CN110412910A - 一种飞行器无线测发控系统 - Google Patents

Abstract

本发明介绍了一种飞行器无线测发控系统，由地面设备与箭载设备组成，地面设备包含指控机、地面数据链、遥测站、交换机与显示机等，箭载设备包含箭载数据链、箭载遥测仪、箭载计算机等。无线通信链路包含1条上行数据链通路、1条下行数据链通路与1条下行遥测通路，实现飞行器的测发控指令、测发控反馈与遥测数据传输。箭载数据链具有低功耗休眠功能，可在收到上行无线测发控指令后唤醒并控制飞行器箭载电池激活与配电，开始测发控流程。本系统无需将地面测发控设备通过脐带电缆与飞行器连接，避免脐带电缆受到飞行器发动机火焰烧蚀；地面通信设备铺设简单，无需使用靶场通信网络，同时系统兼具飞行器飞行过程中的遥测数据接收与指控功能。

Description

一种飞行器无线测发控系统

技术领域

本发明内容涉及一种飞行器无线测发控系统。

背景技术

导弹与火箭类飞行器在发射与飞行过程中，均涉及测试、发控与指控流程，需要根据需求研制测发控系统。

有线测发控系统与飞行器通过脐带电缆连接，采用RS-422、1553B等有线通信方式传输测发控指令与反馈，需要将地面测发控设备布置在靶场发射场坪，操作人员在发射场坪钢甲房内进行近距离发控，或者在指挥大厅通过有线网络进行远距离发控。有线测发控系统的通信设备与线缆铺设复杂，需要铺设光纤、光猫、网线、交换机等设备，实现地面测发控设备与飞行器脐带电缆的有线连接，且当操作人员在发射场坪钢甲房内近距离发控时安全性低。在飞行器发动机点火后，脐带电缆受火焰烧蚀损坏，无法重复使用，产生较高的发射成本。

发明内容

本发明解决的技术问题是：有线地面测发控系统通信设备与线缆铺设复杂、通信光纤易损坏、脐带电缆不能重复使用导致成本增加，以及发控距离受靶场通信网络制约的局限性，消除操作人员在发射场坪近距离操作带来的安全隐患。

本发明的技术解决方案是：

一种飞行器无线测发控系统，包括：地面设备与箭载设备，地面设备与箭载设备之间通过无线通信链路进行通信，无线通信链路包含1条上行数据链通路、1条下行数据链通路与1条下行遥测通路，实现飞行器的测发控指令、测发控反馈与遥测数据传输；地面设备包含指控机、地面数据链、遥测站、交换机与显示机；箭载设备包含箭载数据链、箭载遥测仪、箭载计算机以及箭载主电池；

进入发射流程之前，箭载设备中箭载数据链处于休眠状态，其他部分处于未加电状态；指控机通过交换机和地面数据链将唤醒指令发送给箭载数据链，箭载数据链从休眠状态进入唤醒状态，并反馈当前状态给指控机；指控机确认箭载数据链唤醒后，通过交换机和地面数据链将激活或配电指令发送给箭载数据链，箭载数据链对箭载主电池进行激活控制或者配电控制；箭载主电池给所有箭载设备供电，飞行器进入工作状态；

进入发射流程之后，指控机通过交换机和地面数据链将无线测发控指令发送给箭载数据链，箭载数据链将无线测发控指令转发至箭载计算机，箭载计算机对指令进行响应和执行，将测发控反馈数据通过箭载数据链发送出去，经过地面数据链和交换机反馈给指控机；箭载计算机还将遥测数据通过箭载遥测仪发送出去，经过遥测站和交换机反馈给指控机；显示机将测发控反馈数据和遥测数据进行显示。

所述测发控指令包括箭载数据链唤醒指令、箭载数据链休眠指令、热电池激活指令、锂电池配电指令、参数装订指令、惯导对准指令、惯导转导航指令、记录仪擦除指令、记录仪启动记录指令与发射指令。

所述箭载主电池为热电池或锂电池。

箭载主电池为热电池时，箭载数据链对箭载主电池进行激活控制，进而令箭载主电池向箭载设备供电。

箭载主电池为锂电池时，箭载数据链对箭载主电池进行配电控制，进而令箭载主电池向箭载设备供电。

所述箭载数据链6包括数据链电池21、一次电源模块22、二次电源模块23、休眠/唤醒模块24、处理器模块25、基带模块26、上下变频模块27、功放滤波模块28、热电池激活模块29、锂电池配电模块30、接口模块31；

数据链电池21为一次电源模块22供电，箭载主电池9通过接口模块31为一次电源模块22供电；一次电源模块22分别为二次电源模块23、休眠/唤醒模块24、热电池激活模块29以及锂电池配电模块30供电；

二次电源模块23为处理器模块25、基带模块26、上下变频模块27、功放滤波模块28以及接口模块31供电，接收休眠/唤醒模块24发送的供电控制指令，在开启与关闭状态之间切换；

休眠/唤醒模块24接收接口模块31提供的上行数据链无线测发控指令以及处理器模块25提供的唤醒保持指令，控制二次电源模块23的开启与关闭状态；

处理器模块25、基带模块26、上下变频模块27、功放滤波模块28以及接口模块31共同完成上行数据链无线测发控指令的接收、解码以及下行数据链无线测发控反馈的编码和发送；处理器模块25向热电池激活模块29发送热电池激活指令、向锂电池配电模块30发送锂电池配电指令；处理器模块25与接口模块31完成RS-422测发控反馈的接收与RS-422测发控指令的发送；

