CN205353658U - 导弹飞行动态数据采集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种导弹飞行动态数据采集装置,涉及数据采集装置技术领域。所述采集装置包括外壳,还包括位于外壳内的数据采集卡、视频采集卡、PC104主板和上位机,所述数据采集卡和视频采集卡与PC104主板双向连接,所述数据采集卡的信号输入端与导弹的制导电子箱的相关信号的输出端连接,所述视频采集卡的信号输入端与所述制导电子箱的飞行信号输出端连接,数据采集卡采集的数字信号和模拟信号经过计算和处理后通过串口通信电路传输给PC104主板,然后PC104主板通过USB接口将数据传输给上位机。所述数据采集装置可为导弹的生产交验、修理交验以及部队打靶提供可评价的手段,具有操作简单、使用方便的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及数据采集装置技术领域,尤其涉及一种导弹飞行动态数据采集装置。
背景技术
免维护导弹飞行状态的评价是非常重要的,主要应用在如下场合。一是可以通过导弹飞行状态,评价导弹的质量状态,为导弹的检验验收提供依据;二是可以通过导弹飞行状态,判断故障导弹的失效部位与原因,为导弹故障分析提供依据;三是可以通过导弹飞行状态,判断导弹打靶失败是属于人为因素,还是地面控制装备因素,或是导弹本身的因素,为导弹脱靶原因分析提供依据。如果对导弹进行如上分析,就需要对导弹的相关数据进行有效采集,然后通过数据分析,得出导弹的相关状态,但是现有技术中没有一种可以方便的对导弹进行数据采集的装置。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种导弹飞行动态数据采集装置,所述数据采集装置可为导弹的生产交验、修理交验以及部队打靶提供可评价的手段,具有操作简单、使用方便的特点。
为解决上述技术问题,本实用新型所采取的技术方案是:一种导弹飞行动态数据采集装置,包括外壳,其特征在于:还包括位于外壳内的数据采集卡、视频采集卡、PC104主板和上位机,所述数据采集卡和视频采集卡与PC104主板双向连接,所述数据采集卡的信号输入端与导弹的制导电子箱的相关信号的输出端连接,用于采集导弹飞行过程中相关的数字信号和模拟信号,所述视频采集卡的信号输入端与所述制导电子箱的飞行信号输出端连接,用于采集导弹的飞行视频信号,数据采集卡采集的数字信号和模拟信号经过计算和处理后通过串口通信电路传输给PC104主板,PC104主板接收数据采集卡以及视频采集卡采集的数据进行处理和存储。
进一步的技术方案在于:所述装置还包括电源模块,所述电源模块包括锂电池组、电源适配器、车载电源和电源管理板,所述电源适配器的输出端分别与锂电池组以及电源管理板的电源输入端连接,所述车载电源的输出端与电源管理板的另一个输出端连接,所述电源管理板的输出端与所述装置中需要供电的模块的电源输入端连接;当锂电池组和车载电源同时存在时,电源管理板选择车载电源为所述数据采集装置供电;当无车载电源时,电源管理板选择锂电池组为所述数据采集装置供电,先通过第一电源转换模块将锂电池组的+24V电压变成+5V电源,再通过第二电源转换模块将+5V电源转换成3.3V电压。
进一步的技术方案在于:所述数据采集卡包括电平转换电路、A/D采样电路、单片机、串口通信电路以及人机交互模块,所述电平转换电路的输入端与所述制导电子箱相应的数字信号输出端连接,所述电平转换电路的输出端与单片机的输入端连接,所述A/D采样电路与所述制导电子箱相应的模拟信号输出端连接,所述A/D采样电路的输出端与单片机的输入端连接;所述人机交互模块与单片机双向连接,用于输入数据和显示数据;所述串口通信电路与单片机双向连接,用于实现所述数据采集卡与外围设备的数据交互。
进一步的技术方案在于:所述人机交互模块为触摸屏。
进一步的技术方案在于:所述人机交互模块包括与所述单片机的信号输入端连接的键盘和与单片机的信号输出端连接的显示屏。
