CN207529185U - 数据采集装置及飞行模拟器系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种数据采集装置，包括M个采集不同信号的数据采集模块、M个CAN收发器、CAN总线和用于连接仿真计算机的CAN总线适配器；所述CAN总线适配器与所述CAN总线连接，所述M个CAN收发器均连接至所述CAN总线，所述M个CAN收发器与所述M个数据采集模块一一对应连接；其中，M≥2。相应的，本实用新型还公开了两种飞行模拟器系统。本实用新型采用CAN总线对各个数据采集模块进行有效的分布式控制和实时控制，实现布线局部化，从而提高数据采集的及时性和便利性并且降低了成本，又由于CAN总线的高抗干扰性，从而提高飞行模拟器数据采集的精确性和稳定性。

Description

数据采集装置及飞行模拟器系统

技术领域

本实用新型涉及自动控制技术领域，尤其涉及数据采集装置及飞行模拟器系统。

背景技术

飞行模拟器是指用来模拟飞机飞行的机器，它能够复现飞机及空中环境并能够进行操作的模拟装置，通常由模拟座舱、运动系统、视景系统、计算机系统及教员控制台五大部分组成。飞行模拟器常用于训练飞行人员，使其掌握飞行驾驶技术甚至掌握领航、轰炸、射击和空战等相关技术。飞行模拟器是一个实时性要求很高、交流的信息量很大，精度要求较高的实时仿真控制系统，它采集的信号种类繁多，数量庞大，同时控制对象又比较复杂，并且各个对象和信号是并行独立地工作。因此数据采集的及时性、精确性以及数据采集的能力对于飞行模拟器系统尤为重要。

目前飞行模拟器数据采集系统有：基于光纤传输的数据采集系统，价格非常昂贵，只有Level D的全动模拟机上会使用；USB接口的数据采集卡，无法远距离传输，USB线一般超过5米就无法正常使用，如果需要多个采集单元，就需要通过USBHUB扩展，并且USB接口稳定性比较差，抗干扰能力弱；RS232数据采集，传输速度慢，有多少采集板卡就需要连接多少条线路，布线繁琐，设备维护、维修也相当困难。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种数据采集装置及飞行模拟器系统，采用CAN总线对各个数据采集模块进行有效的分布式控制和实时控制，实现布线局部化，从而提高数据采集的及时性和便利性并且降低了成本，又由于CAN总线的高抗干扰性，从而提高飞行模拟器数据采集的精确性和稳定性。

为了解决上述技术问题，在第一方面，本实用新型提供了一种数据采集装置，包括M个采集不同信号的数据采集模块、M个CAN收发器、CAN总线和用于连接仿真计算机的CAN总线适配器；

所述CAN总线适配器与所述CAN总线连接，所述M个CAN收发器均连接至所述CAN总线，所述M个CAN收发器与所述M个数据采集模块一一对应连接；其中，M≥2。

进一步地，所述M个数据采集模块通过所述M个CAN收发器与所述CAN总线星型连接。

进一步地，所述数据采集装置还包括带USB接口的CAN总线分析仪，所述CAN总线分析仪通过所述USB接口与所述CAN总线连接。

进一步地，所述CAN总线采用截面积为0.5平方毫米的带屏蔽的双绞线，屏蔽线单端接地。

进一步地，所述CAN总线适配器为PCI转CAN板卡。

在第二方面，所述M个数据采集模块中的其中一个数据采集模块包括数据控制处理单元和信号采集单元，所述数据控制处理单元分别与所述CAN收发器和所述信号采集单元连接，所述信号采集单元包括用于连接飞行模拟器操纵杆的俯仰轴的第一霍尔传感器和用于连接飞行模拟器操纵杆的翻滚轴的第二霍尔传感器。

本实用新型提供的数据采集装置，M个用于采集不同信号的数据采集模块分别对不同的信号进行实时采集，并对采集到的信号进行处理后通过一一对应的M个CAN收发器发送至CAN总线，CAN总线适配器从CAN总线获取数据并将其发送给仿真计算机。通过CAN总线对各个数据采集模块进行有效的分布式控制和实时控制，实现布线局部化，从而提高数据采集的及时性和便利性并且降低了成本，又由于CAN总线的高抗干扰性，从而提高飞行模拟器数据采集的精确性和稳定性。

相应地，本实用新型还提供了一种飞行模拟器系统，包括数据采集装置、N个CAN收发器、N个执行不同操作的执行模块和仿真计算机；

所述数据采集装置为如前所述第一方面所述的数据采集装置；

所述数据采集装置通过所述CAN总线适配器与所述仿真计算机连接，所述N个CAN收发器均连接至所述数据采集装置中的所述CAN总线，所述N个CAN收发器与所述N个执行模块一一对应连接。

