CN111006550A - 一种基于分布式采集的运载火箭的综合测量单元 - Google Patents
一种基于分布式采集的运载火箭的综合测量单元 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111006550A CN111006550A CN201911204370.6A CN201911204370A CN111006550A CN 111006550 A CN111006550 A CN 111006550A CN 201911204370 A CN201911204370 A CN 201911204370A CN 111006550 A CN111006550 A CN 111006550A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- signal
- voltage
- module
- outputting
- power supply
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F42—AMMUNITION; BLASTING
- F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
- F42B15/00—Self-propelled projectiles or missiles, e.g. rockets; Guided missiles
Abstract
本发明提供了一种基于分布式采集的运载火箭的综合测量单元，包括：电源变换模块、信号转接模块和信号采集模块，电源变换模块，用于接收电源输出的一次电压，将一次电压转换为二次电压，并将二次电压输出至信号转接模块；信号转接模块，用于将二次电压输出至传感器，接收传感器返回的模拟量电压信号，并将模拟量电压信号输出至信号采集模块；信号采集模块，用于对模拟量电压信号进行编码处理，根据编码结果获取二次电压对应的测量结果，并将测量结果发送给数据综合单元。本发明可以优化系统架构，适合小型测量系统的架构设计，提高系统集成度，降低产品研制及管理成本。
Description
技术领域
本发明涉及运载火箭遥测技术领域，特别是一种基于分布式采集的运载火箭的综合测量单元。
背景技术
测量系统是运载火箭的一个分系统，主要功能是：运载火箭在发射准备、推进剂加注、发射飞行等过程中，对运载火箭中各分系统的各项遥测参数进行采集、编码及传输。其测点广泛分布于运载火箭的各处，每个测点均需配备相应的传感器和变换器，然后将各测点的物理量转化为电信号，并通过电缆网进行传输。每个传感器和变换器均需测量系统向其供电，并采集其输出信号。广泛的测点分布直接导致测量系统的电缆网设计复杂，电缆网需要将电压由系统供电设计引至传感器和变换器，同时将传感器的输出信号返回至采集设备。电缆网的重量在测量系统的总重量中占有较大比例。
目前，运载火箭测量系统在总体方案上大多采用集中供电、集中采集、信号转接的方式：由电池等能源设备输出装置、配电器、二次电压变换装置等集中供电，较多的传感器和变换器分布造成了供配电存在“一对多”的现象，电缆网设计复杂，系统重量增加；全箭配备多台采集设备，进行集中式信号采集，同样会面对较多的传感器和变换器分布造成的“一对多”的现象，电缆网设计复杂，并由于传感器输出的模拟信号与采集设备之间有一定距离，易受干扰，影响采集精度。
发明内容
本发明解决的技术问题是：现有技术中面对较多的传感器和变换器分布造成的“一对多”的现象，电缆网设计复杂，并由于传感器输出的模拟信号与采集设备之间有一定距离，易受干扰，影响采集精度，提供了一种基于分布式采集的运载火箭的综合测量单元。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于分布式采集的运载火箭的综合测量单元，包括：电源变换模块、信号转接模块和信号采集模块，其中，
所述电源变换模块，用于接收所述电源输出的一次电压，将所述一次电压转换为二次电压，并将所述二次电压输出至所述信号转接模块；
所述信号转接模块，用于将所述二次电压输出至传感器，接收所述传感器返回的模拟量电压信号，并将所述模拟量电压信号输出至所述信号采集模块；
所述信号采集模块，用于对所述模拟量电压信号进行编码处理，根据编码结果获取所述二次电压对应的测量结果，并将所述测量结果发送给数据综合单元。
优选地，所述综合测量单元还包括：内总线，所述电源变换模块、所述信号转接模块和所述信号采集模块之间通过所述内总线连接；
所述内总线包括：电源内总线和信号内总线。
优选地，所述电源变换模块包括：输入滤波器、开关电源模块和输出滤波器，其中，
所述输入滤波器，用于接收所述一次电压，并将所述一次电压输出至所述开关电源模块；
所述开关电源模块，用于将所述一次电压隔离转换为所需的所述二次电压，并将所述二次电压输出至所述输出滤波器；
所述输出滤波器，用于将所述二次电压输出至所述信号转接模块。
优选地，在所述信号转接模块的输出路径上设置有熔断保护器，以保护所述二次电压。
优选地，所述信号转接模块的数量为1至4个。
优选地，所述信号采集模块包括：模拟开关、A/D转换单元、数字量接口和现场可编程门阵列，其中，
所述模拟开关，用于接收所述模拟量电压信号，并将所述模拟量电压信号输出至所述A/D转换单元；
