CN110514243A - 一种运载火箭用数据采集方法、系统、终端设备及介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种运载火箭用数据采集方法、系统、终端设备和存储介质，方法包括以下步骤：同时给各数据采集设备提供时钟信号并供电；以设定时间间隔向各数据采集设备发出数据同步信号，每个数据采集设备对应火箭的各级设备舱设置；接收各数据采集设备响应于数据同步信号发送的数据包；将数据包内的数据进行遥测编帧后发送至调制和发射设备。本申请使得箭上电缆网简化，降低了电缆网布设的复杂性；各级传感器分别由本级相应的数据采集设备进行供电，各对外供电输出与内部供电输出及供电输入隔离，本级的传感器故障不会导致所有传感器测量失效；同一数据采集设备的供电输出间隔离，可以迅速定位故障传感器，缩短了问题排查时间。

Description

一种运载火箭用数据采集方法、系统、终端设备及介质

技术领域

本公开一般涉及火箭技术领域，具体涉及一种运载火箭用数据采集方法、系统、终端设备及介质。

背景技术

在运载火箭的研制和试验过程中，需要测得火箭各舱段的环境参数及设备的工作状态，这就需要在火箭各舱段布设大量的传感器，而这些传感器需要根据火箭内部的各舱段结构进行调整安装，分布很分散。目前采用的全箭集中式数据采集系统，各级传感器供电和数据采集都集中在综控机，一方面使得导线的连接复杂，增加了箭上电缆网的设计难度，同时也为后续的火箭总装带来难度；另一方面是增加了箭上电缆网的重量，使火箭的有效载荷降低；而且在集中式数据采集系统方案中，传感器的供电都采用箭上综控机转换箭上电池电压，由于综控机电源输出通道有限，不可能做到每一路传感器独立供电，因此如果试验中出现一个供电回路故障，会造成箭上全部传感器瘫痪，无法得到有效试验数据。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种运载火箭用数据采集方法、系统、终端设备及介质。

第一方面，本申请提供一种运载火箭用数据采集方法，所述方法包括以下步骤：

同时给各数据采集设备提供时钟信号并供电；

以设定时间间隔向各数据采集设备发出数据同步信号，每个所述数据采集设备对应火箭的各级设备舱设置；

接收各数据采集设备响应于所述数据同步信号发送的数据包，所述数据包为所述数据采集设备采集的与其连接的传感器的参数信号的数据集，所述数据采集设备接收上次数据同步信号的时间为t1,所述数据采集设备接收本次数据同步信号的时间为t2；所述数据集为所述数据采集设备在时间t1至t2之间采集的传感器的信号；

将所述数据包内的数据进行遥测编帧后发送至调制和发射设备。

第二方面，本申请提供一种运载火箭用数据采集系统，包括：

设置在火箭各级舱内的数据采集设备；

设置在火箭各级舱内的传感器组件，所述传感器组件内的各传感器与对应的设备舱内的数据采集设备连接；

设置在火箭上的综控机，用于给所述数据采集设备供电并提供时钟信号；

所述综控机配置用于：以设定时间间隔向各数据采集设备发出数据同步信号；

所述数据采集设备配置用于：接收所述数据同步信号，并将数据包发送至所述综控机；所述数据包为所述数据采集设备采集的与其连接的传感器的采集信号的数据集，所述数据采集设备接收上次数据同步信号的时间为t1,所述数据采集设备接收本次数据同步信号的时间为t2；所述数据集为所述数据采集设备在时间t1至t2之间采集的传感器的信号；

所述综控机还配置用于，将所述数据包内的数据进行遥测编帧后发送至调制和发射设备。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述数据采集设备还配置用于：

接收所述传感器发送的采集信号并按时间顺序将采集信号存储在暂存区；

遍历所述暂存区内中部的采集信号，判断是否有波峰信号或波谷信号，所述暂存区内中部的采集信号位于所述暂存区的第一个采集信号和最后一个采集信号之间；

判断所述波峰信号或波谷信号是否与其两侧相邻的采集信号的绝对差值都大于等于设定值，若是则将任一相邻的采集信号替代所述波峰信号或波谷信号；

将所述暂存区内的所有采集信号放入数据包中。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述传感器包括振动传感器、压力传感器、温度传感器、热流传感器和冲击传感器。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述数据采集设备还配置用于，接收所述传感器发送的采集信号，并将所述采集信号进行滤波处理、放大处理、采样处理和A/D转换后形成数字采集信号。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述数据采集设备内设置有第一电源转换模块，配置用于将所述综控机提供的电源转为一次电源，用于给所述数据采集设备供电；

