CN109412915A - 一种基于1553b总线的子母飞行器通讯方法及系统 - Google Patents

一种基于1553b总线的子母飞行器通讯方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于1553B总线的子母飞行器通讯方法及系统，涉及飞行器控制系统技术领域，本发明根据1553B总线协议，建立母飞行器总线子系统和子飞行器总线子系统；将母飞行器计算机初始化为母飞行器总线子系统的BC节点，母飞行器其它单机初始化为母飞行器总线子系统的RT节点或BM节点；将子飞行器计算机初始化为子飞行器总线子系统的BC节点，同时作为母飞行器总线子系统的RT节点；将子飞行器其它单机初始化为子飞行器总线子系统的RT节点或BM节点。母飞行器总线子系统只有一套，子飞行器总线子系统有一套或多套并同时挂接在母飞行器总线子系统上，构成星型拓扑结构网络，地面测试测试可靠性有保证。

Description

一种基于1553B总线的子母飞行器通讯方法及系统
技术领域
本发明涉及飞行器控制系统技术领域，具体涉及一种基于1553B总线的子母飞行器通讯方法及系统。
背景技术
子母飞行器控制系统设计的特点在于子飞行器与母飞行器之间独立性强，系统与分系统关系复杂，控制时序要求严谨，可靠性要求高。
现代化飞行器系统均要求实现自诊断、自测试功能，以满足用户维护方便、使用简单。国内现有飞行器的通讯方式包括点对点的同步串行通讯、异步串行通讯，多主控制的can总线通讯方式。点对点的通讯方式不能适应飞行器产品上单机自诊断、自测试要求，对飞行器软件要求高，通用性不强，逐渐不能适应飞行器系统发展；can总线通讯方式最高速率只能达到800kbps，在高速率通讯中遭遇瓶颈，不能适应越来越高的制导、稳定闭环反馈回路控制需求。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于1553B总线的子母飞行器通讯方法及系统，不仅有效实现子母飞行器控制系统相对独立的功能，而且满足现代化飞行器系统对高速率/大数据通讯、自测试/自诊断等需求。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种基于1553B总线的子母飞行器通讯系统，其特征包括以下步骤：
根据1553B总线协议建立母飞行器总线子系统，将母飞行器计算机初始化为所述母飞行器总线子系统的BC节点，将母飞行器的其它单机初始化为母飞行器总线子系统的RT节点或BM节点；
根据1553B总线协议建立子飞行器总线子系统，将所述子飞行器计算机初始化为所述子飞行器总线子系统的BC节点，将所述子飞行器的其它单机初始化为子飞行器总线子系统的RT节点或BM节点；同时将所述子飞行器计算机作为母飞行器总线子系统的RT节点；
母飞行器总线子系统只有一套，子飞行器总线子系统有一套或多套并同时挂接在母飞行器总线子系统上，构成星型拓扑结构网络。
在上述方案的基础上，所述子飞行器计算机上设有控制芯片，所述控制芯片包含两套独立的1553B总线接口；一套1553B总线接口通过母飞行器总线通路与母飞行器总线子系统相连；另一套1553B总线接口通过子飞行器总线通路与子飞行器其它单机相连。
在上述方案的基础上，所述控制芯片包括两个TMS320C6713的DSP内核、一个FPGA以及各种通讯接口；
所述DSP内核用于实现母飞行器总线子系统和子飞行器总线子系统通讯接口线路的初始化、两套1553B总线子系统间的信号交互、飞行过程中导航数据的计算和处理、发出飞行过程中的时序信号和执行机构控制指令；所述FPGA用于实现两个DSP之间总线数据交互和IO信号交互。
在上述方案的基础上，所述母飞行器总线通路和子飞行器总线通路均包括两组总线收发器和总线变压器，两组互为备份。
在上述方案的基础上，所述母飞行器的其它单机包括母飞行器惯组、姿控舱控制器、摆喷伺服机构、母飞行器舵系统、尾段控制器、母飞行器遥测和地面测发控系统；子飞行器的其它单机包括子飞行器惯组、子飞行器接收机、子飞行器导引头、子飞行器舵系统、子飞行器遥测和子飞行器测试仪。
