CN115903633A - 飞行器多功能测量及控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种飞行器多功能测量及控制系统，包括数据处理主板以及与其连接的多个数据采集单元、主控系统通信单元以及无线通信单元，多个数据采集单元包括温度采集单元、加速度采集单元、压力采集单元以及音时频采集单元，这样可以同时采集多种数据，并且通过设置在数据处理主板上的FPGA处理主芯片对各采集数据进行判断生成相应指令并通过主控系统通信单元发送给飞行器的主控系统，以实现对飞信器控制的目的，同时，该系统还通过无线通信单元对采集数据进行无线上传下发。该系统支持多类数据混合采集及处理，可实现对飞信器飞行过程中的各类实时数据进行测量，及对飞行器进行控制的目的。

Description

飞行器多功能测量及控制系统

技术领域

本申请涉及航空控制技术领域，特别是涉及一种飞行器多功能测量及控制系统。

背景技术

随着当代航空工业的高速发展，航空飞行器产品日益增多（含各类飞机、飞行类武器等），与常规工业、消费类产品不同，其具高性能、高可靠、长寿命等特点，而这些高质量要求离不开对产品在使用过程中的科学测量及控制。

航空飞行器多功能测量及控制装置主要作用有三方面，一是采集、处理、存储飞行器在使用过程中温度、加速度、压力、音视频以及飞行器主控系统等数据，并进行无线实时下发至地面监控终端；二是根据采集到的温度、加速度、压力、音视频等数据进行合理性判断，并把判断结果发给飞行器主控系统，实现对飞行器的相应的控制；三是接收地面监控终端上传的指令信息，实时发送给飞行器主控系统，并相应的控制。

例如，多功能测量及控制装置实时监测飞行器内温度及加速度数据，当判断到温度或和速度数据超出正常分范围时，给主控系统发出调整温度和降速指令，实现飞行器的降温和降速。同理多功能测量及控制装置接收到地面监控终端的飞行器姿态、轨迹等调整指令时，实时发送给飞行器主控系统，实现对飞行器的姿态、轨迹等控制。

现有飞行器多功能测量及控制装置一般特点：支持单一数据采集（如只支持温度或加速度数据采集），不支持多类数据混合采集及处理（如温度、加速度、音视频，主控系统数据一起采集）；功能单一，支持数据采集，但不支持数据无线实时下发和上传；通常需要定向研制，产品周期长且成本高。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种集成度高的飞行器多功能测量及控制系统。

一种飞行器多功能测量及控制系统，所述系统包括：数据处理主板、以及与所述数据处理主板连接的多个数据采集单元、主控系统通信单元以及无线通信单元；

所述多个数据采集单元包括温度采集单元、加速度采集单元、压力采集单元以及音视频采集单元；

所述数据处理主板上设置有多个插接口以及FPGA处理主芯片，其中，各所述数据采集单元以及主控系统通信单元分别通过对应的插接口插装至所述数据处理主板上，并将采集得到的采集数据或主控系统输出的遥测数据发送至所述FPGA处理主芯片，所述FPGA处理主芯片根据接收到的各类采集数据以及主控数据进行判断生成相应指令，将所述指令通过所述主控系统通信单元发送至飞行器的主控系统，由所述主控系统根据所述指令对飞行器进行相应控制；

