CN117092959B - 一种运载火箭时序通路监测电路、方法和运载火箭 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种运载火箭时序通路监测电路、方法和运载火箭，该电路包括：时序母线，包括串联有第一继电器的时序正母线和串联有第二继电器的时序负母线；多个时序通路，时序通路包括串联连接的第三继电器和时序负载，时序通路串联在第一继电器和第二继电器之间；第一电阻和第二电阻，第一电阻并联在第一继电器的两端，第二电阻并联在第二继电器的两端；采集单元，用于在时序母线上电后且第一继电器和第二继电器均处于断开状态时，采集与目标电阻对应的模拟量参数，该模拟量参数的大小表征了各时序通路中是否存在处于误接通状态的误接通时序通路，以此实现在不需要闭合时序母线继电器的情况下对各时序通路的状态进行监测，并提高了安全性。

Description

一种运载火箭时序通路监测电路、方法和运载火箭

技术领域

本申请涉及运载火箭技术领域，更具体地，涉及一种运载火箭时序通路监测电路、方法和运载火箭。

背景技术

火箭的时序控制系统在火箭整个飞行阶段起着至关重要的作用，时序控制系统按预装订的时序节点发出时序脉冲信号，完成级间分离、二级发动机点火、头体分离、反推发动机点火、头罩抛离、载荷释放等关键动作，时序节点和点火脉冲的精度直接影响火箭完成各项关键动作的准确性，甚至影响火箭飞行任务的成败。

现有技术中，通常通过增加单独的时序通路测试项目来保证时序通路的正确性和可靠性。比如采用小电流的恒流源或者5V恒压源，在时序母线继电器接通之后，进行测试。该方案需要增加单独的测试流程，效率低，且需要闭合时序母线开关之后进行测试，无法提前和实时监测时序通路状态，存在一定风险。

因此，如何提供一种可以实时监测时序通路状态的电路，是目前有待解决的技术问题。

发明内容

本申请实施例提出了一种运载火箭时序通路监测电路、方法和运载火箭，用以实现对时序通路状态的实时监测。

第一方面，提供一种运载火箭时序通路监测电路，该电路包括：时序母线，包括串联有第一继电器的时序正母线和串联有第二继电器的时序负母线；多个时序通路，所述时序通路包括串联连接的第三继电器和时序负载，所述时序通路串联在所述第一继电器和所述第二继电器之间；第一电阻和第二电阻，所述第一电阻并联在所述第一继电器的两端，所述第二电阻并联在所述第二继电器的两端；采集单元，所述采集单元的两端分别连接目标电阻的两端，所述采集单元用于在所述时序母线上电后且所述第一继电器和所述第二继电器均处于断开状态时，采集与所述目标电阻对应的模拟量参数；其中，所述目标电阻为所述第一电阻或所述第二电阻，所述模拟量参数的大小表征了各所述时序通路中是否存在处于误接通状态的误接通时序通路。

第二方面，提供一种运载火箭时序通路监测方法，所述方法应用于如第一方面所述的运载火箭时序通路监测电路中，所述方法包括：对所述时序母线上电，并使所述第一继电器和所述第二继电器处于断开状态；基于所述采集单元采集所述模拟量参数；根据所述模拟量参数判断是否存在所述误接通时序通路。

第三方面，提供一种运载火箭，包括如第一方面所述的运载火箭时序通路监测电路。

通过应用以上技术方案，运载火箭时序通路监测电路包括：时序母线，包括串联有第一继电器的时序正母线和串联有第二继电器的时序负母线；多个时序通路，时序通路包括串联连接的第三继电器和时序负载，时序通路串联在第一继电器和第二继电器之间；第一电阻和第二电阻，第一电阻并联在第一继电器的两端，第二电阻并联在第二继电器的两端；采集单元，采集单元的两端分别连接目标电阻的两端，采集单元用于在时序母线上电后且第一继电器和第二继电器均处于断开状态时，采集与目标电阻对应的模拟量参数；其中，目标电阻为第一电阻或第二电阻，模拟量参数的大小表征了各时序通路中是否存在处于误接通状态的误接通时序通路，以此实现在不需要闭合时序母线继电器的情况下对各时序通路的状态进行监测，从而实现了全流程实时监测时序通路状态，并提高了安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例提出的一种运载火箭时序通路监测电路的结构示意图；

