CN207304589U - 基于塑料光纤can总线的航空航天器通信系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于塑料光纤CAN总线的航空航天器通信系统，包括以塑料光纤为传输介质的CAN总线网络和设于航空航天器总控制舱内的中央控制系统；所述CAN总线网络由若干双环形冗余子网络通过一星型耦合器连接构成，所述星型耦合器连接所述中央控制系统；所述双环形冗余子网络以若干航空航天器监测装置作为节点构成，其中，航空航天器监测装置用来实时采集航空航天器的监测数据。本实用新型航空航天通信系统实时性好，可靠性高，能给地面控制人员提供最及时有效的参考，从而保证航空航天器安全稳定地按所定轨道运行。

Description

基于塑料光纤CAN总线的航空航天器通信系统

技术领域

本实用新型属于航空航天通信领域，特别是一种基于塑料光纤CAN总线的航空航天器通信系统。

背景技术

随着现代电子技术、网络技术的飞速发展，航空航天领域通信需要的数据类型和数据数量越来越多，且通信复杂度不断提高。当前使用的点对点通信越来越难以满足通信要求，不仅通信效率低，而且结构复杂，不便于现场布线。因此，航空航天系统寻求一种新的通信方式已迫在眉睫。

近年来，CAN总线凭借其高稳定性、高通信效率在各个领域的应用逐渐增多，它有很多适合航空航天应用的特点：成本低、传输距离远(长达10Km)、传输效率高(高达1Mbps)、有自检错误机制。目前CAN总线大多数以双绞线作为传输介质，在较复杂的控制现场中，容易被强电磁干扰所影响而导致总线无法正常工作。而塑料光纤具有抗电磁干扰能力强、不导电、易于弯折等优点，正适用于对空间利用要求比较高、情况较复杂的航空航天系统。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种可靠性高、实时性优的基于塑料光纤CAN总线的航空航天器通信系统。

本实用新型的基于塑料光纤CAN总线的航空航天器通信系统，包括以塑料光纤为传输介质的CAN总线网络和设于航空航天器总控制舱内的中央控制系统；所述CAN总线网络由若干双环形冗余子网络通过一星型耦合器连接构成，所述星型耦合器连接所述中央控制系统；所述双环形冗余子网络以若干航空航天器监测装置作为节点构成，其中，航空航天器监测装置用来实时采集航空航天器的监测数据。

进一步的，所述中央控制系统为FCS系统。

进一步的，所述航空航天器监测装置为气体监测装置、压力监测装置、超声波监测装置、温度监测装置、湿度监测装置、速度监测装置中的一种或多种。

进一步的，各节点处均设有第一光发送器、第二光发送器、第一光接收器、第二光接收器以及一逻辑控制单元，各节点的第一光发送器和第一光接收器分别连接其相邻节点的一光接收器和一光发送器，其第二光发送器和第二光接收器分别连接其另一相邻节点的一光接收器和一光发送器。

本实用新型以塑料光纤为传输介质的CAN总线网络若采用单向环形拓扑结构，信息传递时器件存在时间延迟，容易发生信号环回，即信号自激现象，使得网络发生堵塞。因此，本实用新型采用双向环形拓扑网络。由于航空航天领域常见火箭多级分离的情况，当双环形网络中有节点脱落时，网络立即瘫痪无法进行通信，所以单一的双环形拓扑结构还有待改善。考虑到星型网络拓扑结构可对节点灵活配置，故本实用新型采用星型与双向环形结合的拓扑网络进行数据传输。

和现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

(1)利用CAN总线网络进行通信，不仅能满足节点众多，还能制定特有的通信协议满足实际监控需要，更能在复杂的航空航天系统中稳定安全地进行数据传输。

(2)以塑料光纤为CAN总线网络的传输介质，具有抗电磁干扰能力较强、弯折性较好的优点，尤其适用于情况复杂的航空航天领域。

(3)本实用新型选用星型与双向环形结合的拓扑网络进行数据传输，可以很好地解决航空航天器多级分离的问题，不会因为节点遗失而中断通信，并且通信容错性高、效率高。

(4)本实用新型航空航天通信系统实时性好，可靠性高，能给航空航天器工作人员提供最及时有效的参考，从而保证航空航天器安全稳定地按所定轨道运行。

附图说明

图1是实施例中复合型总线网络的拓扑结构示意图；

图2是实施例中基于塑料光纤CAN总线的航空航天器通信系统的结构示意图；

图3是实施例中双环形冗余子网络的拓扑结构示意图。

图中，100-双环形冗余子网络，110-监测装置，120-塑料光纤，130-光电转换模块，200-星型耦合器，300-中央控制系统。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例和/或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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，并获得其他的实施方式。