所述FPGA处理主芯片还将接收到的采集数据以及遥测数据整合成PCM数据，通过所述无线通信单元下发至地面监控终端。

在其中一实施例中，所述无线通信单元还接收来自所述地面监控终端发送的指令，并将该指令发送到所述FPGA处理主芯片；

所述FPGA处理主芯片对所述指令进行解码，并将解码后的指令通过主控系统通信单元发送至所述主控系统，由所述主控系统根据所述指令对飞行器进行相应控制。

在其中一实施例中，各所述采集单元均包括数据采集模块以及数据处理模块；

所述数据采集模块设置在待测位置对对应的数据进行实时采集，并将采集得到的数据通过电缆网传输至所述数据处理模块；

所述数据处理模块中采用FPGA处理芯片对所述数据进行预处理。

在其中一实施例中，所述温度采集单元，用于采集飞行器外部及舱内的多路温度数据，并对所述温度数据进行预处理后发送至数据处理单元；

所述加速度采集单元，用于采集飞行器的多路加速度数据，并对所述加速度数据进行预处理后发送至数据处理单元；

所述压力采集单元，用于采集飞行器的多路压力数据，并对所述压力数据进行预处理后发送至数据处理单元；

所述音视频采集单元，用于采集飞行器的音频及视频数据，并对所述音频及视频数据进行采样、压缩处理后发送至数据处理单元。

在其中一实施例中，所述无线通信单元包括无线发射模块以及无线接收模块；

所述无线发射模块包括发射机和发射天线，所述发射机接收来自所述FPGA处理主芯片的PCM数据，并将其调制为无线信号，所述发射天线将发射机调制的无线信号进行无线实时发射；

所述无线接收模块包括接收机以及接收天线，所述接收天线用于接收来自所述地面监控终端发送的无线指令，所述接收机将所述无线指令调制为PCM信号，并将其传输至所述FPGA处理主芯片。

在其中一实施例中，所述数据处理主板上还设置有与所述FPGA处理主芯片连接的数据读写及擦除控制模块、存储模块、FLASH闪存模块、时钟模块、复位模块以及电源模块；

所述数据读写及擦除控制模块支持USB及RS422接口对所述FPGA处理主芯片中的数据进行读写、擦除操作；

所述存储模块包括用于存储所述音频及视频数据的第一存储模块，以及用于存储除了所述音频及视频数据以外的采集数据的第二存储模块；

所述FLASH闪存模块用于存放FPGA处理主芯片执行软件；

所述时钟模块用于向所述FPGA处理主芯片提供工作时钟；

所述复位模块用于向所述FPGA处理主芯片以及FLASH闪存模块的复位；

所述电源模块用于向所述飞行器多功能测量及控制系统提供各路供电电压。

在其中一实施例中，所述FPGA处理主芯片包括数据提取模块、缓存FIFO模块、DDR控制器、数据综合组帧模块、音视频数据组帧模块、PCM组帧发送模块、PCM解帧模块、储存器数据读写及擦除控制模块、数据解析和判断模块以及输入输出接口模块；

所述数据提取模块，用于开设数据存放寄存器以接收各采集数据以及遥测数据；

所述缓存FIFO模块，与所述数据提取模块连接以对各采集数据以及遥测数据进行缓存处理；

所述DDR控制器，用于对存储在数据提取模块以及外部DDR的音频及视频数据进行缓存交互的控制；

所述数据综合组帧模块，与所述缓存FIFO模块连接，将所述缓存FIFO模块中缓存的各采集数据以及遥测数据按照协议进行编排及综合组帧后发送至所述PCM组帧发送模块以及数据解析和判断模块；

所述PCM组帧发送模块，将综合组帧后的数据，按PCM数据流要求进行组帧得到PCM数据，并将所述PCM数据通过输入输出接口模块发送至所述接收机；

所述音视频数据组帧模块，与所述DDR控制器连接，将所述缓存在外部DDR或者是数据提取模块中的音频及视频数据按照协议进行编排及综合组帧后通过所述输入输出接口模块发送至所述第一存储模块进行存储；

所述PCM解帧模块，通过所述输入输出接口模块获取所述接收机接收到的指令，对所述指令进行PCM数据解码，并将所述解码后的指令通过输入输出接口模块传输至所述发送机；

所述储存器数据读写及擦除控制模块，用于管理所述第一存储模块以及第二存储模块的读取、写入及擦除操作；

所述数据解析和判断模块，用于根据数据综合组帧模块中综合组帧后的数据进行判断并生成相应指令，并将该指令依次通过所述数据综合组帧模块、缓存FIFO模块以及数据提取模块传输至所述主控系统通信单元。