图2示出了本发明另一实施例提出的一种运载火箭时序通路监测电路的结构示意图；

图3示出了本发明又一实施例提出的一种运载火箭时序通路监测电路的结构示意图；

图4示出了本发明又一实施例提出的一种运载火箭时序通路监测电路的结构示意图；

图5示出了本发明实施例提出的一种运载火箭时序通路监测方法的流程示意图；

图6示出了本发明另一实施例提出的一种运载火箭时序通路监测方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求部分指出。

应当理解的是，本申请并不局限于下面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

本申请实施例提供一种运载火箭时序通路监测电路，如图1所示，该电路包括：

时序母线10，包括串联有第一继电器K1的时序正母线11和串联有第二继电器K2的时序负母线12；

多个时序通路20，时序通路20包括串联连接的第三继电器K3和时序负载Rn，时序通路20串联在第一继电器K1和第二继电器K2之间；

第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1并联在第一继电器K1的两端，第二电阻R2并联在第二继电器K2的两端；

采集单元30，采集单元30的两端分别连接目标电阻的两端，采集单元30用于在时序母线10上电后且第一继电器K1和第二继电器K2均处于断开状态时，采集与目标电阻对应的模拟量参数；

其中，目标电阻为第一电阻R1或第二电阻R2，模拟量参数的大小表征了各时序通路20中是否存在处于误接通状态的误接通时序通路。

本实施例中，在一种情况下，目标电阻为第一电阻R1，采集单元30连接在第一电阻R1的两端。在另一种情况下，目标电阻为第二电阻R2，采集单元30连接在第二电阻R2的两端。

时序负载Rn可以是火工品或火工品等效负载，在第一继电器K1和第二继电器K2的两端分别并联第一电阻R1和第二电阻R2。在时序母线10上电后，使第一继电器K1和第二继电器K2在断开状态，若某个时序通路20中的第三继电器K3处于误闭合状态，则各时序通路20中存在处于误接通状态的误接通时序通路，与目标电阻（即第一电阻R1或第二电阻R2）对应的模拟量参数的大小会产生相应变化，因此，基于采集单元30采集该模拟量参数，根据模拟量参数的大小可判断出各时序通路20中是否存在误接通时序通路，从而可在不需要闭合时序母线继电器（即第一继电器K1和第二继电器K2）情况下对各时序通路的状态进行监测，实现了全流程实时监测时序通路状态，并提高了安全性。

作为一种替代方式，采集单元包括第一采集单元和第二采集单元，第一采集单元用于采集与第一电阻R1对应的第一模拟量参数，第二采集单元用于采集与第二电阻R2对应的第二模拟量参数，根据第一模拟量参数和第二模拟量参数的大小可判断出各时序通路20中是否存在误接通时序通路。

在本申请一些实施例中，当所述模拟量参数处于第一预设范围时确认不存在所述误接通时序通路，当所述模拟量参数处于第二预设范围时确认存在所述误接通时序通路，第一预设范围的最大值小于第二预设范围的最小值。

本实施例中，可预先根据经验或试验结果设置第一预设范围和第二预设范围，第一预设范围的最大值小于第二预设范围的最小值。在采集到模拟量参数后，若模拟量参数处于第一预设范围，则确认不存在误接通时序通路；若模拟量参数处于第二预设范围，则确认存在误接通时序通路，从而更加高效的基于模拟量参数判断出是否存在误接通时序通路。

在本申请一些实施例中，模拟量参数为电压。

本实施例中，由于在存在误接通时序通路时，目标电阻两端的电压会产生明显变化，将与目标电阻对应的电压作为模拟量参数，进一步提高了监测准确性。

可选的，模拟量参数还可以为与目标电阻对应的电流或功率及其他可达到相同目的的参数类型，可以理解的是，在模拟量参数为电流或功率时，本领域技术人员需要适应性的修改第一预设范围和第二预设范围。

可选的，可将采集单元30设置在地面测发控系统，也可将采集单元30设置在运载火箭本体，采集单元30可将采集到的模拟量参数发送到地面测发控系统。

在本申请一些实施例中，如图2所示 ，电路还包括第三电阻R3，第三电阻R3串联在第一继电器K1和第二继电器K2之间。

本实施例中，通过设置与第一继电器K1和第二继电器K2串联的第三电阻R3，可以在第一继电器K1和第二继电器K2闭合时，使时序正母线11和时序负母线12之间形成一个放电回路，从而在时序母线10电压波动或存在静电时，使能量通过该放电回路释放，起到保护时序负载Rn的作用。

