CN111106880B - 飞行器的无线测试发射控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种飞行器的无线测试发射控制系统及方法，涉及航天测试发射控制领域，该系统包括：地面装置和飞行器装置，地面装置设有第一通讯组件和电能发射组件；飞行器装置设有第二通讯组件和电能接收组件，所述第二通讯组件用于无线接收地面装置的第一通讯组件的测试发射控制指令，并传输至飞行器装置的其他设备；飞行器装置的其他设备根据测试发射控制指令完成自主测试发射控制并形成测试发射控制结果，第二通讯组件将测试发射结果无线发送至第一通讯组件；所述电能接收组件用于无线接收所述电能发射组件的电能。本发明能够解决现有测试发射控制系统及方法，采用有线连接，电线电缆数量多，耗费人力、物力及时间的问题。

Description

飞行器的无线测试发射控制系统及方法
技术领域
本发明涉及航天测试发射控制技术领域，具体涉及一种飞行器的无线测试发射控制系统及方法。
背景技术
飞行器的测试发射控制系统一般包括地面设备和飞行器设备，目前，地面设备和飞行器设备之间大多采用电线电缆有线连接，实现两者之间的通信及输电。
基于有线连接的测试发射控制系统存在以下问题：
第一，系统中电线电缆数量多、质量大、连接关系复杂，在飞行器发射阵地需要专门进行电线电缆敷设工作，高度依赖人力资源保障，增加了系统复杂度，降低了系统便携性，增加了飞行器发射准备时间；
第二，不同型号的飞行器设备与地面设备电线电缆接口不一致，难以实现在不同型号飞行器设备之间通用，当飞行器设备与地面设备质之间电气电缆接口或功能需要更改时，须对相关的硬件电路和电气电缆进行重新研制，导致了人力、物力、时间的浪费。
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飞行器的无线测试发射控制系统及方法，其用以解决现有测试发射控制系统及方法，采用有线连接，电线电缆数量多，耗费人力、物力及时间的问题。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种飞行器的无线测试发射控制系统，包括：
地面装置，其设有第一通讯组件和电能发射组件；
飞行器装置，其设有第二通讯组件和电能接收组件，所述第二通讯组件用于无线接收地面装置的第一通讯组件的测试发射控制指令，并传输至飞行器装置的其他设备；飞行器装置的其他设备根据测试发射控制指令完成自主测试发射控制并形成测试发射控制结果，第二通讯组件将测试发射结果无线发送至第一通讯组件；所述电能接收组件用于无线接收所述电能发射组件的电能。
在上述技术方案的基础上，所述电能发射组件包括电能发射变换器和电能发射天线，所述电能发射变换器用于将市电转化成高频交流电输入至所述电能发射天线，以使所述电能发射天线发出高频磁场；
所述电能接收组件包括电能接收天线和电能接收变换器，所述电能接收天线用于接收所述高频磁场并转化为高频交流电输入至所述电能接收变换器，所述电能接收变换器用于将高频交流电转化成预设指标的直流电。
在上述技术方案的基础上，所述电能发射变换器设有第一滤波电路、第一整流电路和高频逆变电路，所述第一滤波电路用于将市电滤波后输出至所述第一整流电路，所述第一整流电路用于将滤波后的市电整流为直流电输出至所述高频逆变电路，所述高频逆变电路用于将整流后的直流电转化为高频交流电。
在上述技术方案的基础上，所述电能接收变换器设有第二整流电路、第二滤波电路和DC/DC电路，所述第二整流电路用于将所述电能接收天线转化的高频交流电整流为直流电输出至所述第二滤波电路，所述第二滤波电路用于将整流后的直流电滤波后输出至所述DC/DC电路，所述DC/DC电路用于将滤波后的直流电转化为预设指标的直流电。
在上述技术方案的基础上，所述第一通讯组件或第二通讯组件发送数据时，所述第一通讯组件或第二通讯组件用于将发送的数据进行信道编码、扩频调制和信道调制，D/A转变为模拟信号，上变频后无线发送；