在其中一实施例中，所述数据提取模块包括串口数据提取区、网口数据提取区以及音频、视频数据提取区以接收各种类型的采集数据和遥测数据。

在其中一实施例中，所述FPGA处理主芯片采用Xilinx的xc7a100tcsg324-2芯片。

上述飞行器多功能测量及控制系统，包括数据处理主板以及与其连接的多个数据采集单元、主控系统通信单元以及无线通信单元，多个数据采集单元包括温度采集单元、加速度采集单元、压力采集单元以及音视频采集单元，这样可以同时采集多种数据，并且通过设置在数据处理主板上的FPGA处理主芯片对各采集数据进行判断生成相应指令并通过主控系统通信单元发送给飞行器的主控系统，以实现对飞行器控制的目的，同时，该系统还通过无线通信单元对采集数据进行无线上传下发。该系统支持多类数据混合采集及处理，可实现对飞信器飞行过程中的各类实时数据进行测量，及对飞行器进行控制的目的。

附图说明

图1为一个实施例中飞行器多功能测量及控制系统的结构示意框图；

图2为一个实施例中温度采集单元的结构示意框图；

图3为一个实施例中温度采集单元中FPGA处理芯片的结构示意框图；

图4为一个实施例中加速度采集单元的结构示意框图；

图5为一个实施例中加速度采集单元中FPGA处理芯片的结构示意框图；

图6为一个实施例中压力采集单元单元的结构示意框图；

图7为一个实施例中音视频采集单元的结构示意框图；

图8为一个实施例中音视频采集单元中音视频处理核的结构示意框图；

图9为一个实施例中主控系统通信单元的结构示意框图；

图10为一个实施例中数据处理主板结构的示意框图；

图11为一个实施例中FPGA处理主芯片的结构示意框图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

如图1所示，本申请提供了一种飞行器多功能测量及控制系统，该系统包括：数据处理主板、以及与该数据处理主板连接的多个数据采集单元、主控系统通信单元以及无线通信单元；

多个数据采集单元包括温度采集单元、加速度采集单元、压力采集单元以及音视频采集单元；

数据处理主板上设置有多个插接口以及FPGA处理主芯片，其中，各数据采集单元以及主控系统通信单元分别通过对应的插接口插装至所述数据处理主板上，并将采集得到的采集数据或主控系统输出的遥测数据发送至FPGA处理主芯片，FPGA处理主芯片根据接收到的各类采集数据以及主控数据进行判断生成相应指令，将指令通过主控系统通信单元发送至飞行器的主控系统，由主控系统根据指令对飞行器进行相应控制；

FPGA处理主芯片还将接收到的采集数据以及遥测数据整合成PCM数据，通过所述无线通信单元下发至地面监控终端。

在本实施例中，飞行器多功能测量及控制系统通过多个数据采集单元采集不同类别的数据，并通过数据处理主板实现对多类采集的数据的处理，同时根据各类飞行器飞行过程中的各类数据进行判断生成相应的指令，再通过主控系统通信单元发送给主控系统以达到控制飞行器的目的，同时，数据处理主板还可将接收到的实时采集数据通过无线通信单元上传下发至地面监控终端。

在本实施例中，该飞行器多功能能测量及控制系统，除了可以根据接收到的采集数据生成指令以对飞行器进行控制以外，还可以通过无线通信单元接收来自地面监控终端发送的指令，并将该指令发送到FPGA处理主芯片，由FPGA处理主芯片对指令进行解码，并将解码后的指令通过主控系统通信单元发送至主控系统，由主控系统根据指令对飞行器进行相应控制。

接下来，将对该系统的各个单元进行详细的介绍。

在本实施例中，各采集单元均包括数据采集模块以及数据处理模块，其中，数据采集模块设置在待测位置对对应的数据进行实时采集，并将采集得到的数据通过电缆网传输至数据处理模块，数据处理模块中采用FPGA处理芯片对数据进行预处理。

