CN206060814U - 一种用于导航设备监控中信息协议转换及通信的装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于导航设备监控中信息协议转换及通信的装置，其由RS232接口模块、RS422接口模块、RS485接口模块、CAN接口模块、接口选择模块、以太网物理接口收发器和网络隔离变压器组成；可同时连接三种导航设备及环境传感器的输出，经处理后通过网络线路连接网络服务器或用户，可进行远程异地对导航设备的监视、控制，提高了多种导航设备共处一处时监控信息传输效率，解决了导航设备监控信息格式不统一的问题，经初始化配置后可自动工作，且结构紧凑，通用性好。
Description
技术领域
本实用新型涉及导航设备监控领域，具体涉及一种用于导航设备监控中串行协议与TCP/IP网络信息协议转换及通信的装置。
背景技术
导航设备广泛部署于机场和重要航路点。导航设备种类多，功能各异，主要有：无方向信标(NDB)、指点信标、全向信标(伏尔)、测距器(DME)、仪表着陆信标(航向、下滑)、微波着陆信标(方位、仰角)等，军航还需要塔康信标、精密进近着陆雷达、定向机、俄制近程定位导航、俄制仪表着陆设备等。这些导航设备分别用于飞机在航行或着陆阶段实时定位，提供航行/着陆引导信号(实时距离、角度),是飞机安全飞行不可或缺的重要保障条件。
在飞行保障过程中需要实时掌握分散于各处的各导航装备的工作状况、运行参数等，需要将导航设备实时状态信息传送至机场航行管理部门和设备维护部门，便于飞行计划的组织实施，装备异常时的及时响应处置。
导航设备对外交互的实时数据(指令)及格式，根据其功能不同而不同，即使同一功能的设备，也由于其生产厂家的不同而不同，且机场导航设备由不同厂家不同年代生产，使得进行导航设备集中监控时，数据不易使用，控制指令无法在数据层面统一。
导航设备已有的数据输入输出方式一般采用串行通信，仅包括导航设备自身的工作数据，缺少其属性(所属机场、配置地点等)、时间标示，以及环境、配套设备的实时参数；且当多部导航设备共处一地时，串行通信只能进行点对点通信，数据传输效率低，时效性差。
随着机场增多，飞行密度增加，需要对导航设备实施准确、高效的监控管理，并在机场集中监控基础上，达到全国范围的导航设备实时数据查询、共享，而采用基于TCP/IP协议的导航设备监控体系是达成上述目的的有效途径。
实用新型内容
为了解决导航设备监控中信息定义、数据格式的统一，并通过通信协议转换实现利用网络进行导航设备监视、控制信息的问题，本实用新型提供了一种用于导航设备监控中信息协议转换及通信的装置，其由RS232接口模块、RS422接口模块、RS485接口模块、CAN接口模块、接口选择模块、以太网物理接口收发器和网络隔离变压器组成，其特征在于：RS232接口模块的输出端与接口选择模块中的通用异步收发器接口1连接，RS422接口模块的输出端与接口选择模块中的通用异步收发器接口2连接，RS485接口模块的输出端与接口选择模块中的通用异步收发器接口3连接，CAN接口模块的输出端与接口选择模块中的CAN接口连接，接口选择模块的输出端与以太网物理接口收发器的输入端连接，以太网物理接口收发器的输出端与网络隔离变压器的输入端连接，网络隔离变压器输出所需信息至网络；
RS232接口模块由接口浪涌抑制器、TTL/RS232电平转换器及高速光电耦合器依次连接组成；
RS422接口模块由接口浪涌抑制器、RS422差分收发器及高速光电耦合器依次连接组成；
RS485接口模块由接口浪涌抑制器、TTL/RS485电平转换器及高速光电耦合器依次连接组成；
CAN接口模块由接口浪涌抑制器、CAN收发器及高速光电耦合器依次连接组成；
接口选择模块由微处理器和连接于微处理器的闪存芯片及只读存储器组成；
以太网物理接口收发器,输入端接于微处理器的简化的媒体独立接口，输出端连接网络隔离变压器；
网络隔离变压器输入端接于以太网物理接口收发器，输出端接于网络通信线路。
