CN114978438A - 用于二维修正弹测试组件的无线信息装订系统及装订方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于通信领域，具体涉及一种用于二维修正弹测试组件的无线信息装订系统及装订方法。包括无线电力发送模块，测试组件和包括蓝牙模块的上位机；测试组件包括无线电力接收模块和蓝牙模块，无线电力发送模块和无线电力接收模块通过磁耦合无线输电，所述蓝牙模块和上位机通过蓝牙无线连接。本发明在保留原有线材装订信息的途径外，提出一种免去了二维修正弹试验阶段因装订信息需要线材连接反复插拔的方法，大大提高信息装订效率，进而加快试验进度。

Description

用于二维修正弹测试组件的无线信息装订系统及装订方法
技术领域
本发明属于通信领域，具体涉及一种用于二维修正弹测试组件的无线信息装订系统及装订方法。
背景技术
二维修正弹组件测试阶段需要进行组件的定位功能的多次测试，其中在信息装订时，需要将定位模块测得的星历数据以及其他的发射参数按照一定要求，通过PC串口传送给测试组件。但是由于星历的时效性以及天气等因素影响，需要对数据进行及时修改，传统的有线装订方式需要连接大量线材，如电源线，数据收发线，串口线等，这样在给测试组件进行装订信息时，需要反复拔插线材，消耗较多时间，不利于信息装订效率的提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于二维修正弹测试组件的无线信息装订系统及装订方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种用于二维修正弹测试组件的无线信息装订系统，包括无线电力发送模块，测试组件和包括蓝牙模块的上位机；
所述测试组件包括无线电力接收模块和蓝牙模块，无线电力发送模块和无线电力接收模块通过磁耦合无线输电，所述蓝牙模块和上位机通过蓝牙无线连接。
进一步的，所述无线电力发送模块包括DC-DC变化电路，高频逆变电路，直流电源，主控芯片，发射端初级线圈和V/I传感器；
直流电源输出的19V直流输入经过DC-DC变化电路后，经过高频逆变电路在主控芯片发出的控制信号下，将直流电转为100KHz-200KHz的高频交流电，发射端将电流通入发送端的初级线圈，与接收端的次级线圈之间电磁感应耦合，使得次级线圈产生交变电流，实现能量传输。
进一步的，所述主控芯片为Bq501210。
进一步的，无线电力接收模块包括接收端次级线圈，整流滤波电路，主控芯片和输出电压控制电路，
接收端接收到磁场耦合传输过来的电能后，经过整流滤波电路，输出电压控制电路对输出电压进行调节，最后给弹载计算机和蓝牙接收模块供电。
进一步的，通过整流滤波电路的检测信号来计算当前实际功率与目标值比对，得到反馈信息发送给无线电力发送模块。
一种利用上述的系统进行信息装订的方法，包括如下步骤：
步骤(1)：将带有Bq501210的无线电力发送模块接上19v直流电源，通过无线线圈磁耦合将电力传输到测试组件；测试组件端的带有Bq51025无线电力接收模块产生供给弹载计算机以及蓝牙接收模块所需的工作电压；
步骤(2)：打开PC端的蓝牙连接功能，将数据处理好通过蓝牙发送给弹载计算机进行信息装订。
进一步的，步骤(2)具体包括如下步骤：
步骤(21)：输入发射参数，导入气象及星历文件；
步骤(22)：设置帧头帧尾；
步骤(23)：模拟输出预览，检查数据量；
步骤(24)：设置蓝牙参数；
步骤(25)：打开蓝牙开关进行发送；
步骤(26)：等待数据装订成功标识。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
本发明在保留原有线材装订信息的途径外，提出一种免去了二维修正弹试验阶段因装订信息需要线材连接反复插拔的方法，大大提高信息装订效率，进而加快试验进度。
附图说明
图1为本发明的装订系统示意图。
图2为本发明的无线电力传输模块示意图。
图3为上位机操作界面示意图。
图4为本发明的信息装订方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
本发明提出一套用于二维修正弹测试组件的无线信息装订系统，包括无线电力传送模块以及无线信息传输模块，所述无线电力传送模块包括发送端和接收端，用无线方式传输电力，为待测试组件提供电力，选用Bq501210作为无线电源控制器，Bq51025作为无线电源接收器，可以为组件提供最高10W的电压；无线信息传输系统包括与组件连接的蓝牙收发模块和带有蓝牙功能的PC作为数据发送端，蓝牙收发模块选用BLE-SER蓝牙转串口模块，上位机使用Matlab中GUI功能开发实现信息的整合传输，实现PC与测试组件的通信。