所述第一通讯组件或第二通讯组件接收数据时，所述第一通讯组件或第二通讯组件用于将接收的无线信号下变频，A/D恢复为数字信号，通过解调、解扩以及解码完成数据的接收。
本发明的目的在于还提供一种飞行器的无线测试发射控制方法，包括以下步骤：
地面装置的电能发射组件无线输电至飞行器装置的电能接收组件；
飞行器装置的第二通讯组件无线接收地面装置的第一通讯组件的测试发射控制指令并传输至飞行器装置的其他设备，飞行器装置的其他设备根据测试发射控制指令完成自主测试发射控制并形成测试发射控制结果，第二通讯组件将测试发射结果无线发送至第一通讯组件。
在上述技术方案的基础上，所述电能发射组件包括电能发射变换器和电能发射天线，所述电能发射变换器将市电转化成高频交流电输入至所述电能发射天线，以使所述电能发射天线发出高频磁场；
所述电能接收组件包括电能接收天线和电能接收变换器，所述电能接收天线接收所述高频磁场并转化为高频交流电输入至所述电能接收变换器，所述电能接收变换器将高频交流电转化成预设指标的直流电。
在上述技术方案的基础上，所述电能发射变换器设有第一滤波电路、第一整流电路和高频逆变电路，所述第一滤波电路将市电滤波后输出至所述第一整流电路，所述第一整流电路将滤波后的市电整流为直流电输出至所述高频逆变电路，所述高频逆变电路将整流后的直流电转化为高频交流电。
在上述技术方案的基础上，所述电能接收变换器设有第二整流电路、第二滤波电路和DC/DC电路，所述第二整流电路将所述电能接收天线转化的高频交流电整流为直流电输出至所述第二滤波电路，所述第二滤波电路将整流后的直流电滤波后输出至所述DC/DC电路，所述DC/DC电路将滤波后的直流电转化为预设指标的直流电。
在上述技术方案的基础上，所述第一通讯组件或第二通讯组件发送数据时，所述第一通讯组件或第二通讯组件将发送的数据进行信道编码、扩频调制和信道调制，D/A转变为模拟信号，上变频后无线发送；
所述第一通讯组件或第二通讯组件接收数据时，所述第一通讯组件或第二通讯组件将接收的无线信号下变频，A/D恢复为数字信号，通过解调、解扩以及解码完成数据的接收。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的飞行器的无线测试发射控制系统及方法，取消了传统的测试发射控制系统及方法中，地面装置与飞行器装置之间通过电线电缆进行数据传输和电能传输，节省了飞行器发射阵地的电线电缆敷设人力、物力及时间，从而大幅提高测试发射控制效率，缩短飞行器发射准备时间。
同时，基于无线通信和无线输电，取消了接插件及电线电缆，不需要再进行设计生产，将无线供电设备和无线通讯设备做成货架化的产品，技术指标可以依据现有的不同型号、不同需求的供电和通讯指标取最大的包络，一个地面装置可对应不同型号飞行器，实现飞行器的远距离的、无介入的、一对多的测试发射控制。
附图说明
图1为本发明实施例中飞行器的无线测试发射控制系统的原理示意图；
图2为本发明实施例中飞行器的无线测试发射控制系统的无线输电的原理示意图；
图3为本发明实施例中飞行器的无线测试发射控制系统的无线信号传输的原理示意图；
图4为本发明实施例中飞行器的无线测试发射控制方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1所示，本发明实施例提供一种飞行器的无线测试发射控制系统，包括：地面装置和飞行器装置。
地面装置设有第一通讯组件和电能发射组件。飞行器装置设有第二通讯组件和电能接收组件，第二通讯组件用于无线接收地面装置的第一通讯组件的测试发射控制指令并传输至飞行器装置的其他设备，飞行器装置的其他设备根据测试发射控制指令完成自主测试发射控制并形成测试发射控制结果，第二通讯组件将测试发射结果无线发送至第一通讯组件；电能接收组件用于无线接收电能发射组件的电能。
与现有技术相比，本发明实施例的飞行器的无线测试发射控制系统，取消了传统的测试发射控制系统中，地面装置与飞行器装置之间通过电线电缆进行数据传输和电能传输，节省了飞行器发射阵地的电线电缆敷设人力、物力及时间，从而大幅提高测试发射控制效率，缩短飞行器发射准备时间。