进一步地，N≥1；所述N个执行模块和所述M个数据采集模块通过M+N个CAN收发器与所述数据采集装置的所述CAN总线星型连接。

本实用新型还提供了另一种飞行模拟器系统，包括数据采集装置、N个CAN收发器、N个执行不同操作的执行模块和仿真计算机；

所述数据采集装置为如前所述第二方面所述的数据采集装置；

所述数据采集装置通过所述CAN总线适配器与所述仿真计算机连接，所述N个CAN收发器均连接至所述数据采集装置中的所述CAN总线，所述N个CAN收发器与所述N个执行模块一一对应连接；

所述N个执行模块中的其中一个执行模块包括执行控制处理单元和操作单元，所述执行控制处理单元分别与所述CAN收发器和所述操作单元连接，所述操作单元为用于连接飞行模拟器操纵杆的俯仰轴和翻滚轴的操纵杆伺服力反馈单元。

本实用新型提供的飞行模拟器系统，数据采集装置中的M个用于采集不同信号的数据采集模块分别对不同的信号进行实时采集，并对采集到的信号进行处理后通过一一对应的M个CAN收发器发送至CAN总线，CAN总线适配器从CAN总线获取数据并将其发送给仿真计算机；仿真计算机根据收到的数据进行运算后发出相应的操作指令，CAN总线适配卡将所述操作指令发送至CAN总线，N个用于执行不同操作的执行模块通过一一对应的N个CAN收发器从CAN总线获取相应的操作指令，执行模块接收到操作指令后执行相应的操作。通过CAN总线对各个数据采集模块进行有效的分布式控制和实时控制，实现布线局部化，从而提高数据采集的及时性和便利性并且降低了成本，又由于CAN总线的高抗干扰性，从而提高飞行模拟器数据采集的精确性和稳定性。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种数据采集装置的第一个实施例的电路方框图；

图2是本实用新型提供的一种数据采集装置的第二个实施例的电路方框图；

图3是本实用新型提供的一种数据采集装置的第三个实施例的电路方框图；

图4是本实用新型提供的第一种飞行模拟器系统的一个实施例的电路方框图；

图5是本实用新型提供的第二种飞行模拟器系统的一个实施例的电路方框图。

具体实施方式

下面将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作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。

参见图1，是本实用新型提供的一种数据采集装置的第一个实施例的电路方框图。

本实用新型实施例提供一种数据采集装置，包括M个采集不同信号的数据采集模块(11-1M)、M个CAN收发器(21-2M)、CAN总线3和用于连接仿真计算机的CAN总线适配器4；

所述CAN总线适配器4与CAN总线3连接，所述M个CAN收发器均(21-2M)连接至CAN总线3，所述M个CAN收发器(21-2M)与M个数据采集模块(11-1M)一一对应连接；其中，M≥2。

在具体实施时，M个用于采集不同信号的数据采集模块(11-1M)分别对不同的信号进行实时采集，并对采集到的信号进行处理后通过一一对应的M个CAN收发器(21-2M)发送至CAN总线3，CAN总线适配器4从CAN总线3获取数据并将其发送给仿真计算机。通过CAN总线3对各个数据采集模块(11-1M)进行有效的分布式控制和实时控制，实现布线局部化，从而提高数据采集的及时性和便利性，并且降低了成本和排障难度，又由于CAN总线的高抗干扰性，从而提高飞行模拟器数据采集的精确性和稳定性。

进一步地，M个数据采集模块(11-1M)通过M个CAN收发器(21-2M)与CAN总线3星型连接。其中，M个数据采集模块(11-1M)还可以通过M个CAN收发器(21-2M)与CAN总线3总线型连接。由于飞行模拟器上设备分布比较分散，通过星型连接更方便布线，进一步提高了便利性。

参见图2，是本实用新型提供的一种数据采集装置的第二个实施例的电路方框图。如图2所示，所述数据采集装置还包括带USB接口的CAN总线分析仪5，所述CAN总线分析仪5通过USB接口与CAN总线3连接。其中，CAN总线分析仪5用于连接到CAN总线3上监听CAN总线3上的数据传输和CAN总线3状态，方便调试，调试过程不会影响CAN总线3的正常通信，必要时还可以通过CAN总线分析仪5给设备发送数据，排除数据传输故障。

进一步地，所述CAN总线3采用截面积为0.5平方毫米的带屏蔽的双绞线，屏蔽线单端接地。其中，带屏蔽的双绞线抗干扰能力强，双绞线截面积越大，总线上电阻越小，但是截面积太大总线走线困难，优选截面积为0.5平方毫米带屏蔽的双绞线，从而进一步提高数据采集便利性和数据采集的精确性。