如上所述的用于导航设备监控中信息协议转换及通信的装置，其特征在于：接口浪涌抑制器为SM05T1，TTL/RS232电平转换器为MAX232，RS422差分收发器为SP490E，TTL/RS485电平转换器为6LB184，CAN收发器为TJA1040，光电耦合器为6N137高速光耦，微处理器为LPC2368，以太网物理接口收发器为DM9161AEP，网络隔离变压器为HR601680。
本实用新型的导航设备监控信息协议转换及通信装置，可同时连接三种导航设备或环境传感器的输出，经处理后通过网络线路连接网络服务器或用户，可进行远程异地对导航设备的监视、控制，提高了多种导航设备共处一处时监控信息传输效率，解决了导航设备监控信息格式不统一的问题，经初始化配置后可自动工作，且结构紧凑，通用性好。
附图说明
图1是本实用新型用于导航设备监控中信息协议转换及通信的装置的组成结构图；
图2是导航设备数据格式与网络传输数据格式相互转换的示意图；
图3是用于本实用新型导航设备监控中信息协议转换及通信的装置的地址数据写入示意图；
图4是以太网物理接口收发器管脚配置图；
图5是网络变压器引脚连接图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进一步详细说明。
在本实用新型的一个实施例中：
接口浪涌抑制器101选用SM05T1，TTL/RS232电平转换器102选用MAX232，RS422差分收发器202选用SP490E，TTL/RS485电平转换器302选用6LB184，CAN收发器402选用TJA1040，光电耦合器103、203、303、403选用6N137高速光耦，微处理器501选用PHILIPS公司的LPC2368，以太网物理接口收发器60选用DAVICOM公司的DM9161AEP，网络隔离变压器70选用HanRun公司HR601680。
本实用新型装置输入的串行数据速率可为：2400bps、4800bps和9600bps、19200bps，各串行接口速率可不等。
本实用新型装置的输出接口可适应以太网10/100Mb/s通信速率，通过5类双绞线与以太网络用户设备连接。
如图1所示，本实用新型装置在与导航设备串行接口连接时，根据导航设备输出采用的通信接口，选择适当的串口配置方式进行连接。不同的导航设备信号传输方式不同，如无方向信标采用RS422格式，精密进场雷达采用RS232格式，塔康信标采用RS485格式,微波着陆信标采用CAN格式等等。
例如，当连接精密进场雷达时，精密进场雷达输出信号被输入至本实用新型的RS232接口模块10，接口浪涌抑制器101接收RS232接口模块10输入的精密进场雷达输出信号，在接口浪涌抑制器101中滤除干扰信号后送入TTL/RS232电平转换器102，在TTL/RS232电平转换器102中将该滤除干扰后的信号转换为微处理器501的通用异步收发器接口格式信号，再将该通用异步收发器接口格式信号经过光电耦合器103输出至微处理器501的通用异步收发器接口1，在微处理器501中进行解析和数据提取、重新成帧，生成网络传输数据格式信号，将该网络传输数据格式信号送至以太网物理接口收发器60，以太网物理接口收发器60用于在物理层进行数据的双向传输，再经由网络隔离变压器70输出至TCP/IP网络，隔离变压器70用于避免和隔离外部噪声的干扰。
当连接无方向信标时，无方向信标输出信号被输入至本实用新型的RS422接口模块20，接口浪涌抑制器201接收RS422接口模块20输入的无方向信标输出信号，在接口浪涌抑制器201中滤除干扰信号后送入RS422差分收发器202，在RS422差分收发器202中将该滤除干扰后的信号转换为微处理器501的通用异步收发器接口格式信号，再将该通用异步收发器接口格式信号经过光电耦合器203输出至微处理器501的通用异步收发器接口2，在微处理器501中进行解析和数据提取、重新成帧，生成网络传输数据格式信号，将该网络传输数据格式信号送至以太网物理接口收发器60，以太网物理接口收发器60用于在物理层进行数据的双向传输，再经由网络隔离变压器70输出至TCP/IP网络，隔离变压器70用于避免和隔离外部噪声的干扰。
