CN114584862B - 一种面向箭载平台的综合测量遥测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种面向箭载平台的综合测量遥测系统，包括综合采编器、系统电缆网、综合测控机、遥测射频功放和遥测天线，综合采编器安装至平台的尾段，综合测控机、遥测射频功放均安装至平台的仪器舱内，遥测天线安装至平台壳体；综合采编器通过系统电缆网连接至综合测控机。本发明所述的一种面向箭载平台的综合测量遥测系统，采用通用化、小型化、轻量化和一体化的设计思路，产品经过简单的拓扑就可满足大部分运载箭载平台的遥测传输需求，通过有线遥测接口可随时进行运载箭载平台的自检和软件在线升级，不需要重新搭建测试环境和拆解设备，可大大减少调试时间，提高研发效率，方便系统排故和问题定位。

Description

一种面向箭载平台的综合测量遥测系统

技术领域

本发明属于箭载设备技术领域，尤其是涉及一种面向箭载平台的综合测量遥测系统。

背景技术

遥测系统和运载火箭之间存在着直接联系，可以测量火箭在飞行途中的全部动态数据，实现对重要电量、非电量参数的采集、组帧及遥测下传，与地面遥测站配合完成运载火箭飞行过程中的参量采集、处理与分析。

运载火箭飞行过程中需监测的数量大、种类多，且该类型产品的实现方式受制于总体单位的特定要求，有分布式、一体化、单板式的实现方式，未成体系，大多为专用化设备。随着国内商业航天迅猛发展，传统运载火箭的遥测相关设备具有体积较大、质量及功率消耗较大、传输速率较低等特点。本发明提出一种通用化的综合测量遥测系统可满足目前运载火箭的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种面向箭载平台的综合测量遥测系统，以解决以往运载火箭遥测系统体积大、重量大、功耗大和成本高等问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种面向箭载平台的综合测量遥测系统，包括综合采编器、系统电缆网、综合测控机、遥测射频功放和遥测天线，所述综合采编器安装至平台的尾段，所述综合采编器负责平台内传感器供电、模拟信号采编、总线数据监测；所述综合测控机、遥测射频功放均安装至平台的仪器舱内，所述遥测射频功放负责将平台内射频信号放大和功分；所述遥测天线安装至平台壳体；所述综合测控机包括综合测控模块和数据加密模块，所述综合测控模块负责平台内传感器供电、模拟信号采编、总线数据监测、射频信号生成；所述数据加密模块负责完成平台内遥测数据的明文加密；所述综合采编器通过系统电缆网连接至综合测控机的综合测控模块，所述遥测射频功放输入端连接至综合测控机的综合测控模块，遥测射频功放输出端连接至遥测天线。

进一步的，所述综合测控模块包括均与外部供电模块相连的电源转换电路、时钟模块电路、采编子模块、外安自毁电路、FPGA及其外围电路、监控电路和射频收发子模块，所述电源转换电路分别与FPGA及其外围电路、监控电路、射频收发子模块、遥测射频功放、数据加密模块、平台内传感器电信号连接，所述射频收发子模块一侧通过对外连接器连接至遥测射频功放，另一侧信号连接至FPGA及其外围电路，所述FPGA及其外围电路还分别与监控电路、时钟模块电路、外安自毁电路、采编子模块电信号连接，所述采编子模块通过对外连接器连接至综合采编器。

进一步的，所述采编子模块包括模拟量采集电路、开关量采集电路、数字量采集电路，所述模拟量采集电路输出端、开关量采集电路输出端、数字量采集电路输出端均电信号连接至FPGA及其外围电路，所述模拟量采集电路输入端、开关量采集电路输入端、数字量采集电路输入端均通过对外连接器连接至综合采编器。

进一步的，所述模拟量采集电路包括模拟量A/D转换芯片和多个隔离放大器，所述模拟量A/D转换芯片输出端通过SPI连接至FPGA及其外围电路的FPGA芯片，模拟量A/D转换芯片输入端分别信号连接至多个隔离放大器输出端，每个隔离放大器输入端均信号连接至火箭传感器。