进一步的技术方案在于:所述串口通信电路包括收发器接口芯片MAX3232,芯片MAX3232的1脚经电容C20与芯片MAX3232的3脚连接,芯片MAX3232的2脚依次经电容C23、电容C22与芯片MAX3232的6脚连接,电容C23与电容C22的结点接地,芯片MAX3232的4脚经电容C21与芯片MAX3232的5脚连接,芯片MAX3232的7-10脚与PC104主板的相应端口连接,芯片MAX3232的11-14脚与单片机的相应端口连接,芯片MAX3232的15脚接地,芯片MAX3232的16脚接VCC,地与VCC之间设有滤波电容C24。
进一步的技术方案在于:第一电源转换模块包括电源芯片MJWI20,电容C39并联在所述第一电源转换模块的输入端,所述第一电源转换模块的输入端经电感L1分别与电源芯片MJWI20的1脚和2脚连接,电容C40-C41并联在所述电源芯片MJWI20的1脚和2脚之间,所述电源芯片MJWI20的4脚和6脚悬空,电源芯片MJWI20的5脚接地,3脚为+5V电源输出端,电源输出端与地之间并联有滤波电容C42和电容C43。
进一步的技术方案在于:第二电源转换模块使用LM3940IT-3.3型电源芯片。
进一步的技术方案在于:所述单片机使用STM32系列单片机。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于:所述数据采集装置与导弹地面控制装备连接,实现对导弹飞行过程控制信号和视频信号的采集,并通过数字仿真等手段,与导弹飞行同步绘制飞行弹道,可为导弹的生产交验、修理交验以及部队打靶提供可评价的手段,具有操作简单、使用方便的特点。
附图说明
图1是本实用新型的原理框图;
图2是本实用新中串口通信电路的原理图;
图3是本实用新型中单片机的控制流程图;
图4是本实用新型中第一电源模块的原理图;
图5是本实用新型中第二电源模块的原理图;
图6是本实用新型中电源开关电路的原理图。
具体实施方式
下面结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型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实用新型的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,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,都属于本实用新型保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型,但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广,因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
采集导弹的制导电子箱每20ms以广播形式发送一次的13种数字量信号和5种是由制导电子箱输出的或经制导电子箱传递的信号(包括高低角速度JQE、方位角速度JQA、车体倾斜角λ等3种模拟信号,1种激光串码信号和1种导弹实时飞行视频信号)。其中13种数字量和激光串码信号是RS232电平,先经过数据采集卡上的电平转换电路将其转为TTL电平,接入单片机数字IO口,按照各信号出现时序,分别进行采集;3路模拟量信号先经过电压跟随器接入AD采样口,再由单片机控制AD采样芯片;飞行视频信号通过视频采集卡采集,将其保存在PC104主板的硬盘内。所有的数字信号和模拟信号采集完后,单片机经过串口实时发送给PC104,将其保存在硬盘中。为了直观评定导弹的飞行技术状态,采用数字仿真技术,将采集的数据进行可视化仿真转换,与导弹飞行同步绘制导弹飞行弹道,并与标准弹道向比较。最终,该设备在上位机屏幕上同时体现导弹飞行控制数据、导弹飞行视频和导弹飞行弹道,为评定导弹飞行性能提供了依据。