所述A/D转换单元，用于将模拟量电压信号转换为二进制数据；
所述数字量接口，用于将所述串行电压信号输出至所述现场可编程门阵列；
所述现场可编程门阵列，用于根据信号采样率要求，控制多路模拟开关通断及A/D转换单元时序，并按照所述数字量接口的时序要求，将所述模拟量电压信号转换的二进制数据输出至所述数字量接口。
优选地，所述模拟开关包括多个一级模拟开关和一个二级模拟开关，其中，
所述多个一级模拟开关，用于接收多个所述信号转接模块发送的模拟量电压信号；
所述二级模拟开关，用于将所述多个所述模拟量电压信号进行汇总，生成汇总模拟量电压信号，并将所述汇总模拟量电压信号输出至所述A/D转换单元。
优选地，在所述电源和所述信号变换模块的电源线上设置有滤波电容。
优选地，所述输入滤波器为输入EMI滤波器，所述开关电源模块为DC/DC芯片，所述输出滤波器为输出EMI滤波器。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、综合考虑系统设计需求，分区就近供电采集，优化系统架构，为小型测量系统的架构设计提供了解决方案；
2、综合原有箭上电源变换设备、信号转接设备及远置采编设备的功能，减少产品种类及数量，提高系统集成度，降低产品研制及管理成本；
3、降低电缆网设计复杂度，缩短模拟信号传输距离，减少信号受干扰程度，整体提升测量系统性能；
4、降低箭上设备重量和电缆网重量，提升火箭运载能力。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种基于分布式采集的运载火箭的综合测量单元的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种电源变换模块的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种信号转接模块的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种信号采集模块的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例中的附图，对本发明的实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的实施例保护的范围。
参照图1，示出了本发明实施例提供的一种基于分布式采集的运载火箭的综合测量单元的结构示意图。
如图1所示，综合测量单元可以包括：电源变换模块、信号转接模块和信号采集模块，其中：
电源变换模块可以用于接收所述电源输出的一次电压，将所述一次电压转换为二次电压，并将所述二次电压输出至所述信号转接模块；
信号转接模块可以用于将所述二次电压输出至传感器，接收所述传感器返回的模拟量电压信号，并将所述模拟量电压信号输出至所述信号采集模块；
信号采集模块可以用于对所述模拟量电压信号进行编码处理，根据编码结果获取所述二次电压对应的测量结果，并将所述测量结果发送给数据综合单元。
结合图1对上述模块的过程进行说明：上述各模块实现的功能为：接收28V的一次电压，并将一次电压隔离转换为+15V、-15V、+5V二次电压(二次共地电压)，并连同28V一次电压提供给测量系统传感器变换器以及电量变换器。接收各传感器返回的0～5V模拟量电压信号，并将其转化为二进制信号，通过数字量接口串行输出。
各功能模块之间通过内总线连接，内总线分为电源内总线和信号内总线，分别用于各模块之间的电源连接、以及功能控制和信号传输。综合测量单元采用通用化、模块化设计，采用统一的机械接口和电气接口，可进行功能扩展，最多可进行128路传感器信号的采集。
接下来结合附图，对上述三个模块分别进行如下详细描述。
1、电源变换模块
参照图2，示出了本发明实施例提供的一种电源变换模块的结构示意图。
如图2所示，电源变换模块可以包括：输入滤波器、开关电源模块和输出滤波器，其中，输入滤波器可以为输入EMI(Electromagnetic Interference，电磁干扰)滤波器，所述开关电源模块为DC/DC芯片，所述输出滤波器为输出EMI滤波器。
输入滤波器可以用于接收所述一次电压，并将所述一次电压输出至所述开关电源模块；
开关电源模块可以用于将所述一次电压隔离转换为所需的所述二次电压，并将所述二次电压输出至所述输出滤波器；
输出滤波器可以用于将所述二次电压输出至所述信号转接模块。
其中，输入EMI滤波器主要作用是抑制DC/DC的开关噪声对电源母线产生干扰，同时抑制DC/DC端的共模和差模干扰，以及对内部DC/DC进行防过压和防过流保护。DC/DC模块主要功能是将一次电压28V电压，隔离后转换成测量系统所需要的±15V以及+5V电压，同时功率与电压输出品质满足系统负载使用要求。根据负载评估结果及电源品质输出要求，同时选择成熟可靠厂家产品，采用Interpoint公司的DC/DC芯片。DC/DC模块输出端设置EMI滤波器，可降低二次电压纹波。同时，为抑制共模干扰，在电源线之间配置滤波电容，并在电源线与壳体之间设置对壳旁路滤波电容。
2、信号转接模块
参照图3，示出了本发明实施例提供的一种信号转接模块的结构示意图、
如图3所示，信号转接模块一方面输出二次电压至传感器，在电源输出路径分区设置熔断保护器，对电源进行保护；另一方面将传感器输出的模拟信号进行汇总转接，在信号转接模块上设置一级模拟开关，经信号采集模块控制后分时送至内总线，接至信号采集模块。单个信号转接模块可以对32路传感器信号进行供电及信号转接，整机最多可配置4个信号转接模块。