进一步的，所述开关量采集电路包括光耦、电阻R1、电阻R2、电阻R3、二极管D1、电容C1、开关量A/D转换芯片，所述电阻R1一端接输入正28V电源，电阻R1另一端分别接二极管D1一端、电阻R2一端、电容C1一端、光耦的一号引脚，二极管D1另一端、电阻R2另一端、电容C1另一端、光耦的二号引脚均接输入负28V电源，光耦的三号引脚分别接电阻R3一端、开关量A/D转换芯片一端，光耦的四号引脚、电阻R3另一端均接地，开关量A/D转换芯片另一端通过SPI接FPGA芯片。

进一步的，所述数字量采集电路包括RS422电路、1553B电路、以太网电路，所述RS422电路、1553B电路、以太网电路均连接至FPGA芯片，所述RS422电路包括接口芯片和若干电阻，所述接口芯片一端接FPGA芯片，另一端通过电阻连接至火箭内部设备的接口芯片，所述1553B电路用于完成总线协议的解析处理，并将解析处理后的信号反馈给FPGA芯片，所述以太网电路包括物理层芯片和变压器，所述物理层芯片一端与FPGA芯片电连接，另一端通过变压器连接至箭载平台的导引头和地面简易遥测站。

进一步的，所述时钟模块电路包括有源晶振、时钟缓冲器，所述有源晶振通过时钟缓冲器分别信号连接至FPGA及其外围电路内的FPGA芯片、射频收发子模块内的AD9361芯片。

进一步的，所述遥测射频功放包括温度补偿器、一号滤波器、增益级放大器、末级放大器、低通滤波器、隔离器和微带功分器，温度补偿器的输入端接综合测控机输出的遥测射频信号，所述温度补偿器的输出端依次通过一号滤波器、增益级放大器、末级放大器、低通滤波器、隔离器连接至微带功分器输入端，微带功分器输出端连接至遥测天线。

相对于现有技术，本发明所述的一种面向箭载平台的综合测量遥测系统具有以下优势：

（1）本发明所述的一种面向箭载平台的综合测量遥测系统，采用通用化、小型化、轻量化和一体化的设计思路，产品经过简单的拓扑就可满足大部分运载箭载平台的遥测传输需求，通过有线遥测接口可随时进行运载箭载平台的自检和软件在线升级，不需要重新搭建测试环境和拆解设备，可大大减少调试时间，提高研发效率，方便系统排故和问题定位。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的综合测量遥测系统布局示意图；

图2为本发明实施例所述的综合测控模块组成框图；

图3为本发明实施例所述的综合测控机模块硬件架构框架示意图；

图4为本发明实施例所述的模拟量采集电路示意图；

图5为本发明实施例所述的开关量输入接口示意图；

图6为本发明实施例所述的RS422接口电路示意图；

图7为本发明实施例所述的1553B接口示意图；

图8为本发明实施例所述的以太网接口示意图；

图9为本发明实施例所述的综合测控模块时钟网络电路示意图；

图10为本发明实施例所述的外安自毁接口示意图；

图11为本发明实施例所述的遥测射频功放原理框图；

图12为本发明实施例所述的综合遥测测量系统数据流程示意图；

图13为本发明实施例所述的综合测量遥测系统处理系统框架示意图；

图14为本发明实施例所述的平行延迟处理流程示意图；

图15为本发明实施例所述的综合测量遥测系统数据组帧流程示意图。

附图标记说明：

1、综合采编器；2、系统电缆网；3、综合测控机；4、遥测射频功放；41、温度补偿器；42、一号滤波器；43、增益级放大器；44、末级放大器；45、低通滤波器；46、隔离器；47、微带功分器；5、遥测天线。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

名词解释：

HDLC：（High-Level Data Link Control，高级数据链路控制），是链路层协议的一项国际标准，用以实现远程用户间资源共享以及信息交互。HDLC协议用以保证传送到下一层的数据在传输过程中能够准确地被接收，也就是差错释放中没有任何损失，并且序列正确。HDLC协议的另一个重要功能是流量控制，即一旦接收端收到数据，便能立即进行传输。

