，对电视测角装置产生的模拟视频信号进行数字化转换，并进行图象处理和弹标识别，通过数据分析和处理自动得出导弹发射指令回路工作是否正常。通过此功能可在导弹发射车进行勤务修理时，通过记录的数据，可以及时发现可能出现的故障征兆，查找产生的故障的原因；也可在实打靶前，通过分析数据采集和分析处理，可确认***导弹发射车的技术状态，即该车能否完成正常导弹发射任务。

第二，实弹打靶实时数据记录和处理回放功能。即该设备具有“黑匣子”功能，在实弹打靶过程中，对导弹发射车的电视测角装置产生的弹标高低、方位角偏差数据，制导装置产生的导弹控制方位、偏航数据，激光发射机发出的激光指令数据进行实时采集存储，对电视测角装置产生的模拟视频信号进行数字化转换并实时采集存储，在实弹打靶后，可通过对数据进行分析处理和回放等功能，再现整个导弹发射过程。通过此功能可实现数据回溯，对评价导弹发射的训练成绩和部队提高训练水平具有很重要的意义。

其中，PC-104计算机采用研华的PCM-3370F-M0A1嵌入式计算机板，采用650MHz Fanless处理器和威盛的VT8606和VT82C686B芯片组，板载内存256MB，具有共享内存的VGA/LCD控制器和PC/104and PC/104-Plus数据总线，配备了IDE接口的40GB电子盘。

为了使设备在车载电源和市电(或发电机电源)切换过程中不间断工作，设计了不间断电源。设计采用了重量轻，储能高的锂离子电池，并设计了电源充放电自动控制模块。锂离子自动充放电电源模块由6节锂离子电池、充放电电压和电流自动控制板组成，最大可提供电压25.2V，最大输出电流为4.2A，常温额定容量为3.6AH。

DC-DC电源转换模块包括两个单元，一个是为PC-104嵌入式计算机、MCU单片机、视频采集卡和数据采集卡提供电源，此单元采用符合PC/104规范的美国RTD的XPWR104HR-75W电源模块，宽电压输入范围8-32VDC，输出电压5V，12V，最大输出功率：75W，具有输出超负荷及短路保护功能，输入滤波、反极性和过压保护等功能，其转换效率可达92％；另一个单元是为液晶显示器提供电源，输入为15－32VDC，输出+12VDC，额定输出电流3A。

触摸式人机交互设备模块由液晶显示单元和触摸屏单元组成。液晶显示单元选用元太的PD064VT5液晶显示器，屏幕尺寸6.4英寸，显示分辨率为640×R G B×480，色彩262,144colors，为检测设备提供程序界面显示和数据和视频采集分析结果显示；触摸屏单元采用PenMount 95251触摸屏，其接口为USB1.1，设备提供友好的人机交互功能。

所述参数记录装置还包括外置可移动数据存储设备模块和外置AC-DC电源模块，所述外置可移动数据存储设备模块与所述嵌入式计算机的数据传输端口连接，所述AC-DC电源模块的电源输入端与220V市电或发电机的电源输出端连接，所述AC-DC电源模块的输出端与所述DC-DC电源转换模块的电源输入端连接。此外，所述记录装置与被记录装置之间需要通过视频采集连接电缆、发射车电源连接电缆以及专用VGA视频电缆连接。

外置可移动数据存储设备模块，选用USB接口80GB大容量的移动硬盘，对检测、记录和分析得到的发射控制数据和视频数据进行存储。外置AC-DC电源模块，当系统不于导弹发射车连接情况下，由该AC-DC电源模块提供稳定的直流电源。输入电压220V AC，频率50HZ±5％，输入电流为0.35A，输出电压24V DC,输出电流3A。