3、信号采集模块
信号采集模块可以包括：模拟开关、A/D转换单元、数字量接口和现场可编程门阵列，其中，
模拟开关可以用于接收所述模拟量电压信号，并将所述模拟量电压信号输出至所述A/D转换单元；
A/D转换单元可以用于将模拟量电压信号转换为二进制数据；
数字量接口可以用于将所述串行电压信号输出至所述现场可编程门阵列；
所述现场可编程门阵列可以用于根据信号采样率要求，控制多路模拟开关通断及A/D转换单元时序，并按照所述数字量接口的时序要求，将所述模拟量电压信号转换的二进制数据输出至所述数字量接口。
接下来结合图4，对信号采集模块进行如下详细描述。
参照图4，示出了本发明实施例提供的一种信号采集模块的结构示意图。
在本发明实施例的一种优选实施例中，模拟开关包括多个一级模拟开关和一个二级模拟开关，其中，
多个一级模拟开关可以用于接收多个所述信号转接模块发送的模拟量电压信号；
二级模拟开关可以用于将所述多个所述模拟量电压信号进行汇总，生成汇总模拟量电压信号，并将所述汇总模拟量电压信号输出至所述A/D转换单元。
如图4所示，信号采集模块完成对输入模拟信号的采集、编码，主要包括模拟开关、A/D转换、数字量接口以及FPGA等功能模块。完成以下功能：通过设置帧格式数据，适应不同信号的采样率要求，控制多路模拟开关通断及A/D转换时序，进行信号采集；将采集到的数据根据数字量接口时序要求，转换为串行数据发送至下一级数据综合装置。数据采集模块具备对电源变换模块中的二次电压电压的测量功能，作为判断系统正常工作的重要依据。
本发明实施例提供的基于分布式采集的运载火箭的综合测量单元，相较于现有技术方案，具有如下有益效果：
1、综合考虑系统设计需求，分区就近供电采集，优化系统架构，为小型测量系统的架构设计提供了解决方案；
2、综合原有箭上电源变换设备、信号转接设备及远置采编设备的功能，减少产品种类及数量，提高系统集成度，降低产品研制及管理成本；
3、降低电缆网设计复杂度，缩短模拟信号传输距离，减少信号受干扰程度，整体提升测量系统性能；
4、降低箭上设备重量和电缆网重量，提升火箭运载能力。
以上所述仅为本发明的实施例的较佳实施例而已，并不用以限制本发明的实施例，凡在本发明的实施例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实施例的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于分布式采集的运载火箭的综合测量单元，其特征在于，包括：电源变换模块、信号转接模块和信号采集模块，其中，
所述电源变换模块，用于接收所述电源输出的一次电压，将所述一次电压转换为二次电压，并将所述二次电压输出至所述信号转接模块；
所述信号转接模块，用于将所述二次电压输出至传感器，接收所述传感器返回的模拟量电压信号，并将所述模拟量电压信号输出至所述信号采集模块；
所述信号采集模块，用于对所述模拟量电压信号进行编码处理，根据编码结果获取所述二次电压对应的测量结果，并将所述测量结果发送给数据综合单元。
2.根据权利要求1所述的综合测量单元，其特征在于，所述综合测量单元还包括：内总线，所述电源变换模块、所述信号转接模块和所述信号采集模块之间通过所述内总线连接；
所述内总线包括：电源内总线和信号内总线。
3.根据权利要求1所述的综合测量单元，其特征在于，所述电源变换模块包括：输入滤波器、开关电源模块和输出滤波器，其中，
所述输入滤波器，用于接收所述一次电压，并将所述一次电压输出至所述开关电源模块；
所述开关电源模块，用于将所述一次电压隔离转换为所需的所述二次电压，并将所述二次电压输出至所述输出滤波器；
所述输出滤波器，用于将所述二次电压输出至所述信号转接模块。
4.根据权利要求1所述的综合测量单元，其特征在于，在所述信号转接模块的输出路径上设置有熔断保护器，以保护所述二次电压。
5.根据权利要求4所述的综合测量单元，其特征在于，所述信号转接模块的数量为1至4个。
6.根据权利要求1所述的综合测量单元，其特征在于，所述信号采集模块包括：模拟开关、A/D转换单元、数字量接口和现场可编程门阵列，其中，
所述模拟开关，用于接收所述模拟量电压信号，并将所述模拟量电压信号输出至所述A/D转换单元；
所述A/D转换单元，用于将所述模拟量电压信号转换为二进制数据；
所述数字量接口，用于将所述串行电压信号输出至所述现场可编程门阵列；
所述现场可编程门阵列，用于根据信号采样率要求，控制多路模拟开关通断及A/D转换单元时序，并按照所述数字量接口的时序要求，将所述模拟量电压信号转换的二进制数据输出至所述数字量接口。
7.根据权利要求6所述的综合测量单元，其特征在于，所述模拟开关包括多个一级模拟开关和一个二级模拟开关，其中，
所述多个一级模拟开关，用于接收多个所述信号转接模块发送的模拟量电压信号；
所述二级模拟开关，用于将所述多个所述模拟量电压信号进行汇总，生成汇总模拟量电压信号，并将所述汇总模拟量电压信号输出至所述A/D转换单元。
8.根据权利要求1所述的综合测量单元，其特征在于，在所述电源和所述信号变换模块的电源线上设置有滤波电容。