所述数据采集设备内还设置有第二电源转换模块，配置用于将所述综控机提供的电源转为二次电源，用于给所述传感器组件供电。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述综控机与所述数据采集设备之间采用WIFI模块通讯。

第三方面，本申请还提供一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述运载火箭用数据采集方法的步骤。

第四方面，本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述运载火箭用数据采集方法的步骤。

根据本申请提供的上述技术方案，在火箭各级均采用一个数据采集设备，各数据采集设备完成本舱段传感器的供电和数据采集，并将采集到的数据按综控机的时序控制发送到综控机，综控机将接收到的各数据采集设备传输的数据按遥测帧格式要求中的规定进行编帧，最后输出给调制和发射设备。

上述技术方案使得箭上电缆网简化，降低了电缆网布设的复杂性；各级传感器分别由本级相应的数据采集设备进行供电，各对外供电输出与内部供电输出及供电输入隔离，一方面，本级的传感器故障不会影响其余级传感器的正常工作，不必担心供电异常导致所有传感器测量失效；另一方面，同一数据采集设备的供电输出间隔离，即使测试过程中某传感器出现异常，也不会影响本级其余传感器的工作，还可以迅速定位故障传感器，缩短了问题排查时间。

根据本申请实施例提供的技术方案，数据采集设备和综控机之间的无线数据传输，使得系统的扩展性更为灵活。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本申请第一种实施例的原理框图；

图2为本申请第二种实施例的流程图；

图3为本申请第三种实施例的原理框图。

图中标号：10、数据采集设备；20、综控机；30、传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

请参考图1为本申请实施例提供的一种运载火箭用数据采集系统的原理框图，在本实施例中，所应用的火箭有四级舱，分别为一级、二级、三级和四级；每级舱内均设有一个传感器组件，包括若干传感器30；所述传感器30包括振动传感器、压力传感器、温度传感器、热流传感器和冲击传感器，这些传感器30为现有的火箭数据采集系统中有的传感器，关于它们的型号、位置和采集数据在此不赘述。每级设备舱内的传感器均由该设备舱内的数据采集设备10供电，并将采集信号发送至该级舱内的数据采集设备10。数据采集设备10例如包括设置在电路板上的采集模块，采集模块由8通道16位同步数据采集芯片ADAS3023及其外围电路组成；

设置在火箭上的综控机20，用于给所述数据采集设备10供电并提供时钟信号；

所述数据采集设备10内设置有第一电源转换模块，配置用于将所述综控机提供的电源转为一次电源，用于给所述数据采集设备10供电，综控机20给数据采集设备10提供的电源一般为28V±4V数据采集设备的第一电源转换模块将该电压转换为±15V、5V、3.3V等电压供其内部模块使用；

所述数据采集设备10内还设置有第二电源转换模块，配置用于将所述综控机20提供的电源转为二次电源，用于给所述传感器组件供电；传第二电源转换模块将综控机提供的电源，比如将28V±4V电源转换为±15V或+5V的二次电源，供应给不同的传感器使用。

所述数据采集设备10接收所述传感器30发送的采集信号后，并将所述采集信号进行滤波处理、放大处理、采样处理和A/D转换后形成数字采集信号，也即所述数据采集设备最终将数字采集信号汇总传输给综控机。

在本实施例中，由于设备的分布式设置，为了保证采集信号在数据上的统一性.

所述综控机20配置用于：以设定时间间隔向各数据采集设备发出数据同步信号；

所述数据采集设备10配置用于：接收所述数据同步信号，并将数据包发送至所述综控机20；所述数据包为所述数据采集设备10采集的与其连接的传感器30的采集信号的数据集，所述数据采集设备10接收上次数据同步信号的时间为t1,所述数据采集设备10接收本次数据同步信号的时间为t2；所述数据集为所述数据采集设备在时间t1至t2之间采集的传感器的信号；

例如数据采集设备10每25m秒采集一次传感器的信号，并将信号处理后存储在暂存区；例如下表1为暂存区内在时间t1至t2之间对应温度和压力所暂存的数据：

表1

数据采集设备10每接收到一次数据同步信号后将暂存区内的数据打包发送至综控机20；每一个数据包包括该段时间内该级设备舱内所有传感器的采集信号；发送完毕后，数据采集设备10将暂存区清空，开始下一轮数据的采集和存储；如此反复，既保证了数据采集的同步性，还保证了暂存区的存储空间的最小化，有利于数据采集设备的顺畅运行。