在本实施例中，各采集单元包括温度采集单元、加速度采集单元、压力采集单元以及音视频采集单元，各采集单元在飞行器飞行时，实时采集各类数据以达到监测的目的。其中温度采集单元，用于采集飞行器外部及舱内的多路温度数据，并对温度数据进行预处理后发送至数据处理单元，加速度采集单元，用于采集飞行器的多路加速度数据，并对加速度数据进行预处理后发送至数据处理单元，压力采集单元，用于采集飞行器的多路压力数据，并对压力数据进行预处理后发送至数据处理单元，音视频采集单元，用于采集飞行器的音频及视频数据，并对音频及视频数据进行采样、压缩处理后发送至数据处理单元。

具体的，温度采集单元的结构如图2所示，包括数据采集模块和数据处理模块。其中，数据采集模块支持最大8路数据采集，每路采集支路根据需求安装在飞行器的各处待测位置。各路采集支路通过电缆网将采集得到温度数据传输至数据处理模块。

进一步的，在数据采集模块中，各采集支路均包括依次连接的温度传感器、电压转换电路、放大滤波电路。各温度传感器按照不同需要设置在不同待测位置采集温度原始数据后，由电压转换电路把温度原始数据转换为相应的电压信号，再由放大滤波电路将电压信号进行放大滤波处理。

在本实施例中，采用支持测量范围在-60°C-500°C的温度传感器。

进一步的，数据处理模块包括数模转换模块、FPGA处理芯片、Flash模块以及电源。其中，数模转换模块将数据采集模块发送的温度电压信号转换数字信号，再由FPGA处理芯片将数字信号进行滤波、组帧、总线数据转换等处理后发送至数据处理主板。Flash模块用于储存FPGA程序及其它的参数配置。

在本实施例中，在数据采集模块与数据处理模块之间采用通用化的电气接口进行信息数据的传输。其中，在数据采集模块中各采集支路均对应设置有一个接口通过电缆与数据处理模块的接口A进行连接。且，各接口均可供各采集支路交替使用。

在数据处理模块上还设置有接口Ⅰ，为该单元与数据处理主板的插接口，包含温度数据处理后输出UART接口、供配电接口。数据采集模块中的电源还通过数据采集模块与数据处理模块之间的电气接口向数据采集模块进行供电。

在本实施例中，如图3所示，还提供了温度采集单元中FPGA处理芯片软件设计架构，包括：串行转并行用于把模数转换模块的SPI接口数据转换成并口数据；缓存FIFO用于把并行数据进行缓存处理，保证数据接收的完整性；并行转串行，把缓存数据转换串行数据并通过UART输出。

具体的，加速度采集单元的结构如图4所示，其中，数据采集模块支持最大5路三轴加速度数据采集，且每路采集支路根据需求安置到对应的待测位置，并通过电缆网与数据处理模块连接。各路采集支路包括用于采集加速度电信号的加速度敏感元件，以及将加速度电信号进行放大滤波处理的放大滤波电路。其中，加速度敏感元件的量程为±100g，每路每轴单独采集。

进一步的，加速度采集单元的数据处理模块包括模数转换、FPGA处理芯片、电源以及FLASH模块。其中，16通道模数转换模块采集加速度信号。FPGA处理芯片把加速度进行滤波、组帧、总线数据转换等处理后输出至接口Ⅱ。由供电信号电源提供供电需求。FLASH用于储存FPGA程序及其它的参数配置。

在本实施例中，加速度采集单元的数据采集模块设计为独立部件，贴装在待测位置。加速度采集单元的数据处理模块设计为独立板卡形式，负责数据的处理，安装在母板上。

在本实施例中，加速度采集单元的数据采集模块上设置有电气接口，为通用化接口，每路加速度数据采集模块可以相互替换使用。该电气接口通过电缆网把安置在不同位置采集的加速度数据汇集到数据处理模块上设置的接口B，同时把供电信号提供至数据采集模块。