可选的，第三电阻R3的阻值为10kΩ。

作为一种替代方式，目标电阻可以为第三电阻R3，通过将采集单元30设置在第三电阻R3的两端，根据采集到的模拟量参数也可判断是否存在误接通时序通路。

在本申请一些实施例中，如图3所示，电路还包括第四电阻R4和第五电阻R5，第四电阻R4串联在采集单元30的一端和目标电阻的一端之间，第五电阻R5串联在采集单元30的另一端和目标电阻的另一端之间。

本实施例中，图3中的目标电阻为第一电阻R1，通过在采集单元30和第一电阻R1之间串联合适阻值的第四电阻R4和第五电阻R5，可以保证在采集单元30两端出现短路时，避免第一继电器K1被短路，提高了电路可靠性。

可以理解的是，在目标电阻为第二电阻R2时，通过在采集单元30和第二电阻R2之间串联合适阻值的第四电阻R4和第五电阻R5，可以保证在采集单元30两端出现短路时，避免第二继电器K2被短路。

可选的，第四电阻R4和第五电阻R5的阻值均为10kΩ，可以保证在采集单元30两端出现短路时，第一继电器K1或第二继电器K2的两端仍存在20 kΩ的电阻，避免第一继电器K1或第二继电器K2被短路。

在本申请一些实施例中，在第一继电器K1和第二继电器K2均处于断开状态且存在误接通时序通路时，第一电阻R1和第二电阻R2的阻值使时序母线10上的电流不大于预设安全电流。

本实施例中，通过合理设置第一电阻R1和第二电阻R2的阻值，可以在第一继电器K1和第二继电器K2均处于断开状态且存在误接通时序通路时，保证回路传入大电阻，使时序母线10上的电流不大于预设安全电流，从而提高了电路的安全性。

例如，若预设安全电流为50mA，时序母线10电压为30V，第一电阻R1和第二电阻R2的阻值均为10 kΩ，在第一继电器K1和第二继电器K2均处于断开状态且存在误接通时序通路时，时序母线10上的电流约为1.5mA；第一电阻R1和第二电阻R2中任一个电阻故障时，时序母线10上的电流约3mA，时序母线10上的电流在上述两种情况下均不大于预设安全电流。

在本申请一些实施例中，电路还包括控制芯片，控制芯片用于控制第一继电器K1、第二继电器K2和第三继电器K3的通断。

本实施例中，通过设置控制芯片对第一继电器K1、第二继电器K2和第三继电器K3进行控制，提高了电路的可靠性。其中，控制芯片可以为FPGA（Field Programmable GateArray，现场可编程逻辑门阵列）。

在本申请一些实施例中，所述时序通路中串联有电流检测装置。

本实施例中，电流检测装置用于检测所述时序通路中的电流值，通过在时序通路中串联有电流检测装置，在存在误接通时序通路时，根据电流值发生变化的电流检测装置可确定误接通时序通路的具体位置，从而实现快速确定误接通时序通路。

通过应用以上技术方案，运载火箭时序通路监测电路包括：时序母线，包括串联有第一继电器的时序正母线和串联有第二继电器的时序负母线；多个时序通路，时序通路包括串联连接的第三继电器和时序负载，时序通路串联在第一继电器和第二继电器之间；第一电阻和第二电阻，第一电阻并联在第一继电器的两端，第二电阻并联在第二继电器的两端；采集单元，采集单元的两端分别连接目标电阻的两端，采集单元用于在时序母线上电后且第一继电器和第二继电器均处于断开状态时，采集与目标电阻对应的模拟量参数；其中，目标电阻为第一电阻或第二电阻，模拟量参数的大小表征了各时序通路中是否存在处于误接通状态的误接通时序通路，以此实现在不需要闭合时序母线继电器的情况下对各时序通路的状态进行监测，从而实现了全流程实时监测时序通路状态，并提高了安全性。

