CN106292644A - 一种水下无人平台飞行器自主测发控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下无人平台飞行器自主测发控系统，包括测发控平台设备与飞行器上设备，测发控设备通过接收平台遥测设备对应指令，自主完成对飞行器单项诊断、集成测试等测试，自主完成飞行器测发射控制及故障自适应处理。本发明采用以飞行器上系统自主测试为主、发射平台测试为辅的解决思路，实现飞行器系统自测试、自诊断；同时，将部分发控单元经过充分小型化后由发控平台移植到飞行器上，实现飞行器发射控制功能自主完成，简化了飞行器与发控系统电气连接复杂度，增强了系统并行发控能力。

Description

一种水下无人平台飞行器自主测发控系统

技术领域

本发明属于航天技术领域，具体涉及一种水下无人平台飞行器自主测发控系统。

背景技术

目前，大部分水下发射的飞行器，都需在水下人工参与完成。在水下平台，通过人工操作测发控设备，完成飞行器供配电、参数装订等发控流程控制，实现水下发射飞行器应用。水下平台武器系统为各海洋大国重要军事力量，但传统潜艇等有人平台面临维护成本过高、大规模装配困难，其潜射飞行器一般作为水下战略核威慑。随着海洋环境的变化，高价值作战平台及将乘员的危险减小到最小程度等因数，推动水下无人平台发射飞行器技术快速发展。2013年8月，美国防部预先研究计划局(DARPA),宣布开发大型水下无人作战平台项目(水螅，Hydra)。2013年9月，美海军批准通过了水下作战概念包括水下无人作战概念，标志水下作战样式将发生革命性变化，水下无人作战相关的技术、装备将迎来发展高潮。

由于水下无人平台信息保障有限，其发射飞行器时，面临飞行器自检测试、参数设定、发射控制及故障自适应处理等难题，同时，还面临快速响应场合应用，要求飞行器发射准备时间尽可能短，急需提高水下无人平台飞行器测发控系统“自动化”、“智能化”水平。

发明内容

针对现有技术的问题和迫切需求，本发明提出一种水下无人平台飞行器自主测发控系统，其目的在于，实现无人职守状态下的水下平台通过接收远程遥测指令，自主、快速完成对飞行器测试、发射控制。

为实现本发明技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种水下无人平台飞行器自主测发控系统，包括测发控平台设备与飞行器上设备；

飞行器上设备包括舱段控制器、惯组、计算机、执行机构控制器、GPS设备和热电池；热电池与舱段控制器、惯组、计算机、执行机构控制器和GPS设备之间通过电源线互连；舱段控制器、惯组、计算机、执行机构控制器、GPS设备之间通过飞行器上总线互连；

测发控平台设备包括平台供电设备、平台遥测设备和一体化测发控设备；平台供电设备、平台遥测设备和一体化测发控设备之间通过电源线互连；平台遥测设备、平台供电设备和一体化测发控设备之间通过平台总线互连；

一体化测发控设备包括能源控制模块、接口模块和测控计算模块；能源控制模块用于在测控计算机模块控制下，接通平台供电设备给飞行器上设备供电；接口模块与飞行器上舱段控制器之间总线连接、以及与平台遥测设备之间总线连接；

一体化测发控设备用于在收到遥测指令后启动水下无人平台飞行器自主测发控流程；自主测发控流程中，一体化测发控设备的测控计算模块控制能源控制模块给飞行器设备配电；飞行器上的舱段控制器、惯组、计算机、执行机构控制器和GPS设备完成自测试，输出各自检信息及状态变化信息到飞行器上总线，再由舱段控制器转发到平台总线；一体化测发控设备的测控计算模块通过接口模块接收舱段控制器转发的飞行器上设备自测试数据，进行数据融合处理并判定飞行器上设备状态是否合格；判定合格后，一体化测发控设备完成对飞行器进行航迹参数装订、初始调平计算，向飞行器上设备发出安全管制机构转换控制、电池激活、转/配电控制和解保指令并由飞行器上设备自主执行并返回执行结果；最后，一体化测发控设备发出发动机点火指令，飞行器上设备执行发动机点火，飞行器起飞。