本发明还公开了一种基于1553B总线的子母飞行器通讯系统，包括：根据1553B总线协议建立的母飞行器总线子系统，所述母飞行器总线子系统的BC节点为母飞行器计算机，母飞行器总线子系统的RT节点和BM节点为母飞行器的其它单机；
根据1553B总线协议建立的子飞行器总线子系统，所述子飞行器总线子系统的BC节点为子飞行器计算机，子飞行器总线子系统的RT节点和BM节点为子飞行器的其它单机；同时所述子飞行器计算机也为母飞行器总线子系统的RT或BM节点；
母飞行器总线子系统只有一套，子飞行器总线子系统有一套或多套并同时挂接在母飞行器总线子系统上，构成星型拓扑结构网络。
在上述方案的基础上，所述子飞行器计算机上设有控制芯片，所述控制芯片包含两套独立的1553B总线接口，一套1553B总线接口通过母飞行器总线通路与母飞行器总线子系统相连；另一套1553B总线接口通过子飞行器总线通路与子飞行器其它单机相连。
在上述方案的基础上，所述控制芯片包括两个TMS320C6713的DSP内核和一个FPGA；
所述DSP内核用于实现母飞行器总线子系统和子飞行器总线子系统初始化，以及母飞行器总线子系统和子飞行器总线子系统信号交互过程中的计算和处理；
所述FPGA用于母飞行器总线子系统和子飞行器总线子系统信号交互和IO信号交互。
在上述方案的基础上，所述母飞行器总线通路和子飞行器总线通路均包括两组总线收发器和总线变压器，两组互为备份。
在上述方案的基础上，所述母飞行器的其它单机包括母飞行器惯组、姿控舱控制器、摆喷伺服机构、母飞行器舵系统、尾段控制器、母飞行器遥测和地面测发控系统；子飞行器的其它单机包括子飞行器惯组、子飞行器接收机、子飞行器导引头、子飞行器舵系统、子飞行器遥测和子飞行器测试仪。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明根据1553B总线协议，建立母飞行器总线子系统和子飞行器总线子系统；将母飞行器计算机初始化为母飞行器总线子系统的BC节点，母飞行器其它单机初始化为母飞行器总线子系统的RT节点或BM节点；将子飞行器计算机初始化为子飞行器总线子系统的BC节点，同时作为母飞行器总线子系统的RT节点；将子飞行器其它单机初始化为子飞行器总线子系统的RT节点或BM节点。子飞行器和母飞行器均拥有自己独立的1553B总线子系统，地面测试能保证飞行器软件状态保持不变，耦合器状态唯一，地面测试过程与飞行过程一致，测试覆盖性全、测试可靠性有保证。
子飞行器从母飞行器分离时不会对母飞行器1553B总线通讯子系统造成影响；由于两套1553B总线网络完全独立，子飞行器可以同时释放，不需要使用开关耦合器切换耦合器状态进行分时释放，综合线路设计简单、控制时序相对简化。
通过1553B总线方式进行通讯，飞行器上各单机周期性的将工作状态反馈至地面，地面测试人员操作简单，维修性、测试性好。
子飞行器计算机的控制芯片电路设计简单，控制芯片为LS-SiP-6713D，内部封装了2套不同的1553B总线接口，可实现同时作为两路不同1553B总线下的BC和RT功能，体积小、通用性强。
附图说明
图1为本发明实施例中基于1553B总线的子母飞行器通讯方法的星型拓扑结构的结构示意图；
图2为本发明实施例中基于1553B总线的子母飞行器通讯方法的母飞行器总线子系统设计原理图；
图3为本发明实施例中基于1553B总线的子母飞行器通讯方法的子飞行器总线子系统设计原理图；
图4为本发明实施例中基于1553B总线的子母飞行器通讯方法的子飞行器计算机的控制芯片的电气原理图。
具体实施方式
术语解释：
1553B总线：1553总线是MIL－STD－1553总线的简称，MIL-STD-1553总线是飞机内部时分制命令/响应式多路复用数据总线。1553数据总线标准是20世纪70年代由美国公布的一种串行多路数据总线标准。1553B是该总线的第2个版本，后面的更新以notice的形式发布。总线能挂31个远置终端，1553B总线采用指令/响应型通讯协议，它有三种终端类型：总线控制器(BC)、远程终端(RT)和总线监视器(BM)；信息格式有BC到RT、RT到BC、RT到RT、广播方式和系统控制方式；传输媒介为屏蔽双绞线，1553B总线耦合方式有直接耦合和变压器耦合；1553B总线为多冗余度总线型拓扑结构，具有双向传输特性，其传输速度为1Mbps传输方式为半双工方式，采用曼彻斯特码进行编码传输。采用这种编码方式是因为适用于变压器耦合，由于直接耦合不利于终端故障隔离，会因为一个终端故障而造成整个总线网络的完全瘫痪，所以其协议中明确指出不推荐使用直接耦合方式。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