如图2所示，所述视频采集压缩模块包括视频数字化采集模块、USB高速数据传输单元、RS232通用串行接口单元、FPGA单元、CPLD单元、静态存储单元和非易失性程序存储单元。所述视频数字化采集模块的输入端与电视测角装置的信号输出端连接，视频数字化采集模块的信号输出端与所述FPGA单元的信号输入端连接，用于完成视频行、场同步控制，以及A/D转换；所述USB高速数据传输单元与所述FPGA单元双向连接，用于完成视频连续场图像传输；所述RS232通用串行接口单元与所述FPGA单元双向连接，用于实现所述视频采集压缩模块与所述嵌入式计算机进行数据通讯；所述CPLD单元与所述FPGA单元的输入端连接，用于完成配置FPGA工作时序；所述静态存储单元与所述FPGA单元双向连接，用于数据缓冲；所述非易失性程序存储单元与所述FPGA单元的输入端连接，用于存储FPGA单元使用的程序；所述FPGA单元用于完成视频数据的压缩，接口控制和数据传输，视频解压缩以及视频回放。

视频采集压缩模块主要完成对导弹发射车电视测角装置产生的模拟视频的数字化采集、压缩和缓冲传输功能。

工作流程为：系统上电复位后，CPLD读取FLASH中的配置程序段，完成对FPGA进行配置，FPGA的软内核开始工作，按照要求配置好SAA7113的寄存器，并为SAA7113在SDRAM上开出两个图像数据缓冲区，为FPGA图像压缩在SDRAM上开出两个图像数据缓冲区，为CY7C68013在开出两个图像数据缓冲区(和FPGA图像压缩的缓冲区共用)，配置完成后，FPGA的软内核处于等待状态并监听RS-232串行口命令，等接到自检命令后，进行模块自检并发送自检好的代码，当接到采集命令时，通过I²C总线写SAA7113的寄存器，开始模数转换，进行数字图像采集并写入缓冲区，当一场图像采集后，FPGA的软内核从SAA7113的缓冲区内读取图像数据并对图像进行压缩处理，所用的压缩算法为JEPG2000，压缩完成后写入CY7C68013的缓冲区，CY7C68013的缓冲区写满一场图像数据后，FPGA将此缓冲区的数据发送给CY7C68013的FIFO,CY7C68013将图像数据打包，发送给PC-104计算机。此过程不断循环。当FPGA的软内核从RS-232串行口接到停止采集命令后图像采集过程停止。

主要元器件介绍

FPGA单元采用表贴封装EP2C20F484C8。视频数字化采集模块采用飞利浦公司视频解码芯片SAA7113，SAA7113是一种视频解码芯片，它可以输入4路模拟视频信号，通过内部寄存器的不同配置可以对4路输入进行转换，输入可以为4路CVBS或2路S视频(Y/C)信号，输出8位“VPO”总线，为标准的ITU 656、YUV 4：2：2格式。

SAA7113兼容PAL、NTSC、SECAM多种制式，可以自动检测场频适用的50或60Hz，可以在PAL、NTSC之间自动切换。7113内部具有一系列寄存器，可以配置为不同的参数，对色度、亮度等的控制都是通过对相应寄存器改写不同的值，寄存器的读写需要通过I2C总线进行。

SAA7113的模拟与数字部分均采用+3.3V供电，数字I/O接口可兼容+5V，正常工作时功耗0.4W,空闲时为0.07W。7113需外接24.576MHz晶体，内部具有锁相环(LLC)，可输出27MHz的系统时钟。芯片具有上电自动复位功能，另有外部复位管脚(CE)，低电平复位，复位以后输出总线变为三态，待复位信号变高后自动恢复，时钟丢失、电源电压降低都会引起芯片的自动复位。7113为QFP44封装，SAA7113H和FPGA连接的电路原理图如图3所示。

静态存储单元：采用的是目前应用比较多的MT48LC4M16单片4M×16Bit的两片sdram并联形成32位带宽。最大支持到MT48LC16M16型号SDRAM。使用MT48LC4M16时36管脚悬空，使用MT48LC16M16时36管脚为SA[12]。

非易失性程序存储单元：采用的是目前应用比较多的Intel公司的大容量nor型flash 28F128J3,28F640J3,28F320J3。最大支持到32MB x 8bit。其中，EA24是为了扩展32M×8Bit，EA23是为了扩展16M×8Bit，管脚EA22是为了接8M×8Bit。