热电池激活模块29与接口模块31完成热电池激活供电输出；

锂电池配电模块30与接口模块31完成锂电池配电控制输出。

所述激活模块包括电阻R11、R12、R14、R15、R16、电容C1、光耦隔离芯片G1、继电器K1、三极管Q1和稳压二极管T1；继电器K1的控制端为K1A，执行端为K1B，常闭触点为A，常开触点为B；

光耦隔离芯片G1的正输入端和处理器连接，负输入端和处理器电源地连接；

一次电源正端经过电阻R15与光耦隔离芯片G1的正输出端连接；一次电源正端先后经过电阻R11和继电器控制端K1A，与三极管Q1的集电极连接；一次电源正端先后经过电阻R12和继电器执行端K1B的常开触点B，与热电池激活正端连接；

光耦隔离芯片G1的负输出端经过并联的稳压二极管T1、电阻R16、电容C1之后与一次电源地连接；三极管Q1的发射极与一次电源地连接；热电池激活负端经过电阻R14与一次电源地连接；

光耦隔离芯片G1的负输出端与三极管Q1的基极连接；

热电池激活正端经过继电器执行端K1B的常闭触点A，与热电池激活负端连接。

所述配电模块包括电阻R21、R23、R25、R26、电容C2、光耦隔离芯片G2、继电器K2、三极管Q2和稳压二极管T2；继电器K2的控制端为K2A，执行端为K2B；

光耦隔离芯片G2的正输入端和处理器连接，负输入端和处理器电源地连接；

一次电源正端经过电阻R25与光耦隔离芯片G2的正输出端连接；一次电源正端先后经过电阻R21和继电器控制端K2A，与三极管Q2的集电极连接；

光耦隔离芯片G2的负输出端经过并联的稳压二极管T2、电阻R26、电容C2之后与一次电源地连接；三极管Q2的发射极与一次电源地连接；

光耦隔离芯片G2的负输出端与三极管Q2的基极连接；

锂电池配电正端，先后经过继电器执行端K2B的常开触点B和电阻R23，与锂电池配电负端连接。

休眠/唤醒模块24包括低功耗电源模块41、检测芯片42以及控制芯片43；

一次电源模块22向低功耗电源模块41供电，箭载数据链6开机，低功耗电源模块41向检测芯片42与控制芯片43供电；此时供电控制指令为无效状态，二次电源模块23关闭，处理器模块25关闭，唤醒保持指令为无效状态，箭载数据链6处于低功耗休眠状态，仅检测指定频点的上行无线信号强度，不发送下行数据；

当收到指定频点的上行无线信号时，检测芯片42将信号强度转换为模拟量电压值，并输出至控制芯片43；控制芯片43判断信号强度电压值，若超过设定的阈值，则供电控制指令为有效状态，控制二次电源模块23开启，开始为处理器模块25、基带模块26、上下变频模块27、功放滤波模块28以及接口模块31供电，处理器模块25开始接收上行数据链无线测发控指令，并发送下行数据链无线测发控反馈，箭载数据链6变为唤醒状态；

若上行无线信号中未包含箭载数据链开机指令，处理器模块25输出的唤醒保持指令保持为无效状态；控制芯片43接收到无效的唤醒保持指令，保持供电控制指令为有效状态30s后，将供电控制指令变为无效状态，控制二次电源模块23关闭，停止为处理器模块25、基带模块26、上下变频模块27、功放滤波模块28以及接口模块31供电，箭载数据链6回到休眠状态；

若上行无线信号中包含箭载数据链唤醒指令，处理器模块25将唤醒保持指令变为有效状态，直至收到箭载数据链休眠指令前保持不变；控制芯片43接收到有效的唤醒保持指令后，将供电控制指令变为有效状态并保持，使箭载数据链6保持唤醒状态；

若上行无线信号中包含箭载数据链休眠指令，处理器模块25将唤醒保持指令变为无效状态，直至收到箭载数据链唤醒指令前保持不变；控制芯片43接收到无效的唤醒保持指令，保持供电控制指令为有效状态30s后，将供电控制指令变为无效状态，使箭载数据链6变为休眠状态。

与现有技术相比，本发明内容的有益效果是：

(1)本发明无线测发控系统，原理明确，测发控使用无线通信代替有线通信方式，地面设备布置简单，无需脐带电缆与靶场通信网络。，降低发射成本，远程发控可保障操作人员的安全，同时系统兼具飞行过程中的遥测数据接收与指控功能。

(2)数据链双向通信具有扩频加密功能，使用长码周期伪随机码，经伪随机码调制后，无线通信的信号功率谱密度很低，接近随机噪声，不易被发现、破译或受到压制、欺骗式干扰，避免飞行器的测发控流程受到影响。

(3)本发明使用箭载数据链中热电池激活模块与锂电池配电模块，替代有线测发控系统中需要地面设备与箭载设备配合实现的电池激活与配电的电缆与电路，取消箭地之间的电路与电缆交联，降低了系统的复杂度，提高了可靠性，并减少了硬件成本；