本发明的有益技术效果体现在：

本发明采用组件技术，实现测试和发控设备一体化设计。一体化测发控设备硬件上由测控计算机模块、能源控制模块和接口功能模块组件组成。一体化测发控设备通过接收平台遥测设备对应指令，自主完成对飞行器单项诊断、集成测试等测试，自主完成飞行器测试、发射控制及故障自适应处理。

本发明采用“以飞行器上系统自主测试为主、发射平台测试为辅”的解决思路，实现飞行器系统自测试、自诊断，同时，简化了飞行器与测控系统电气连接复杂度，增强了系统快速测试和并行测试能力，提高了系统测试覆盖性及故障定位准确性、快捷性。

本发明改变将飞行器发控功能局限于发射平台实现的传统模式，将部分发控单元经过充分小型化后由发控平台移植到飞行器上，实现飞行器发射控制功能自主完成，简化了飞行器与发控系统电气连接复杂度，增强了系统并行发控能力。

附图说明

图1为水下无人平台飞行器自主测发控系统总体架构图。

图2为总线网络拓扑结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1为水下无人平台飞行器自主测发控系统总体架构图。水下无人平台飞行器自主测发控系统测发控功能由测发控平台设备10与飞行器上设备11共同配合实现。

飞行器上设备11包括：舱段控制器1、惯组2、计算机3、执行机构控制器4、GPS设备5和热电池6。热电池6与舱段控制器1、惯组2、计算机3、执行机构控制器4和GPS设备5之间通过电源线互连，热电池6在飞行器发射前激活，飞行器起飞后，由热电池给飞行器上设备供电。飞行器系统采用总线的分布式控制架构，舱段控制器1、惯组2、计算机3、执行机构控制器4、GPS设备5之间通过飞行器上总线互连，均为智能节点。舱段控制器1完成飞行器配电管理、飞行器上总线和平台总线数据转发、安全管制机构状态转换、火工品起爆时序驱动输出等功能；惯组2敏感飞行器姿态和速度信息；GPS设备5输出卫星定位数据；计算机3获取惯组和GPS定位信息，进行组合导航计算，完成飞行控制计算，输出火工品起爆时序控制和执行机构控制指令等；执行机构控制器4接收计算机指令，完成舵机等执行机构控制。系统在设计时充分考虑飞行器进行自主测试的需要，改变将测控功能局限于测试平台实现的传统模式，将部分测控单元经过充分小型化后由测试平台移植到飞行器上，即舱段控制器1、惯组2、计算机3、执行机构控制器4和GPS设备5这些智能节点能完成各设备状态实时监控，并能采集外部电压量、开关量等信号，相关数据在通过总线传输，由舱段控制器1转发到平台总线融合处理，进而实现从系统层面上对飞行器上备自主进行监控测试。

系统在设计时充分考虑飞行器进行自主发控的需要，改变将发控功能局限于发控平台实现的传统模式，将部分发控单元经过充分小型化后由发控平台移植到飞行器上。飞行器上控制系统只需通过总线接收发控射平台指令，并由飞行器上设备执行发射过程安全管制机构转换控制、电池激活、转/配电控制和发动机点火等发控功能。

测发控平台设备10包括：平台供电设备7、平台遥测设备8和一体化测发控设备9。平台供电设备7、平台遥测设备8和一体化测发控设备9之间电源线互连，平台供电设备7为平台遥测设备8和一体化测发控设备9供电；平台遥测设备8、平台供电设备7和一体化测发控设备9之间总线互连，唤醒后的遥测设备可以通过总线向平台供电设备7和一体化测发控设备9发送控制命令和接收遥测数据。其中一体化测发控设备7包括能源控制模块、接口模块和测控计算模块。能源控制模块在测控计算机控制下，接通平台供电设备7给飞行器上设备供电；接口模块实现与飞行器上舱段控制器1之间总线接口、与平台遥测设备8之间总线接口；测控计算模块运行测发控程序，启动自主测试或自主发控流程控制。平台遥测设备8除了遥测数据传输功能还具备远程超长波唤醒功能，平台平时处于休眠状态，可以通过远程通讯唤醒，进而通过遥测指令控制一体化测发控设备9开机。一体化测发控设备9在启动自主测发控控制流程后，结合飞行器上自测试、自发控功能，对飞行器返回数据进一步融合处理，对测试及发控过程状态判断和自适应处理，实现水下无人平台飞行器自主测发控。