当连接塔康信标时，塔康信标输出信号被输入至本实用新型的RS485接口模块30，接口浪涌抑制器301接收RS485接口模块30输入的塔康信标输出信号，在接口浪涌抑制器301中滤除干扰信号后送入TTL/RS485电平转换器302，在TTL/RS485电平转换器302中将该滤除干扰后的信号转换为微处理器501的通用异步收发器接口格式信号，再将该通用异步收发器接口格式信号经过光电耦合器303输出至微处理器501的通用异步收发器接口3，在微处理器501中进行解析和数据提取、重新成帧，生成网络传输数据格式信号，将该网络传输数据格式信号送至以太网物理接口收发器60，以太网物理接口收发器60用于在物理层进行数据的双向传输，再经由网络隔离变压器70输出至TCP/IP网络，隔离变压器70用于避免和隔离外部噪声的干扰。
当连接微波着陆信标时，微波着陆信标输出信号被输入至本实用新型的CAN接口模块40，接口浪涌抑制器401接收CAN接口模块40输入的微波着陆信标输出信号，在接口浪涌抑制器401中滤除干扰信号后送入TCAN收发器402，在TCAN收发器402中将该滤除干扰后的信号转换为微处理器501的通用异步收发器接口格式信号，再将该通用异步收发器接口格式信号经过光电耦合器403输出至微处理器501的通CAN接口，在微处理器501中进行解析和数据提取、重新成帧，生成网络传输数据格式信号，将该网络传输数据格式信号送至以太网物理接口收发器60，以太网物理接口收发器60用于在物理层进行数据的双向传输，再经由网络隔离变压器70输出至TCP/IP网络，隔离变压器70用于避免和隔离外部噪声的干扰。
若导航设备采用USB传输方式，只需在RS232接口模块10前连接一个USB转RS232的转换器即可。
如图2所示，导航设备数据格式可与网络传输数据格式相互转换，接口选择模块50的闪存芯片502内存储有本装置被分配的MAC地址，根据不同的接口和端口号区分与之通信的导航设备，并设置与各导航设备相同的串行通信速率；在微处理器501内将不同导航设备送入的数据进行所需数据提取，再加入设备属性(所属机场、台站)等信息后，生成网络传输数据帧。同样，网络传输数据格式在微处理器501内也可以转化为导航设备数据。
图3示出用于本实用新型导航设备监控中信息协议转换及通信的装置的地址数据写入示意图。如图3所示，本实用新型装置可作为以太网的终端，被赋予IP地址和网卡MAC地址，这些地址数据和各导航设备串行通信速率通过外接计算机，经RS232端口，在部署应用前被写入闪存芯片502，工作时，不再需要外接计算机参与。
如图4所示，选择简化的MII接口RMII作为以太网物理接口收发器60的通信方式，使以太网物理收发器DM9161A配置成与微处理器LPC2368进行RMII方式的数据通信。
DM9161A的RMII接口含有数据接口和管理接口，数据接口包括发送数据引脚TXD0、TXD1，接收数据引脚RXD0、RXD0，发送使能引脚TXEN，接收数据时钟引脚RXCLK，接收使能引脚RXEN，载波侦测引脚CRS；管理接口由数据时钟管理引脚MDC以及数据I/O管理引脚MDIO组成，这些引脚与LPC2368上的以太网MAC的对应引脚相连。
DM9161A的其他一些引脚完成对运行状态的配置。将COL引脚上拉使DM9161A当前运行在RMII接口模式；将PWRDWN脚下拉以使DM9161A不进入到掉电的状态；将TXCLK/ISOLATE引脚下拉用于在几种工作模式中选择“普通”工作模式；将MDINTR引脚上拉使中断输出低电平有效；将RXDV引脚下拉表示选择正常工作模式而不是测试模式；OPT[0:2]上拉表示工作在自适应10/100M模式；LINKSTS接上拉表示该引脚当前的状态是连接状态。XT1和XT2为时钟输入，媒体接入控制器MAC和物理接口收发器之间使用RMII接口连接，时钟输入为50MHz。
