本文發(fā)明涉及一種艇載無線測控系統(tǒng)和方法，適用于飛艇、高飄球等浮空器機(jī)載測控?cái)?shù)據(jù)傳輸。

背景技術(shù)：

臨近空間飛艇是以太陽能為動(dòng)力能源的臨近空間飛行器，因其具有高空長時(shí)間駐留的特性，并且在通信中繼、早期預(yù)警、對地觀測等應(yīng)用領(lǐng)域有巨大潛力而廣受國內(nèi)外關(guān)注。與常規(guī)飛行器的總體設(shè)計(jì)不同，臨近空間飛艇作為一種新興的飛行器，可借鑒設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)并不多，同時(shí)在其設(shè)計(jì)過程中氣動(dòng)、結(jié)構(gòu)、能源和控制等學(xué)科存在交叉耦合。

在飛艇飛行過程中，常常需要分布在飛艇各個(gè)位置的多個(gè)采集器對溫度、氣壓等各種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集或控制。采集器采集到信息后，需要將信息傳送給機(jī)載計(jì)算機(jī)處理后傳遞到地面，地面再根據(jù)傳回來的信息，對飛艇進(jìn)行控制。

現(xiàn)有飛艇普遍通過有線傳輸來傳送數(shù)據(jù)，但是有線傳輸帶來高成本、低擴(kuò)展性、重量太大等多個(gè)缺點(diǎn)往往給飛艇艇載測控網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)帶來極大的困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本系統(tǒng)根據(jù)有線傳輸所存在的問題，提出了一種艇載無線測控系統(tǒng)和方法，使用無線傳輸?shù)姆椒▽Σ杉畔⑦M(jìn)行傳輸。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

一種艇載無線測控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個(gè)采集器和艇載計(jì)算機(jī)，其特征在于，所述艇載計(jì)算機(jī)和多個(gè)采集器中的每一個(gè)之間都是采用無線的方式進(jìn)行通訊。

優(yōu)選地，所述多個(gè)采集器中的每一個(gè)都包括多個(gè)下級設(shè)備、數(shù)據(jù)接口、處理器模塊、無線傳輸模塊，其中，

每個(gè)采集器的處理器模塊通過數(shù)據(jù)接口與多個(gè)下級設(shè)備相連接，采集數(shù)據(jù)，通過處理器模塊將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過無線傳輸模塊將上述處理過的數(shù)據(jù)回傳到艇載計(jì)算機(jī)；

每個(gè)采集器通過無線傳輸模塊接收艇載計(jì)算機(jī)通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送來的遙控指令，經(jīng)過處理后，通過數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)發(fā)到所述多個(gè)下級設(shè)備。

優(yōu)選地，所述多個(gè)采集器包括第一采集器、第二采集器、第三采集器、第四采集器和第五采集器。

優(yōu)選地，通過數(shù)據(jù)接口采集的數(shù)據(jù)包括環(huán)境、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，還包括氦氣溫度、囊體內(nèi)外壓差、閥門開閉狀態(tài)、電機(jī)轉(zhuǎn)速、爆破索狀態(tài)數(shù)據(jù)，和其他需要采集的數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，所述多個(gè)下級設(shè)備包括第一設(shè)備、第二設(shè)備、第三設(shè)備、第四設(shè)備和第五設(shè)備。

優(yōu)選地，數(shù)據(jù)接口包括串口。

一種艇載無線測控網(wǎng)絡(luò)方法，其采用上述的系統(tǒng)，該方法包括：

采集器的處理器模塊通過數(shù)據(jù)接口與多個(gè)下級設(shè)備相連接，采集數(shù)據(jù)，通過處理器模塊將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；

采集器的無線傳輸模塊將上述處理后的數(shù)據(jù)回傳到艇載計(jì)算機(jī)；

采集器的無線傳輸模塊接收艇載計(jì)算機(jī)通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送來的遙控指令，經(jīng)過處理后，轉(zhuǎn)發(fā)到所述多個(gè)下級設(shè)備。

本發(fā)明是一種艇載無線測控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和方法，解決了以下問題：(1)降低有線傳輸帶來的高成本；(2)解決了有線傳輸擴(kuò)展性差的問題；(3)解決了有線傳輸維護(hù)困難的問題；(4)減少了飛艇的自身重量，增加了有效載荷的重量。

附圖說明

通過閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。而且在整個(gè)附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的有線傳輸艇載測控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的無線傳輸艇載測控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的采集器架構(gòu)圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的無線傳輸艇載測控網(wǎng)絡(luò)方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的示例性實(shí)施方式。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實(shí)施方式，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施方式所限制。相反，提供這些實(shí)施方式是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

現(xiàn)階段，飛艇的艇載測控信息主要通過有線傳播傳輸?shù)綑C(jī)載計(jì)算機(jī)。但由于飛艇的體積較大，測控信息從采集器傳輸?shù)綑C(jī)載計(jì)算機(jī)就需要較長的傳輸線路。同時(shí)，在組建好一個(gè)通訊網(wǎng)絡(luò)之后，系統(tǒng)需要對采集器布置方案進(jìn)行調(diào)整。如果采用有線的方式，就需要重新的布線，施工比較麻煩，而且還有可能破壞原來的通訊線路，如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中的艇載測控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為有線的，該系統(tǒng)包括艇載計(jì)算機(jī)6、采集器1～采集器5以及較長的供電及通信線，艇載計(jì)算機(jī)6與各個(gè)采集器之間采用有線的方式進(jìn)行通訊。