(4)本发明箭载数据链通过休眠/唤醒模块，通过降低上行数据链信号接收的带宽，防止箭载数据链被反复误唤醒，实现低功耗休眠，保证火箭能够长时间处于休眠状态；在火箭起竖后，无需连接外部电缆与地面设备，可随时被唤醒并立刻进入发射流程，简化了发射场操作步骤，提高了发射效率。

附图说明

图1无线测发控系统框架

图2箭载数据链框架

图3箭载数据链热电池激活模块电路原理

图4箭载数据链锂电池配电模块电路原理

图5休眠/唤醒模块电路原理

具体实施方式

本发明介绍了一种飞行器无线测发控系统，由地面设备与箭载设备组成，地面设备包含指控机、地面数据链、遥测站、交换机与显示机等，箭载设备包含箭载数据链、箭载遥测仪、箭载计算机等。无线通信链路包含1条上行数据链通路、1条下行数据链通路与1条下行遥测通路，实现飞行器的测发控指令、测发控反馈与遥测数据传输。箭载数据链具有低功耗休眠功能，可在收到上行无线测发控指令后唤醒并控制飞行器箭载电池激活与配电，开始测发控流程。本系统无需将地面测发控设备通过脐带电缆与飞行器连接，避免脐带电缆受到飞行器发动机火焰烧蚀；地面通信设备铺设简单，无需使用靶场通信网络，同时系统兼具飞行器飞行过程中的遥测数据接收与指控功能。

具体的，本发明提出的一种飞行器无线测发控系统，如图1所示，包括：地面设备与箭载设备，地面设备与箭载设备之间通过无线通信链路进行通信，无线通信链路包含1条上行数据链通路、1条下行数据链通路与1条下行遥测通路，实现飞行器的测发控指令、测发控反馈与遥测数据传输；地面设备包含指控机1、地面数据链2、遥测站3、交换机4与显示机5；箭载设备包含箭载数据链6、箭载遥测仪7、箭载计算机10以及箭载主电池9；

进入发射流程之前，箭载设备中箭载数据链6处于休眠状态，其他部分处于未加电状态；指控机1通过交换机4和地面数据链2将唤醒指令发送给箭载数据链6，箭载数据链6从休眠状态进入唤醒状态，并反馈当前状态给指控机1；指控机1确认箭载数据链6唤醒后，通过交换机4和地面数据链2将激活或配电指令发送给箭载数据链6，箭载数据链对箭载主电池9进行激活控制或者配电控制；箭载主电池9给所有箭载设备供电，飞行器进入工作状态；

进入发射流程之后，指控机1通过交换机4和地面数据链2将无线测发控指令发送给箭载数据链6，箭载数据链6将无线测发控指令转发至箭载计算机10，箭载计算机10对指令进行响应和执行，将测发控反馈数据通过箭载数据链6发送出去，经过地面数据链2和交换机4反馈给指控机1；箭载计算机10还将遥测数据通过箭载遥测仪7发送出去，经过遥测站3和交换机4反馈给指控机1；显示机5将测发控反馈数据和遥测数据进行显示。

测发控指令包括箭载数据链唤醒指令、箭载数据链休眠指令、热电池激活指令、锂电池配电指令、参数装订指令、惯导对准指令、惯导转导航指令、记录仪擦除指令、记录仪启动记录指令与发射指令。

箭载主电池为热电池或锂电池。

箭载主电池为热电池时，箭载数据链对箭载主电池进行激活控制，进而令箭载主电池向箭载设备供电。

箭载主电池为锂电池时，箭载数据链对箭载主电池进行配电控制，进而令箭载主电池向箭载设备供电。

如图2所示，箭载数据链6包括数据链电池21、一次电源模块22、二次电源模块23、休眠/唤醒模块24、处理器模块25、基带模块26、上下变频模块27、功放滤波模块28、热电池激活模块29、锂电池配电模块30、接口模块31；

数据链电池21为一次电源模块22供电，箭载主电池9通过接口模块31为一次电源模块22供电；一次电源模块22分别为二次电源模块23、休眠/唤醒模块24、热电池激活模块29以及锂电池配电模块30供电；

二次电源模块23为处理器模块25、基带模块26、上下变频模块27、功放滤波模块28以及接口模块31供电，接收休眠/唤醒模块24发送的供电控制指令，在开启与关闭状态之间切换；

休眠/唤醒模块24接收接口模块31提供的上行数据链无线测发控指令以及处理器模块25提供的唤醒保持指令，控制二次电源模块23的开启与关闭状态；

处理器模块25、基带模块26、上下变频模块27、功放滤波模块28以及接口模块31共同完成上行数据链无线测发控指令的接收、解码以及下行数据链无线测发控反馈的编码和发送；处理器模块25向热电池激活模块29发送热电池激活指令、向锂电池配电模块30发送锂电池配电指令；处理器模块25与接口模块31完成RS-422测发控反馈的接收与RS-422测发控指令的发送；

热电池激活模块29与接口模块31完成热电池激活供电输出；

锂电池配电模块30与接口模块31完成锂电池配电控制输出。

如图3所示，激活模块包括电阻R11、R12、R14、R15、R16、电容C1、光耦隔离芯片G1、继电器K1、三极管Q1和稳压二极管T1；继电器K1的控制端为K1A，执行端为K1B，常闭触点为A，常开触点为B；