如图5所示，DM9161A的RX+、RX-、TX+和TX-这4个引脚经过100欧姆匹配电阻网络连接到HR601680的TIN+、TIN-、TOUT+和TOUT-，再通过HR601680的RX+、RX-、TX+和TX-连接到RJ-45接口，构成网络数据接口，HR601680的EMT和EMR引脚连接到DM9161A的AVDDR和AVDDT，为其进行电源供电。
本实用新型的导航设备监控信息协议转换及通信装置，可同时连接三种导航设备及环境传感器的输出，经处理后通过网络线路连接网络服务器或用户，可进行远程异地对导航设备的监视、控制，提高了多种导航设备共处一处时监控信息传输效率，解决了导航设备监控信息格式不统一的问题，经初始化配置后可自动工作，且结构紧凑，通用性好。
Claims (2)
1.一种用于导航设备监控中信息协议转换及通信的装置，其由RS232接口模块(10)、RS422接口模块(20)、RS485接口模块(30)、CAN接口模块(40)、接口选择模块(50)、以太网物理接口收发器(60)和网络隔离变压器(70)组成，其特征在于：RS232接口模块(10)的输出端与接口选择模块(50)中的通用异步收发器接口1连接，RS422接口模块(20)的输出端与接口选择模块(50)中的通用异步收发器接口(2)连接，RS485接口模块(30)的输出端与接口选择模块(50)中的通用异步收发器接口(3)连接，CAN接口模块(40)的输出端与接口选择模块(50)中的CAN接口连接，接口选择模块(50)的输出端与以太网物理接口收发器(60)的输入端连接，以太网物理接口收发器(60)的输出端与网络隔离变压器(70)的输入端连接，网络隔离变压器(70)输出所需信息至网络；
RS232接口模块(10)由接口浪涌抑制器(101)、TTL/RS232电平转换器(102)及高速光电耦合器(103)依次连接组成；
RS422接口模块(20)由接口浪涌抑制器(201)、RS422差分收发器(202)及高速光电耦合器(203)依次连接组成；
RS485接口模块(30)由接口浪涌抑制器(301)、TTL/RS485电平转换器(302)及高速光电耦合器(303)依次连接组成；
CAN接口模块(40)由接口浪涌抑制器(401)、CAN收发器(402)及高速光电耦合器(403)依次连接组成；
接口选择模块(50)由微处理器(501)和连接于微处理器(501)的闪存芯片(502)及只读存储器(503)组成；
以太网物理接口收发器(60),输入端接于微处理器(501)的简化的媒体独立接口，输出端连接网络隔离变压器(70)；
网络隔离变压器(70)输入端接于以太网物理接口收发器(60)，输出端接于网络通信线路。
2.如权利要求1所述的一种用于导航设备监控中信息协议转换及通信的装置，其特征在于：接口浪涌抑制器(101)为SM05T1，TTL/RS232 电平转换器(102)为MAX232，RS422差分收发器(202)为SP490E，TTL/RS485电平转换器(302)为6LB184，CAN收发器(402)为TJA1040，光电耦合器(103、203、303、403)为6N137高速光耦，微处理器(501)为LPC2368，以太网物理接口收发器(60)为DM9161AEP，网络隔离变压器(70)为HR601680。
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| CN110794826A (zh) * | 2019-09-24 | 2020-02-14 | 北京旷视机器人技术有限公司 | 混合导航方法及装置、通信方法及装置、设备、存储介质 |
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| CN110794826B (zh) * | 2019-09-24 | 2023-10-20 | 北京旷视机器人技术有限公司 | 混合导航方法及装置、通信方法及装置、设备、存储介质 |
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