CPLD单元：CPLD采用MAXII系列EPM570T100C5，使用CPLD控制FPGA配置管脚，从flash中取出FPGA配置程序传入FPGA中执行，其原理如图4所示。

USB高速数据传输单元：选用Cypress Semiconductor公司的CY7C68013，CY7C68013属于EZ－USB FX2系列，EZ－USB FX2是世界上第一款集成USB2.0的微处理器，它集成了USB2.0收发器、SIE(串行接口引擎)、增强的8051微控制器和可编程的外围接口。FX2这种独创性结构可使数据传输率达到56Mbytes/s，即USB2.0允许的最大带宽。在FX2中，智能SIE可以硬件处理许多USB1.1和USB2.0协议，从而减少了开发时间和确保了USB的兼容性。GPIF(General Programmable Interface)和主/从端点FIFO(8位或16位数据总线)为ATA、UTOPIA、EPP、PCMCIA和DSP等提供了简单和无缝连接接口。

RS232通用串行接口单元：串行口芯片采用SP的通用串口芯片SP3232ECP，此芯片可实现两个通道的RS232数据的同时传输，其原理图如图5所示。

电源电路：视频采集压缩模块需要两路电源，一路为+3.3V，一路为+1.2V，设计采用线型可调电源LM1085，芯片的输入电压为+5V，通过调整电路中输出参考电阻的R3、R4，R5、R6，可以获得+3.3V和+1.2V输出。两路输出的电流可达到2A。

嵌入式MCU数据采集模块采用PHILIP的RAM7嵌入式MCU和配套外围电路，完成对导弹发射车电视测角装置产生的弹标高低和方位角偏差信号，制导装置产生的导弹姿态控制信号，激光发射机产生的激光指令信号进行采集、缓存和传输功能。

如图6所示，所述嵌入式MCU数据采集模块包括嵌入式ARM7处理器、UART串行接口模块、USB数据传输接口模块、数据采集接口模块、系统复位电路、SDRAM数据存储器以及FLASF程序存储器。所述UART串行接口模块与所述嵌入式ARM7处理器双向连接，用于实现所述数据采集模块与嵌入式计算的数据交互；USB数据传输接口模块与所述嵌入式ARM7处理器双向连接，用于实现数据采集模块与嵌入式计算的数据交互；所述系统复位电路与所述嵌入式ARM7处理器的复位端连接；所述SDRAM数据存储器以及FLASF程序存储器与所述ARM7处理器双向连接，用于存储相关数据；所述数据采集接口模块的输入端与所述制导装置以及激光发射机的信号输出端连接，所述数据采集接口的输出端与所述ARM7处理器的信号输入端连接。

工作原理系统上电复位后，嵌入式ARM7处理器从外部程序存储器FLASH中读取程序，对系统I/0口进行初始化，对USB口和UART口进行初始化，对数据采集口进行初始化，分配数据缓冲区(包括电视测角方位、高低角偏差数据缓冲区，导弹偏航、俯仰控制数据缓冲区，输入激光发射机控制指令数据缓冲区，激光输出光电转换后数据缓冲区，初始化系统中断端口)，系统初始化结束，延时后等待上位机握手自检指令，并向上位机发送系统初始化状态指令，此时软件处于等状态，并监听UART串行口的指令，当接收到数据采集准备指令后，启动各中断端口，当中断端口检测得到导弹发射车的击发信号后，启动数据采集子程序，启动USB数据传输子程序，进行数据采集、缓冲、传输。当接到上位机发出的数据采集完毕指令后，退出数据采集、传输程序，进入待机状态。

主要元器件：

嵌入式ARM7处理器：采用LPC2210型ARM处理器，LPC2210是基于一个支持实时仿真和跟踪的16/32位ARM7TDMI-STM CPU。对代码规模有严格控制的应用可使用16位Thumb模式将代码规模降低超过30％，而性能的损失却很小。