MLVDS：是差分传输中的一种，差分传输是一种信号传输的技术，区别于传统的一根信号线一根地线的做法，差分传输在这两根线上都传输信号，这两个信号的振幅相同，相位相反。在这两根线上的传输的信号就是差分信号。信号接收端比较这两个电压的差值来判断发送端发送的逻辑状态。在电路板上，差分走线必须是等长、等宽、紧密靠近、且在同一层面的两根线。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至图15所示，一种面向箭载平台的综合测量遥测系统，包括综合采编器1、系统电缆网2、综合测控机3、遥测射频功放4和遥测天线5，所述综合采编器1安装至平台的尾段，所述综合采编器1负责平台内传感器供电、模拟信号采编、总线数据监测；所述综合测控机3、遥测射频功放4均安装至平台的仪器舱内，所述遥测射频功放4负责将平台内射频信号放大和功分；所述遥测天线5安装至平台壳体；所述综合测控机3包括综合测控模块和数据加密模块，所述综合测控模块负责平台内传感器供电、模拟信号采编、总线数据监测、射频信号生成；所述数据加密模块负责完成平台内遥测数据的明文加密；所述综合采编器1通过系统电缆网2连接至综合测控机3的综合测控模块，所述遥测射频功放4输入端连接至综合测控机3的综合测控模块，遥测射频功放4输出端连接至遥测天线5。本综合测量遥测系统采用通用化、小型化、轻量化和一体化的设计思路，产品经过简单的拓扑就可满足大部分运载箭载平台的遥测传输需求，通过有线遥测接口可随时进行运载箭载平台的自检和软件在线升级，不需要重新搭建测试环境和拆解设备，可大大减少调试时间，提高研发效率，方便系统排故和问题定位。此外，本发明所适用的平台不仅仅局限于箭载平台，还可以是弹载平台。

在本实施例里，综合测量系统包含综合采编器1、系统电缆网2、综合测控机3、遥测射频功放4和遥测天线5，其中，综合测控机3由综合测控模块和数据加密模块组成，综合测控模块主要负责传感器供电、模拟信号采编、总线数据监测、射频信号生成等；所述数据加密模块为现有技术，在本实施例里，所述数据加密模块可以为现有的加密机，数据加密模块完成遥测数据的明文加密；综合采编器1负责传感器供电、模拟信号采编、总线数据监测，遥测射频功放4负责将射频信号放大和功分，并预留出外安接收机、天基通信链路的通信端口。解决了现阶段火箭发射遥测、外安和天基通信数据链等分布式模式下终端体积大、功耗高、系统构成复杂、成本高、维修性差、兼容性差等问题。

所述综合测控模块包括均与外部供电模块相连的电源转换电路、时钟模块电路、采编子模块、外安自毁电路、FPGA及其外围电路、监控电路和射频收发子模块，所述电源转换电路分别与FPGA及其外围电路、监控电路、射频收发子模块、遥测射频功放4、数据加密模块、平台内传感器电信号连接，所述射频收发子模块一侧通过对外连接器连接至遥测射频功放4，另一侧信号连接至FPGA及其外围电路，所述FPGA及其外围电路还分别与监控电路、时钟模块电路、外安自毁电路、采编子模块电信号连接，所述采编子模块通过对外连接器连接至综合采编器1。在本实施例里，所述射频收发子模块分为遥测发射单元、外安接收单元和天基通信单元，所述遥测发射单元、外安接收单元和天基通信单元内均有一个巴伦及滤波电路，遥测发射单元、外安接收单元共用一个AD9361-1芯片，天基通信单元内有一个AD9361-2芯片，供电模块用于综合测控机3或综合采编器1供电输入和传感器供电输出，外部供电模块、对外连接器均为现有技术，在图2中，外部供电模块的型号为J30JR-25ZJW，对外连接器的型号分别为JRF12-2-4GZJ03，J30J-6ZKW，综合测控模块主要由电源转换电路、时钟模块电路、采编子模块（模拟量采集电路、开关量采集电路、数字量采集电路）、外安自毁电路、FPGA及其外围电路、监控电路、射频收发子模块（遥测发射单元、外安接收单元、天基通信单元）及其配套电缆网组成。以实现对箭上电气系统重要电量、非电量数据的采集、组帧及遥测下传，与地面测控站一同实现箭上电气系统的遥测及外安功能，与相控阵天线配合完成天基组网数据传输，其组成框图如图2所示。