9.根据权利要求3所述的综合测量单元，其特征在于，所述输入滤波器为输入EMI滤波器，所述开关电源模块为DC/DC芯片，所述输出滤波器为输出EMI滤波器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911204370.6A CN111006550A (zh) | 2019-11-29 | 2019-11-29 | 一种基于分布式采集的运载火箭的综合测量单元 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911204370.6A CN111006550A (zh) | 2019-11-29 | 2019-11-29 | 一种基于分布式采集的运载火箭的综合测量单元 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111006550A true CN111006550A (zh) | 2020-04-14 |
Family
ID=70112490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911204370.6A Pending CN111006550A (zh) | 2019-11-29 | 2019-11-29 | 一种基于分布式采集的运载火箭的综合测量单元 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111006550A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111854543A (zh) * | 2020-07-07 | 2020-10-30 | 深圳零壹空间电子有限公司 | 一种火箭控制装置 |
| CN111969999A (zh) * | 2020-06-28 | 2020-11-20 | 上海宇航系统工程研究所 | 一种可靠的运载火箭分离信号隔离检测与自锁电路 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1089897A (ja) * | 1996-09-09 | 1998-04-10 | Mitsubishi Electric Corp | 誘導飛しょう体システム |
| US20140074347A1 (en) * | 2012-09-12 | 2014-03-13 | Honeywell International Inc. | Launch vehicle testing system |
| CN104142160A (zh) * | 2014-07-08 | 2014-11-12 | 中北大学 | 一种遥测系统变换器地面测试系统 |
| CN106383472A (zh) * | 2016-10-27 | 2017-02-08 | 北京宇航系统工程研究所 | 一种集成化高可靠高精度长期监测系统 |
| RU171436U1 (ru) * | 2016-12-30 | 2017-05-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВО "Пензенский государственный университет") | Программируемый логический контроллер для территориально-распределенной системы управления |
| CN108062037A (zh) * | 2016-11-08 | 2018-05-22 | 湖北航天技术研究院总体设计所 | 一种小型模块化遥测采编器 |
| CN207502995U (zh) * | 2017-08-15 | 2018-06-15 | 四川航天系统工程研究所 | 一种基于模块化构架的弹载遥测仪 |
| CN208000134U (zh) * | 2018-01-30 | 2018-10-23 | 西安思丹德信息技术有限公司 | 一种用于采集和储存遥测数据的遥测装置 |
| CN110360901A (zh) * | 2019-07-08 | 2019-10-22 | 北京星际荣耀空间科技有限公司 | 箭载综合电子系统 |
-
2019
- 2019-11-29 CN CN201911204370.6A patent/CN111006550A/zh active Pending
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1089897A (ja) * | 1996-09-09 | 1998-04-10 | Mitsubishi Electric Corp | 誘導飛しょう体システム |
| US20140074347A1 (en) * | 2012-09-12 | 2014-03-13 | Honeywell International Inc. | Launch vehicle testing system |
| CN104142160A (zh) * | 2014-07-08 | 2014-11-12 | 中北大学 | 一种遥测系统变换器地面测试系统 |
| CN106383472A (zh) * | 2016-10-27 | 2017-02-08 | 北京宇航系统工程研究所 | 一种集成化高可靠高精度长期监测系统 |