由于LPC2210的144脚封装、极低的功耗、多个32位定时器、8路10位ADC、PWM输出以及多达9个外部中断使它们特别适用于工业控制、医疗系统、访问控制和电子收款机(POS)。通过配置总线，LPC2210最多可提供76个GPIO。由于内置了宽范围的串行通信接口，LPC2210也非常适合于通信网关、协议转换器、嵌入式软件调制解调器以及其它各种类型的应用。

外部存储器芯片SDRAM和FLASH：

因为LPC2210没有内部程序存储器，数据存储也较小，因此，数据采集模块扩展了两个外部存储器，一个是NOR FLASH程序存储器，一个是PSRAM数据存储器，程序存储器选用16位总线接口的单片2MB的SST39V160，数据存储器选用16位总线接口的单片8MB的MT45W4M16。外部程序存储器和数据存储器均采用RAM的外部数据总线(地址总线和数据总线)。

USB数据传输接口模块采用PDIUSBD12，PDIUSBD12是一款性价比很高的USB器件，它通常用作微控制器系统中实现与微控制器进行通信的高速通用并行接口，它还支持本地的DMA传输。

UART串行接口模块：SP3232E系列是一个2驱动器/2接收器的低功耗器件，SP3232E系列有一个高效的电荷泵，工作电压为3.3V时只需0.1μF电容就可进行操作。电荷泵允许SP3232E系列在3.3V到5.0V内的某个电压下发送符合RS-232的信号。

电源电路：嵌入式MCU数据采集模块上的电路需要两组电源，I/O口供电电源为3.3V，内核和内、外设供电电源为1.8V。为了使得系统供电稳定，将模块外部供电设为12V，先将12V外部电源使用开关电源稳压芯片LM2575降至5V，再将5V电源通过两个低压差电源芯片SPX1117M3-3.3和SPX1117M3-3.3变为3.3V和1.8V。SPX1117有很低的静态电流，在满负载时其低压差仅为1.1V，如图7-图8所示。

如图9所示，所述系统复位电路包括芯片U1，所述芯片U1使用带有I2C存储的电源监控芯片CAT1025JI-30，复位开关的一端接地，另一端分为两路，第一路与所述U1的1脚连接，第二路经电阻R85接VDD，所述U1的2脚分为两路，第一路经电阻R67接VDD，第二路为所述复位电路的复位信号输出端(此端接RAM的nRST管脚，产生的电压复位信号)，所述U1的3脚经电阻R30接地，所述U1的4脚和7脚接地，所述U1的5脚分为两路，第一路经电阻R21接VDD，第二路与所述处理器的SDA引脚连接；所述U1的6脚分为两路，第一路经电阻R20接VDD，第二路与所述处理器的SCL引脚连接，所述U1的8脚接VDD。

数据采集接口模块：导弹发射车的输出信号高电平+12V，低电平-12V,因此要进行数据采集，必须进行电平转换。

数据采集电平转换电路，采用的是串口芯片系列的SP3243E，但只用到了其接收口，SP3243E是一个3驱动器/5接收器器件。

因为系统需要采集采集20路信号，因此需要4各同样的器件，分为数据采集口1、数据采集口2、数据采集口3、数据采集口4。

如图10所示，所述锂离子自动充放电模块包括脉宽调制型开关电源集成控制芯片N4，所述N4使用KA7500B，所述N4的1脚分为两路，第一路经电阻R10接地，第二路经电阻R9与电阻R20以及电感L1的结点连接；所述N4的2脚分为两路，第一路经电容C3与所述N4的3脚连接，第二路依次经电阻R15、电阻R16以及发光二极管H1接地；所述N4的4脚经电阻R21接地；所述N4的5脚经电容C2接地；所述N4的6脚经电阻R4接地；所述N4的7脚接地；所述N4的8脚与所述N4的11脚连接；所述N4的9-10脚接地；所述N4的11脚经电阻R2与三极管T1的基极连接；所述N4的12脚分成两路，第一路与三极管T1的发射极连接，第二路经电阻R1与三极管的基极连接；所述N4的13脚接地；所述N4的14脚接电阻R15与电阻R16的结点；所述N4的15脚分为两路第一路经电阻R8接电阻R15与电阻R16的结点，第二路经电容C5接所述N4的3脚。