为了进一步阐述本发明的技术思想，现结合具体的应用场景，对本发明的技术方案进行说明。

本申请实施例提供一种运载火箭时序通路监测电路，如图4所示，该电路包括：

时序母线10，包括串联有第一继电器K1的时序正母线11和串联有第二继电器K2的时序负母线12；

多个时序通路20，时序通路20包括串联连接的第三继电器K3和时序负载Rn，时序通路20串联在第一继电器K1和第二继电器K2之间；

第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1并联在第一继电器K1的两端，第二电阻R2并联在第二继电器K2的两端；

第三电阻R3，第三电阻R3串联在第一继电器K1和第二继电器K2之间，

通过设置第三电阻R3，可以在第一继电器K1和第二继电器K2闭合时，使时序正母线11和时序负母线12之间形成一个放电回路，从而在时序母线10电压波动或存在静电时，使能量通过该放电回路释放，起到保护时序负载Rn的作用；

第四电阻R4和第五电阻R5，第四电阻R4串联在采集单元30的一端和第一电阻R1的一端之间，第五电阻R5串联在采集单元30的另一端和第一电阻R1的另一端之间，通过合理设置第四电阻R4和第五电阻R5的阻值，可以保证在采集单元30两端出现短路时，避免第一继电器K1被短路；

采集单元30，采集单元30的两端分别连接第一电阻R1的两端，采集单元30用于在时序母线10上电后且第一继电器K1和第二继电器K2均处于断开状态时，采集与第一电阻R1对应的模拟量参数。

其中，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5的阻值均为10 kΩ，时序母线10电压为30V。采集单元30位于地面测发控系统，模拟量参数为电压。第一继电器K1、第二继电器K2和第三继电器K3均连接FPGA，由FPGA控制第一继电器K1、第二继电器K2和第三继电器K3的通断。

监测流程如下：

1）在运载火箭全箭系统上电之后，时序母线10带电，此时第一继电器K1和第二继电器K2处于断开状态。

2）正常情况下，采集单元30采集的电压约为10V，表明各第三继电器K3断开状态正常，可以闭合第一继电器K1和第二继电器K2，而不会误接通后端时序负载Rn。

3）异常情况下，采集单元30采集的电压约为15V，表明存在误接通的第三继电器K3，即存在误接通时序通路。此时应停止流程，排除故障。当前状态下，时序母线回路串入第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3，回路电流约为30V/30kΩ=1mA，远远小于火工品安全电流。实现在时序母线继电器未闭合的情况下，提前实时监测时序通路中第三继电器的状态，可提前发现系统存在的隐藏故障。

通过应用以上技术方案，无需增加单独的测试流程，实现全流程时序控制继电器监测。在时序母线继电器闭合前，提前监测时序通路中继电器是否存在误闭合的情况，避免出现时序瞬态导通。同时，增加与各时序通路并联的电阻，形成能量释放回路，起到了更好的保护时序负载的作用，并且，考虑了高可靠性设计，不会由于单点故障在原电路引入风险。

本申请实施例还提出了一种运载火箭时序通路监测方法，所述方法应用于如上所述的运载火箭时序通路监测电路中，如图5所示，该方法包括以下步骤：

步骤S101，对所述时序母线上电，并使所述第一继电器和所述第二继电器处于断开状态；

本实施例中，可通过对全箭系统上电，实现对时序母线上电，也可单独对时序母线上电。可通过控制芯片FPGA控制第一继电器和所述第二继电器处于断开状态。

步骤S102，基于所述采集单元采集所述模拟量参数；

采集单元可位于地面测发控系统中，采集单元根据地面测发控系统的参数采集指令对模拟量参数进行采集。可选的，模拟量参数为电压、或电流、或功率，或其他可达到相同目的的参数类型。

步骤S103，根据所述模拟量参数判断是否存在所述误接通时序通路。

在时序母线上电后，使第一继电器和第二继电器在断开状态，若某个时序通路中的第三继电器处于误闭合状态，则各时序通路中存在处于误接通状态的误接通时序通路，与目标电阻（即第一电阻或第二电阻）对应的模拟量参数的大小会产生相应变化，因此，基于采集单元采集该模拟量参数，根据模拟量参数的大小可判断出各时序通路中是否存在误接通时序通路。