19V直流输入经过DC-DC变化电路后，经过高频逆变电路在主控芯片Bq501210发出的控制信号下，将直流电转为100KHz-200KHz的高频交流电。
其中Bq501210是通过Qi认证的无线充电联盟(WPC)v1.2解决方案，可以最高15W运行，还向后兼容5W WPC接收器。
为了供Bq501210芯片工作所需的3.3V电压以及高频逆变电路所需的5V高性能直流电，需要将输入的19V电压进行降压调节。
DC-DC转换电路工作原理，就是重复通断开关，把直流电压或电流转成高频方波电流，再经过整流平滑变为直流电压输出。该方案选用TPS54231进行DC-DC转换，该芯片支持3.5至28V的电流输入，输出电压可低至0.8V。再经过稳压芯片TLV70450DBVR，其输入电压具有较大的范围，2.5V至24V，还可以输出稳定的5V直流电压。
高频逆变电路选用全桥式逆变电路，可以进行DC-AC的转换，形成高频交流电，全桥逆变电路有功率大，转化效率高的特点，适用于本系统。
而后高频交流电作用于RC谐振电路，产生高频交变磁场；
串联谐振是指在电阻、电感及电容所组成的串联电路内，当容抗与感抗相等时，电路中的电压与电流的相位相同，电路呈现纯电阻性。当电路发生串联谐振时电路中总阻抗最小，电流将达到最大值。谐振频率f表示为：
Figure BDA0003632472740000031
式(1)中L为电路电感，C为电路电容。在振荡电路产生振荡电流的过程中，电容器极板上的电荷，通过线圈的电流，以及跟电流和电荷相联系的磁场和电场都发生周期性变化。
通过高频交变磁场实现能量发射端线圈和能量接收端线圈的磁感应耦合。主流的充电技术标准之一Qi标准采用的是电磁感应技术，其根本原理是收发端各有一个线圈，发射端将具有一定频率的电流通入发送端的初级线圈，与接收端的次级线圈之间电磁感应耦合，使得次级线圈产生交变电流，实现能量传输。这种电磁感应传输属于松耦合，传输距离能够满足该系统的无线输电功能。
在无线供电过程中，供电效率主要是系统内部功率损耗，而系统功率损耗主要来自线圈能量扩散及产生的热量，其取决于线圈损耗因数，品质因数及耦合因数。
功率损耗因数可以表示为传输损耗功率与传输功率的比值：
Figure BDA0003632472740000041
式(2)中Ploss为传输损耗功率，Pout为传输功率；
对于给定系统：
Figure BDA0003632472740000042
化简得到：
Figure BDA0003632472740000043
式(4)中λmin为系统理论最小损耗因数，Q为品质因数，k为耦合因数，由上式可得，损耗因数是由发射线圈和接收线圈之间的品质因数以及耦合因数共同决定的。
线圈的品质因数Q可表示为：
Figure BDA0003632472740000044
式(5)中，f为施加的频率，L为电感，R为线圈阻抗，品质因数越高，线圈损耗越小，一般品质因数为100左右。
耦合因数k用来表示发射线圈与接收线圈之间的耦合程度，接收线圈接收到的磁通量和互感系数越高，耦合程度就越高，一般在0.3至0.6范围内。
接收端的RC谐振电路接收到磁场耦合传输过来的电能后，经过整流电路，输出电压控制电路对输出电压进行调节，最后将给弹载计算机和蓝牙接收模块供电。于此同时，系统电路整流电路的检测信号来计算当前实际功率与目标值比对，得到反馈信息发送给发射端。
接收端的Bq51025器件是一款全封闭的无线电源接收器，能够在Qi协议下运行，与Qi感应发送器配合，可以提供给系统5W的功率，最高输出电压可达到10V。
在开启PC蓝牙功能的情况下，打开信息装订界面，按照所需发射诸元填入信息，若有事先保存过发射诸元文件也可以直接导入，再点击浏览按钮导入天气和星历文件，之后对装订信息进行处理。其中，在填入发射诸元信息时，对每个参数进行格式校对，防止数据的误输入，另外处理整合数据时，规定每个数据保留对应固定位数，这既有利统一数据格式，也方便接收端进行解算，例如：在整理发射诸元参数时，首先获取输入框输入参数data，get(handles.data，′String′)，再将其用str2double转为double型，为去除小数点保留位数，再将数据乘以相应倍数，并用round函数取整，最后按照规定的数据长度右对齐左端补零并转为string型，
num2str(round(str2double(get(handles.data，′String′))*10^n1)，％0n2d)；