光耦隔离芯片G1的正输入端和处理器连接，负输入端和处理器电源地连接；

一次电源正端经过电阻R15与光耦隔离芯片G1的正输出端连接；一次电源正端先后经过电阻R11和继电器控制端K1A，与三极管Q1的集电极连接；一次电源正端先后经过电阻R12和继电器执行端K1B的常开触点B，与热电池激活正端连接；

光耦隔离芯片G1的负输出端经过并联的稳压二极管T1、电阻R16、电容C1之后与一次电源地连接；三极管Q1的发射极与一次电源地连接；热电池激活负端经过电阻R14与一次电源地连接；

光耦隔离芯片G1的负输出端与三极管Q1的基极连接；

热电池激活正端经过继电器执行端K1B的常闭触点A，与热电池激活负端连接；

主电池9为热电池时，热电池激活正端与主电池9的激活回路正端连接，热电池激活负端与主电池9的激活回路负端连接。

如图4所示，配电模块包括电阻R21、R23、R25、R26、电容C2、光耦隔离芯片G2、继电器K2、三极管Q2和稳压二极管T2；继电器K2的控制端为K2A，执行端为K2B；

光耦隔离芯片G2的正输入端和处理器连接，负输入端和处理器电源地连接；

一次电源正端经过电阻R25与光耦隔离芯片G2的正输出端连接；一次电源正端先后经过电阻R21和继电器控制端K2A，与三极管Q2的集电极连接；

光耦隔离芯片G2的负输出端经过并联的稳压二极管T2、电阻R26、电容C2之后与一次电源地连接；三极管Q2的发射极与一次电源地连接；

光耦隔离芯片G2的负输出端与三极管Q2的基极连接；

锂电池配电正端，先后经过继电器执行端K2B的常开触点和电阻R23，与锂电池配电负端连接；

主电池9为锂电池时，锂电池配电正端与主电池9的供电输出正端连接，锂电池配电负端与箭载设备供电网络正端连接。

如图5所示，休眠/唤醒模块24包括低功耗电源模块41、检测芯片42以及控制芯片43；

一次电源模块22向低功耗电源模块41供电，箭载数据链6开机，低功耗电源模块41向检测芯片42与控制芯片43供电；此时供电控制指令为无效状态，二次电源模块23关闭，唤醒保持指令为无效状态，处理器模块25关闭，箭载数据链6处于低功耗休眠状态，仅检测指定频点的上行无线信号强度，不发送下行数据；

当收到指定频点的上行无线信号时，检测芯片42将信号强度转换为模拟量电压值，并输出至控制芯片43；控制芯片43判断信号强度电压值，若超过设定的阈值，则供电控制指令为有效状态，控制二次电源模块23开启，开始为处理器模块25供电，处理器模块25开始接收上行数据链无线测发控指令，并发送下行数据链无线测发控反馈，箭载数据链6变为唤醒状态；

若上行无线信号中未包含箭载数据链开机指令，处理器模块25保持唤醒保持指令为无效状态；控制芯片43接收到无效的唤醒保持指令，保持供电控制指令为有效状态30s后，将供电控制指令变为无效状态，控制二次电源模块23关闭，停止为处理器模块25供电，箭载数据链6回到休眠状态；

若上行无线信号中包含箭载数据链唤醒指令，处理器模块25将唤醒保持指令变为有效状态，直至收到箭载数据链休眠指令前保持不变；控制芯片43接收到有效的唤醒保持指令后，将供电控制指令变为有效状态并保持，使箭载数据链6保持唤醒状态；

若上行无线信号中包含箭载数据链休眠指令，处理器模块25将唤醒保持指令变为无效状态，直至收到箭载数据链唤醒指令前保持不变；控制芯片43接收到无效的唤醒保持指令，保持供电控制指令为有效状态30s后，将供电控制指令变为无效状态，使箭载数据链6变为休眠状态。

本发明的技术原理详细描述如下：

如图1所示，本发明提供的飞行器无线测发控系统上行与下行通信链路详细描述如下：

(1)上行数据链通路发送测发控指令，指控机1通过交换机4向地面数据链2发送有线测发控指令，地面数据链2编码并通过上行无线数据链信号向箭载数据链6发送无线测发控指令，箭载数据链6接收上行无线数据链信号并解码后，向箭载计算机10发送RS-422测发控指令；上行无线数据链信号采用PCM-DSSS-BPSK体制，频段1750MHz～1850MHz，功率谱密度很低，接近随机噪声，不易被发现、破译或受到压制、欺骗式干扰，避免飞行器测发控流程受到影响；测发控指令包括箭载数据链唤醒指令、箭载数据链休眠指令、热电池激活指令、锂电池配电指令、参数装订指令、惯导对准指令、惯导转导航指令、记录仪擦除指令、记录仪启动记录指令与发射指令

(2)下行数据链通路发送测发控反馈，箭载计算机10向箭载数据链6发送RS-422测发控反馈，箭载数据链6编码并通过下行无线数据链信号向地面数据链2发送无线测发控反馈，地面数据链2接收下行无线数据链信号并解码后，使用UDP协议通过交换机4向指控机1与显示机5广播有线测发控反馈，指控机1与显示机5显示测发控反馈；下行无线数据链通信采用PCM-DSSS-BPSK体制，频段2300MHz～2400MHz；