同时，基于无线通信和无线输电，取消了接插件及电线电缆，不需要再进行设计生产，将无线供电设备和无线通讯设备做成货架化的产品，技术指标可以依据现有的不同型号、不同需求的供电和通讯指标取最大的包络，一个地面装置可对应不同型号飞行器，实现飞行器的远距离的、无介入的、一对多的测试发射控制。
作为优选的实施方式，参见图1和图2所示，电能发射组件包括电能发射变换器和电能发射天线，电能发射变换器用于将市电转化成高频交流电输入至电能发射天线，以使电能发射天线发出高频磁场。
电能接收组件包括电能接收天线和电能接收变换器，电能接收天线用于接收高频磁场并转化为高频交流电输入至电能接收变换器，电能接收变换器用于将高频交流电转化成预设指标的直流电。
进一步地，电能发射变换器设有第一滤波电路、第一整流电路和高频逆变电路，第一滤波电路用于将市电滤波后输出至第一整流电路，第一整流电路用于将滤波后的市电整流为直流电输出至高频逆变电路，高频逆变电路用于将整流后的直流电转化为高频交流电。
优选地，第一滤波电路为EMC(电磁兼容)滤波电路，第一整流电路为单相桥式不可控整流电路，高频逆变电路为电压型全桥逆变电路。EMC滤波电路用于抑制传导干扰与辐射干扰，防止市电电网谐波、相电压不均衡等电网问题对系统产生不良影响。另外还可以有效的抑制低频谐波，增大系统的功率因数，提升接入电能的品质。单相桥式不可控整流电路可以抑制系统启动瞬间大电流对后级电路的冲击，使输出电流变得平滑，提高系统的功率因数，可以稳定输入电压，有效滤除输入电压中的交流分量，使输出电压变得平滑。
电压型全桥逆变电路主要用于将50Hz工频交流电源变换为10～100kHz高频正弦波电源，输入至电能发射天线。选用MOSFET作为逆变器开关器件，采用软开关控制方式，有效提高高频逆变的可靠性和效率。
作为优选的实施方式，电能接收变换器设有第二整流电路、第二滤波电路和DC/DC电路，第二整流电路用于将电能接收天线转化的高频交流电整流为直流电输出至第二滤波电路，第二滤波电路用于将整流后的直流电滤波后输出至DC/DC电路，DC/DC电路用于将滤波后的直流电转化为预设指标的直流电，满足飞行器装置的用电需求。
作为优选的实施方式，参见图3所示，第一通讯组件或第二通讯组件发送数据时，对所要发送的数据进行了信道编码、扩频调制和信道调制，经D/A转变为模拟信号送入射频通道进行上变频并无线发送。
第一通讯组件或第二通讯组件接收数据时，无线信号经过进入射频通道进行下变频，经A/D恢复为数字信号，通过解调、解扩以及解码完成数据的接收。
在信道传输中采用直扩通信体制，对无线信号传输中存在的多径干扰、邻信道干扰、相干伪码干扰、宽带噪声干扰、局部频带噪声干扰、多普勒频移效应进行消除和补偿，确保无线信号误码率、灵敏度、动态范围、互调等指标。
采用基于LMS(最小均方)算法的自适应均衡对信道进行补偿，避免在低仰角、地面反射系数较大工况下，因反射及多径引起的损耗和码间串扰问题。
作为优选的实施方式，第一通讯组件和第二通讯组件之间通过加密算法进行无线信号传输。第一通讯组件和第二通讯组件均设置集成有加密算法的加密模块，其可基于DSP嵌入式架构，为第一通讯组件和第二通讯组件提供设备身份认证和数据加密的功能。优选地，本发明采用加密算法为椭圆曲线加密算法，可以抵抗多种类型的重放攻击，加解密及签名验证可采用1024比特密钥，确保了数据的安全性、完整性和设备身份的不可抵赖性。
参见图4所示，本发明实施例提供一种用于飞行器的无线测试发射控制方法，包括以下步骤：
步骤101，地面装置的电能发射组件无线输电至飞行器装置的电能接收组件。
步骤102，飞行器装置的第二通讯组件无线接收地面装置的第一通讯组件的测试发射控制指令，并传输至飞行器装置的其他设备，飞行器装置的其他设备根据测试发射控制指令完成自主测试发射控制并形成测试发射控制结果，第二通讯组件将测试发射结果无线发送至第一通讯组件。