所述充放电模块的电源输入端与所述三极管T1的发射极连接，所述充放电模块的电源输入端设有反向二极管D1，所述三极管T1的集电极分为两路，第一路与反向二极管D2连接，第二路经电感L1与电阻R20的一端连接，电阻R20的另一端为所述充放电模块的电源输出端，电阻R12与所述电阻R20并联；电阻R14的一端与所述充放电模块的电源输出端连接，另一端与所述N4的2脚连接；电容C4的一端接地，另一端与充放电模块的电源输出端连接；充放电模块的电源输出端设有下拉电阻R19，下拉电阻R19的另一端依次经电阻R10、滑动变阻器VR1以及电阻R17后接地；所述N4的16脚接所述滑动变阻器VR1与电阻R17的结点。

锂离子电池组充放电电路采用的集成电路KA7500B是三星公司出品的专用的脉宽调制型开关电源集成控制器。

电池组采用6节4.2V的锂离子电池串联而成，其最大输出电流为4.2A，输出的最大电压为25.2V。

其充放电电路原理图如图10所示(只给出了一组电池的充放电电路，其它5组电路相同)。

它带有两路反馈电路，为电流反馈和电压反馈，其中电流反馈的正、负极对应KA7500B的第1、2脚，输出电流在电阻R12和R20上产生一压降，该压降经R9、R10和R14、R15电阻回馈回来，当KA7500B的第1脚电压大于第2脚电压时，KA7500B会减小输出脉宽(第8、11脚)，使电流减小，否则增加脉宽，使输出电流恒定在预设值，其恒流值符合以下公式：

式中R为R12和R20并联后的阻值，因此恒流值理论上计算值为735mA。

电路中的电压反馈的正、负极对应KA7500B的第16、15脚，在上电后，KA7500B的第14脚输出稳定的5V电压，该电压使LED发光，作为电源指示，同时该5V电压作为基准电压，提供给KA7500B的15脚作为电压基准，输出电压经过R19、R10、VR1和R17分压后，与电压基准比较，当电压太大时，则减小脉宽，太小则增加脉宽，使之保持恒定的输出电压值，其输

出电压值符合下列公式：

由于KA7500B的两路反馈是在其内部是相“与”后再进行控制的，因此当输出电压低于恒压值时，电流反馈起控制作用，当输出电压达到恒压值后，电压反馈起控制作用，这样电路就完成了恒流/恒压控制功能，其原理与稳压电源的工作原理完全一样，只是该电路为开关电源控制方式，因此效率高，温升低。

DC-DC电源转换模块：

DC-DC电源转换模块选用两种电源模块，一个是为PC-104计算机、MCU单片机、视频采集卡和数据采集卡提供电源，此单元采用符合PC/104规范的美国RTD的XPWR104HR-75W电源模块，宽电压输入范围8-32VDC，输出电压5V，12V，最大输出功率：75W，具有输出超负荷及短路保护功能，输入滤波、反极性和过压保护等功能，其转换效率可达92％；另一个单元是为液晶显示器提供电源，输入为15－32VDC，输出+12VDC，额定输出电流3A。

给液晶监视器供电的电源模块需要将24VDC转为12VDC，电流为3.0A。因此，选用了日本LAMBDA的PH50S24-12DC/DC 24-12/50W电源模块，其工作可靠，环境适应性好，安装简单。

人机交互设备模块：包括液晶显示屏和压感触摸屏。液晶显示选用元太的PD064VT5液晶显示器，屏幕尺寸6.4英寸，显示分辨率为640×R G B×480，色彩262,144colors，为检测设备提供程序界面显示和数据和视频采集分析结果显示；触摸屏采用PenMount 95251触摸屏，其接口为USB1.1，设备提供友好的人机交互功能。