图2中，各模块功能：

电源转换电路：为现有技术，主要完成电源转换，将外部供电模块提供的28V一次电源转换成综合测控模块二次电源28V、±15V、12V；

采编子模块：主要完成模拟量、开关量及数字量的采集；

数字量采集电路内的RS422电路：主要完成控制天基相控阵天线的开启及关闭，控制数字摄像装置和有线遥测接口进行工作，同时将采集的图像数据通过RS422送至FPGA进行采集及编码，完成电压即温度等状态监控数据的传输至主控模块；通过有线遥测接口进行箭上电气系统自检和软件在线升级；

监控电路：完成综合测控模块的电压及温度等关键状态的采集；

FPGA及外围电路：主要完成遥测发射、天基返向的编帧、调制、编码；完成外安接收、天基前向的解调、译码等处理；完成自毁控制的指令输出；完成数据缓存，实现平行延时；配合AD9361完成下变频及上变频处理等；

时钟模块电路：为FPGA提供系统时钟，为AD9361提供本振参考时钟；

外安自毁电路：对预令及动令指令进行控制，并控制FPGA注入的自毁指令输出；

遥测发射单元：实现零中频信号的上变频处理，输出S频段信号，并对射频信号进行均衡处理及滤波；

外安接收单元：实现P频段射频信号下变频处理，并将零中频信号送至FPGA进行解调及解析；

天基通信单元：完成零中频信号的上变频处理，输出C频段射频信号，并对射频信号进行均衡处理及滤波；实现C频段射频信号的二次下变频处理，并将零中频信号发送至FPGA进行解调及解析。

工作原理及流程

模拟量、数字量及开关量信号通过采编子模块的采集电路进行采样后送至FPGA及外围电路内的FPGA芯片进行缓存，FPGA芯片按照平行延时处理后，将数据进行编帧、调制、编码等处理送至遥测发射单元，遥测发射单元将零中频信号进行上变频处理得到S频段射频信号经过巴伦器及滤波电路处理发送到遥测射频功放4；同时接收遥测射频功放4接收的外安射频信号经过巴伦及滤波处理送至外安接收单元，外安接收单元将P频段射频信号进行下变频处理得到零中频信号送至FPGA芯片进行解调及解析，并将外安预令及动令发送到外安自毁电路，外安自毁电路响应相应的控制指令并控制FPGA芯片按照提前加注的指令输出到FPGA芯片的主控单元（主控单元在图中的型号为XC7Z045T-2FFG900I）实现相应的控制；同时综合测控模块可将采编后的遥测数据进行再次编帧（按照天基协议）经过天基通信单元上变频到C频段，经过巴伦及滤波电路处理后发送到遥测射频功放4，遥测射频功放4对C频段射频信号进行二次变频处理得到K频段射频信号，经天基相控阵天线发送到太空中的中继星，中继星接收到该射频信号后进行信号处理后，再次变频到所需的频段中继转发到地面接收站。同时接收中继星前向射频信号经遥测射频功放4下变频及滤波处理后送至综合测控模块，天基通信单元将下变频后的C频段射频信号再次进行下变频处理，得到零中频信号送至FPGA芯片进行解调及解析处理，并将解析的数据送至主控单元或其他单元完成相应的操作，其硬件架构如图3所示。

所述采编子模块包括模拟量采集电路、开关量采集电路、数字量采集电路，所述模拟量采集电路输出端、开关量采集电路输出端、数字量采集电路输出端均电信号连接至FPGA及其外围电路，所述模拟量采集电路输入端、开关量采集电路输入端、数字量采集电路输入端均通过对外连接器连接至综合采编器1。

所述模拟量采集电路包括模拟量A/D转换芯片和多个隔离放大器，所述模拟量A/D转换芯片输出端通过SPI连接至FPGA及其外围电路的FPGA芯片（即图4中的FPGA），模拟量A/D转换芯片输入端分别信号连接至多个隔离放大器输出端，每个隔离放大器输入端均信号连接至火箭传感器。