如图1所示,本实用新型公开了一种导弹飞行动态数据采集装置,包括外壳,还包括位于外壳内的数据采集卡、视频采集卡、PC104主板和上位机。所述数据采集卡和视频采集卡与PC104主板双向连接,所述数据采集卡的信号输入端与导弹的制导电子箱的相关信号的输出端连接,用于采集导弹飞行过程中相关的数字信号和模拟信号;所述视频采集卡的信号输入端与所述制导电子箱的飞行信号输出端连接,用于采集导弹的飞行视频信号;数据采集卡采集的数字信号和模拟信号经过计算和处理后通过串口通信电路传输给PC104主板,PC104主板接收数据采集卡以及视频采集卡采集的数据进行处理和存储,然后PC104主板通过USB接口将数据传输给上位机,将采集的数据进行可视化仿真转换,在上位机的显示屏上同时显示导弹的飞行控制数据、飞行视频和飞行模拟弹道,并将飞行模拟弹道与标准弹道相比较,对导弹的飞行状态进行描述。
如图1所述,所述装置还包括电源模块,所述电源模块包括锂电池组、电源适配器、车载电源和电源管理板。所述电源适配器的输出端分别与锂电池组以及电源管理板的电源输入端连接,所述车载电源的输出端与电源管理板的另一个输出端连接,所述电源管理板的输出端与所述装置中需要供电的模块的电源输入端连接;当锂电池组和车载电源同时存在时,电源管理板选择车载电源为所述数据采集装置供电;当无车载电源时,电源管理板选择锂电池组为所述数据采集装置供电,先通过第一电源转换模块将锂电池组的+24V电压变成+5V电源,再通过第二电源转换模块将+5V电源转换成3.3V电压。图6是本实用新型中电源开关电路的原理图。
如图1所示,所述数据采集卡包括电平转换电路、A/D采样电路、单片机、串口通信电路以及人机交互模块,所述单片机可以使用STM32系列单片机。所述电平转换电路的输入端与所述制导电子箱相应的数字信号输出端连接,所述电平转换电路的输出端与单片机的输入端连接,所述A/D采样电路与所述制导电子箱相应的模拟信号输出端连接,所述A/D采样电路的输出端与单片机的输入端连接;所述人机交互模块与单片机双向连接,用于输入数据和显示数据,所述人机交互模块有两种选择,第一种为触摸屏,第二种为与所述单片机的信号输入端连接的键盘和与单片机的信号输出端连接的显示屏;所述串口通信电路与单片机双向连接,用于实现所述数据采集卡与外围设备的数据交互。
电平转换电路选用MAX3180,将±15V电平转换成+3.3V的TTL电平。串口通信电路采用MAX3232芯片,将CPU送出的信号变成标准的RS232电平,发送到PC104主板上,并保存,串口通信电路如图2所示。视频信号通过视频采集卡采集,选择SEM-MPEG-4,支持PAL、NTSC制式和支持WindowsXP,linux操作系统,分辨率704*576(PAL)704*480(NTCS),工作温度:-40℃~+55℃,电源功耗:2.5W,具有视频压缩标准化,压缩比极高,图像质量好等特点。
PC104主板:主板是数据采集装置的中央控制单元,等待上位机发指令,并将采集的数据保存和发送到上位机进行数据分析和视频回放。主板选择因特尔凌动(型号M-SCM9203),属于Intel?Atom主流产品,主频600M-1.6GHz,具有2G的DDR内存容量,采用标准PC/104总线,具有1路以太网接口、1个SATA接口、4个USB2.0接口和6路串口,可支持MeeGo,Linux,VxWorks,Windows等多种操作系统,作温度-20℃~+75℃,具有标准化程度高、适用范围广、扩展性好等特点。
锂电池组选型:连续工作3小时,系统所需功耗为51W。所需+24V锂电池组4AH。锂电池组充电温度为:-10℃~+50℃;放电温度为:-40℃~+50℃。电池组在低温-40℃时,只有总能量的20%~40%能量,测试装置只能连续工作半小时。电源适配器选型:充电电压:29.2V;充电电流:2A;先恒流再恒压,具有过压,过流、欠压、短路等保护;电源管理板原理:当电池和车载电源同时存在时,选择车载电源供电。当无车载电源时,选择电池供电。先将+24V电压变成+5V电源。再通过LM3940变成3.3V电压。