参见图1所示，本发明实施例提供一种基于1553B总线的子母飞行器通讯方法，包括以下步骤：
参见图2所示，根据1553B总线协议建立母飞行器总线子系统，将母飞行器计算机初始化为所述母飞行器总线子系统的BC节点，将母飞行器的其它单机以及子飞行器初始化为母飞行器总线子系统的RT节点或BM节点；
参见图3所示，根据1553B总线协议建立子飞行器总线子系统，将所述子飞行器计算机初始化为所述子飞行器总线子系统的BC节点，将所述子飞行器的其它单机初始化为子飞行器总线子系统的RT节点或BM节点，同时将所述子飞行器计算机作为母飞行器总线子系统的RT节点。
母飞行器总线子系统只有一套，子飞行器总线子系统有一套或多套并同时挂接在母飞行器总线子系统上，构成星型拓扑结构网络。
所述母飞行器的其它单机包括母飞行器惯组、姿控舱控制器、摆喷伺服机构、母飞行器舵系统、尾段控制器、母飞行器遥测和地面测发控系统；子飞行器的其它单机包括子飞行器惯组、子飞行器接收机、子飞行器导引头、子飞行器舵系统、子飞行器遥测和子飞行器测试仪。
参见图4所示，所述子飞行器计算机上设有控制芯片，所述控制芯片包含两套独立的1553B总线接口，一套1553B总线接口通过母飞行器总线通路与母飞行器总线子系统相连；另一套1553B总线接口通过子飞行器总线通路与子飞行器其它单机相连。
所述控制芯片内部封装两个TMS320C6713的DSP内核和一个FPGA，所述DSP内核用于实现母飞行器总线子系统和子飞行器总线子系统通讯接口线路的初始化、两套1553B总线子系统间的信号交互、飞行过程中导航数据的计算和处理、发出飞行过程中的时序信号和执行机构控制指令，所述FPGA用于实现两个DSP之间总线数据交互和IO信号交互。所述母飞行器总线通路和子飞行器总线通路均包括两组总线收发器和总线变压器，两组互为备份。
该方法中子飞行器计算机上使用的控制芯片为LS-SiP-6713D，该芯片具有两套独立的1553B接口，可实现同时作为两路不同总线下的BC和RT功能。
1553B总线是一种集中式的时分串行总线，其主要特点是分布处理、集中控制和实时响应。其可靠性机制包括防错功能、容错功能、错误的检测和定位、错误的隔离、错误的校正、系统监控及系统恢复功能。采用双冗余系统，有两个传输通道，保证了良好的容错性和故障隔离。
1553B总线有以下几个特点：
一是实时性好，1553B总线的数据传输率为1Mbps或4Mbps，每条消息最多包含32个字，传输一个固定不变的消息所需时间短。数据传输速率比一般的通讯网高。
二是合理的差错控制措施和特有的方式命令，为确保数据传输的完整性，1553B采用了合理的差错控制措施――反馈重传纠错方法。当BC向某一RT发出一个命令或发送一个消息时，终端应在给定的响应时间内发回一个状态字，如果传输的消息有错，终端就拒绝发回状态字，由此报告上次消息传输无效。而特有的方式命令不仅使系统能完成数据通讯控制任务，还能检查故障情况并完成容错管理功能。
三是总线效率高，总线形式的拓扑结构对总线效率的要求比较高，为此1553B对涉及总线效率指标的某些强制性要求如命令响应时间、消息间隔时间以及每次消息传输的最大和最小数据块的长度都有严格限制。
四是具有命令/响应以及“广播”通讯方式，BC能够以“广播”方式向所有RT发送一个时间同步消息，这样总线上的所有消息传输都由总线控制器发出的指令来控制，相关终端对指令应给予响应并执行操作。这种方式非常适合集中控制的分布式处理系统。