在本实施例里，模拟量采集电路

综合测控机3具备64路0V～5V电平模拟信号采集功能，由多通道A/D转换芯片ADS8686完成采样编码，要求A/D转换芯片输入端前采用隔离放大器（即图4中的AD8244）或类似器件提高输入阻抗，防止由于传感器（即图4中的SEN1-SEN16）、变换器及其电缆阻值变化对采集精度的影响，接口电路详见图4。模拟信号经16bit编码形成0000H～7FFFH编码值（最高位为符号位，0～5V最高位为0）。

所述开关量采集电路包括光耦、电阻R1、电阻R2、电阻R3、二极管D1、电容C1、开关量A/D转换芯片，所述电阻R1一端接输入正28V电源，电阻R1另一端分别接二极管D1一端、电阻R2一端、电容C1一端、光耦的一号引脚，二极管D1另一端、电阻R2另一端、电容C1另一端、光耦的二号引脚均接输入负28V电源，光耦的三号引脚分别接电阻R3一端、开关量A/D转换芯片一端，光耦的四号引脚、电阻R3另一端均接地，开关量A/D转换芯片另一端通过SPI接FPGA芯片。

在本实施例里，开关量采集电路

综合测控机3具有4路开关量输入隔离采集接口，为4路有源28V开关量信号，需隔离，用于时统或其他中断输入使用。综合测控机3通过光耦TLP293-4-GB接收开关量信号，接口电路如图5所示（信号高电平为28V，导通触发电平约14V，上升沿起判，连续5ms高电平有效），在图5中，电阻R3的阻值为1.2KΩ，电容C1的值为0.01μF，开关量A/D转换芯片的型号为ADS8028。

所述数字量采集电路包括RS422电路、1553B电路、以太网电路，所述RS422电路、1553B电路、以太网电路均连接至FPGA芯片，所述RS422电路包括接口芯片和若干电阻，所述接口芯片一端接FPGA芯片，另一端通过电阻连接至火箭内部设备的接口芯片，箭载平台设备可以为数字摄像头、天基相控阵天线等，此外，接口芯片还可以通过HDLC协议与箭载平台设备相连，在本实施例里，所述1553B电路用于完成总线协议的解析处理，并将解析处理后的信号反馈给FPGA芯片，所述以太网电路包括物理层芯片和变压器，所述物理层芯片一端与FPGA芯片电连接，另一端通过变压器连接至箭载平台的导引头和地面简易遥测站。

在本实施例里，数字量采集电路

RS422电路

综合测控机3具备4路标准五线制RS422接口，需隔离，接口芯片的型号使用ADM2582E，接口电路详见图6，在图6中，其它单机指箭载平台设备。

1553B电路

综合测控机3具备1路1553B接口，作为RT/MT节点实现与综合控制器的信息交互和数据监听。1553B接口总线通过“1553B芯片（HT-61843GB-2，8357所）+隔离变压器”的方式实现，其中1553B芯片主要完成总线协议的解析处理，通信速率为4Mbps，接口电路见图7，在图7中1553B电路包括1个1553B芯片、1个隔离变压器、1个耦合变压器。

以太网电路

综合测控机3具备2路以太网接口，采用独立的物理层芯片，1路与红外/雷达导引头连接，用于接收导引头压缩图像，1路用于实现弹在筒内情况下的弹地有线遥测。物理层芯片选用Marvell的88E1512，物理层芯片对外接口采用变压器B78476A8065A003，以太网接口符合100BASE-TX规范，接口电路示意图如图8所示。

所述时钟模块电路包括有源晶振、时钟缓冲器，所述有源晶振通过时钟缓冲器分别信号连接至FPGA及其外围电路内的FPGA芯片、射频收发子模块内的AD9361芯片，在本实施例里，如图9所示，综合测控机3时钟电路选用EPSON高精度有源晶振TG5501CA40作为综合测量遥测系统的参考时钟源，选用SILICON LABS公司SI53301时钟缓冲器，为FPGA和AD9361芯片提供参考时钟，FPGA的型号为XC7Z045T-2FFG900I。