外置可移动数据存储设备模块：选用三星的GMHD-80移动硬盘。

外置AC-DC电源模块：选用南京鹏图的CDA330-220T12+24/150W AC/DC开关电源。

所述参数记录装置可配备到导弹作战分队，用于导弹发射车在进行勤务修理时，通过自动数据采集和处理分析，可以及时发现可能出现的故障征兆，查=产生的故障原因；也可在实弹打靶前，通过数据采集和分析处理，确认导弹发射车的技术状态，即该车能否完成正常导弹发射任务。

所述参数记录装置也可用于在实弹打靶训练过程中，对导弹发射全过程的与导弹控制指令相关的数据进行实时采集存储，并进行后期回放、分析，判断导弹发射过程中导弹发射车的工作是否正常。也可通过数据回溯，对导弹发射的训练成绩进行分析评价，以提高部队训练水平。

所述参数记录装置也可用于军代表的检验验收和工厂生产、调试和试验，可改进军代表检验验收手段，提高装备生产的效率和质量。

Claims (8)

1.一种导弹飞行参数记录装置，其特征在于：包括便携式主机，所述便携式主机包括视频采集压缩模块、嵌入式MCU数据采集模块、嵌入式计算机、DC-DC电源转换模块、人机交互模块和锂离子自动充放电模块，导弹发射车中的电视测角装置的信号输出端分别与视频采集压缩模块以及嵌入式MCU数据采集模块的信号输入端连接，导弹发射车中制导装置以及激光发射装置的信号输出端与所述嵌入式MCU数据采集模块的信号输入端连接；所述视频采集压缩模块以及嵌入式MCU数据采集模块的信号输入端与所述嵌入式计算机的信号输入端连接，所述视频采集压缩模块用于完成对导弹发射车电视测角装置产生的模拟视频的数字化采集、压缩和缓冲传输，所述嵌入式MCU数据采集模块用于完成对导弹发射车电视测角装置产生的弹标高低和方位角偏差信号、制导装置产生的导弹姿态控制信号和激光发射机产生的激光指令信号进行采集、缓存和传输；所述人机交互模块与所述嵌入式计算机双向连接，所述锂离子自动充放电模块通过所述DC-DC电源转换模块与所述便携式主机中需要供电的模块的电源输入端连接，用于为其提供工作电源；所述参数记录装置还包括外置可移动数据存储设备模块和外置AC-DC电源模块，所述外置可移动数据存储设备模块与所述嵌入式计算机的数据传输端口连接，所述AC-DC电源模块的电源输入端与220V市电或发电机的电源输出端连接，所述AC-DC电源模块的输出端与所述DC-DC电源转换模块的电源输入端连接；所述视频采集压缩模块包括视频数字化采集模块、USB高速数据传输单元、RS232通用串行接口单元、FPGA单元、CPLD单元、静态存储单元和非易失性程序存储单元，所述视频数字化采集模块的输入端与电视测角装置的信号输出端连接，视频数字化采集模块的信号输出端与所述FPGA单元的信号输入端连接，用于完成视频行、场同步控制，以及A/D转换；所述USB高速数据传输单元与所述FPGA单元双向连接，用于完成视频连续场图像传输；所述RS232通用串行接口单元与所述FPGA单元双向连接，用于实现所述视频采集压缩模块与所述嵌入式计算机进行数据通讯；所述CPLD单元与所述FPGA单元的输入端连接，用于完成配置FPGA工作时序；所述静态存储单元与所述FPGA单元双向连接，用于数据缓冲；所述非易失性程序存储单元与所述FPGA单元的输入端连接，用于存储FPGA单元使用的程序；所述FPGA单元用于完成视频数据的压缩，接口控制和数据传输，视频解压缩以及视频回放。

