CN112327679A - 地面测发控系统 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种地面测发控系统，包括：预存有用于对火箭测试和发射进行控制的计算机程序的测发控计算机；通用接口适配器，与测发控计算机通过以太网通信总线进行数据通信；通用接口适配器包括：背板以及设置在背板上的箭地通信接口模块，各箭地通信接口模块与背板之间通过背板总线进行数据通信，各箭地通信接口模块还用于与箭上电气设备进行数据通信；通用接口适配器用于将测发控计算机发出的指令转换为箭上电气设备的控制信号并通过箭地通信接口模块发送至箭上电气设备，以及用于通过箭地通信接口模块接收箭上反馈的工作状态信号并发送给测发控计算机。本申请实施例提供的地面测发控系统实现了地面测试设备的小型化和多功能化。
Description
技术领域
本申请涉及火箭地面测试控制技术，尤其涉及一种地面测发控系统。
背景技术
地面测发控系统是集综合测试、发射控制和数据处理等功能于一体，用于在火箭研制的全过程中对火箭的总体性能进行测试和控制，包括在火箭总装厂、技术阵地进行总装测试以及在发射过程中进行控制，是火箭发射系统的重要系统之一。
传统的地面测发控系统中所采用的测试设备均根据火箭型号进行定制，专机专用，测试设备中接口数量和功能较少且功能单一，可扩展性较差，各测试项目不能重复利用，针对不同的测试项目需采用不同的测试设备，使得测试设备的数量较多，前期准备工作时间较长，准备过程较为复杂。测试设备的数量较多还导致其研制周期较长，也延长了火箭测发控的测试时间。多个测试设备采用的接口的种类很多，导致箭地接口复杂，延长了火箭发射前的准备时间，也无法满足快速机动发射的要求。
发明内容
为了解决上述技术缺陷之一，本申请实施例中提供了一种地面测发控系统。
本申请第一方面实施例提供一种地面测发控系统，包括：
地面测发控装置，包括：测发控计算机，预存有用于对火箭测试过程和发射过程进行控制的计算机程序；
通用接口适配器，与所述测发控计算机通过以太网通信总线进行数据通信；所述通用接口适配器包括：背板以及设置在所述背板上的箭地通信接口模块，各箭地通信接口模块与背板之间通过背板总线进行数据通信，各箭地通信接口模块还用于与箭上电气设备进行数据通信；所述通用接口适配器用于将测发控计算机发出的指令转换为箭上电气设备的控制信号并通过箭地通信接口模块发送至箭上电气设备，以及用于通过箭地通信接口模块接收箭上反馈的工作状态信号并发送给测发控计算机。
本申请实施例提供的技术方案，采用包括地面测发控装置和通用接口适配器，其中，地面测发控装置包括测发控计算机，其中预存有用于对火箭测试过程和发射过程进行控制的计算机程序。通用接口适配器包括背板设置在背板上且与背板之间通过背板总线进行通信的箭地通信接口模块，各接口模块还与箭上电气设备进行数据通信。通用接口适配器与测发控计算机之间通过以太网总线进行数据通信，用于将测发控计算机发出的指令转换为箭上电气设备的控制信号并通过箭地通信接口模块发送至箭上电气设备，以及用于通过箭地通信接口模块接收箭上反馈的工作状态信号并发送给测发控计算机，实现了用较少的设备实现对火箭研制过程的总体性能将进行测试和控制，其功能多样化，可以对多个测试项目进行测试，而且简化了前期准备的工序，缩短准备时间。本实施例所提供的方案的接口功能较多，计算机程序可根据需要进行增加、更改，适用于对多种型号的火箭进行测试，解决了传统方案中专机专用所导致研制周期较长、火箭测发控的测试周期较长、火箭发射准备时间较长的问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本申请实施例提供的地面测发控系统的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的地面测发控系统中地面测发控装置的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的地面测发控系统的接口示意图。
具体实施方式
为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。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。
本实施例提供一种地面测发控系统，用于对火箭研制的全过程对火箭的总体性能进行测试。火箭上设置有箭上电气设备，与地面测发控系统进行数据交互，通过地面测发控系统对箭上电气设备进行测试和控制。