在本实施例里，外安自毁电路

外部安控预令和动令开关为独立双端控制方式，如图10所示：所述外安自毁电路包括若干时序模块光耦、若干电阻、若干电容和若干二极管，当收到地面安控站发送的外安预令时，实现AKYL+与AKYL-同时有效，并保持该状态，此时时序模块光耦导通后，检测电平上升沿实现预令信号采集；当收到地面安控站外安动令时，在预令已经执行的情况下，控制电路实现AKDL+与AKDL-同时有效，并保持该状态，此时时序模块光耦导通后，检测电平上升沿实现动令信号采集,图10中的MCU即FPGA芯片的主控单元。

综合采编器1与综合测控机3模块类似，但无射频收发子模块。综合采编器1为综合测控机3减配版，即在产品装联装配时不焊接射频部分元器件，保留模拟量、开关量、数字量和自身状态量数据采集，保留传感器、变换器或其他载荷供电功能，从而减少了软硬件设计工作量，大大降低工作量，进一步降低成本。

综合测控机3为综合测量系统的核心，该模块集供电、采集、编帧、发射、接收等功能于一体。综合测控机3可为箭弹平台传感器和变换器供电；可采集模拟量、开关量、数字量和自身状态量的信息；可将采集后的信息进行编帧、平行延时处理和波道表填充；可将遥测数据调制、上变频、发射；可接收外控和天基遥控数据接收、下变频和解调。综合测控机3采用软件定义无线电技术和在线加载技术，可通过软件诸元装订形式实现不同遥测码率、遥测点频、帧格式等参数的在线装订，可满足不同箭弹载平台数据实时传输需求。

所述遥测射频功放4包括温度补偿器41、一号滤波器42、增益级放大器43、末级放大器44、低通滤波器45、隔离器46和微带功分器47，温度补偿器41的输入端接综合测控机3输出的遥测射频信号，所述温度补偿器41的输出端依次通过一号滤波器42、增益级放大器43、末级放大器44、低通滤波器45、隔离器46连接至微带功分器47输入端，微带功分器47输出端连接至遥测天线5。

在本实施例里，遥测射频功放4

功放输出功率要求为X200~X300MHz带内最大输出功率大于10W，目前此频段内功率器件主要为GaN，GaAs及LDMOS，其中GaN器件在此频段输出功率及效率上更具优势,但是GaN器件成本较高；GaAs器件在此频段增益及效率相较GaN和LDMOS器件都比较低；LDMOS器件具有高增益高效率特点，并且成本相对较低，因此选用LDMOS器件做为输出功率管。

原理框图解析：

射频放大部分包括：增益温度补偿、放大链路、滤波链路、隔离网络、功分器、偏置电路等组成，其中：

增益温度补偿网络：为补偿有源放大器件高温增益低，低温增益高的特性，加入温度补偿衰减器。

滤波链路：使用中心频率为2250MHZ，带宽100MHz的介质一号滤波器42。

放大链路：使用增益级放大器43，末级放大器44组成两级放大链路。

隔离网络：使用隔离器46，对开路、短路保护。

功分器：使用微带功分，对通过隔离器46的功率分成两路输出。

偏置电路：对两级放大链路进行供电。

设计思路：为保证发射有效输出功率大于5W（37dBm），功率末级放大选用P1dB=10W的LDMOS器件，为保证链路的线性每级放大的P1dB至少留3dB。

发射通道第一级为温补衰减器，对发射通道在不同温度下的增益进行补偿，以保证通道的增益稳定性。

发射通道第二级为声表一号滤波器42，主要作用是抑制基带产生的带外杂散。

发射通道第三级为射频放大器。

发射通道第四级为射频放大器。

发射通道第五级为微带低通滤波器45主要是抑制谐波。

遥测射频功放4主要将综合测控机3输出的遥测射频信号进行放大，将放大后的射频信号使用功分器一分为二。由于综合测控机3采用零中频架构，因此避免了现阶段火箭的遥测遥测射频功放4所采用的上下变频模块等复杂电路，利于射频通道的阻抗匹配和谐杂波抑制。