如果采用無線數(shù)據(jù)傳輸方式，只需將新增設(shè)備與無線數(shù)傳電臺相連接就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的擴(kuò)充了，相比之下有更好的擴(kuò)展性。此外，試用無線通訊使得設(shè)備維護(hù)更容易，而有線通訊鏈路的維護(hù)需沿線路檢查，出現(xiàn)故障時(shí)，一般很難及時(shí)找出故障點(diǎn)，而采用無線數(shù)據(jù)傳輸方式只需維護(hù)數(shù)傳模塊，出現(xiàn)故障時(shí)則能快速找出原因，恢復(fù)線路正常運(yùn)行。并且，對于飛艇來說，有線通訊所需要的線纜重量非常大，如果使用無線通訊，則可以減少這部分重量，增加有效載荷的重量。

由此，本發(fā)明提出了一種艇載無線測控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。如圖2所示，該系統(tǒng)包括采集器1～采集器5和艇載計(jì)算機(jī)6，艇載計(jì)算機(jī)6和各個(gè)采集器之間采用無線的方式進(jìn)行通訊。

其中，采集器1～采集器5各自都包括多個(gè)下級設(shè)備(圖3所示優(yōu)選地為設(shè)備1～設(shè)備5)、數(shù)據(jù)接口、處理器模塊、無線傳輸模塊(例如ZigBee模塊)，其中，采集器由其中的處理器模塊通過數(shù)據(jù)接口與設(shè)備1～設(shè)備5相連接，來采集數(shù)據(jù)，所述處理器模塊將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，優(yōu)選地，處理成為通過無線傳輸模塊進(jìn)行傳輸?shù)募s定的格式，通過無線傳輸模塊將上述處理過的約定格式的數(shù)據(jù)返回到艇載計(jì)算機(jī)6。同時(shí)，采集器1～采集器5各自通過無線傳輸模塊接收機(jī)載計(jì)算機(jī)6通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送來的遙控指令，由處理器模塊經(jīng)過處理后，經(jīng)由數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)發(fā)到設(shè)備1～設(shè)備5。

由此，無線通信鏈路取代有限通信鏈路之后，艇載測控成為由無線節(jié)點(diǎn)及艇載計(jì)算機(jī)組成的無線自組織測控網(wǎng)絡(luò)。無線節(jié)點(diǎn)將自身采集到的狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送的無線網(wǎng)絡(luò)中，并從無線網(wǎng)絡(luò)中接收遙控指令并執(zhí)行，同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)臨近節(jié)點(diǎn)測控?cái)?shù)據(jù)。

優(yōu)選地，所采集的數(shù)據(jù)包括環(huán)境、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，還包括氦氣溫度、囊體內(nèi)外壓差、閥門開閉狀態(tài)、電機(jī)轉(zhuǎn)速、爆破索狀態(tài)數(shù)據(jù)，和其他需要采集的數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，采集器的個(gè)數(shù)不限于5個(gè)，可以是一個(gè)，或者多個(gè)，下級設(shè)備的個(gè)數(shù)也不限于5個(gè)，可以是一個(gè)，或者多個(gè)。

如圖4所示，本發(fā)明還公開了一種艇載無線測控網(wǎng)絡(luò)方法，所述方法包括：

采集器的處理器模塊通過數(shù)據(jù)接口與設(shè)備1～設(shè)備5相連接，來采集數(shù)據(jù)，通過處理器模塊將采集到數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，優(yōu)選地，處理成為通過無線傳輸模塊進(jìn)行傳輸?shù)募s定的格式；

采集器通過其無線傳輸模塊將約定格式的數(shù)據(jù)返回到艇載計(jì)算機(jī)6；

采集器通過無線傳輸模塊接收艇載計(jì)算機(jī)6通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送來的遙控指令，由處理器模塊經(jīng)過處理后，經(jīng)由數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)發(fā)到設(shè)備1～設(shè)備5。

優(yōu)選地，所采集的數(shù)據(jù)包括環(huán)境、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，還包括氦氣溫度、囊體內(nèi)外壓差、閥門開閉狀態(tài)、電機(jī)轉(zhuǎn)速、爆破索狀態(tài)數(shù)據(jù)，和其他需要采集的數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，采集器的個(gè)數(shù)不限于5個(gè)，可以是一個(gè)，或者多個(gè)，下級設(shè)備的個(gè)數(shù)也不限于5個(gè)，可以是一個(gè)，或者多個(gè)。

其中，數(shù)據(jù)接口可以是多種形式的數(shù)據(jù)接口，其與下級設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

優(yōu)選地，數(shù)據(jù)接口可以是串口，其用于采集狀態(tài)數(shù)據(jù)、向下級設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)指令。

優(yōu)選地，數(shù)據(jù)接口可以包括DO和DI，其中，DO僅作數(shù)據(jù)輸出，相當(dāng)于串口下發(fā)指令到下級設(shè)備，在實(shí)現(xiàn)過程中，通過放大電路，將DO輸出的電流放大，達(dá)到爆破的目的；

DI僅作數(shù)據(jù)輸入，相當(dāng)于串口采集下級設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，在實(shí)現(xiàn)過程中，過采集微弱電流，進(jìn)而判斷電路的通斷，反應(yīng)出爆破索已爆(已爆電路斷開)、未爆(電路聯(lián)通)狀態(tài)。

優(yōu)選地，無線傳輸模塊是ZigBee模塊，采集器和艇載計(jì)算機(jī)之間通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)傳輸信息。ZigBee技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術(shù)。各個(gè)采集器通過ZigBee模塊組成網(wǎng)狀通信，單節(jié)點(diǎn)故障不影響網(wǎng)絡(luò)整體的工作。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。