如图2所示,所述串口通信电路包括收发器接口芯片MAX3232,芯片MAX3232的1脚经电容C20与芯片MAX3232的3脚连接,芯片MAX3232的2脚依次经电容C23、电容C22与芯片MAX3232的6脚连接,电容C23与电容C22的结点接地,芯片MAX3232的4脚经电容C21与芯片MAX3232的5脚连接,芯片MAX3232的7-10脚与PC104主板的相应端口连接,芯片MAX3232的11-14脚与单片机的相应端口连接,芯片MAX3232的15脚接地,芯片MAX3232的16脚接VCC,地与VCC之间设有滤波电容C24。
如图4所示,所述第一电源转换模块包括电源芯片MJWI20,电容C39并联在所述第一电源转换模块的输入端,所述第一电源转换模块的输入端经电感L1分别与电源芯片MJWI20的1脚和2脚连接,电容C40-C41并联在所述电源芯片MJWI20的1脚和2脚之间,所述电源芯片MJWI20的4脚和6脚悬空,电源芯片MJWI20的5脚接地,3脚为+5V电源输出端,电源输出端与地之间并联有滤波电容C42和电容C43。
如图5所示,所述第二电源转换模块使用LM3940IT-3.3型电源芯片。
软件设计:CPU软件设计包括A/D采样软件设计、自检软件设计、串口通信软件设计等。
a)数字量采样软件设计:数字量采样是采集20ms一帧的广播信号,软件的编写必须要根据制导控制箱给出的时序。具体工作过程如下:首先等待STA信号为高电平,再等待W信号为高电平,将D0到D7的数据信号写入DATA_20ms(j),j=j+1,再等待W信号为低电平,等待W信号重为高电平,再次将D0到D7的数据信号写入DATA_20ms(j),写满24次为止。最后等待STA信号为低电平,这样就把广播数字信号采集到数组DATA_20ms(j)里。
b)自检软件设计:自检程序包括:检查数据采集卡的各路电源是否正常;检查与上位机的通信是否正常。
c)串口通信软件设计:串口设置:波特率:115200;起始位:1位;数据位:8位;停止位:1位;校验位:0位。数据通讯格式:帧头为:AA55,20ms为一帧,帧长为36字节。帧头AA55后面跟着35个字节分别代表17种测试数据,发送的顺序与字节数见表1。经验算,波特率为115200时已有足够的时间来发送数据。当接收到制导电子箱发出来的启动信号,CPU就发送测试数据给PC104,PC104接收到帧头为AA55的数据就将后面的数据保存到硬盘。
d)单片机软件:单片机总体软件流程如图3所示,具体如下:
1、准备工作:连接好电源电缆和数据电缆、视频电缆。
2、系统上电:打开“电源”键,电源指示灯亮,再按下“开机”键,开机指示灯闪烁,等待闪烁停止,装置上电完毕。
3、自检:按下“自检”键,自检灯开始闪烁,当停止闪烁时,自检灯亮,系统工作正常。
4、工作:开启“工作”键,等待采集武器系统的数据。数据采集完毕后,关闭“工作”键。
5、系统断电:按下“开机”键,开机指示灯闪烁,当开机指示灯停止闪烁时,系统关闭,再把电源键关闭,系统断电完毕。
6、充电:打开“电源”按键,欠压指示灯亮时,需对锂电池进行充电。关闭“电源”键,接上充电器和装置,外接交流220V,开启“电源”键,对电池进行充电,充电器红灯亮,当充电器指示灯变绿时,充电完毕。关闭交流220V及“电源”键,充电完毕。
7、数据拷贝:方法一:将显示器接在装置上,开启系统,用U盘将保存的数据拷到笔记本电脑上。方法二:用网线将笔记本和装置连接,开启电脑和装置,将数据从装置上拷入笔记本,进行分析。
所述数据采集装置与导弹地面控制装备连接,实现对导弹飞行过程控制信号和视频信号的采集,并通过数字仿真等手段,与导弹飞行同步绘制飞行弹道。可为导弹的生产交验、修理交验以及部队打靶提供可评价的手段,具有操作简单、使用方便的特点。
Claims (9)