(3)下行遥测通路发送遥测数据，箭载计算机10向箭载遥测仪7发送RS-422遥测数据，箭载遥测仪7编码并通过下行无线遥测信号向遥测站3发送无线遥测数据，遥测站3接收下行无线遥测信号并解码，使用UDP协议通过交换机4向指控机1与显示机5广播遥测数据，指控机1与显示机5显示遥测数据；下行无线遥测通信采用PCM-FM体制，频段2200MHz～2300MHz。

任务流程叙述：飞行器在靶场技术阵地时，将箭载数据链6开机，其他箭载设备处于未加电状态。箭载数据链6与指控机1通信确认状态正常后后，指控机1向发送箭载数据链6发送箭载数据链休眠指令，箭载数据链6进入休眠状态。随后，将飞行器与地面测发控设备转移至发射阵地。发射前无需地面测发控系统与飞行器之间建立有线通信网络，地面设备布置简单，且具有远程发控能力，可保障操作人员的安全。

进入发控流程前，箭载设备中箭载数据链6处于休眠状态，其他设备处于未加电状态。指控机1通过上行数据链通路向箭载数据链6发送箭载数据链唤醒指令，箭载数据链6被唤醒。箭载数据链6通过下行数据链通路向指控机1发送测发控反馈，回报唤醒状态。随后，指控机1通过上行数据链通路向箭载数据链6发送热电池激活指令或锂电池配电指令，箭载数据链6向主电池9提供热电池激活供电或锂电池配电控制，主电池9向全部箭载设备供电，飞行器进入发射流程。因此，飞行器在发射场地可随时被唤醒并立刻进入发射流程，简化了操作步骤，提高了发射效率。

进入发射流程后，指控机1通过上行数据链通路向箭载计算机10发送参数装订指令、惯导对准指令、惯导转导航指令、记录仪擦除指令、记录仪启动记录指令与发射指令等测发控指令。箭载计算机10通过下行数据链通路向指控机1与显示机5发送测发控反馈，通过下行遥测通路向指控机1与显示机5发送遥测数据。指控机1根据测发控反馈与遥测数据获取飞行器状态，并将下行数据链数据与下行遥测数据中的飞行器关键数据进行比对，校验数据的正确性。

下行遥测通路可沿用箭载遥测仪与遥测站，具有良好的继承性，同时系统兼具飞行器飞行过程中的遥测数据接收与指控功能。

参阅图2，无线测发控系统中，箭载数据链6的技术原理实现如下：

(1)在靶场技术阵地

将数据链电池21与一次电源模块22连接后，箭载数据链6开机，一次电源模块22为二次电源模块23、休眠/唤醒模块24、热电池激活模块29以及锂电池配电模块30供电。此时，休眠/唤醒模块24向二次电源模块23发送的供电控制指令为无效状态，二次电源模块23关闭，不对外供电，处理器模块25、基带模块26、上下变频模块27、功放滤波模块28处于关闭状态，处理器模块25向休眠/唤醒模块24发送的唤醒保持指令为无效状态，箭载数据链6处于休眠状态。

转场通信测试时，指控机1通过上行数据链通路向箭载数据链6发送箭载数据链唤醒指令，休眠/唤醒模块24通过接口模块31检测到上行无线信号强度满足要求后被唤醒，将供电控制指令变为有效状态，二次电源模块23开启，向处理器模块25、基带模块26、上下变频模块27、功放滤波模块28供电，开始接收上行无线信号；处理器模块25对上行无线信号进行解码，当确认包含箭载数据链唤醒指令后，处理器模块25将唤醒保持指令变为有效状态，使休眠/唤醒模块24保持供电控制指令为有效状态，使箭载数据链6保持唤醒状态。

当箭载数据链6与指控机1完成转场通信测试后，指控机1通过上行数据链通路向箭载数据链6发送箭载数据链休眠指令；处理器模块25对上行无线信号进行解码，当确认包含箭载数据链休眠指令后，处理器模块25将唤醒保持指令变为无效状态，休眠/唤醒模块24接收到无效的唤醒保持指令，保持供电控制指令为有效状态30s后，将供电控制指令变为无效状态，使二次电源模块23关闭，不再向处理器模块25、基带模块26、上下变频模块27、功放滤波模块28供电，箭载数据链6进入休眠状态。

通过降低上行数据链信号接收的带宽，防止箭载数据链在发射前被反复误唤醒，以延长休眠时间，保证火箭能够长时间处于休眠状态。

(2)在靶场发射场坪

进入发射流程前，指控机1通过上行数据链通路向箭载数据链6发送箭载数据链唤醒指令，箭载数据链6被唤醒，唤醒步骤与在靶场技术阵地相同。箭载数据链6唤醒后，指控机1通过上行数据链通路向箭载数据链6发送热电池激活指令或锂电池配电指令。

若主电池9为热电池，热电池激活模块29的热电池激活正端和负端与热电池的激活回路连接；处理器模块25对上行无线信号进行解码，当确认包含热电池激活指令后，处理器模块25向热电池激活模块29发送的热电池激活控制信号变为有效状态，热电池激活模块29通过接口模块31向主电池9发出热电池激活供电，持续1s，随后处理器模块25向热电池激活模块29发送的热电池激活控制信号变为无效状态，热电池激活供电关闭，完成热电池的激活；