图1为本申请实施例提供的地面测发控系统的结构示意图。如图1所示，本实施例提供的地面测发控系统包括：地面测发控装置和通用接口适配器，二者通过通信总线进行数据通信。地面测发控装置是用于对火箭的测试和发射流程进行控制的核心设备，用于向通用接口适配器向箭上电气设备发出控制指令，以及通过接收适配器接收箭上电气设备返回的信号，并对返回信号进行处理和分析，以获知火箭运行的状态。
具体的，地面测发控装置包括测发控计算机，测发控计算机内预存有用于对火箭测试过程和发射过程进行控制的计算机程序，通过该计算机程序能够实现对多种测试项目进行测试、以及执行火箭发射。该计算机程序可根据传统方案中各测试设备中所应用的计算机程序来设定，也可以由本领域技术人员对各计算机程序进行整合。
通用接口适配器包括：背板以及设置在背板上的箭地通信接口模块，各箭地通信接口模块与背板之间通过背板总线进行数据通信，各箭地通信接口模块还用于与箭上电气设备进行数据通信，用于向箭上电气设备发送数据或接收箭上电气设备返回的数据。箭地通信接口模块包含了能够与火箭上的电气设备进行数据交互的接口模块，其数量可以为多个，例如包含开关量输入输出模块、模拟量输入输出模块、数据处理模块等，具体可根据对火箭进行测试和发射控制的需要进行设定。
通用接口适配器，与测发控计算机通过以太网通信总线进行数据通信。通用接口适配器用于将测发控计算机发出的指令转换为箭上电气设备的控制信号，并通过箭地通信接口模块发送至箭上电气设备，以及用于通过箭地通信接口模块接收箭上反馈的工作状态信号并发送给测发控计算机。
本实施例提供的技术方案，采用包括地面测发控装置和通用接口适配器，其中，地面测发控装置包括测发控计算机，其中预存有用于对火箭测试过程和发射过程进行控制的计算机程序。通用接口适配器包括背板设置在背板上且与背板之间通过背板总线进行通信的箭地通信接口模块，各接口模块还与箭上电气设备进行数据通信。通用接口适配器与测发控计算机之间通过以太网总线进行数据通信，用于将测发控计算机发出的指令转换为箭上电气设备的控制信号并通过箭地通信接口模块发送至箭上电气设备，以及用于通过箭地通信接口模块接收箭上反馈的工作状态信号并发送给测发控计算机，实现了用较少的设备实现对火箭研制过程的总体性能将进行测试和控制，其功能多样化，可以对多个测试项目进行测试，而且简化了前期准备的工序，缩短准备时间。本实施例所提供的方案的接口功能较多，计算机程序可根据需要进行增加、更改，适用于对多种型号的火箭进行测试，解决了传统方案中专机专用所导致研制周期较长、火箭测发控的测试周期较长、火箭发射准备时间较长的问题。
在上述实施方式的基础上，本实施例对地面测发控装置的实现方式进行优化：
地面测发控装置包括：测发控计算机，该测发控计算机可以为普通的台式机、笔记本电脑、平板电脑或专用于对火箭进行测试和控制的计算机。地面测发控装置还包括：测发控底座其上设置有用于固定测发控计算机的固定装置，测发控计算机通过固定装置固定在测发控底座上。测发控底座与测发控计算机之间通过以太网通信总线进行数据通信。
图2为本申请实施例提供的地面测发控系统中地面测发控装置的结构示意图，图3为本申请实施例提供的地面测发控系统的接口示意图。如图2和图3所示，本实施例中，测发控计算机为便携式的平板电脑11。测发控底座具体包括：电脑底座12、电脑安装支架13和测发控底座14。其中，平板电脑11固定于电脑底座12上，电脑底座12通过电脑安装支架13固定在测发控底座14上。电脑底座12和电脑安装支架13作为固定装置用于固定平板电脑11。
电脑底座12上设置有锁定结构，可将平板电脑11锁紧在电脑底座12上。本实施例不限定锁定结构的具体实现方式，能将平板电脑11固定在电脑底座12上即可。平板电脑11和电脑底座12上对应设置有通信接口，例如：插头和插座。平板电脑11固定于电脑底座12上，通过插头与插座插接使电脑底座12与平板电脑11之间进行数据传输及供电。
平板电脑11具有一路TJ-45以太网接口、两路通用串行总线(Universal SerialBus，简称：USB)接口和一路高清多媒体接口(High Definition Multimedia Interface，简称：HDMI)，其中，一路TJ-45以太网接口用于与通用接口适配器进行通信，一路USB接口用于连接鼠标，另一路USB接口用于与测发控底座14相连，一路HDMI接口用于与投影仪相连。