本发明根据1553B总线协议，建立母飞行器总线子系统和子飞行器总线子系统；将母飞行器计算机初始化为母飞行器总线子系统的BC节点，母飞行器其它单机初始化为母飞行器总线子系统的RT节点或BM节点；将子飞行器计算机初始化为子飞行器总线子系统的BC节点，同时作为母飞行器总线子系统的RT节点；将子飞行器其它单机初始化为子飞行器总线子系统的RT节点或BM节点。母飞行器和子飞行器均拥有自己独立的1553B总线子系统，地面测试能保证飞行器软件状态保持不变，耦合器状态唯一，地面测试过程与飞行过程一致，测试覆盖性全、测试可靠性有保证。
本发明实施例简化了1553B总线结构下的子飞行器计算机的控制芯片和子母飞行器综合线路设计，子飞行器和母飞行器可以作为独立的系统参加测试工作，子飞行器与母飞行器分离后两套1553B总线仍能正常工作。
实施例2：
本发明实施例公开一种基于1553B总线的子母飞行器通讯系统，包括：
根据1553B总线协议建立的母飞行器总线子系统，所述母飞行器总线子系统的BC节点为母飞行器计算机，母飞行器总线子系统的RT节点和BM节点为母飞行器的其它单机；
根据1553B总线协议建立的子飞行器总线子系统，所述子飞行器总线子系统的BC节点为子飞行器计算机，子飞行器总线子系统的RT节点和BM节点为子飞行器的其它单机；同时所述子飞行器计算机也作为母飞行器总线子系统的RT节点。
母飞行器总线子系统只有一套，子飞行器总线子系统有一套或多套并同时挂接在母飞行器总线子系统上，构成星型拓扑结构网络。
所述母飞行器的其它单机包括母飞行器惯组、姿控舱控制器、摆喷伺服机构、母飞行器舵系统、尾段控制器、母飞行器遥测和地面测发控系统；子飞行器的其它单机包括子飞行器惯组、子飞行器接收机、子飞行器导引头、子飞行器舵系统、子飞行器遥测和子飞行器测试仪。
所述子飞行器计算机上设有控制芯片，所述控制芯片包含两套独立的1553B总线接口，一套1553B总线接口通过母飞行器总线通路与母飞行器总线子系统相连；另一套1553B总线接口通过子飞行器总线通路与子飞行器其它单机相连。
所述控制芯片内部封装两个TMS320C6713的DSP内核和一个FPGA，所述DSP内核用于实现母飞行器总线子系统和子飞行器总线子系统通讯接口线路的初始化、两套1553B总线子系统间的信号交互、飞行过程中导航数据的计算和处理、发出飞行过程中的时序信号和执行机构控制指令；所述FPGA用于实现两个DSP之间总线数据交互和IO信号交互。所述母飞行器总线通路和子飞行器总线通路均包括两组总线收发器和总线变压器，两组互为备份。
实施例3：
在实施例2的基础上，本发明实施例的工作过程为：
(1)子飞行器单独测试时，子飞行器1553B总线单独工作，子飞行器计算机作为BC节点进行调度，其他单机(含地面测试仪)作为RT节点或BM节点接受调度并接收数据。
(2)母飞行器单独测试时，母飞行器1553B总线单独工作，母飞行器计算机作为BC节点进行调度，其他单机(含地面测发控系统)作为RT节点或BM节点接受调度并接收数据。
(3)子母飞行器联合地面测试时，母飞行器1553B总线上母飞行器计算机作为BC节点进行调度，其他单机(含各子飞行器计算机和地面测发控系统)作为RT节点或BM节点接受调度并接收数据，子飞行器单机(子飞行器计算机除外)需要子飞行器计算机进行二次调度来完成通讯。
(4)飞行状态时，子母分离前总线工作状态如子母飞行器联合地面测试，其中子飞行器导航计算单独进行；子母分离后子飞行器1553B总线和母飞行器1553B总线单独工作，子母飞行器分开飞行，各独立总线子系统不受影响。
本发明根据1553B总线协议，建立母飞行器总线子系统和子飞行器总线子系统；将母飞行器计算机初始化为母飞行器总线子系统的BC节点，母飞行器其它单机初始化为母飞行器总线子系统的RT节点或BM节点；将子飞行器计算机初始化为子飞行器总线子系统的BC节点，同时作为母飞行器总线子系统的RT节点；将子飞行器其它单机初始化为子飞行器总线子系统的RT节点或BM节点。子飞行器和母飞行器均拥有自己独立的1553B总线子系统，地面测试能保证飞行器软件状态保持不变，耦合器状态唯一，地面测试过程与飞行过程一致，测试覆盖性全、测试可靠性有保证。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种基于1553B总线的子母飞行器通讯方法，其特征包括以下步骤：
根据1553B总线协议建立母飞行器总线子系统，将母飞行器计算机初始化为所述母飞行器总线子系统的BC节点，将母飞行器的其它单机初始化为母飞行器总线子系统的RT节点或BM节点；