在加速度采集单元的数据处理模块上还设置有接口Ⅱ，该接口为数据处理模块与数据处理主板对插接口，包含加速度数据处理后输出网络接口（100M）、供配电接口等（加速度数据量较大，数据处理后由网口输出）。

如图5所示，加速度采集单元中的FPGA处理芯片的软件架构包括缓存FIFO以及并行转网口。其中，缓存FIFO把模数转换的并行数据进行缓存处理。而并行转网口把缓存数据进行转换并通过输网口输出。

具体的，如图6所示，压力采集单元同样由数据采集模块和数据处理模块构成，该单元支持最大8路压力数据采集，每路采集模块根据使用安置到待测位置，8路采集的数据通过电缆网传输至数据处理模块。

进一步的，各压力采集支路均包括依次连接的压力敏感元件、滤波器、增益及补偿组件。其中，压力敏感元件为量程0~500Mpa。滤波器用于对信号进行高频滤波。增益及补偿组件对压敏元件输出的信号进行放大及补偿。

压力采集单元中的数据采集模块上设置有电气接口，为通用化接口，每路压力采集模块可以相互替换使用，并通过电缆网，把安置在不同位置采集的压力数据汇集到数据处理模块，同时把供电信号提供至数据采集模块。

在本实施例中，压力采集单元中的数据处理模块以及其中的FPGA处理芯片，均与温度采集单元中的数据处理模块以及其中FPGA处理芯片的设计相同，在这里就不再赘述了。

在本实施例中，音视频采集单元主要由音频采集模块、视频采集模块以及音视频数据处理模块组成，其结构如图7所示，音视频数据通过电缆网传输至数据处理模块，单个板卡支持1路音频和视频的采集和处理。

具体的，音频采集模块包括依次连接的麦克风、放大及滤波组件以及转差分组件。其中，麦克风设计为独立部件，把语音信号转化成电压信号，放大及滤波组件用于对语音电压信号进行放大及滤波处理，转差分组件用于减少干扰及增加传输距离，把前级输入的音频单端信号转换成差分信号。

具体的，视频采集模块设计为独立部件安装在视频拍摄位置，并采用CMOSSensor，摄像头，采集视频数据。

在本实施例中，音频采集模块以及视频采集模块上分别设置有MIC接口以及Video接口作为电气接口，并为通用化接口，通过电缆网把音频数据以及视频数据汇集到数据处理模块的接口E。而其中，Video接口采用LVDS接口。

具体的，音视频数据处理模块包括：转单端以及音视频处理核，其中，转单端把前级输入的差分音频信号转换成单端信号。音视频处理核对输入的音频和视频信号进行解码、压缩、编帧等处理后音频和视频以I2S接口及网口输出至接口Ⅴ，目前处理核使用Hi3516系列芯片作为平台，以此进行软件开发。

在本实施例中，音视频处理模块，设计为独立板卡形式，负责数据的处理，并安装在数据处理主板上。

在本实施例中，音视频处理模块还设置有电气接口E，为通用化接口，接收采集的音频和视频数据及对外提供供电，以及接口Ⅴ为处理模块与数据处理主板对插接口，包含音视频处理后I2S接口、网络接口（100M）、供配电接口等。

如图8所示，音视频处理核采用Hi3516系列芯片进行软件开发的设计框图。

其中包括：音频、视频解码配置模块、数据缓存控制模块、图像压缩模块、I2S输出配置模块以及网口输出配置模块。其中，音频解码主要配置ADC采样率及其输出端口，视频频解码主要配置好视频数据输入的端口。因为，音视频数据流大，数据缓存控制模块可以合理使用片内内存及片外DDR，做好数据流的缓存控制，保证数据接收的完整性。同时，由于视频数据量大，需要采用图像压缩模块进行压缩处理后再给后级端口输出储存。I2S输出配置模块对音频数据输出端口配置，选择从I2S端口输出，网口输出配置模块对视频数据流进行编帧处理后从网口端口输出。