1.一种导弹飞行动态数据采集装置,包括外壳,其特征在于:还包括位于外壳内的数据采集卡、视频采集卡、PC104主板和上位机,所述数据采集卡和视频采集卡与PC104主板双向连接,所述数据采集卡的信号输入端与导弹的制导电子箱的相关信号的输出端连接,用于采集导弹飞行过程中相关的数字信号和模拟信号,所述视频采集卡的信号输入端与所述制导电子箱的飞行信号输出端连接,用于采集导弹的飞行视频信号,数据采集卡采集的数字信号和模拟信号经过计算和处理后通过串口通信电路传输给PC104主板,PC104主板接收数据采集卡以及视频采集卡采集的数据进行处理和存储,然后PC104主板通过USB接口将数据传输给上位机。
2.如权利要求1所述的导弹飞行动态数据采集装置,其特征在于:所述装置还包括电源模块,所述电源模块包括锂电池组、电源适配器、车载电源和电源管理板,所述电源适配器的输出端分别与锂电池组以及电源管理板的电源输入端连接,所述车载电源的输出端与电源管理板的另一个输出端连接,所述电源管理板的输出端与所述装置中需要供电的模块的电源输入端连接;当无车载电源时,电源管理板选择锂电池组为所述数据采集装置供电,先通过第一电源转换模块将锂电池组的+24V电压变成+5V电源,再通过第二电源转换模块将+5V电源转换成3.3V电压。
3.如权利要求1所述的导弹飞行动态数据采集装置,其特征在于:所述数据采集卡包括电平转换电路、A/D采样电路、单片机、串口通信电路以及人机交互模块,所述电平转换电路的输入端与所述制导电子箱相应的数字信号输出端连接,所述电平转换电路的输出端与单片机的输入端连接,所述A/D采样电路与所述制导电子箱相应的模拟信号输出端连接,所述A/D采样电路的输出端与单片机的输入端连接;所述人机交互模块与单片机双向连接,用于输入数据和显示数据;所述串口通信电路与单片机双向连接,用于实现所述数据采集卡与外围设备的数据交互。
4.如权利要求3所述的导弹飞行动态数据采集装置,其特征在于:所述人机交互模块为触摸屏。
5.如权利要求3所述的导弹飞行动态数据采集装置,其特征在于:所述人机交互模块包括与所述单片机的信号输入端连接的键盘和与单片机的信号输出端连接的显示屏。
6.如权利要求3所述的导弹飞行动态数据采集装置,其特征在于:所述串口通信电路包括收发器接口芯片MAX3232,芯片MAX3232的1脚经电容C20与芯片MAX3232的3脚连接,芯片MAX3232的2脚依次经电容C23、电容C22与芯片MAX3232的6脚连接,电容C23与电容C22的结点接地,芯片MAX3232的4脚经电容C21与芯片MAX3232的5脚连接,芯片MAX3232的7-10脚与PC104主板的相应端口连接,芯片MAX3232的11-14脚与单片机的相应端口连接,芯片MAX3232的15脚接地,芯片MAX3232的16脚接VCC,地与VCC之间设有滤波电容C24。
7.如权利要求2所述的导弹飞行动态数据采集装置,其特征在于:所述第一电源转换模块包括电源芯片MJWI20,电容C39并联在所述第一电源转换模块的输入端,所述第一电源转换模块的输入端经电感L1分别与电源芯片MJWI20的1脚和2脚连接,电容C40-C41并联在所述电源芯片MJWI20的1脚和2脚之间,所述电源芯片MJWI20的4脚和6脚悬空,电源芯片MJWI20的5脚接地,3脚为+5V电源输出端,电源输出端与地之间并联有滤波电容C42和电容C43。
8.如权利要求2所述的导弹飞行动态数据采集装置,其特征在于:所述第二电源转换模块使用LM3940IT-3.3型电源芯片。
9.如权利要求3所述的导弹飞行动态数据采集装置,其特征在于:所述单片机使用STM32系列单片机。
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CN109445348A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-03-08 | 中国人民解放军陆军工程大学 | 一种用于导弹武器系统的导弹检测模拟装置 |
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