根据1553B总线协议建立子飞行器总线子系统，将所述子飞行器计算机初始化为所述子飞行器总线子系统的BC节点，将所述子飞行器的其它单机初始化为子飞行器总线子系统的RT节点或BM节点；同时将所述子飞行器计算机作为母飞行器总线子系统的RT节点；
母飞行器总线子系统只有一套，子飞行器总线子系统有一套或多套并同时挂接在母飞行器总线子系统上，构成星型拓扑结构网络。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述子飞行器计算机上设有控制芯片，所述控制芯片包含两套独立的1553B总线接口；一套1553B总线接口通过母飞行器总线通路与母飞行器总线子系统相连；另一套1553B总线接口通过子飞行器总线通路与子飞行器其它单机相连。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制芯片包括两个TMS320C6713的DSP内核、一个FPGA以及各种通讯接口；
所述DSP内核用于实现母飞行器总线子系统和子飞行器总线子系统通讯接口线路的初始化、两套1553B总线子系统间的信号交互、飞行过程中导航数据的计算和处理、发出飞行过程中的时序信号和执行机构控制指令；所述FPGA用于实现两个DSP之间总线数据交互和IO信号交互。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述母飞行器总线通路和子飞行器总线通路均包括两组总线收发器和总线变压器，两组互为备份。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述母飞行器的其它单机包括母飞行器惯组、姿控舱控制器、摆喷伺服机构、母飞行器舵系统、尾段控制器、母飞行器遥测和地面测发控系统；子飞行器的其它单机包括子飞行器惯组、子飞行器接收机、子飞行器导引头、子飞行器舵系统、子飞行器遥测和子飞行器测试仪。
6.一种基于1553B总线的子母飞行器通讯系统，其特征在于，包括：
根据1553B总线协议建立的母飞行器总线子系统，所述母飞行器总线子系统的BC节点为母飞行器计算机，母飞行器总线子系统的RT节点和BM节点为母飞行器的其它单机；
根据1553B总线协议建立的子飞行器总线子系统，所述子飞行器总线子系统的BC节点为子飞行器计算机，子飞行器总线子系统的RT节点和BM节点为子飞行器的其它单机；同时所述子飞行器计算机也为母飞行器总线子系统的RT或BM节点；
母飞行器总线子系统只有一套，子飞行器总线子系统有一套或多套并同时挂接在母飞行器总线子系统上，构成星型拓扑结构网络。
7.如权利要求6所述的一种基于1553B总线的子母飞行器通讯系统，其特征在于：所述子飞行器计算机上设有控制芯片，所述控制芯片包含两套独立的1553B总线接口，一套1553B总线接口通过母飞行器总线通路与母飞行器总线子系统相连；另一套1553B总线接口通过子飞行器总线通路与子飞行器其它单机相连。
8.如权利要求7所述的一种基于1553B总线的子母飞行器通讯系统，其特征在于：所述控制芯片包括两个TMS320C6713的DSP内核和一个FPGA；
所述DSP内核用于实现母飞行器总线子系统和子飞行器总线子系统初始化，以及母飞行器总线子系统和子飞行器总线子系统信号交互过程中的计算和处理；
所述FPGA用于母飞行器总线子系统和子飞行器总线子系统信号交互和IO信号交互。
9.如权利要求7所述的一种基于1553B总线的子母飞行器通讯系统，其特征在于：所述母飞行器总线通路和子飞行器总线通路均包括两组总线收发器和总线变压器，两组互为备份。
10.如权利要求8所述的一种基于1553B总线的子母飞行器通讯系统，其特征在于：所述母飞行器的其它单机包括母飞行器惯组、姿控舱控制器、摆喷伺服机构、母飞行器舵系统、尾段控制器、母飞行器遥测和地面测发控系统；子飞行器的其它单机包括子飞行器惯组、子飞行器接收机、子飞行器导引头、子飞行器舵系统、子飞行器遥测和子飞行器测试仪。
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