在本实施例中，主控系统通信模块的结构如图9所示，该通信模块接收数据处理主板解析后的地面上传的指令以及数据处理主板通过采集数据进行判断后的指令传输至飞行器的主控系统，以达到对飞行器进行控制的目的。同时，主控系统经电缆网后通过主控系统通信模块可以把遥测数据发送给主板。

主控系统通信模块包括接口D、接口转换、接口Ⅳ，其中，接口D为设置在主控系统通信的电气接口，为通用化接口，支持接收多种数据总线接口（RS422、RS485、1553B等）。还包括接口转换模块以及接口Ⅳ，接口转换把对外部总线接口转换成UART接口，接口Ⅳ，为主控系统通信模块与主板对插接口，包含通信数据总线接口、供配电接口等。

在本实施例中，如图10所示，无线通信单元包括无线发射模块以及无线接收模块，其中，无线发射模块包括发射机和发射天线，发射机接收来自FPGA处理主芯片的PCM数据，并将其调制为无线信号，发射天线将发射机调制的无线信号进行无线实时发射。无线接收模块包括接收机以及接收天线，接收天线用于接收来自地面监控终端发送的无线指令，所述接收机将所述无线指令调制为PCM信号，并将其传输至FPGA处理主芯片。

如图10所示，数据处理主板上还设置有与FPGA处理主芯片连接的数据读写及擦除控制模块、存储模块、FLASH闪存模块、时钟模块、复位模块以及电源模块。数据读写及擦除控制模块支持USB及RS422接口对所述FPGA处理主芯片中的数据进行读写、擦除操作。存储模块包括用于存储音频及视频数据的第一存储模块（图中为数据储存器1），以及用于存储除了音频及视频数据以外的采集数据的第二存储模块（图中为数据储存器2）。FLASH闪存模块用于存放FPGA处理主芯片执行软件。时钟模块用于向FPGA处理主芯片提供工作时钟。复位模块用于向FPGA处理主芯片以及FLASH闪存模块的复位。电源模块用于向飞行器多功能测量及控制系统提供各路供电电压。而FPGA处理主芯片主要对接收到的各采集数据、要测数据进行缓存、转换、组帧、储存，判断等处理，还把需要无线下发的数据整合成PCM数据流,对系统进行供配电管理，对储存模块的数据读写、擦除进行管理等。

在本实施例中，数据处理主板上还设置有多个插拔口，包括接口Ⅰ-接口Ⅴ，对应插装温度、加速度、压力采集单元、主控系统通信单元以及音视频采集单元。

如图11所示，FPGA处理主芯片包括数据提取模块、缓存FIFO模块、DDR控制器、数据综合组帧模块、音视频数据组帧模块、PCM组帧发送模块、PCM解帧模块、储存器数据读写及擦除控制模块、数据解析和判断模块以及输入输出接口模块。数据提取模块，用于开设数据存放寄存器以接收各采集数据以及遥测数据。缓存FIFO模块，与数据提取模块连接以对各采集数据以及遥测数据进行缓存处理。DDR控制器，用于对存储在数据提取模块以及外部DDR的音频及视频数据进行缓存交互的控制。数据综合组帧模块，与缓存FIFO模块连接，将缓存FIFO模块中缓存的各采集数据以及遥测数据按照协议进行编排及综合组帧后发送至PCM组帧发送模块以及数据解析和判断模块。PCM组帧发送模块，将综合组帧后的数据，按PCM数据流要求进行组帧得到PCM数据，并将PCM数据通过输入输出接口模块发送至所述接收机。音视频数据组帧模块，与DDR控制器连接，将缓存在外部DDR或者是数据提取模块中的音频及视频数据按照协议进行编排及综合组帧后通过输入输出接口模块发送至第一存储模块进行存储。PCM解帧模块，通过输入输出接口模块获取所述接收机接收到的指令，对指令进行PCM数据解码，并将解码后的指令通过输入输出接口模块传输至发送机储存器数据读写及擦除控制模块，用于管理第一存储模块以及第二存储模块的读取、写入及擦除操作。数据解析和判断模块，用于根据数据综合组帧模块中综合组帧后的数据进行判断并生成相应指令，并将该指令依次通过数据综合组帧模块、缓存FIFO模块以及数据提取模块传输至主控系统通信单元。