进一步地，所述CAN总线适配器4为PCI转CAN板卡。其中，所述CAN总线适配器4还可以采用CAN转以太网设备、CAN转USB设备。相比前述设备，PCI转CAN板卡通信延迟小，带宽大，实时性更好，从而进一步提高数据采集的及时性。

参见图3，是本实用新型提供的一种数据采集装置的第三个实施例的电路方框图。如图3所示，所述M个数据采集模块(11-1M)中的其中一个数据采集模块12包括数据控制处理单元121和信号采集单元122，所述数据控制处理单元121分别与CAN收发器22和信号采集单元122连接，所述信号采集单元122包括用于连接飞行模拟器操纵杆的俯仰轴的第一霍尔传感器1221和用于连接飞行模拟器操纵杆的翻滚轴的第二霍尔传感器1222。

需要说明的是，信号采集单元122的第一霍尔传感器1221对飞行模拟器操纵杆的俯仰轴的位置信号进行实时采集，信号采集单元122的第二霍尔传感器1222对飞行模拟器操纵杆的翻滚轴的位置信号进行实时采集，信号采集单元122将采集到的位置信号发送给数据控制处理单元121，数据控制处理单元121对所述位置信号进行处理后，通过CAN收发器22将数据发送至CAN总线3，CAN总线适配器4从CAN总线3获取数据并将其发送给仿真计算机。

参见图4，是本实用新型提供的第一种飞行模拟器系统的一个实施例的电路原理图。

本实用新型提供一种飞行模拟器系统，包括数据采集装置、N个CAN收发器(61-6N)、N个执行不同操作的执行模块(71-7N)和仿真计算机8；

所述数据采集装置为本实用新型提供的一种数据采集装置的第一个实施例或第二个实施例的数据采集装置；

所述数据采集装置通过CAN总线适配器4与仿真计算机8连接，所述N个CAN收发器(61-6N)均连接至数据采集装置中的CAN总线3，所述N个CAN收发器(61-6N)与N个执行模块(71-7N)一一对应连接。

具体实施时，数据采集装置中的M个用于采集不同信号的数据采集模块(11-1M)分别对不同的信号进行实时采集，并对采集到的信号进行处理后通过一一对应的M个CAN收发器(21-2M)发送至CAN总线3，CAN总线适配器4从CAN总线3获取数据并将其发送给仿真计算机8；仿真计算机8根据收到的数据进行运算后发出相应的操作指令，CAN总线适配卡4将所述操作指令发送至CAN总线3，N个用于执行不同操作的执行模块(71-7N)通过一一对应的N个CAN收发器(61-6N)从CAN总线3获取相应的操作指令，执行模块(71-7N)接收到操作指令后执行相应的操作。通过CAN总线3对各个数据采集模块(11-1M)以及各个执行模块(71-7N)进行有效的分布式控制和实时控制，实现布线局部化，从而提高飞行模拟器数据采集的及时性和便利性，降低了成本和排障困难，又由于CAN总线的高抗干扰性，从而提高飞行模拟器数据采集的精确性，进一步提高了飞行模拟器系统的可靠性和稳定性。

进一步地，N≥1；所述N个执行模块(71-7N)和M个数据采集模块(11-1M)通过M+N个CAN收发器(21-2M和61-6N)与数据采集装置的CAN总线3星型连接。其中，M个数据采集模块(11-1M)和N个执行模块(71-7N)还可以通过M+N个CAN收发器(21-2M和61-6N)与CAN总线3总线型连接。由于飞行模拟器上设备分布比较分散，通过星型连接更方便布线，进一步提高了便利性。

参见图5，是本实用新型提供的第二种飞行模拟器系统的一个实施例的电路方框图。

本实用新型提供一种飞行模拟器系统，包括数据采集装置、N个CAN收发器(61-6N)、N个执行不同操作的执行模块(71-7N)和仿真计算机8；

所述数据采集装置为本实用新型提供的一种数据采集装置的第三个实施例的数据采集装置；

所述数据采集装置通过所述CAN总线适配器4与仿真计算机8连接，所述N个CAN收发器(61-6N)均连接至数据采集装置中的CAN总线3，所述N个CAN收发器(61-6N)与N个执行模块(71-7N)一一对应连接；

所述N个执行模块(71-7N)中的其中一个执行模块72包括执行控制处理单元721和操作单元722，所述执行控制处理单元721分别与CAN收发器62和操作单元722连接，所述操作单元722为用于连接飞行模拟器操纵杆的俯仰轴和翻滚轴的操纵杆伺服力反馈单元。