若主电池9为锂电池，锂电池配电模块30的锂电池配电正端与锂电池的供电输出正端连接，锂电池配电模块30的锂电池配电负端与箭载设备供电网络正端连接；处理器模块25对上行无线信号进行解码，当确认包含锂电池配电指令后，处理器模块25向锂电池配电模块30发送的锂电池配电控制信号变为有效状态，并保持此状态，锂电池配电模块30通过接口模块31将主电池9的供电输出正端与箭载设备供电网络正端连接；

此后，主电池9开始向全部箭载设备供电，并通过接口模块31向一次电源模块22供电，一次电源模块22将供电输入的来源切换为主电池9。飞行器此时进入发射流程。

进入发射流程后，指控机1使用上行数据链通路向箭载数据链6发送无线测发控指令，箭载数据链6依次通过接口模块31、功放滤波模块28、上下变频模块27与基带模块26处理后，将无线测发控指令发送至处理器模块25；处理器模块25对无线测发控指令进行解码，并通过接口模块31向箭载计算机10发送RS-422测发控指令；同时，处理器模块25通过接口模块31接收箭载计算机10发送的RS-422测发控反馈，对反馈进行编码后，依次通过基带模块26、上下变频模块27、功放滤波模块28与接口模块31，使用下行数据链通路向指控机1发送无线测发控反馈；经过上行与下行数据链通路，实现指控机1对火箭发射流程的控制。

参阅图3，箭载数据链6中热电池激活模块29的技术原理实现如下：

(1)当热电池激活控制信号为无效状态时，处理器模块25的控制端1为“高阻态”状态；光耦隔离芯片G1的正输入端无输入电流，正输出端与负输出端之间为断路状态；三极管Q1的基极输入为“高阻态”状态，三极管Q1的集电极与发射极之间截止，继电器线圈K1A两端电压未达到动作电压，继电器触点K1B的开关与常闭触点A连接，热电池激活正端与热电池激活负端导通，热电池的激活回路处于安全的短接状态；

(2)当热电池激活控制信号为有效状态时，处理器模块25的控制端1为处理器电源正端供电状态；光耦隔离芯片G1的正输入端与负输入端产生电势差，有电流通过，正输出端与负输出端之间变为通路状态；三极管Q1的基极与一次电源正端导通，三极管Q1的集电极与发射极之间导通，继电器线圈K1A两端电压超过动作电压，继电器执行端K1B的触点开关与常闭触点A断开，与常开触点B连接，热电池激活回路正端与一次电源正端连接，一次电源为热电池激活回路供电，可将热电池激活。

参阅图4，箭载数据链6中热电池激活模块29的技术原理实现如下：

(1)当锂电池配电控制信号为无效状态时，处理器模块25的控制端2为“高阻态”状态；光耦隔离芯片G2的正输入端无输入电流，正输出端与负输出端之间为断路状态；三极管Q2的基极输入为“高阻态”状态，三极管Q2的集电极与发射极之间截止，继电器线圈K2A两端电压未达到动作电压，继电器触点K2B的开关处于断开状态，锂电池配电正端与锂电池配电负端处于断开状态，锂电池供电输出正端未接入箭载设备的供电电路；

(2)当锂电池配电控制信号为有效状态时，处理器模块25的控制端1为处理器电源正端供电状态；光耦隔离芯片G2的正输入端与负输入端产生电势差，有电流通过，正输出端与负输出端之间变为通路状态；三极管Q2的基极与一次电源正端导通，三极管Q2的集电极与发射极之间导通，继电器线圈K2A两端电压超过动作电压，继电器执行端K2B的触点开关与常开触点B连接，锂电池配电正端与锂电池配电负端处于导通状态，将锂电池供电输出正端连接至箭载设备供电网络正端，为全部箭载设备供电。

图3和图4的电路实现了的热电池激活与锂电池配电功能，节省了有线测发控系统中地面设备与箭载设备配合实现的电池激活与配电功能的电缆与电路，降低了系统的复杂度，提高了可靠性，并减少了硬件成本。

参阅图5，箭载数据链6中休眠/唤醒模块24的技术原理实现如下：

(1)一次电源模块22向低功耗电源模块41供电，使箭载数据链6开机，低功耗电源模块41向检测芯片42与控制芯片43供电；此时供电控制指令为无效状态，二次电源模块23关闭，处理器模块25关闭，唤醒保持指令为无效状态，箭载数据链6处于低功耗休眠状态，仅检测指定频点的上行无线信号强度，不发送下行数据；

(2)当收到指定频点的上行无线信号时，检测芯片42将信号强度转换为模拟量电压值，并输入控制芯片43；控制芯片43判断信号强度电压值，若超过设定的阈值，则供电控制指令为有效状态，控制二次电源模块23开启，开始为处理器模块25供电，处理器模块25开始接收上行数据链无线测发控指令，并发送下行数据链无线测发控反馈，箭载数据链6变为唤醒状态；

(3)若上行无线信号中未包含箭载数据链开机指令，处理器模块25保持唤醒保持指令为无效状态；控制芯片43接收到无效的唤醒保持指令，保持供电控制指令为有效状态30s后，将供电控制指令变为无效状态，控制二次电源模块23关闭，停止为处理器模块25供电，箭载数据链6回到休眠状态；

(4)若上行无线信号中包含箭载数据链唤醒指令，处理器模块25将唤醒保持指令变为有效状态，直至收到箭载数据链休眠指令前保持不变；控制芯片43接收到有效的唤醒保持指令后，将供电控制指令变为有效状态并保持，使箭载数据链6保持唤醒状态；