实施例1

综合采编器1安置于尾段，用于采集尾段各路传感器的模拟量数据并进行编帧。通过RS422接口将尾段各路传感器的数据传送到综合仪器舱的综合测控机3；1553B协议处理器通过1553B总线监听总线上的控制器、伺服、惯组和卫导等其他终端设备的BC和RT终端消息，也可以向BC控制器发送自身状态信息；同时通过ADC模数转换器采集箭载平台仪器舱64路传感器的模拟量数据，通过SPI传输给FPGA进行处理；可通过光耦和ADC模数转换器采集箭载平台路开关量数据，通过SPI传输给FPGA进行处理；通过隔离RS422接口，接收来自于卫导接收机的导航定位数据；通过隔离接口RS422接口，接收来自于上位机在线加载数据；通过以太网PHY芯片，接收来自于视频载荷的视频数据；通过I2C总线，接收来自于监测芯片对测量系统电压、温度和功耗等状态数据；FPGA数据处理芯片接收各路数据后，进行组帧、数据加密、平行延时、有线遥测和调制输出。通过LVDS将数据传输至遥测、天基零中频射频收发芯片上变频，后传输至遥测射频功放4功率放大后由天线发射。外安和天基接收流程与发射流程相似，方向相反。注：在本实施例里的所涉及到的芯片均属于现有技术。

FPGA数据处理芯片的处理系统如下：

综合测量遥测系统处理系统（PS）主要负责如下图所示的四个部分。主要包括：AD9361的驱动、平行延时的数据处理、1553B指令传输和监听和1553B驱动。

1553B处理流程：

为了提高1553B芯片的处理速度和效率（使用CPU0专门驱动1553B芯片，提高PL和PS交互的速率250MHz的通信速率）、适应1553B芯片数据处理的方式（小数据量频繁交互模式）选择使用AXI_GP接口作为PS-PL交互的接口。

增加整体系统的稳定性和实时性，使用两个CPU的AMP模式跑RTOS实时操作系统来处理各个任务，其中CPU0处理AD9361初始化、1553B芯片驱动、1553B协议解析、处理和1553B总线监听的功能。COU1处理平行延时的功能。

平行延迟处理流程：

遥测波道数据从PL接收到原始数据写入到异步FIFO中，通过设置FIFO半满信号产生中断信号，PS平行延时中断句柄响应中断信号并使二值信号设置有效，平行延迟输入任务在阻塞状态当二值信号量有效时，释放二值信号量完成中断信号的同步，将数据读入到数组中（采用循环缓冲的方式），获取当前系统时间，通过当前系统时间与延迟时间相加计算得到数据块的截止时间，将此数据块的起始地址和截止时间写入到mailbox中，等待平行延迟输出任务的响应。

平行延迟输出等待mailbox中的数据，首先获取到数据块的截止时间和当前系统时间，通过两个数值相减获取到此数据块的延迟时间，延迟后的数据通过AXI4总线写入到输出FIFO中。

数据组帧流程：

FPGA数据处理芯片通过各接口层采集模拟量、数字量和开关量的数据经过组帧L2层将综合测控机3和综合采编器1数据按照温度传感器、压力传感器、过载传感器和振动传感器编入S帧；将综合测控机3和综合采编器1状态数据、卫导数据等编入JT帧；将综合测控机3的1553B数据编入SD帧；将综合测控机3的视频数据编入PS帧；将开关量状态、外安遥控和帧计数等数据编入ZT帧；在组帧L1层将综合测控机3和综合采编器1按照相应的S帧、JT帧、PS帧、SD帧和JT帧和平行延时的数据分别按照相应的重新组帧；最后在组帧L0层按照区分好的帧结构逐一填入波道表中。然后分别送入加密/调制模块和有线遥测模式。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种面向箭载平台的综合测量遥测系统，其特征在于：包括综合采编器(1)、系统电缆网(2)、综合测控机(3)、遥测射频功放(4)和遥测天线(5)，所述综合采编器(1)安装至平台的尾段，所述综合采编器(1)负责平台内传感器供电、模拟信号采编、总线数据监测；所述综合测控机(3)、遥测射频功放(4)均安装至平台的仪器舱内，所述遥测射频功放(4)负责将平台内射频信号放大和功分；所述遥测天线(5)安装至平台壳体；所述综合测控机(3)包括综合测控模块和数据加密模块，所述综合测控模块负责平台内传感器供电、模拟信号采编、总线数据监测、射频信号生成；所述数据加密模块负责完成平台内遥测数据的明文加密；所述综合采编器(1)通过系统电缆网(2)连接至综合测控机(3)的综合测控模块，所述遥测射频功放(4)输入端连接至综合测控机(3)的综合测控模块，遥测射频功放(4)输出端连接至遥测天线(5)；