| CN108062037A (zh) * | 2016-11-08 | 2018-05-22 | 湖北航天技术研究院总体设计所 | 一种小型模块化遥测采编器 |
| RU171436U1 (ru) * | 2016-12-30 | 2017-05-31 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВО "Пензенский государственный университет") | Программируемый логический контроллер для территориально-распределенной системы управления |
| CN207502995U (zh) * | 2017-08-15 | 2018-06-15 | 四川航天系统工程研究所 | 一种基于模块化构架的弹载遥测仪 |
| CN208000134U (zh) * | 2018-01-30 | 2018-10-23 | 西安思丹德信息技术有限公司 | 一种用于采集和储存遥测数据的遥测装置 |
| CN110360901A (zh) * | 2019-07-08 | 2019-10-22 | 北京星际荣耀空间科技有限公司 | 箭载综合电子系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 杨建国: "《城市轨道交通供电工程施工技术手册》", 31 July 2013, 中国铁道出版社, pages: 396 - 399 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111969999A (zh) * | 2020-06-28 | 2020-11-20 | 上海宇航系统工程研究所 | 一种可靠的运载火箭分离信号隔离检测与自锁电路 |
| CN111969999B (zh) * | 2020-06-28 | 2023-08-11 | 上海宇航系统工程研究所 | 一种可靠的运载火箭分离信号隔离检测与自锁电路 |
| CN111854543A (zh) * | 2020-07-07 | 2020-10-30 | 深圳零壹空间电子有限公司 | 一种火箭控制装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111006550A (zh) | 一种基于分布式采集的运载火箭的综合测量单元 | |
| US5739669A (en) | Electric battery management device | |
| CN104953947A (zh) | 用于光伏发电的监视系统及其通信方法 | |
| RU2519909C2 (ru) | Модуль ввода/вывода | |
| CN106527261A (zh) | 一种基于双SoC架构SiP模块的四核飞控计算机 | |
| CN114094813B (zh) | 用于模块化脉冲功率电源的抗电磁干扰模块控制系统 | |
| CN104040666A (zh) | 直流断路器和包括这样的直流断路器的电力系统 | |
| CN103064320A (zh) | 基于mvb网络控制的机车辅助控制单元 | |
| CN111624396B (zh) | 一种用于35kV直挂式SVG的电流隔离采集装置 | |
| CN209842605U (zh) | 一种总线型隔离器 | |
| CN109613373B (zh) | 电动汽车高压回路保护诊断系统及诊断方法和车辆 | |
| CN207148198U (zh) | 一种基于分流器原理的电子式电流互感器 | |
| CN210804037U (zh) | 一种用于运载火箭遥测系统的中间装置综合电子单机 | |
| CN115112940A (zh) | 一种机器人系统的电压采集电路 | |
| CN215071656U (zh) | 一种储能柜系统以及储能系统 | |
| CN210776237U (zh) | 车载控制装置 | |
| CN212623694U (zh) | 便携式多功能在线综合读数仪 | |
| CN201583826U (zh) | Asi模拟量采集模块 | |
| CN110911768B (zh) | 一种新型的电池管理系统 | |
| CN112886620A (zh) | 一种基于储能元件的功率能量模块及功率变换器 | |
| CN111063532A (zh) | 一种基于无线通信技术组网的电流互感器 | |
| CN103439904A (zh) | 一种用于配网系统的智能控制通讯装置 | |
| CN213072691U (zh) | 一种远程传输的硬件接口电路 | |
| CN202885924U (zh) | 无电缆连接的数字式称重传感器 | |
| CN218470934U (zh) | 电流检测装置和系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200414 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |