CN109035737A - 一种基于ZigBee技术的无线发射控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于ZigBee技术的无线发射控制系统，属于小型导弹地面发射控制技术领域，包括：上位机、ZigBee网络控制主机及发射控制终端；所述上位机为该无线发射控制系统的指令发送端，并与ZigBee网络控制主机连接；所述ZigBee网络控制主机为该无线发射控制系统的数据传输中转装置，包括第一数字信号处理单元、第一接口模块及ZigBee协调器；所述发射控制终端为上位机发出的指令的执行装置，包括：第二数字信号处理单元、ZigBee终端模块、第二接口模块及点火控制模块，ZigBee终端模块用于通过无线信道接收ZigBee协调器发出的指令；本发明无需对导弹内部结构进行设计更改，只需在地面上增加ZigBee模块，即可实现发射控制系统和导弹的数据传输。

Description

一种基于ZigBee技术的无线发射控制系统
技术领域
本发明属于小型导弹地面发射控制技术领域，具体涉及一种基于ZigBee技术的无线发射控制系统。
背景技术
目前导弹地面试验阶段，飞行试验的发射控制系统通常采用有线数据传输方式，其设备复杂，线缆长度长达上百米甚至几百米，在靶场试验条件复杂的情况下，存在现场施工布线困难，施工周期长、成本高等问题，且长距离的有线数据传输可能带来的传输信号失真会影响系统工作。尤其对于小型导弹，其具有快速发射、高密度发射的特点。复杂的电缆布线使得有线传输方式在小型导弹发射控制装置的使用上局限性很大。
ZigBee技术是一种低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本、传输时延短、传输安全性高的双向无线通信技术。基于ZigBee技术设计的发射控制系统大大减少了导弹的发射和测试时间，提高了系统了生存能力和反应能力。同时具备强大的网络自组织及自愈能力，能极大提高发射控制系统数据处理能力和通信能力。
“基于ZigBee技术的无线测发控设计”(航天控制第29卷第2期2011年)一文中采用ZigBee无线传输技术设计完成测发射控制系统设计。该设计在现有的发控设备和弹上集成的控制设备上增加ZigBee模块，使发射控制系统通过ZigBee无线网络与各弹上控制系统有效连接，构成以测发控设备为主节点和多弹上控制设备为从节点的星型网络。该设计完成了对传统有线测发控设备的升级改造，但该设计需对导弹内部结构及地面测发控装置进行设计更改，其改动工作量较大，特别对于技术状态固化、产品成熟的小型导弹来说，设计改动风险较大，不适合现有成熟的导弹飞行试验系统的应用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于ZigBee技术的无线发射控制系统，无需对导弹内部结构进行设计更改，只需在地面上增加ZigBee模块，即可实现发射控制系统和导弹的数据传输，且具有结构紧凑、设计简单、应用灵活、快速发射的特点。
本发明是通过下述技术方案实现的：
一种基于ZigBee技术的无线发射控制系统，包括：上位机、ZigBee网络控制主机及发射控制终端；
所述上位机为该无线发射控制系统的指令发送端，并与ZigBee网络控制主机连接，用于给ZigBee网络控制主机发送导弹参数装订、弹上设备启动、时序流程、网络控制的指令，并通过该无线发射控制系统实时接收导弹返回的参数信息和指令执行结果；
所述ZigBee网络控制主机为该无线发射控制系统的数据传输中转装置，包括第一数字信号处理单元、第一接口模块及ZigBee协调器；
所述第一接口模块与上位机电性连接，用于数据的传输；第一数字信号处理单元通过第一接口模块接收上位机发送的指令，根据指令的类型，进行如下处理：
若是导弹参数装订、弹上设备启动和时序流程的指令，第一数字信号处理单元直接将该指令以无线传输的方式发送给ZigBee协调器，ZigBee协调器接收到第一数字信号处理单元发送的指令后，通过无线信道传输给远端设备；
若是网络控制的指令，第一数字信号处理单元对该指令解析后对ZigBee协调器进行网络控制，即控制ZigBee协调器进行网络组建、网络连接测试及网络复位；
所述发射控制终端为上位机发出的指令的执行装置，包括：第二数字信号处理单元、ZigBee终端模块、第二接口模块及点火控制模块，其中，第二接口模块和点火控制模块分别与导弹电性连接；