电脑底座12与平板电脑11连接后，为平板电脑11扩展两路以太网接口，其中一路用于与测发控底座14通信，另外一路用于与通用接口适配器通信。电脑底座12外接28V供电，可为平板电脑11充电。电脑安装支架13为可伸缩的柱状结构，可以根据操作者的舒适度调节电脑底座12的高度。
测发控底座14上设置有测发控操作器件，用于根据用户操作向测发控计算机发出操作指令和/或根据测发控计算机发出的处理指令发出提示信号。具体的，测发控操控器件包括：箭上控制触发器件和/或箭上状态显示器件。箭上控制触发器件包括：测试和发射状态旋钮、紧急断电按钮、点火按钮、安全机构转保险按钮等按钮中的至少一种，这些按钮用于实现地面测发控系统对火箭关键时序的控制。箭上状态显示器件包括多个指示灯，用于对火箭关键时序状态进行显示。测发控底座14上还设置有键盘、触摸板、小键盘等器件，用于供操作者输入控制指令或控制参数。
在上述实施方式的基础上，本实施例对通用接口适配器的实现方式进行优化：
便携式平板电脑11与通用接口适配器为主从模式，前端为平板电脑11，后端未通用接口适配器。二者之间采用以太网总线通信方式，前端主要负责运行测发控系统软件完成人机交互，后端完成对指令的分析实现对箭上电气设备的信息交互。
通用接口适配器作为地面测发控系统的执行机构，为平板电脑11与箭上电气系统的信号转发设备，可完成前端总线式测控指令转化为箭上电气系统的多种总线类、时序类的控制信号，同时将箭上反馈的开关量状态，总线类状态转换为前端便携式平板电脑11所需的总线信号。
箭地通信接口模块包括：接口模块、开关量输入模块、开关量输出模块、继电器模块、信息处理模块和电源模块。其中，接口模块用于与箭上电气设备进行数据通信，开关量输入模块用于接收箭上反馈的开关量工作状态信号。继电器模块包括由多个继电器构成的具有不同驱动能力的多路驱动电路，用于根据平板电脑11发出的指令产生时序控制信号，实现箭上关键时序控制与驱动。开关量输出模块用于将继电器模块产生的小电流时序控制信号发送给箭上电气设备。信息处理模块与平板电脑11进行数据通信、并通过背板总线与其余各模块进行数据通信，以在平板电脑11与其余各模块之间传递数据；信息处理模块还用于完成通用接口适配器的数据处理及逻辑控制功能，例如：控制相应的模块发送数据、控制继电器工作等。电源模块用于为其余各模块进行供电。
背板总线为紧凑型外设部件互连标准(Compact Peripheral ComponentInterconnect，简称CPCI)总线，上述各模块按照功能划分为标准模块安装于背板上，并通过CPCI总线与背板通信。箭地通信接口模块所包含的模块类型和数量并不限定于本实施例所提供的上述方案，可以根据需要增加、减少、变更模块。背板上设置有CPCI总线接口以及供电接口，用于与各模块进行通信及为各模块进行供电。
测发控计算机与通用接口适配器之间通过百兆以太网总线进行通信，采用用户数据报协议(User Datagram Protocol，简称UDP)进行数据交互，将数据进行UDP数据报封装、IP封装，最终打包成符合IEEE802.3标准的以太网数据帧格式在网络上传输，采用指令与应答相结合的方式能够有效避免网络中链路故障引起的帧错误或帧丢失的情况。并且针对指令发出未应答的情况，增加了3次重传机制，提高了数据传输的可靠性。
上述平板电脑11的工作原理如下：平板电脑作为地面测发控系统的逻辑控制核心，地面测发控软件运行于此，为操作人员提供可视化的操作界面，操作人员通过点击测发控软件的相应控件，平板电脑响应后转化为相应指令，按照地面测发控系统通信协议，将相应控制信号按照以太网传输方式，通过RJ-45以太网接口向通用接口适配器发送指令执行测试发射流程。与指令发送原理相同，通用接口适配器从箭上采集到的时序状态信息通过以太网接口发送至平板电脑11在界面进行显示，作为下一步测试继续的条件。
当设置在测发控底座14上的按钮按下后，测发控底座14内部逻辑电路采集到该信号，将信号转化为以太网信号发送至平板电脑11，平板电脑11将相应的指令转化为以太网信号发送至通用接口适配器，与指令发送同理。平板电脑将从箭上检测到的状态信号通过以太网信号转发至测发控底座14点亮指示灯。