所述综控机20还配置用于，将所述数据包内的数据进行遥测编帧后发送至调制和发射设备；采集数据的遥测编帧为本领域成熟的技术，在此不赘述。

优选地，在本实施例中，数据采集设备10还具有以下数据筛选功能，具体通过以下步骤筛选：

遍历所述暂存区内中部的采集信号，判断是否有波峰信号或波谷信号，所述暂存区内中部的采集信号位于所述暂存区的第一个采集信号和最后一个采集信号之间；

波峰信号或波谷信号的判断采用差值判断法，从暂存区的第2个采集信号开始，分别计算该采集信号与其前一个采集信号的第一差值和与其后一个采集信号的第二差值；若第一差值和第二差值均为正数，则判定该采集信号为波峰信号，若第一差值和第二差值均为负数，则判定该采集信号为波谷信号；如对表1中的温度信号遍历的时候，可以发现第5行的温度信号16.9°与其之前的采集信号15.6°的第一差值为+1.3°，与其之后的采集信号15.7的第二差值为+1.2°，第一差值和第二差值均为正数，因此第5行的温度信号16.9°即为波峰信号；

判断所述波峰信号或波谷信号是否与其两侧相邻的采集信号的绝对差值都大于等于设定值，若是则将任一相邻的采集信号替代所述波峰信号或波谷信号；

例如对应温度信号而言，设定值为1°，上述第一差值1.3°的绝对值为1.3°，第二差值1.2°的绝对值为1.2°，二者的绝对差值均大于设定值1°，因此需要将其前一个相邻的采集信号15.6°替代掉当前判定的采集信号16.9°，替代后的暂存区如下表2所示。

经过上述遍历的步骤后，暂存区内对应各个传感器的采集信号将均为正常信号，降低了综控机的计算负担。

温度	压力
		15.6°	100.23Mpa
15.7°	101.00Mpa
		15.6°	100.56Mpa
15.6°	100.86Mpa
		15.7°	101.43Mpa
15.3°	101.21Mpa

表2

经过上述遍历的步骤后，暂存区内对应各个传感器的采集信号将均为正常信号，将所述暂存区内的所有采集信号放入数据包中即可，如此降低了综控机的计算负担。

在本实施例中，所述综控机20与所述数据采集设备10之间采用WIFI模块通讯，无线传输模块的设置可以进一步减少火箭内的长距离的布线设置，同时也给数据采集设备10数量的扩充提供了方便。

实施例二

与实施例一对应的，本实施例提供一种运载火箭用数据采集方法，所述方法包括以下步骤：以下方法缺省的主语为综控机；

s10、同时给各数据采集设备提供时钟信号并供电；

s20、以设定时间间隔向各数据采集设备发出数据同步信号，每个所述数据采集设备对应火箭的各级设备舱设置；

s30、接收各数据采集设备响应于所述数据同步信号发送的数据包，所述数据包为所述数据采集设备采集的与其连接的传感器的参数信号的数据集，所述数据采集设备接收上次数据同步信号的时间为t1,所述数据采集设备接收本次数据同步信号的时间为t2；所述数据集为所述数据采集设备在时间t1至t2之间采集的传感器的信号；

s40、将所述数据包内的数据进行遥测编帧后发送至调制和发射设备。

上述步骤的详细实施过程同实施例一一样，在此不赘述。

实施例三：

本实施例提供一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任意一项目所述的无埋点插码数据处理方法的步骤。如图3所示，终端设备例如为计算机，计算机系统包括中央处理单元(CPU)501，其可以根据存储在只读存储器(ROM)502中的程序或者从存储部分加载到随机访问存储器(RAM)503中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM503中，还存储有系统操作所需的各种程序和数据。CPU 501、ROM 502以及RAM 503通过总线504彼此相连。输入/输出(I/O)接口505也连接至总线504。

以下部件连接至I/O接口505：包括键盘、鼠标等的输入部分506；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分；包括硬盘等的存储部分508；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分509。通信部分509经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器也根据需要连接至I/O接口505。可拆卸介质511，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器510上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分508。

特别地，根据本发明的实施例，上文参考流程图1至图2描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本发明的实施例一包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)501执行时，执行本申请的系统中限定的上述功能。