以便拼接数据，打包发送。天气以及星历的信息处理方式类似，有需要转为十六进制ASCII码的部分用dec2hex函数进行转换，最后在打包好的待发送数据前后插入自定义帧头帧尾如：“BB DD 07 07 AA”，“5D 5D 06 06 BB”，将数据先传递给预览窗口检查校验数据量，确认无误后，等待串口配置好进行发送。
设置波特率为115200，数据位选择为8，校验位无校验，打开蓝牙配对开关，选择蓝牙收发模块的自定义ID进行配对，接着点击发送按钮，等待组件接收端返回接收成功的信息；
蓝牙传输技术属于无线短距离通信技术，在空间中传播会产生路径损耗，电磁辐射的强度会根据平方反比定律随着距离的增加而减小，接收功率Pr和发射功率Pt的比值可表示为：
Figure BDA0003632472740000051
式(6)中，
Figure BDA0003632472740000052
为视距方向上发射天线和接收天线的增益之积，λ为信号波长，载波频率越高、信号波长越短，则接收功率越小。
对数路径损耗PL表示为：
Figure BDA0003632472740000053
所以蓝牙传输数据需要保持在有效的通信距离中，即PC要控制与待装订的组件的距离，可以控制在3米内，保持良好的通信质量。
蓝牙接收端模块将收到的数据发送给弹载计算机，在检测到帧头“BB DD 07 07AA”开始对数据进行接收，在检测到帧尾“5D 5D 06 06 BB”结束接收并返回装订成功的信息“Packed OK”，通过蓝牙模块返回信息到PC操作界面。解算装订信息时，先将十六进制ASCII码先还原，再将按照规定的保留位数还原所需的十进制数据。
一般计算机搭载的是蓝牙为BLE4.0版本，BLE-SER蓝牙转串口模块是基于CH9140芯片开发，最高支持BLE4.2，可以实现蓝牙转串口的通信。

Claims (7)

1.一种用于二维修正弹测试组件的无线信息装订系统，其特征在于，包括无线电力发送模块，测试组件和包括蓝牙模块的上位机；
所述测试组件包括无线电力接收模块和蓝牙模块，无线电力发送模块和无线电力接收模块通过磁耦合无线输电，所述蓝牙模块和上位机通过蓝牙无线连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无线电力发送模块包括DC-DC变化电路，高频逆变电路，直流电源，主控芯片，发射端初级线圈和V/I传感器；
直流电源输出的19V直流输入经过DC-DC变化电路后，经过高频逆变电路在主控芯片发出的控制信号下，将直流电转为100KHz-200KHz的高频交流电，发射端将电流通入发送端的初级线圈，与接收端的次级线圈之间电磁感应耦合，使得次级线圈产生交变电流，实现能量传输。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述主控芯片为Bq501210。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，无线电力接收模块包括接收端次级线圈，整流滤波电路，主控芯片和输出电压控制电路，
接收端接收到磁场耦合传输过来的电能后，经过整流滤波电路，输出电压控制电路对输出电压进行调节，最后给弹载计算机和蓝牙接收模块供电。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，通过整流滤波电路的检测信号来计算当前实际功率与目标值比对，得到反馈信息发送给无线电力发送模块。
6.一种利用权利要求5所述的系统进行信息装订的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)：将带有Bq501210的无线电力发送模块接上19v直流电源，通过无线线圈磁耦合将电力传输到测试组件；测试组件端的带有Bq51025无线电力接收模块产生供给弹载计算机以及蓝牙接收模块所需的工作电压；
步骤(2)：打开PC端的蓝牙连接功能，将数据处理好通过蓝牙发送给弹载计算机进行信息装订。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(2)具体包括如下步骤：
步骤(21)：输入发射参数，导入气象及星历文件；
步骤(22)：设置帧头帧尾；
步骤(23)：模拟输出预览，检查数据量；
步骤(24)：设置蓝牙参数；
步骤(25)：打开蓝牙开关进行发送；
步骤(26)：等待数据装订成功标识。
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