(5)若上行无线信号中包含箭载数据链休眠指令，处理器模块25将唤醒保持指令变为无效状态，直至收到箭载数据链唤醒指令前保持不变；控制芯片43接收到无效的唤醒保持指令，保持供电控制指令为有效状态30s后，将供电控制指令变为无效状态，使箭载数据链6变为休眠状态。

本发明给出的实施例如下：

结合图3，对元器件选型进行说明：光耦隔离芯片G1选用松下AQW212SX，继电器K1选用航天电气的JZC-097MC/027-01-III，三极管Q1选用石家庄无线电二厂NPN型三极管3DK104C，稳压二极管T1选用济南半一电子BWB5V1。

元器件与阻容器件参数选取说明如下：

(1)电阻R15、R16，电容C1，稳压二极管T1，实现三极管Q1基极输入的电压调节功能，根据电路特性，R15阻值选择5KΩ，R16阻值选择1KΩ，C1容值选择10uF，T1击穿电压选择5V；

(2)K1A为继电器K1的线圈(线圈电阻1350Ω，工作温度范围内动作电压最大值为18V)，K1B为继电器K1的常开触点，经计算在工作温度范围内流经线圈K1A的动作电流应不小于0.014A，由一次电源电压范围(20～32)V，可计算R11阻值应不大于78Ω，R1阻值选择50Ω；

(3)电阻R12与R14的阻值均为0Ω，用于在调试电路时断开继电器的执行端K1B与一次电源正端的连接。

下面结合图4，对元器件选型进行说明：光耦隔离芯片G2、三极管Q2、稳压二极管T2与图3中光耦隔离芯片G1、三极管Q1、稳压二极管T1的工作原理与选型一致。

电阻R21、R25、R26与图3中电阻R11、R15、R16的工作原理与型一致。

电容C2、稳压二极管T2与图3中电容C1、稳压二极管T1的工作原理与型一致。

电阻R23阻值为0Ω，用于在调试电路时断开锂电池配电正端与锂电池配电负端的连接。

下面结合图5，对元器件选型进行说明：

低功耗电源模块41主要部件为2块芯片，分别为爱立信公司的DC/DC芯片，型号PKU4517VEPI；德州仪器公司的低压线性稳压芯片，型号TPS70402PWP。

检测芯片42选用ADI公司的模拟量采集芯片，型号AD8307AR。

控制芯片43选用ADI公司的控制芯片，型号ADUC812BS。

本发明未详细描述内容为本领域技术人员公知技术。

Claims (9)

1.一种飞行器无线测发控系统，其特征在于包括：地面设备与箭载设备，地面设备与箭载设备之间通过无线通信链路进行通信，无线通信链路包含1条上行数据链通路、1条下行数据链通路与1条下行遥测通路，实现飞行器的测发控指令、测发控反馈与遥测数据传输；地面设备包含指控机、地面数据链、遥测站、交换机与显示机；箭载设备包含箭载数据链、箭载遥测仪、箭载计算机以及箭载主电池；

进入发射流程之前，箭载设备中箭载数据链处于休眠状态，其他部分处于未加电状态；指控机通过交换机和地面数据链将唤醒指令发送给箭载数据链，箭载数据链从休眠状态进入唤醒状态，并反馈当前状态给指控机；指控机确认箭载数据链唤醒后，通过交换机和地面数据链将激活或配电指令发送给箭载数据链，箭载数据链对箭载主电池进行激活控制或者配电控制；箭载主电池给所有箭载设备供电，飞行器进入工作状态；

进入发射流程之后，指控机通过交换机和地面数据链将无线测发控指令发送给箭载数据链，箭载数据链将无线测发控指令转发至箭载计算机，箭载计算机对指令进行响应和执行，将测发控反馈数据通过箭载数据链发送出去，经过地面数据链和交换机反馈给指控机；箭载计算机还将遥测数据通过箭载遥测仪发送出去，经过遥测站和交换机反馈给指控机；显示机将测发控反馈数据和遥测数据进行显示。

2.根据权利要求1所述的一种飞行器无线测发控系统，其特征在于：所述测发控指令包括箭载数据链唤醒指令、箭载数据链休眠指令、热电池激活指令、锂电池配电指令、参数装订指令、惯导对准指令、惯导转导航指令、记录仪擦除指令、记录仪启动记录指令与发射指令。

3.根据权利要求1所述的一种飞行器无线测发控系统，其特征在于：所述箭载主电池为热电池或锂电池。

4.根据权利要求3所述的一种飞行器无线测发控系统，其特征在于：箭载主电池为热电池时，箭载数据链对箭载主电池进行激活控制，进而令箭载主电池向箭载设备供电。

5.根据权利要求3所述的一种飞行器无线测发控系统，其特征在于：箭载主电池为锂电池时，箭载数据链对箭载主电池进行配电控制，进而令箭载主电池向箭载设备供电。

6.根据权利要求1所述的一种飞行器无线测发控系统，其特征在于：所述箭载数据链6包括数据链电池21、一次电源模块22、二次电源模块23、休眠/唤醒模块24、处理器模块25、基带模块26、上下变频模块27、功放滤波模块28、热电池激活模块29、锂电池配电模块30、接口模块31；