与现有技术相比，本发明实施例的用于飞行器的无线测试发射控制方法，取消了传统的测试发射控制方法中，地面装置与飞行器装置之间通过电线电缆进行数据传输和电能传输，节省了飞行器发射阵地的电线电缆敷设人力、物力及时间，从而大幅提高测试发射控制效率，缩短飞行器发射准备时间。
同时，基于无线通信和无线输电，取消了接插件及电线电缆，不需要再进行设计生产，将无线供电设备和无线通讯设备做成货架化的产品，技术指标可以依据现有的不同型号、不同需求的供电和通讯指标取最大的包络，一个地面装置可对应不同型号飞行器，实现飞行器的远距离的、无介入的、一对多的测试发射控制。
作为优选的实施方式，参见图1和图2所示，电能发射组件包括电能发射变换器和电能发射天线，电能发射变换器将市电转化成高频交流电输入至电能发射天线，以使电能发射天线发出高频磁场。
电能接收组件包括电能接收天线和电能接收变换器，电能接收天线接收高频磁场并转化为高频交流电输入至电能接收变换器，电能接收变换器将高频交流电转化成预设指标的直流电。
进一步地，电能发射变换器设有第一滤波电路、第一整流电路和高频逆变电路，第一滤波电路将市电滤波后输出至第一整流电路，第一整流电路将滤波后的市电整流为直流电输出至高频逆变电路，高频逆变电路将整流后的直流电转化为高频交流电。
优选地，第一滤波电路为EMC(电磁兼容)滤波电路，第一整流电路为单相桥式不可控整流电路，高频逆变电路为电压型全桥逆变电路。EMC滤波电路抑制传导干扰与辐射干扰，防止市电电网谐波、相电压不均衡等电网问题对系统产生不良影响。另外还可以有效的抑制低频谐波，增大系统的功率因数，提升接入电能的品质。单相桥式不可控整流电路可以抑制系统启动瞬间大电流对后级电路的冲击，使输出电流变得平滑，提高系统的功率因数，可以稳定输入电压，有效滤除输入电压中的交流分量，使输出电压变得平滑。
电压型全桥逆变电路主要将50Hz工频交流电源变换为10～100kHz高频正弦波电源，输入至电能发射天线。选用MOSFET作为逆变器开关器件，采用软开关控制方式，有效提高高频逆变的可靠性和效率。
作为优选的实施方式，电能接收变换器设有第二整流电路、第二滤波电路和DC/DC电路，第二整流电路将电能接收天线转化的高频交流电整流为直流电输出至第二滤波电路，第二滤波电路将整流后的直流电滤波后输出至DC/DC电路，DC/DC电路将滤波后的直流电转化为预设指标的直流电，满足飞行器装置的用电需求。
作为优选的实施方式，参见图3所示，第一通讯组件或第二通讯组件发送数据时，对所要发送的数据进行了信道编码、扩频调制和信道调制，经D/A转变为模拟信号送入射频通道进行上变频并无线发送。
第一通讯组件或第二通讯组件接收数据时，无线信号经过进入射频通道进行下变频，经A/D恢复为数字信号，通过解调、解扩以及解码完成数据的接收。
在信道传输中采用直扩通信体制，对无线信号传输中存在的多径干扰、邻信道干扰、相干伪码干扰、宽带噪声干扰、局部频带噪声干扰、多普勒频移效应进行消除和补偿，确保无线信号误码率、灵敏度、动态范围、互调等指标。
采用基于LMS(最小均方)算法的自适应均衡对信道进行补偿，避免在低仰角、地面反射系数较大工况下，因反射及多径引起的损耗和码间串扰问题。
作为优选的实施方式，第一通讯组件和第二通讯组件之间通过加密算法进行无线信号传输。第一通讯组件和第二通讯组件均设置集成有加密算法的加密模块，其可基于DSP嵌入式架构，为第一通讯组件和第二通讯组件提供设备身份认证和数据加密的功能。优选地，本发明采用加密算法为椭圆曲线加密算法，可以抵抗多种类型的重放攻击，加解密及签名验证可采用1024比特密钥，确保了数据的安全性、完整性和设备身份的不可抵赖性。
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 (4)

1.一种飞行器的无线测试发射控制系统，其特征在于，包括：
地面装置，其设有第一通讯组件和电能发射组件；
