CN214470918U - 一种基于多源数据的火箭橇试验智能控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于多源数据的火箭橇试验智能控制装置，包括：智能程控模块、冗余组合导航测试模块、外源数据采集模块、开关阵列模块、电源模块、无线发射模块；所述冗余组合导航测试模块用于实时测量火箭橇运动的过载、速度、时间、位置在内的运动参数和被试件三轴向旋转角度与角速度在内的姿态参数；所述外源数据采集模块用于获取系统外橇载测试系统的测试数据；所述智能程控模块包括双ARM处理器的SOC芯片、存储芯片、晶振及接口芯片；所述冗余组合导航测试模块、外源数据采集模块、开关阵列模块、电源模块、无线发射模块通过接口芯片与智能程控模块连接。本实用新型提高了试验控制的精度、可靠性、协同性以及便捷性。

Description

一种基于多源数据的火箭橇试验智能控制装置

技术领域

本实用新型属于火箭橇试验技术领域，特别是一种基于多源数据的火箭橇试验智能控制装置。

背景技术

火箭橇试验是一种广泛应用于航空、航天、兵器等国防武器装备领域和民航等民用高技术领域的大型地面综合性动态试验技术，是我国装备试验鉴定体系的重要分支技术。控制技术是火箭橇试验的关键技术之一，控制的多变量综合化控制水平、智能化水平是决定部分复杂流程试验能否有效开展，进而影响该项试验应用范围的重要因素。同时，试验控制的精确性、可靠性和协同性不仅是关系试验结果精度和有效性，进而影响试验结果使用价值的重要因素，也是试验成功率的直接影响因素。此外，目前的火箭橇试验一般采用橇载测试与地面测试相结合的方法，为实现橇地测试结果的有效补充和比对，需要实现相关控制信号的高精度时间标记，进而提高橇地测试信号的时统精度和便捷性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于多源数据的火箭橇试验智能控制装置。

本实用新型解决上述问题的技术方案为：一种基于多源数据的火箭橇试验智能控制装置，包括：

智能程控模块、冗余组合导航测试模块、外源数据采集模块、开关阵列模块、电源模块、无线发射模块；

所述冗余组合导航测试模块用于实时测量火箭橇运动的过载、速度、时间、位置在内的运动参数和被试件三轴向旋转角度与角速度在内的姿态参数；

所述外源数据采集模块用于获取系统外橇载测试系统的测试数据；

所述智能程控模块包括双ARM处理器的SOC芯片、存储芯片、晶振及接口芯片；

所述冗余组合导航测试模块、外源数据采集模块、开关阵列模块、电源模块、无线发射模块通过接口芯片与智能程控模块连接。

按上述方案，所述冗余组合导航测试模块包括GPS/北斗导航单元、MEMS惯导单元和大过载加速计。

按上述方案，所述JHT-I-H-3高精度大过载加速计。

按上述方案，所述外源数据采集模块包括多通道同步采样的LTC2358-16模数转换芯片、基于ADA4622放大器的信号调理电路和RS422芯片。

按上述方案，所述开关阵列模块包括信号隔离芯片、信号驱动电路和MOS管开关。

按上述方案，所述无线发射模块由多通道射频SoC芯片和信号发射天线组成。

按上述方案，所述电源模块包括可充电电池、电池充放电管理单元和二次电源单元。

本实用新型装置带来的有益效果是：

将GPS/北斗导航+惯导的组合导航测试、智能化可编程控制、多源数据采集、开关阵列控制等技术应用于火箭橇试验控制领域，实现了火箭橇试验的多变量测控一体化综合控制，提高了试验控制的精度、可靠性、协同性以及试验时统的精度和便捷性。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的装置的结构示意图；

图2是本实用新型一个实施例的智能程控模块的组成框图。

图3是本实用新型一个实施例的开关的典型组成框图。

图中：1-电脑；2-智能程控模块；3-冗余组合导航测试模块；4-外源数据采集模块；5-开关阵列模块；6-电源模块；7-无线发射模块；8-开关驱动电路；9-MOS管开关。

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，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，一种基于多源数据的火箭橇试验智能控制装置，包括：