数据链电池21为一次电源模块22供电，箭载主电池9通过接口模块31为一次电源模块22供电；一次电源模块22分别为二次电源模块23、休眠/唤醒模块24、热电池激活模块29以及锂电池配电模块30供电；

二次电源模块23为处理器模块25、基带模块26、上下变频模块27、功放滤波模块28以及接口模块31供电，接收休眠/唤醒模块24发送的供电控制指令，在开启与关闭状态之间切换；

休眠/唤醒模块24接收接口模块31提供的上行数据链无线测发控指令以及处理器模块25提供的唤醒保持指令，控制二次电源模块23的开启与关闭状态；

处理器模块25、基带模块26、上下变频模块27、功放滤波模块28以及接口模块31共同完成上行数据链无线测发控指令的接收、解码以及下行数据链无线测发控反馈的编码和发送；处理器模块25向热电池激活模块29发送热电池激活指令、向锂电池配电模块30发送锂电池配电指令；处理器模块25与接口模块31完成RS-422测发控反馈的接收与RS-422测发控指令的发送；

热电池激活模块29与接口模块31完成热电池激活供电输出；

锂电池配电模块30与接口模块31完成锂电池配电控制输出。

7.根据权利要求6所述的一种飞行器无线测发控系统，其特征在于：所述激活模块包括电阻R11、R12、R14、R15、R16、电容C1、光耦隔离芯片G1、继电器K1、三极管Q1和稳压二极管T1；继电器K1的控制端为K1A，执行端为K1B，常闭触点为A，常开触点为B；

光耦隔离芯片G1的正输入端和处理器连接，负输入端和处理器电源地连接；

一次电源正端经过电阻R15与光耦隔离芯片G1的正输出端连接；一次电源正端先后经过电阻R11和继电器控制端K1A，与三极管Q1的集电极连接；一次电源正端先后经过电阻R12和继电器执行端K1B的常开触点B，与热电池激活正端连接；

光耦隔离芯片G1的负输出端经过并联的稳压二极管T1、电阻R16、电容C1之后与一次电源地连接；三极管Q1的发射极与一次电源地连接；热电池激活负端经过电阻R14与一次电源地连接；

光耦隔离芯片G1的负输出端与三极管Q1的基极连接；

热电池激活正端经过继电器执行端K1B的常闭触点A，与热电池激活负端连接。

8.根据权利要求6所述的一种飞行器无线测发控系统，其特征在于：所述配电模块包括电阻R21、R23、R25、R26、电容C2、光耦隔离芯片G2、继电器K2、三极管Q2和稳压二极管T2；继电器K2的控制端为K2A，执行端为K2B；

光耦隔离芯片G2的正输入端和处理器连接，负输入端和处理器电源地连接；

一次电源正端经过电阻R25与光耦隔离芯片G2的正输出端连接；一次电源正端先后经过电阻R21和继电器控制端K2A，与三极管Q2的集电极连接；

光耦隔离芯片G2的负输出端经过并联的稳压二极管T2、电阻R26、电容C2之后与一次电源地连接；三极管Q2的发射极与一次电源地连接；

光耦隔离芯片G2的负输出端与三极管Q2的基极连接；

锂电池配电正端，先后经过继电器执行端K2B的常开触点B和电阻R23，与锂电池配电负端连接。

9.根据权利要求6所述的一种飞行器无线测发控系统，其特征在于：休眠/唤醒模块24包括低功耗电源模块41、检测芯片42以及控制芯片43；

一次电源模块22向低功耗电源模块41供电，箭载数据链6开机，低功耗电源模块41向检测芯片42与控制芯片43供电；此时供电控制指令为无效状态，二次电源模块23关闭，处理器模块25关闭，唤醒保持指令为无效状态，箭载数据链6处于低功耗休眠状态，仅检测指定频点的上行无线信号强度，不发送下行数据；

当收到指定频点的上行无线信号时，检测芯片42将信号强度转换为模拟量电压值，并输出至控制芯片43；控制芯片43判断信号强度电压值，若超过设定的阈值，则供电控制指令为有效状态，控制二次电源模块23开启，开始为处理器模块25、基带模块26、上下变频模块27、功放滤波模块28以及接口模块31供电，处理器模块25开始接收上行数据链无线测发控指令，并发送下行数据链无线测发控反馈，箭载数据链6变为唤醒状态；

若上行无线信号中未包含箭载数据链开机指令，处理器模块25输出的唤醒保持指令保持为无效状态；控制芯片43接收到无效的唤醒保持指令，保持供电控制指令为有效状态30s后，将供电控制指令变为无效状态，控制二次电源模块23关闭，停止为处理器模块25、基带模块26、上下变频模块27、功放滤波模块28以及接口模块31供电，箭载数据链6回到休眠状态；

若上行无线信号中包含箭载数据链唤醒指令，处理器模块25将唤醒保持指令变为有效状态，直至收到箭载数据链休眠指令前保持不变；控制芯片43接收到有效的唤醒保持指令后，将供电控制指令变为有效状态并保持，使箭载数据链6保持唤醒状态；

若上行无线信号中包含箭载数据链休眠指令，处理器模块25将唤醒保持指令变为无效状态，直至收到箭载数据链唤醒指令前保持不变；控制芯片43接收到无效的唤醒保持指令，保持供电控制指令为有效状态30s后，将供电控制指令变为无效状态，使箭载数据链6变为休眠状态。