飞行器装置，其设有第二通讯组件和电能接收组件，所述第二通讯组件用于无线接收地面装置的第一通讯组件的测试发射控制指令，并传输至飞行器装置的其他设备；飞行器装置的其他设备根据测试发射控制指令完成自主测试发射控制并形成测试发射控制结果，第二通讯组件将测试发射结果无线发送至第一通讯组件；所述电能接收组件用于无线接收所述电能发射组件的电能；所述第一通讯组件或第二通讯组件发送数据时，所述第一通讯组件或第二通讯组件用于将发送的数据进行信道编码、扩频调制和信道调制，D/A转变为模拟信号，上变频后无线发送；所述第一通讯组件或第二通讯组件接收数据时，所述第一通讯组件或第二通讯组件用于将接收的无线信号下变频，A/D恢复为数字信号，通过解调、解扩以及解码完成数据的接收；且在信道传输中采用直扩通信，采用基于LMS算法的自适应均衡对信道进行补偿；
其中，所述电能发射组件包括电能发射变换器和电能发射天线，所述电能发射变换器用于将市电转化成高频交流电输入至所述电能发射天线，以使所述电能发射天线发出高频磁场；
所述电能发射变换器设有第一滤波电路、第一整流电路和高频逆变电路，所述第一滤波电路用于将市电滤波后输出至所述第一整流电路，所述第一整流电路用于将滤波后的市电整流为直流电输出至所述高频逆变电路，所述高频逆变电路用于将整流后的直流电转化为高频交流电；
所述电能接收组件包括电能接收天线和电能接收变换器，所述电能接收天线用于接收所述高频磁场并转化为高频交流电输入至所述电能接收变换器，所述电能接收变换器用于将高频交流电转化成预设指标的直流电。
2.如权利要求1所述的飞行器的无线测试发射控制系统，其特征在于：
所述电能接收变换器设有第二整流电路、第二滤波电路和DC/DC电路，所述第二整流电路用于将所述电能接收天线转化的高频交流电整流为直流电输出至所述第二滤波电路，所述第二滤波电路用于将整流后的直流电滤波后输出至所述DC/DC电路，所述DC/DC电路用于将滤波后的直流电转化为预设指标的直流电。
3.一种飞行器的无线测试发射控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
地面装置的电能发射组件无线输电至飞行器装置的电能接收组件；
飞行器装置的第二通讯组件无线接收地面装置的第一通讯组件的测试发射控制指令并传输至飞行器装置的其他设备，飞行器装置的其他设备根据测试发射控制指令完成自主测试发射控制并形成测试发射控制结果，第二通讯组件将测试发射结果无线发送至第一通讯组件；所述第一通讯组件或第二通讯组件发送数据时，所述第一通讯组件或第二通讯组件用于将发送的数据进行信道编码、扩频调制和信道调制，D/A转变为模拟信号，上变频后无线发送；所述第一通讯组件或第二通讯组件接收数据时，所述第一通讯组件或第二通讯组件用于将接收的无线信号下变频，A/D恢复为数字信号，通过解调、解扩以及解码完成数据的接收；且在信道传输中采用直扩通信，采用基于LMS算法的自适应均衡对信道进行补偿；
其中，所述电能发射组件包括电能发射变换器和电能发射天线，所述电能发射变换器将市电转化成高频交流电输入至所述电能发射天线，以使所述电能发射天线发出高频磁场；
所述电能发射变换器设有第一滤波电路、第一整流电路和高频逆变电路，所述第一滤波电路将市电滤波后输出至所述第一整流电路，所述第一整流电路将滤波后的市电整流为直流电输出至所述高频逆变电路，所述高频逆变电路将整流后的直流电转化为高频交流电；
所述电能接收组件包括电能接收天线和电能接收变换器，所述电能接收天线接收所述高频磁场并转化为高频交流电输入至所述电能接收变换器，所述电能接收变换器将高频交流电转化成预设指标的直流电。
4.如权利要求3所述的飞行器的无线测试发射控制方法，其特征在于：
所述电能接收变换器设有第二整流电路、第二滤波电路和DC/DC电路，所述第二整流电路将所述电能接收天线转化的高频交流电整流为直流电输出至所述第二滤波电路，所述第二滤波电路将整流后的直流电滤波后输出至所述DC/DC电路，所述DC/DC电路将滤波后的直流电转化为预设指标的直流电。
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