2.如权利要求1所述的导弹飞行参数记录装置，其特征在于：所述视频数字化采集模块采用飞利浦公司视频解码芯片SAA711。

3.如权利要求1所述的导弹飞行参数记录装置，其特征在于：所述USB高速数据传输单元采用CY7C68013型芯片。

4.如权利要求1所述的导弹飞行参数记录装置，其特征在于：所述RS232通用串行接口单元使用SP3232ECP型芯片。

5.如权利要求1所述的导弹飞行参数记录装置，其特征在于：所述嵌入式MCU数据采集模块包括嵌入式ARM7处理器、UART串行接口模块、USB数据传输接口模块、数据采集接口模块、系统复位电路、SDRAM数据存储器以及FLASF程序存储器，所述UART串行接口模块与所述嵌入式ARM7处理器双向连接，用于实现所述数据采集模块与嵌入式计算的数据交互；USB数据传输接口模块与所述嵌入式ARM7处理器双向连接，用于实现数据采集模块与嵌入式计算的数据交互；所述系统复位电路与所述嵌入式ARM7处理器的复位端连接；所述SDRAM数据存储器以及FLASF程序存储器与所述ARM7处理器双向连接，用于存储相关数据；所述数据采集接口模块的输入端与所述制导装置以及激光发射机的信号输出端连接，所述数据采集接口的输出端与所述ARM7处理器的信号输入端连接。

6.如权利要求5所述的导弹飞行参数记录装置，其特征在于：所述系统复位电路包括芯片U1，所述芯片U1使用带有I2C存储的电源监控芯片CAT1025JI-30，复位开关的一端接地，另一端分为两路，第一路与所述U1的1脚连接，第二路经电阻R85接VDD，所述U1的2脚分为两路，第一路经电阻R67接VDD，第二路为所述复位电路的复位信号输出端，所述U1的3脚经电阻R30接地，所述U1的4脚和7脚接地，所述U1的5脚分为两路，第一路经电阻R21接VDD，第二路与所述处理器的SDA引脚连接；所述U1的6脚分为两路，第一路经电阻R20接VDD，第二路与所述处理器的SCL引脚连接，所述U1的8脚接VDD。

7.如权利要求5所述的导弹飞行参数记录装置，其特征在于：所述数据采集接口模块包括四个SP3243E型串口芯片。

8.如权利要求1所述的导弹飞行参数记录装置，其特征在于：所述锂离子自动充放电模块包括脉宽调制型开关电源集成控制芯片N4，所述N4使用KA7500B，所述N4的1脚分为两路，第一路经电阻R10接地，第二路经电阻R9与电阻R20以及电感L1的结点连接；所述N4的2脚分为两路，第一路经电容C3与所述N4的3脚连接，第二路依次经电阻R15、电阻R16以及发光二极管H1接地；所述N4的4脚经电阻R21接地；所述N4的5脚经电容C2接地；所述N4的6脚经电阻R4接地；所述N4的7脚接地；所述N4的8脚与所述N4的11脚连接；所述N4的9-10脚接地；所述N4的11脚经电阻R2与三极管T1的基极连接；所述N4的12脚分成两路，第一路与三极管T1的发射极连接，第二路经电阻R1与三极管的基极连接；所述N4的13脚接地；所述N4的14脚接电阻R15与电阻R16的结点；所述N4的15脚分为两路第一路经电阻R8接电阻R15与电阻R16的结点，第二路经电容C5接所述N4的3脚；所述充放电模块的电源输入端与所述三极管T1的发射极连接，所述充放电模块的电源输入端设有反向二极管D1，所述三极管T1的集电极分为两路，第一路与反向二极管D2连接，第二路经电感L1与电阻R20的一端连接，电阻R20的另一端为所述充放电模块的电源输出端，电阻R12与所述电阻R20并联；电阻R14的一端与所述充放电模块的电源输出端连接，另一端与所述N4的2脚连接；电容C4的一端接地，另一端与充放电模块的电源输出端连接；充放电模块的电源输出端设有下拉电阻R19，下拉电阻R19的另一端依次经电阻R10、滑动变阻器VR1以及电阻R17后接地；所述N4的16脚接所述滑动变阻器VR1与电阻R17的结点。