需要说明的是，信号采集单元122的第一霍尔传感器1221对飞行模拟器操纵杆的俯仰轴的位置信号进行实时采集，信号采集单元122的第二霍尔传感器1222对飞行模拟器操纵杆的翻滚轴的位置信号进行实时采集，信号采集单元122将采集到的位置信号发送给数据控制处理单元121，数据控制处理单元121对所述位置信号进行处理后，通过CAN收发器22将数据发送至CAN总线3，CAN总线适配器4从CAN总线3获取数据并将其发送给仿真计算机8。仿真计算机8通过CAN总线适配器4从CAN总线3上获取到飞行模拟器操纵杆的俯仰轴和翻滚轴的位置数据后，进行相应的运算并发出相应的操作指令，CAN总线适配卡4将操作指令发送至CAN总线3，N个用于执行不同操作的执行模块(71-7N)中的其中一个执行模块72通过对应的CAN收发器62从CAN总线3获取相应的操作指令，执行模块72中的执行控制处理单元721接收到操作指令后控制连接至飞行模拟器操纵杆的俯仰轴和翻滚轴的操纵杆伺服力反馈单元执行操作，模拟飞机副翼和升降舵面上受到的力。其中，数据控制处理单元121和执行控制处理单元721均为带片内CAN控制器的微控制器，并且数据控制处理单元121和执行控制处理单元721可以为同一微控制器。

本实用新型提供的数据采集装置及飞行模拟器系统，M个用于采集不同信号的数据采集模块分别对不同的信号进行实时采集，并对采集到的信号进行处理后通过一一对应的M个CAN收发器发送至CAN总线，CAN总线适配器从CAN总线获取数据并将其发送给仿真计算机。通过CAN总线对各个数据采集模块进行有效的分布式控制和实时控制，实现布线局部化，从而提高数据采集的及时性和便利性并且降低了成本，又由于CAN总线的高抗干扰性，从而提高飞行模拟器数据采集的精确性和稳定性。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种数据采集装置，其特征在于，包括M个采集不同信号的数据采集模块、M个CAN收发器、CAN总线和用于连接仿真计算机的CAN总线适配器；

所述CAN总线适配器与所述CAN总线连接，所述M个CAN收发器均连接至所述CAN总线，所述M个CAN收发器与所述M个数据采集模块一一对应连接；其中，M≥2。

2.如权利要求1所述的数据采集装置，其特征在于，所述M个数据采集模块通过所述M个CAN收发器与所述CAN总线星型连接。

3.如权利要求1所述的数据采集装置，其特征在于，所述数据采集装置还包括带USB接口的CAN总线分析仪，所述CAN总线分析仪通过所述USB接口与所述CAN总线连接。

4.如权利要求1所述的数据采集装置，其特征在于，所述CAN总线采用截面积为0.5平方毫米的带屏蔽的双绞线，屏蔽线单端接地。

5.如权利要求1所述的数据采集装置，其特征在于，所述CAN总线适配器为PCI转CAN板卡。

6.如权利要求1至5任一项所述的数据采集装置，其特征在于，所述M个数据采集模块中的其中一个数据采集模块包括数据控制处理单元和信号采集单元，所述数据控制处理单元分别与所述CAN收发器和所述信号采集单元连接，所述信号采集单元包括用于连接飞行模拟器操纵杆的俯仰轴的第一霍尔传感器和用于连接飞行模拟器操纵杆的翻滚轴的第二霍尔传感器。

7.一种飞行模拟器系统，其特征在于，包括数据采集装置、N个CAN收发器、N个执行不同操作的执行模块和仿真计算机；

所述数据采集装置为如权利要求1至5任一项所述的数据采集装置；

所述数据采集装置通过所述CAN总线适配器与所述仿真计算机连接，所述N个CAN收发器均连接至所述数据采集装置中的所述CAN总线，所述N个CAN收发器与所述N个执行模块一一对应连接。

8.如权利要求7所述的飞行模拟器系统，其特征在于，N≥1；所述N个执行模块和所述M个数据采集模块通过M+N个CAN收发器与所述数据采集装置的所述CAN总线星型连接。

9.一种飞行模拟器系统，其特征在于，包括数据采集装置、N个CAN收发器、N个执行不同操作的执行模块和仿真计算机；

所述数据采集装置为如权利要求6所述的数据采集装置；

所述数据采集装置通过所述CAN总线适配器与所述仿真计算机连接，所述N个CAN收发器均连接至所述数据采集装置中的所述CAN总线，所述N个CAN收发器与所述N个执行模块一一对应连接；

所述N个执行模块中的其中一个执行模块包括执行控制处理单元和操作单元，所述执行控制处理单元分别与所述CAN收发器和所述操作单元连接，所述操作单元为用于连接飞行模拟器操纵杆的俯仰轴和翻滚轴的操纵杆伺服力反馈单元。