智能程控模块、冗余组合导航测试模块、外源数据采集模块、开关阵列模块、电源模块、无线发射模块；

所述冗余组合导航测试模块用于实时测量火箭橇运动的过载、速度、时间、位置在内的运动参数和被试件三轴向旋转角度与角速度在内的姿态参数；

所述外源数据采集模块用于获取系统外橇载测试系统的测试数据；

所述智能程控模块包括双ARM处理器的SOC芯片、存储芯片、晶振及接口芯片；

所述冗余组合导航测试模块、外源数据采集模块、开关阵列模块、电源模块、无线发射模块通过接口芯片与智能程控模块连接。

图1中，A1～A10为直接控制开关；C1～C9为触发信号开关；G1为系统对外供电开关；M1～M8为外源模拟量信号采集端口；S1为地面磁电测速系统数据输入接口；S2为机载高精度惯导测试数据输入接口；S3为被试件姿态角测试数据输入接口；S4～S12为备用外源数字信号采集接口。

如图2，智能程控模块主要由双ARM处理器的SOC芯片、1G DDR3内存、32G eMMC存储芯片、16M FLASH芯片、晶振及各种接口芯片构成，用于实现包括冗余组合导航测试模块和外源数据采集模块在内的外围模块数据的接收与处理、时间零点信号接受、重要测试数据和控制信息数据的存储、预编程序存储、程序控制、控制信号时间标记等功能。SOC芯片是系统的处理器，针对高速火箭橇试验对控制实时性要求较高的特点，该芯片采用双ARM处理器方案，即在模块中设置两个ARM处理器：一个专门用于数据处理与通讯，实现外围模块数据和时间零点信号数据接收与处理、重要测试数据和控制信息存储以及控制信号的输出和时间标记功能；另一个专门用于程序运行。两个ARM处理器通过1G DDR3内存实现数据交互，以提高处理器间的数据交互实时性。32G eMMC存储芯片与数据处理与通讯专用ARM处理器连接，用于实现测试数据和控制信息的存储。16M FLASH芯片用于存储系统的操作软件和数据处理软件。系统内部的模块间通信接口逻辑、系统对外的外源通信接口逻辑以及时间同步逻辑等均在SOC芯片内部的FPGA内部实现。模块外部各路通信数据经过智能程控模块上的接口芯片进入SOC芯片内部的接口逻辑，然后通过SOC芯片内部的AXI总线进入到ARM处理器中。此外，智能程控模块预留了程序升级接口，能够在硬件结构不变的情况下对系统进行软件升级，该功能通过ARM处理器自带的串口控制器实现。智能程控模块内部各芯片通过芯片管脚连接，其对外接口见表1。

表1智能程控模块对外主要接口

冗余组合导航测试模块主要由GPS/北斗导航单元、MEMS惯导单元、JHT-I-H-3高精度大过载加速计组成，用于实现试验过程中火箭橇运动的时间、位置、速度、过载等运动参数和被试件三轴向旋转角度与角速度等姿态参数的实时测量功能。在火箭橇运动参数测试方面，该模块利用惯导单元的三轴加速度计，测量出火箭橇沿三个方向的加速度值，根据加速度获得橇体的运行速度，根据速度量获得橇体的位置数据；在此基础上，冗余组合导航测试模块利用GPS/北斗导航单元获取火箭橇运动参数卫星导航测试数据；为提高大过载环境下的测试可靠性，冗余组合导航测试模块还增加了大过载加速计作为备份测试单元。在被试件姿态参数测量方面，该模块利用惯导单元的三轴陀螺实现被试件三轴向旋转角速率和角位移等姿态参数的实时测量。在时间参数测量方面，该模块主要采用GPS/北斗导航单元的绝对时间和火箭橇试验零点时刻相结合的方式，其中火箭橇试验零点时刻由橇载第一级固体火箭发动机点火信号确定。

外源数据采集模块主要由多通道同步采样的LTC2358-16模数转换芯片、基于ADA4622放大器的信号调理电路和RS422芯片组成，用于实现程控系统对地面磁电测速系统、高精度机载惯导等系统以外的试验测试系统相关数据的获取。其中，LTC2358-16模数转换芯片和信号调理电路用于模拟信号的采集，RS422芯片用于数字信号的采集。在数据采集过程中，模拟信号通过接口输入到信号调理电路中，经电路放大后输入LTC2358-16模数转换芯片将信号转换为数字信号输入智能控制模块；数字信号则直接通过RS422芯片输入智能控制模块。为便于程序识别各数据的具体来源，该模块针对不同的数据源设计固定的专用输入接口。根据现有火箭橇试验需求，外源数据采集模块设置地面磁电测速系统数据输入接口、机载高精度惯导系统数据输入接口、被试件姿态测试系统数据输入接口等三个固定的外源数据输入接口，此外再设置若干备用输入接口提高系统的可靠性和可拓展性。