ZigBee终端模块用于通过无线信道接收ZigBee协调器发出的指令，并将该指令发送给第二数字信号处理单元；第二数字信号处理单元接收到该指令后，根据指令的类型，进行如下处理；
若是导弹参数装订或弹上设备启动的指令，则直接通过第二接口模块发送给导弹，导弹根据接收到的指令反馈给第二接口模块导弹的状态信息，第二接口模块接收到导弹反馈的状态信息后，将该状态信息通过第二数字信号处理单元，发送给ZigBee终端模块，ZigBee终端模块再将导弹反馈的状态信息发送至ZigBee协调器；其中，所述第二接口模块用于第二数字信号处理单元与导弹之间的信息交互；
若是时序流程的指令，则发送点火控制电平信号给点火控制模块，点火控制模块用于给导弹的发动机发送点火信号，以控制导弹点火发射。
进一步的，还包括第一电源模块，所述第一电源模块用于对第一数字信号处理单元、第一接口模块及ZigBee协调器供电。
进一步的，还包括第二电源模块，所述第二电源模块用于给第二数字信号处理单元、ZigBee终端模块及第二接口模块供电。
进一步的，还包括供电控制模块；
所述第二数字信号处理单元接收到的若是时序流程的指令，则发送供电控制信号给供电控制模块，供电控制模块用于将弹上电池激活，由弹上电池给导弹供电。
进一步的，还包括电源系统，所述电源系统用于给点火控制模块和供电控制模块供电。
有益效果：(1)本发明采用无线传输方式，提高系统应用的灵活性，减少了发射发射控制系统布线难度，极大的缩短了导弹、火箭发射准备时间及撤场时间，提高了系统的反应能力；适用于长距离的数据传输，保证了导弹发射过程中人员的安全性。
(2)本发明将无线传输技术应用于发射控制系统，大大降低了全系统开发的周期和成本，增强发射控制系统的数据处理能力和通信能力。
(3)本发明改造成本低，无需对现有成熟型号导弹进行改进升级，缩短了研制周期，在原有成熟型号导弹武器系统中能以最小的改动完成无线升级；通用性好，适合对现有有线发控装置的升级替换。
附图说明
图1为本发明的结构组成示意图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本实施例提供了一种基于ZigBee技术的无线发射控制系统，参见附图1，包括：远端设备和近端设备，且远端设备和近端设备均位于地面上，但远端设备布置在导弹附近；
所述近端设备由上位机和ZigBee网络控制主机组成；所述上位机为该无线发射控制系统的指令发送端，通过RS422总线与ZigBee网络控制主机连接，用于给ZigBee网络控制主机发送导弹参数装订、时序流程、网络控制的指令，并实时接收导弹返回的参数信息和指令执行结果；
所述ZigBee网络控制主机为该无线发射控制系统的数据传输中转装置，包括第一数字信号处理单元(简称为DSP)、第一接口模块、ZigBee协调器及第一电源模块；
所述第一接口模块通过RS422总线与上位机电性连接，实现数据的传输；第一数字信号处理单元通过第一接口模块接收上位机发送的指令，根据指令的类型，进行如下处理：
若是导弹参数装订、弹上设备启动和时序流程的指令，第一数字信号处理单元直接将该指令以无线传输的方式发送给ZigBee协调器，ZigBee协调器接收到第一数字信号处理单元发送的指令后，通过无线信道传输给远端设备；
若是网络控制的指令，第一数字信号处理单元对该指令解析后对ZigBee协调器进行网络控制，即控制ZigBee协调器进行网络组建、网络连接测试及网络复位；
所述第一电源模块用于对第一数字信号处理单元、第一接口模块及ZigBee协调器供电；
所述远端设备为发射控制终端，发射控制终端为上位机发出的指令的执行装置，包括：第二数字信号处理单元(简称为DSP)、ZigBee终端模块、第二接口模块、第二电源模块、电源系统、点火控制模块及供电控制模块，其中，第二接口模块、点火控制模块及供电控制模块分别与导弹电性连接；
ZigBee终端模块用于通过无线信道接收ZigBee协调器发出的指令，并将该指令发送给第二数字信号处理单元；第二数字信号处理单元接收到该指令后，根据指令的类型，进行如下处理：
若是导弹参数装订或弹上设备启动的指令，则直接通过第二接口模块发送给导弹，导弹根据接收到的指令反馈给第二接口模块导弹的状态信息，第二接口模块接收到导弹反馈的状态信息后，将该状态信息通过第二数字信号处理单元，发送给ZigBee终端模块，ZigBee终端模块再将导弹反馈的状态信息发送至ZigBee协调器；其中，所述第二接口模块用于第二数字信号处理单元与导弹之间的信息交互；