本申请实施例还提出了一种运载火箭时序通路监测电路，如图6所示，包括以下步骤：

步骤S201，对所述时序母线上电，并使所述第一继电器和所述第二继电器处于断开状态。

步骤S202，基于所述采集单元采集所述模拟量参数。

步骤S203，判断所述模拟量参数是否处于第一预设范围，若是执行步骤S204，否则执行步骤S205。

步骤S204，确定不存在所述误接通时序通路。

步骤S205，判断所述模拟量参数是否处于第二预设范围，若是执行步骤S206。

步骤S206，确定存在所述误接通时序通路。

本实施例中，可预先根据经验或试验结果设置第一预设范围和第二预设范围，第一预设范围的最大值小于第二预设范围的最小值。在采集到模拟量参数后，若模拟量参数处于第一预设范围，则确认不存在误接通时序通路；若模拟量参数处于第二预设范围，则确认存在误接通时序通路，从而更加高效的基于模拟量参数判断出是否存在误接通时序通路。

其中，步骤S201-步骤S202的具体过程可参见步骤S101-步骤S102，在此不再赘述。

在本申请一些实施例中，所述时序通路中串联有电流检测装置，在确定存在所述误接通时序通路之后，所述方法还包括：

根据电流值发生变化的电流检测装置确定所述误接通时序通路的位置。

本实施例中，电流检测装置用于检测所述时序通路中的电流值，通过在时序通路中串联有电流检测装置，在存在误接通时序通路时，根据电流值发生变化的电流检测装置可确定误接通时序通路的具体位置，从而实现快速确定误接通时序通路。

通过应用以上技术方案，在如上所述的运载火箭时序通路监测电路中，对所述时序母线上电，并使所述第一继电器和所述第二继电器处于断开状态；基于所述采集单元采集所述模拟量参数；根据所述模拟量参数判断是否存在所述误接通时序通路，以此实现在不需要闭合时序母线继电器的情况下对各时序通路的状态进行监测，从而实现了全流程实时监测时序通路状态，并提高了安全性。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种运载火箭时序通路监测电路，其特征在于，所述电路包括：

时序母线，包括串联有第一继电器的时序正母线和串联有第二继电器的时序负母线；

多个时序通路，所述时序通路包括串联连接的第三继电器和时序负载，所述时序通路串联在所述第一继电器和所述第二继电器之间；

第一电阻和第二电阻，所述第一电阻并联在所述第一继电器的两端，所述第二电阻并联在所述第二继电器的两端；

采集单元，所述采集单元的两端分别连接目标电阻的两端，所述采集单元用于在所述时序母线上电后且所述第一继电器和所述第二继电器均处于断开状态时，采集与所述目标电阻对应的模拟量参数；

其中，所述目标电阻为所述第一电阻或所述第二电阻，所述模拟量参数的大小表征了各所述时序通路中是否存在处于误接通状态的误接通时序通路。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，当所述模拟量参数处于第一预设范围时确认不存在所述误接通时序通路，当所述模拟量参数处于第二预设范围时确认存在所述误接通时序通路，所述第一预设范围的最大值小于所述第二预设范围的最小值。

3.如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述模拟量参数为电压。

4.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括第三电阻，所述第三电阻串联在所述第一继电器和所述第二继电器之间。

5.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括第四电阻和第五电阻，所述第四电阻串联在所述采集单元的一端和所述目标电阻的一端之间，所述第五电阻串联在所述采集单元的另一端和所述目标电阻的另一端之间。

6.如权利要求1所述的电路，其特征在于，在所述第一继电器和所述第二继电器均处于断开状态且存在所述误接通时序通路时，所述第一电阻和所述第二电阻的阻值使所述时序母线上的电流不大于预设安全电流。

7.如权利要求1-6任一项所述的电路，其特征在于，所述电路还包括控制芯片，所述控制芯片用于控制所述第一继电器、所述第二继电器和所述第三继电器的通断。

8.一种运载火箭时序通路监测方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1-7任一项所述的运载火箭时序通路监测电路中，所述方法包括：

对所述时序母线上电，并使所述第一继电器和所述第二继电器处于断开状态；

基于所述采集单元采集所述模拟量参数；

根据所述模拟量参数判断是否存在所述误接通时序通路。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述模拟量参数判断是否存在所述误接通时序通路，包括：

若所述模拟量参数处于第一预设范围，确定不存在所述误接通时序通路；

若所述模拟量参数处于第二预设范围，确定存在所述误接通时序通路；

其中，所述第一预设范围的最大值小于所述第二预设范围的最小值。

10.一种运载火箭，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的运载火箭时序通路监测电路。