进一步的，由于FPGA处理主芯片需要接收不同类型的数据，所以数据提取模块包括串口、数据提取区、网口数据提取区以及音频、视频数据提取区以接收各种类型的采集数据和遥测数据。

进一步的，输入输出接口模块包括：用于与供发射机、接收机连接的接口1，与第二存储模块连接的接口2，与第一存储模块连接的接口3。

在本实施例中，在对FPGA处理主芯片进行开发时，可根据所要处理的采集数据，遥测数据以及需要进行上传下发的数据类型以及数量对接口类型及数量进行设置。

在本实施例中，FPGA处理主芯片采用Xilinx的xc7a100tcsg324-2芯片。

上述飞行器多功能测量及控制系统，相对于传统测量及控制系统，支持多类型数据采集及处理，适用更广的产品应用。功能更强，实现多类数据采集的同时支持无线实时下发及上传，实现对飞行器的监测及控制。采用模块化的设计，各个功能模块为独立板卡形式，可根据使用选配，保证产品的通用化，降低产品研制成本及周期。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.飞行器多功能测量及控制系统，其特征在于，所述系统包括：数据处理主板、以及与所述数据处理主板连接的多个数据采集单元、主控系统通信单元以及无线通信单元；

所述多个数据采集单元包括温度采集单元、加速度采集单元、压力采集单元以及音视频采集单元；

所述数据处理主板上设置有多个插接口以及FPGA处理主芯片，其中，各所述数据采集单元以及主控系统通信单元分别通过对应的插接口插装至所述数据处理主板上，并将采集得到的采集数据或主控系统输出的遥测数据发送至所述FPGA处理主芯片，所述FPGA处理主芯片根据接收到的各类采集数据以及主控数据进行判断生成相应指令，将所述指令通过所述主控系统通信单元发送至飞行器的主控系统，由所述主控系统根据所述指令对飞行器进行相应控制；

所述FPGA处理主芯片还将接收到的采集数据以及遥测数据整合成PCM数据，通过所述无线通信单元下发至地面监控终端。

2.根据权利要求1所述的飞行器多功能测量及控制系统，其特征在于，所述无线通信单元还接收来自所述地面监控终端发送的指令，并将该指令发送到所述FPGA处理主芯片；

所述FPGA处理主芯片对所述指令进行解码，并将解码后的指令通过主控系统通信单元发送至所述主控系统，由所述主控系统根据所述指令对飞行器进行相应控制。

3.根据权利要求2所述的飞行器多功能测量及控制系统，其特征在于，各所述采集单元均包括数据采集模块以及数据处理模块；

所述数据采集模块设置在待测位置对对应的数据进行实时采集，并将采集得到的数据通过电缆网传输至所述数据处理模块；

所述数据处理模块中采用FPGA处理芯片对所述数据进行预处理。

4.根据权利要求3所述的飞行器多功能测量及控制系统，其特征在于，

所述温度采集单元，用于采集飞行器外部及舱内的多路温度数据，并对所述温度数据进行预处理后发送至数据处理单元；

所述加速度采集单元，用于采集飞行器的多路加速度数据，并对所述加速度数据进行预处理后发送至数据处理单元；

所述压力采集单元，用于采集飞行器的多路压力数据，并对所述压力数据进行预处理后发送至数据处理单元；

所述音视频采集单元，用于采集飞行器的音频及视频数据，并对所述音频及视频数据进行采样、压缩处理后发送至数据处理单元。

5.根据权利要求4所述的飞行器多功能测量及控制系统，其特征在于，所述无线通信单元包括无线发射模块以及无线接收模块；

所述无线发射模块包括发射机和发射天线，所述发射机接收来自所述FPGA处理主芯片的PCM数据，并将其调制为无线信号，所述发射天线将发射机调制的无线信号进行无线实时发射；