所述综合测控模块包括均与外部供电模块相连的电源转换电路、时钟模块电路、采编子模块、外安自毁电路、FPGA及其外围电路、监控电路和射频收发子模块，所述电源转换电路分别与FPGA及其外围电路、监控电路、射频收发子模块、遥测射频功放(4)、数据加密模块、平台内传感器电信号连接，所述射频收发子模块一侧通过对外连接器连接至遥测射频功放(4)，另一侧信号连接至FPGA及其外围电路，所述FPGA及其外围电路还分别与监控电路、时钟模块电路、外安自毁电路、采编子模块电信号连接，所述采编子模块通过对外连接器连接至综合采编器(1)；

所述采编子模块包括模拟量采集电路、开关量采集电路、数字量采集电路，所述模拟量采集电路输出端、开关量采集电路输出端、数字量采集电路输出端均电信号连接至FPGA及其外围电路，所述模拟量采集电路输入端、开关量采集电路输入端、数字量采集电路输入端均通过对外连接器连接至综合采编器(1)。

2.根据权利要求1所述的一种面向箭载平台的综合测量遥测系统，其特征在于：所述模拟量采集电路包括模拟量A/D转换芯片和多个隔离放大器，所述模拟量A/D转换芯片输出端通过SPI连接至FPGA及其外围电路的FPGA芯片，模拟量A/D转换芯片输入端分别信号连接至多个隔离放大器输出端，每个隔离放大器输入端均信号连接至火箭传感器。

3.根据权利要求1所述的一种面向箭载平台的综合测量遥测系统，其特征在于：所述开关量采集电路包括光耦、电阻R1、电阻R2、电阻R3、二极管D1、电容C1、开关量A/D转换芯片，所述电阻R1一端接输入正28V电源，电阻R1另一端分别接二极管D1一端、电阻R2一端、电容C1一端、光耦的一号引脚，二极管D1另一端、电阻R2另一端、电容C1另一端、光耦的二号引脚均接输入负28V电源，光耦的三号引脚分别接电阻R3一端、开关量A/D转换芯片一端，光耦的四号引脚、电阻R3另一端均接地，开关量A/D转换芯片另一端通过SPI接FPGA芯片。

4.根据权利要求1所述的一种面向箭载平台的综合测量遥测系统，其特征在于：所述数字量采集电路包括RS422电路、1553B电路、以太网电路，所述RS422电路、1553B电路、以太网电路均连接至FPGA芯片，所述RS422电路包括接口芯片和若干电阻，所述接口芯片一端接FPGA芯片，另一端通过电阻连接至火箭内部设备的接口芯片，所述1553B电路用于完成总线协议的解析处理，并将解析处理后的信号反馈给FPGA芯片，所述以太网电路包括物理层芯片和变压器，所述物理层芯片一端与FPGA芯片电连接，另一端通过变压器连接至箭载平台的导引头和地面简易遥测站。

5.根据权利要求1所述的一种面向箭载平台的综合测量遥测系统，其特征在于：所述时钟模块电路包括有源晶振、时钟缓冲器，所述有源晶振通过时钟缓冲器分别信号连接至FPGA及其外围电路内的FPGA芯片、射频收发子模块内的AD9361芯片。

6.根据权利要求1所述的一种面向箭载平台的综合测量遥测系统，其特征在于：所述遥测射频功放(4)包括温度补偿器(41)、一号滤波器(42)、增益级放大器(43)、末级放大器(44)、低通滤波器(45)、隔离器(46)和微带功分器(47)，温度补偿器(41)的输入端接综合测控机(3)输出的遥测射频信号，所述温度补偿器(41)的输出端依次通过一号滤波器(42)、增益级放大器(43)、末级放大器(44)、低通滤波器(45)、隔离器(46)连接至微带功分器(47)输入端，微带功分器(47)输出端连接至遥测天线(5)。

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