开关阵列模块是系统的对外接口，主要由若干信号隔离芯片、信号驱动电路和MOS管开关构成，用于实现程控系统对各橇载设备控制信号的输出控制。每个MOS管开关均通过一个信号驱动电路、一个信号隔离芯片与智能控制模块连接，同时与系统的电源输出端和其所控制的橇载设备连接。试验过程中，智能控制模块在条件满足的情况下向相应的开关发出控制信号，信号由隔离芯片传到驱动电路里，经驱动电路放大驱动MOS管开关开启，系统电源通过该MOS管开关向与其连接的橇载设备发出控制电信号。为实现多设备协同控制，阵列由20个独立开关组成。其中，10个为直接控制开关，与28V对外供电电池组连接，用于实现橇载火工品或其他大功率信号控制系统的直接控制信号的输出控制；9个为触发信号开关，与15V对外供电电池组连接，用于实现TTL触发信号的输出控制；另外1个为对外供电开关，用于实现对部分非程控系统的橇载设备供电控制。图3阵列模块是开关的典型组成示意图。

电源模块主要由可充电电池、电池充放电管理单元、二次电源单元组成，用于实现程控系统内部供电功能，同时也是对外控制电信号的能源。可充电电池由28V内部供电电池组、28V对外供电电池组、15V对外供电电池组组成，其中28V内部供电电池组用于实现程控系统的自身板路的供电，28V对外供电电池组用于实现程控系统对外的高压控制电信号输出，15V对外供电电池组用于实现程控系统对外的TTL触发信号输出和部分非程控系统的橇载设备的直接供电。二次电源单元由若干DC/DC电源转换模块组成，与28V内部供电电池组连接，主要用于实现对程控系统内部供电电压的转换，进而保证对内供电输出能够满足不同板路的供电要求。

无线发射模块主要由多通道射频SoC芯片和信号发射天线组成，用于实现程控系统内部自检数据、试验过程中火箭橇运动参数的无线发送，从而实现试验过程中程控系统的健康远程监测和重要数据备份功能。

Claims (7)

1.一种基于多源数据的火箭橇试验智能控制装置，其特征在于，包括：

智能程控模块、冗余组合导航测试模块、外源数据采集模块、开关阵列模块、电源模块、无线发射模块；

所述冗余组合导航测试模块用于实时测量火箭橇运动的过载、速度、时间、位置在内的运动参数和被试件三轴向旋转角度与角速度在内的姿态参数；

所述外源数据采集模块用于获取系统外橇载测试系统的测试数据；

所述智能程控模块包括双ARM处理器的SOC芯片、存储芯片、晶振及接口芯片；

所述冗余组合导航测试模块、外源数据采集模块、开关阵列模块、电源模块、无线发射模块通过接口芯片与智能程控模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于多源数据的火箭橇试验智能控制装置，其特征在于，所述冗余组合导航测试模块包括GPS/北斗导航单元、MEMS惯导单元和大过载加速计。

3.根据权利要求2所述的一种基于多源数据的火箭橇试验智能控制装置，其特征在于，所述大过载加速计为JHT-I-H-3高精度大过载加速计。

4.根据权利要求1所述的一种基于多源数据的火箭橇试验智能控制装置，其特征在于，所述外源数据采集模块包括多通道同步采样的LTC2358-16模数转换芯片、基于ADA4622放大器的信号调理电路和RS422芯片。

5.根据权利要求1所述的一种基于多源数据的火箭橇试验智能控制装置，其特征在于，所述开关阵列模块包括信号隔离芯片、信号驱动电路和MOS管开关。

6.根据权利要求1所述的一种基于多源数据的火箭橇试验智能控制装置，其特征在于，所述无线发射模块由多通道射频SoC芯片和信号发射天线组成。

7.根据权利要求1所述的一种基于多源数据的火箭橇试验智能控制装置，其特征在于，所述电源模块包括可充电电池、电池充放电管理单元和二次电源单元。

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