通用接口适配器工作原理如下：通用接口适配器由加固式半密封4U高度机箱和CPCI功能板组成，CPCI板卡由板卡窗口位置插入。CPCI功能板即为上述设置有箭地通信接口模块的背板。箭地通信接口模块包括信息处理模块、接口模块、开关量输入模块、开关量输出模块、继电器模块、电源模块，其中接口模块一般包括RS422板、1553B板、CAN板、以太网交换板，所有模块通过CPCI总线背板与信息处理模块之间进行通信，完成信息处理模块对外围设备进行控制、通讯、采集、校准的任务。继电器模块为非标准板卡平行放置于机箱底面。机箱内还设置有对外测试连接器，位于机箱后面板，包括28V供电输入接口、以太网接口、对箭上通信接口及与其他外设系统的通信接口。
以太网通信可靠性原理如下：平板电脑11向通用接口适配器发送命令的方式采用命令发送与状态应答模式，超时再采用重发机制。具体为：平板电脑11对通用接口适配器的命令发出后等待应答时间为100ms，即若超过100ms未收到回复，则立即重发该命令，最多重发2次，若3次命令均未收到答复则认为该网络通信故障，执行报错步骤。
本实施例所提供的上述方案，提出了一种便携式平板电脑和模块化通用接口适配器的架构模式，实现了测发控系统的智能化和小型化，有效的减小了地面测发控系统的体积、重量，提高了通用性，也提升了测发控系统的可维修性和可靠性。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种地面测发控系统，其特征在于，包括：
地面测发控装置，包括：测发控计算机，预存有用于对火箭测试过程和发射过程进行控制的计算机程序；
通用接口适配器，与所述测发控计算机通过以太网通信总线进行数据通信；所述通用接口适配器包括：背板以及设置在所述背板上的箭地通信接口模块，各箭地通信接口模块与背板之间通过背板总线进行数据通信，各箭地通信接口模块还用于与箭上电气设备进行数据通信；所述通用接口适配器用于将测发控计算机发出的指令转换为箭上电气设备的控制信号并通过箭地通信接口模块发送至箭上电气设备，以及用于通过箭地通信接口模块接收箭上反馈的工作状态信号并发送给测发控计算机。
2.根据权利要求1所述的地面测发控系统，其特征在于，所述箭地通信接口模块包括：
用于与箭上电气设备进行数据通信的接口模块；
用于接收箭上反馈的开关量工作状态信号的开关量输入模块；
继电器模块，包括由多个继电器构成的多路驱动电路以根据测发控计算机发出的指令产生时序控制信号；
用于将继电器模块产生的时序控制信号发送给箭上电气设备的开关量输出模块；
与测发控计算机进行数据通信、并通过背板总线与其余各模块进行数据通信以在测发控计算机与其余各模块之间传递数据的信息处理模块；
为其余各模块进行供电的电源模块。
3.根据权利要求1或2所述的地面测发控系统，其特征在于，所述背板总线为紧凑型外设部件互连标准CPCI总线。
4.根据权利要求1所述的地面测发控系统，其特征在于，所述地面测发控装置还包括测发控底座，其上设置有用于固定测发控计算机的固定装置；所述测发控底座与测发控计算机之间通过以太网通信总线进行数据通信；所述测发控底座上还设置有测发控操控器件，所述测发控操控器件用于根据用户操作向测发控计算机发出操作指令和/或根据测发控计算机发出的处理指令发出提示信号。
5.根据权利要求4所述的地面测发控系统，其特征在于，所述测发控操控器件包括：箭上控制触发器件和/或箭上状态显示器件。
6.根据权利要求5所述的地面测发控系统，其特征在于，所述箭上控制触发器件包括：测试和发射状态旋钮、紧急断电按钮、点火按钮、安全机构转保险按钮中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的地面测发控系统，其特征在于，所述测发控计算机与通用接口适配器之间采用用户数据报协议UDP进行数据通信。
8.根据权利要求4所述的地面测发控系统，其特征在于，所述测发控计算机为平板电脑；
所述固定装置包括：电脑底座和电脑安装支架；
所述平板电脑固定于电脑底座上，所述电脑底座通过电脑安装支架固定在测发控底座上。
9.根据权利要求8所述的地面测发控系统，其特征在于，所述电脑底座和平板电脑上分别设置有插头和插座，通过插头与插座的插接使电脑底座与平板电脑之间进行数据传输及供电。
10.根据权利要求9所述的地面测发控系统，其特征在于，所述平板电脑具有用于与通用接口适配器进行数据通信的RJ-45以太网通信接口、用于与测发控底座进行数据通信的通用串行总线USB接口和高清多媒体接口HDMI。
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