需要说明的是，本发明所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本发明中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本发明中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例二的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本发明实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现，所描述的单元也可以设置在处理器中。其中，这些单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。所描述的单元或模块也可以设置在处理器中，例如，可以描述为：一种处理器包括第一生成模块、获取模块、查找模块、第二生成模块及合并模块。其中，这些单元或模块的名称在某种情况下并不构成对该单元或模块本身的限定，例如，输入模块还可以被描述为“用于在该基础表中获取多个待探测实例的获取模块”。

作为另一方面，本申请还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质可以是上述实施例中描述的电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该电子设备执行时，使得该电子设备实现如上述实施例中所述的无埋点插码数据处理方法。

例如，所述电子设备可以实现如图2中所示的：s10、同时给各数据采集设备提供时钟信号并供电；s20、以设定时间间隔向各数据采集设备发出数据同步信号，每个所述数据采集设备对应火箭的各级设备舱设置；s30、接收各数据采集设备响应于所述数据同步信号发送的数据包，所述数据包为所述数据采集设备采集的与其连接的传感器的参数信号的数据集，所述数据采集设备接收上次数据同步信号的时间为t1,所述数据采集设备接收本次数据同步信号的时间为t2；所述数据集为所述数据采集设备在时间t1至t2之间采集的传感器的信号；s40、将所述数据包内的数据进行遥测编帧后发送至调制和发射设备。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本公开的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。

此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，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、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种运载火箭用数据采集方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

同时给各数据采集设备提供时钟信号并供电；

以设定时间间隔向各数据采集设备发出数据同步信号，每个所述数据采集设备对应火箭的各级设备舱设置；

接收各数据采集设备响应于所述数据同步信号发送的数据包，所述数据包为所述数据采集设备采集的与其连接的传感器的采集信号的数据集，所述数据采集设备接收上次数据同步信号的时间为t1,所述数据采集设备接收本次数据同步信号的时间为t2；所述数据集为所述数据采集设备在时间t1至t2之间采集的传感器的信号；

将所述数据包内的数据进行遥测编帧后发送至调制和发射设备。

2.一种运载火箭用数据采集系统，其特征在于，包括：

设置在火箭各级舱内的数据采集设备；

设置在火箭各级舱内的传感器组件，所述传感器组件内的各传感器与对应的设备舱内的数据采集设备连接；

设置在火箭上的综控机，用于给所述数据采集设备供电并提供时钟信号；

所述综控机配置用于：以设定时间间隔向各数据采集设备发出数据同步信号；

所述数据采集设备配置用于：接收所述数据同步信号，并将数据包发送至所述综控机；所述数据包为所述数据采集设备采集的与其连接的传感器的采集信号的数据集，所述数据采集设备接收上次数据同步信号的时间为t1,所述数据采集设备接收本次数据同步信号的时间为t2；所述数据集为所述数据采集设备在时间t1至t2之间采集的传感器的信号；

所述综控机还配置用于，将所述数据包内的数据进行遥测编帧后发送至调制和发射设备。

3.根据权利要求2所述的运载火箭用数据采集系统，其特征在于，所述数据采集设备还配置用于：

接收所述传感器发送的采集信号并按时间顺序将采集信号存储在暂存区；

遍历所述暂存区内中部的采集信号，判断是否有波峰信号或波谷信号，所述暂存区内中部的采集信号位于所述暂存区的第一个采集信号和最后一个采集信号之间；

判断所述波峰信号或波谷信号是否与其两侧相邻的采集信号的绝对差值都大于等于设定值，若是则将任一相邻的采集信号替代所述波峰信号或波谷信号；

将所述暂存区内的所有采集信号放入数据包中。

4.根据权利要求2或3所述的运载火箭用数据采集系统，其特征在于，所述传感器包括振动传感器、压力传感器、温度传感器、热流传感器和冲击传感器。

5.根据权利要求2或3所述的运载火箭用数据采集系统，其特征在于，所述数据采集设备还配置用于，接收所述传感器发送的采集信号，并将所述采集信号进行滤波处理、放大处理、采样处理和A/D转换后形成数字采集信号。

6.根据权利要求2或3所述的运载火箭用数据采集系统，其特征在于，所述数据采集设备内设置有第一电源转换模块，配置用于将所述综控机提供的电源转为一次电源，用于给所述数据采集设备供电；

所述数据采集设备内还设置有第二电源转换模块，配置用于将所述综控机提供的电源转为二次电源，用于给所述传感器组件供电。

7.根据权利要求2或3所述的运载火箭用数据采集系统，其特征在于，所述综控机与所述数据采集设备之间采用WIFI模块通讯。

8.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1所述运载火箭用数据采集方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1所述运载火箭用数据采集方法的步骤。