图1所示为本实施例中复合型总线网络的拓扑结构示意图，其由若干双环形冗余子网络100通过一星型耦合器200连接构成，该复合型总线网络以塑料光纤120为传输介质，所述双环形冗余子网络100内节点为设于航空航天器内各级的监测装置110，星型耦合器200还连接航空航天器总控制舱内的FCS系统，即中央控制系统300。星型耦合器200用作双环形冗余子网络100内各节点和中央控制系统300通信的中介。具体实施时，相距较近的若干监测装置110通过塑料光纤连接构成一双环形冗余子网络100，星型耦合器200设于航空航天器居中位置，星型耦合器200用于双环形冗余子网络100间的通信。

图2所示为本实施例中通信系统的结构图，该通信系统仅指出了CAN总线网络中的一双环形冗余子网络100。该通信系统为基于POF-CAN网络的通信系统，所述POF-CAN表示以塑料光纤为介质的CAN总线通信。该通信系统包括两部分：中央控制系统300和基于塑料光纤的CAN总线网络。其中，中央控制系统300为现场总线的FCS系统，CAN总线网络以塑料光纤为传输介质，由若干双环形冗余子网络100通过一星型耦合器200连接构成，双环形冗余子网络100中节点为航空航天器各级的监测装置110。监测装置110安装于航空航天器各重要部位，用来实时采集航空航天器重要部位的各项参数信息，所述参数信息可以为航空航天器的速度、方向、航空航天器中各通信模块以及各仪器的状态信息，但不限于此。所采集的各项参数信息，首先被转换成标准CAN信号；再利用光电转换模块130转换成光信号，光信号通过塑料光纤120发送至星型耦合器200，再传至中央控制系统300。这里，所述航空航天器重要部位指可以监测航空航天器飞行过程中各项参数、以及需要进行数据传输的部位。根据需要，所述监测装置可以为气体监测装置、压力监测装置、超声波监测装置、温度/湿度监测装置、速度监测装置等中的一种或多种。

图3所示为本实施例中双环形冗余子网络的拓扑结构图，图中，RX表示通信接收端，TX表示通信传送端，E/O表示电光转换器，O/E表示光电转换器，CAN表示CAN控制器。节点间通过双环塑料光纤网连接，每个节点设有两个光发送器LEDH和LEDL、两个光接收器PINH和PINL、以及一逻辑控制单元LCU。节点可双向通信，顺时针方向通信，信号从光发送器LEDH传向光接收器PINH；逆时针方向通信，信号从光接收器PINL传向光发送器LEDL。逻辑控制单元LCU用来消除总线堵塞。

本实施例中，共设置约20个节点，而CAN网络最大可支持128个节点，可满足本实用新型通信系统的要求。各级监测装置的电源模块采用24VDC直流电源，并配置稳压芯片，以保证给通信系统提供稳定地工作电压。

本实用新型的工作原理如下：

中央控制系统和监测装置通过基于塑料光纤的CAN总线网络进行通信，中央控制系统用来接收监测装置采集的监测数据信息，工作人员根据中央控制系统接收到的监测数据信息判断是否需要进行调试或修复。同时，工作人员还可通过中央控制系统发送指令。

以上实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案，都落入本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.基于塑料光纤CAN总线的航空航天器通信系统，其特征是：

包括以塑料光纤为传输介质的CAN总线网络和设于航空航天器总控制舱内的中央控制系统；所述CAN总线网络由若干双环形冗余子网络通过一星型耦合器连接构成，所述星型耦合器连接所述中央控制系统；所述双环形冗余子网络以若干航空航天器监测装置作为节点构成，其中，航空航天器监测装置用来实时采集航空航天器的监测数据。

2.如权利要求1所述的基于塑料光纤CAN总线的航空航天器通信系统，其特征是：

所述中央控制系统为FCS系统。

3.如权利要求1所述的基于塑料光纤CAN总线的航空航天器通信系统，其特征是：

所述航空航天器监测装置为气体监测装置、压力监测装置、超声波监测装置、温度监测装置、湿度监测装置、速度监测装置中的一种或多种。

4.如权利要求1所述的基于塑料光纤CAN总线的航空航天器通信系统，其特征是：

各节点处均设有第一光发送器、第二光发送器、第一光接收器、第二光接收器以及一逻辑控制单元，各节点的第一光发送器和第一光接收器分别连接其相邻节点的一光接收器和一光发送器，其第二光发送器和第二光接收器分别连接其另一相邻节点的一光接收器和一光发送器。