图2为总线网络拓扑结构图。飞行器上采用基于CAN总线结构的分布式控制体系架构，通过CAN总线实现飞行器控制系统控制信息、测试信息传输以及与一体化测发控设备之间通讯。测试平台采用CAN总线组网，实现各设备之间通讯。整个CAN网络由两个网段组成，即飞行器上网段和平台网段。飞行器上网段CAN总线挂接节点包括：舱段控制器1、惯组2、计算机3、执行机构控制器4和GPS设备5。舱段控制器1也属于平台网段节点，两个网段通过舱控制器节点转发实现信息交互。平台网段CAN总线节点还包括平台供电设备7、平台遥测设备8和一体化测发控设备9。

本发明水下无人平台飞行器自主测发控系统的工作过程为：

地面指挥中心通过遥测指令远程唤醒布放的水下无人平台，通过遥测指令控制一体化测发控设备开机自检，通过遥测指令控制一体化测发控设备启动水下无人平台飞行器自主测发控流程。在一体化测发控设备自动控制以及其它平台和飞行器上设备配合下，自主测发控流程先后实现：一体化测发控设备9的测发控计算模块控制能源控制模块给飞行器设备配电；飞行器上设备上电后，其智能节点包括舱段控制器1、惯组2、计算机3、执行机构控制器4和GPS设备5完成自测试，输出各自检信息及状态变化信息到飞行器上总线，再由舱段控制器1转发到平台总线；一体化测发控设备9的测发控计算模块通过接口模块平台总线接口接收舱段控制器1转发飞行器上设备自测试数据，进行数据融合处理并判定飞行器上设备状态是否合格；飞行器上设备自测试判定合格后，一体化测发控设备9完成对飞行器进行航迹参数装订、初始调平计算；参数装订、初始调平计算通过后，一体化测发控设备9通过平台总线向飞行器上舱段控制器1发出安全管制机构转换控制、电池激活、转/配电控制和解保指令并由其自主执行并返回执行结果；最后，一体化测发控设备9完成飞行器起飞前电压、飞行器上设备状态等必保参数自动判断，合格后，通过平台总线向飞行器上舱段控制器1发出发动机点火指令，舱段控制器1执行发动机点火，飞行器起飞。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种水下无人平台飞行器自主测发控系统，其特征在于，包括测发控平台设备(10)与飞行器上设备(11)；

飞行器上设备(11)包括舱段控制器(1)、惯组(2)、计算机(3)、执行机构控制器(4)、GPS设备(5)和热电池(6)；热电池(6)与舱段控制器(1)、惯组(2)、计算机(3)、执行机构控制器(4)和GPS设备(5)之间通过电源线互连；舱段控制器(1)、惯组(2)、计算机(3)、执行机构控制器(4)、GPS设备(5)之间通过飞行器上总线互连；

测发控平台设备(10)包括平台供电设备(7)、平台遥测设备(8)和一体化测发控设备(9)；平台供电设备(7)、平台遥测设备(8)和一体化测发控设备(9)之间通过电源线互连；平台遥测设备8、平台供电设备7和一体化测发控设备(9)之间通过平台总线互连；

一体化测发控设备(9)包括能源控制模块、接口模块和测控计算模块；能源控制模块用于在测控计算机模块控制下，接通平台供电设备(7)给飞行器上设备供电；接口模块与飞行器上舱段控制器(1)之间总线连接、以及与平台遥测设备(8)之间总线连接；

一体化测发控设备(9)用于在收到遥测指令后启动水下无人平台飞行器自主测发控流程；自主测发控流程中，测控计算模块控制能源控制模块给飞行器设备配电；飞行器上的舱段控制器(1)、惯组(2)、计算机(3)、执行机构控制器(4)和GPS设备(5)完成自测试，输出各自检信息及状态变化信息到飞行器上总线，再由舱段控制器(1)转发到平台总线；测控计算模块通过接口模块接收舱段控制器(1)转发的飞行器上设备自测试数据，进行数据融合处理并判定飞行器上设备状态是否合格；判定合格后，测控计算模块完成对飞行器进行航迹参数装订、初始调平计算，向飞行器上设备发出安全管制机构转换控制、电池激活、转/配电控制和解保指令并由飞行器上设备自主执行并返回执行结果；最后，测控计算模块发出发动机点火指令，飞行器上设备执行发动机点火，飞行器起飞。