若是时序流程的指令，则分别发送点火控制电平信号给点火控制模块，发送供电控制信号给供电控制模块，点火控制模接收到点火控制电平信号后给导弹的发动机发送点火信号，以控制导弹点火发射；供电控制模块接收到供电控制信号后将弹上电池激活，由弹上电池来给导弹供电；
所述第二电源模块用于给第二数字信号处理单元、ZigBee终端模块及第二接口模块供电；所述电源系统用于给点火控制模块和供电控制模块供电。
工作时，当弹地之间需要通讯时，分别给ZigBee网络控制主机和发射控制终端供电；ZigBee网络控制主机上电后开始组建ZigBee无线网络，发射控制终端从休眠状态唤醒后开始申请加入由ZigBee网络控制主机作为主节点的ZigBee无线网络，网络组建完成后ZigBee终端模块与ZigBee协调器之间通过无线传输进行信息交互，进而可以实现弹地之间的数据通讯和流程控制。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于ZigBee技术的无线发射控制系统，其特征在于，包括：上位机、ZigBee网络控制主机及发射控制终端；
所述上位机为该无线发射控制系统的指令发送端，并与ZigBee网络控制主机连接，用于给ZigBee网络控制主机发送导弹参数装订、弹上设备启动、时序流程、网络控制的指令，并通过该无线发射控制系统实时接收导弹返回的参数信息和指令执行结果；
所述ZigBee网络控制主机为该无线发射控制系统的数据传输中转装置，包括第一数字信号处理单元、第一接口模块及ZigBee协调器；
所述第一接口模块与上位机电性连接，用于数据的传输；第一数字信号处理单元通过第一接口模块接收上位机发送的指令，根据指令的类型，进行如下处理：
若是导弹参数装订、弹上设备启动和时序流程的指令，第一数字信号处理单元直接将该指令以无线传输的方式发送给ZigBee协调器，ZigBee协调器接收到第一数字信号处理单元发送的指令后，通过无线信道传输给远端设备；
若是网络控制的指令，第一数字信号处理单元对该指令解析后对ZigBee协调器进行网络控制，即控制ZigBee协调器进行网络组建、网络连接测试及网络复位；
所述发射控制终端为上位机发出的指令的执行装置，包括：第二数字信号处理单元、ZigBee终端模块、第二接口模块及点火控制模块，其中，第二接口模块和点火控制模块分别与导弹电性连接；
ZigBee终端模块用于通过无线信道接收ZigBee协调器发出的指令，并将该指令发送给第二数字信号处理单元；第二数字信号处理单元接收到该指令后，根据指令的类型，进行如下处理；
若是导弹参数装订或弹上设备启动的指令，则直接通过第二接口模块发送给导弹，导弹根据接收到的指令反馈给第二接口模块导弹的状态信息，第二接口模块接收到导弹反馈的状态信息后，将该状态信息通过第二数字信号处理单元，发送给ZigBee终端模块，ZigBee终端模块再将导弹反馈的状态信息发送至ZigBee协调器；其中，所述第二接口模块用于第二数字信号处理单元与导弹之间的信息交互；
若是时序流程的指令，则发送点火控制电平信号给点火控制模块，点火控制模块用于给导弹的发动机发送点火信号，以控制导弹点火发射。
2.如权利要求1所述的一种基于ZigBee技术的无线发射控制系统，其特征在于，还包括第一电源模块，所述第一电源模块用于对第一数字信号处理单元、第一接口模块及ZigBee协调器供电。
3.如权利要求1所述的一种基于ZigBee技术的无线发射控制系统，其特征在于，还包括第二电源模块，所述第二电源模块用于给第二数字信号处理单元、ZigBee终端模块及第二接口模块供电。
4.如权利要求1所述的一种基于ZigBee技术的无线发射控制系统，其特征在于，还包括供电控制模块；
所述第二数字信号处理单元接收到的若是时序流程的指令，则发送供电控制信号给供电控制模块，供电控制模块用于将弹上电池激活，由弹上电池给导弹供电。
5.如权利要求4所述的一种基于ZigBee技术的无线发射控制系统，其特征在于，还包括电源系统，所述电源系统用于给点火控制模块和供电控制模块供电。
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