所述无线接收模块包括接收机以及接收天线，所述接收天线用于接收来自所述地面监控终端发送的无线指令，所述接收机将所述无线指令调制为PCM信号，并将其传输至所述FPGA处理主芯片。

6.根据权利要求5所述的飞行器多功能测量及控制系统，其特征在于，所述数据处理主板上还设置有与所述FPGA处理主芯片连接的数据读写及擦除控制模块、存储模块、FLASH闪存模块、时钟模块、复位模块以及电源模块；

所述数据读写及擦除控制模块支持USB及RS422接口对所述FPGA处理主芯片中的数据进行读写、擦除操作；

所述存储模块包括用于存储所述音频及视频数据的第一存储模块，以及用于存储除了所述音频及视频数据以外的采集数据的第二存储模块；

所述FLASH闪存模块用于存放FPGA处理主芯片执行软件；

所述时钟模块用于向所述FPGA处理主芯片提供工作时钟；

所述复位模块用于向所述FPGA处理主芯片以及FLASH闪存模块的复位；

所述电源模块用于向所述飞行器多功能测量及控制系统提供各路供电电压。

7.根据权利要求6所述的飞行器多功能测量及控制系统，其特征在于，所述FPGA处理主芯片包括数据提取模块、缓存FIFO模块、DDR控制器、数据综合组帧模块、音视频数据组帧模块、PCM组帧发送模块、PCM解帧模块、储存器数据读写及擦除控制模块、数据解析和判断模块以及输入输出接口模块；

所述数据提取模块，用于开设数据存放寄存器以接收各采集数据以及遥测数据；

所述缓存FIFO模块，与所述数据提取模块连接以对各采集数据以及遥测数据进行缓存处理；

所述DDR控制器，用于对存储在数据提取模块以及外部DDR的音频及视频数据进行缓存交互的控制；

所述数据综合组帧模块，与所述缓存FIFO模块连接，将所述缓存FIFO模块中缓存的各采集数据以及遥测数据按照协议进行编排及综合组帧后发送至所述PCM组帧发送模块以及数据解析和判断模块；

所述PCM组帧发送模块，将综合组帧后的数据，按PCM数据流要求进行组帧得到PCM数据，并将所述PCM数据通过输入输出接口模块发送至所述接收机；

所述音视频数据组帧模块，与所述DDR控制器连接，将所述缓存在外部DDR或者是数据提取模块中的音频及视频数据按照协议进行编排及综合组帧后通过所述输入输出接口模块发送至所述第一存储模块进行存储；

所述PCM解帧模块，通过所述输入输出接口模块获取所述接收机接收到的指令，对所述指令进行PCM数据解码，并将所述解码后的指令通过输入输出接口模块传输至所述发送机；

所述储存器数据读写及擦除控制模块，用于管理所述第一存储模块以及第二存储模块的读取、写入及擦除操作；

所述数据解析和判断模块，用于根据数据综合组帧模块中综合组帧后的数据进行判断并生成相应指令，并将该指令依次通过所述数据综合组帧模块、缓存FIFO模块以及数据提取模块传输至所述主控系统通信单元。

8.根据权利要求7所述的飞行器多功能测量及控制系统，其特征在于，所述数据提取模块包括串口数据提取区、网口数据提取区以及音频、视频数据提取区以接收各种类型的采集数据和遥测数据。

9.根据权利要求8所述的飞行器多功能测量及控制系统，其特征在于，所述FPGA处理主芯片采用Xilinx的xc7a100tcsg324-2芯片。

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