一種火工品點火投放試驗無線控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及航天器試驗控制領(lǐng)域，特別是一種火工品點火投放試驗無線控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]航天器模型投放試驗旨在地面通過高塔定點投放試驗?zāi)Ｐ蛠砟M航天器著陸時的各種姿態(tài)，以驗證其能否安全穩(wěn)定地著陸于地表面、月面、火星等各類星球表面，并測試其著陸時各項性能參數(shù)是否符合預(yù)定設(shè)計值。因此要求在試驗控制設(shè)備的控制下，試驗?zāi)Ｐ蛻?yīng)能模擬航天器著陸時的重力加速度、著陸速度、姿態(tài)、位置、角度等各項參數(shù)。為此將要求控制設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)模型的姿態(tài)控制以及參數(shù)測量。
[0003]傳統(tǒng)的航天器高塔投放試驗控制系統(tǒng)采用火工品點火實現(xiàn)投放控制，但是點火控制方法較為落后。試驗時通過長且笨重的有線電纜實現(xiàn)高塔上下模塊間的通信控制，因此在進行每次試驗均需由試驗人員架設(shè)和撤收電纜。同時試驗控制設(shè)備無法將位于高塔的火工品點火電池的電壓信息下傳，因此試驗人員在每完成一次試驗時均需爬上高塔測量電池電壓是否滿足下次試驗要求，極大增加了試驗人員的工作量，更重要的是傳統(tǒng)的投放控制設(shè)備為非智能點火控制，試驗時由操作人員根據(jù)目測航天器模型投放下落的位置與靶標(biāo)是否重合來控制各路火工品點火，因此每次試驗中點火的時機均有人為不確定性差異，試驗結(jié)果狀態(tài)的一致性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種通過控制點火模塊智能控制火工品點火，并將狀態(tài)信息通過無線電下傳并實時顯示的火工品點火投放試驗無線控制系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種火工品點火投放試驗無線控制系統(tǒng)，包括控制顯示模塊、控制點火模塊、高攝同步觸發(fā)模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊，其中
[0006]控制顯示模塊，產(chǎn)生并發(fā)送高塔電壓請求指令至控制點火模塊，接收控制點火模塊發(fā)送的高塔電壓狀態(tài)值進行顯示；發(fā)送第I路火工品預(yù)點火指令、第I路火工品點火指令至控制點火模塊，接收控制點火模塊發(fā)送的第I路火工品預(yù)點火完成信號、第I路火工品點火完成信號及其余各路火工品點火完成信號并顯示；當(dāng)控制點火模塊點火過程中，航天器模型姿態(tài)出現(xiàn)異常時，產(chǎn)生并發(fā)送解除點火指令至控制點火模塊，并接收控制點火模塊發(fā)送的解除點火完成指令后顯不；各路火工品點火完成后，廣生并發(fā)送點火復(fù)位指令至控制點火模塊，接收控制點火模塊發(fā)送的點火復(fù)位完成信號并顯示，其中，指令、信號的發(fā)送或接收均采用無線方式；
[0007]控制點火模塊，接收控制顯示模塊發(fā)送的高塔電壓請求指令，采集高塔電壓狀態(tài)值，并發(fā)送至控制顯示模塊；接收控制顯示模塊的第I路火工品預(yù)點火指令，接通第I路火工品預(yù)點火電路，并發(fā)送第I路火工品預(yù)點火完成信號至控制顯示模塊；接收第I路火工品點火指令，接通第I路火工品點火電路對第I路火工品點火，切斷與第I路火工品連接的吊繩，并發(fā)送第I路火工品點火完成信號至控制顯示模塊與高攝同步觸發(fā)模塊；第I路火工品點火完成后，按照點火時序依次對其余火工品點火，并在每一路火工品點火完成后，切斷該路火工品連接的吊繩，同時發(fā)送該路火工品點火完成信號至控制顯示模塊；接收控制顯示模塊發(fā)送的解除點火指令，終止對未點火的火工品點火，產(chǎn)生并發(fā)送解除點火完成指令至控制顯示模塊；接收控制顯示模塊發(fā)送的點火復(fù)位指令后，將第I路火工品預(yù)點火電路、第I路火工品點火電路及其余各路火工品點火電路斷開，產(chǎn)生并發(fā)送點火復(fù)位完成信號至控制顯示模塊，其中，控制點火模塊置于高塔上，且高塔對控制點火模塊進行供電，航天器模型通過至少兩根吊繩懸掛于高塔，每路火工品點火時能夠切斷對應(yīng)的吊繩，使吊繩與高塔分離，指令、信號的發(fā)送或接收均采用無線方式；所述點火時序為預(yù)存儲的第I路火工品點火完成后，其余各路火工品點火的時序；所述姿態(tài)異常為吊掛航天器模型的吊繩出現(xiàn)纏繞；
[0008]高攝同步觸發(fā)模塊，包括至少兩臺攝像機，攝像機分別布設(shè)在航天器模型附近且能覆蓋航天器模型的所有運動軌跡，接收控制點火模塊發(fā)送的第I路火工品點火完成信號或其余路火工品點火完成信號后控制攝像機拍攝記錄指定時間內(nèi)航天器模型運動軌跡數(shù)據(jù)，產(chǎn)生存儲觸發(fā)信號至數(shù)據(jù)存儲模塊，并控制攝像機將航天器模型運動軌跡數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)存儲模塊，其中，航天器模型的所有運動軌跡為吊繩被切斷后的運動軌跡，指令、信號的發(fā)送或接收均采用無線方式；
[0009]數(shù)據(jù)存儲模塊，接收攝像機發(fā)送的存儲觸發(fā)信號后，接收攝像機發(fā)送的航天器模型運動軌跡數(shù)據(jù)并存儲，指令、數(shù)據(jù)的接收均采用無線方式。
[0010]所述的采集高塔電壓狀態(tài)值為通過電壓比較采集電路進行采集，電壓比較采集電路包括LDO電源穩(wěn)壓芯片、串聯(lián)分壓電阻、并聯(lián)分壓電阻、電壓比較器；LD0電源穩(wěn)壓芯片輸入端、串聯(lián)分壓電阻一端分別與高塔的供電電源相連，LDO電源穩(wěn)壓芯片輸出端與電壓比較器的正向輸入端相連，串聯(lián)分壓電阻另一端、并聯(lián)分壓電阻一端分別與電壓比較器的負(fù)向輸入端相連，LDO電源穩(wěn)壓芯片接地端、并聯(lián)分壓電阻另一端接地，電壓比較器輸出端輸出高塔電壓狀態(tài)值。
[0011]所述的吊繩共有6根。
[0012]所述的高塔的高度為100米。
[0013]所述的指定時間為2s。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于:
[0015](I)本發(fā)明無線控制系統(tǒng)克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，通過控制點火模塊智能控制火工品點火，并將狀態(tài)信息通過無線電下傳并實時顯示，在實現(xiàn)智能化控制的同時，還設(shè)有應(yīng)急干預(yù)預(yù)案，在試驗中出現(xiàn)吊繩纏擾等突發(fā)情況時緊急終止試驗，極大地提高了系統(tǒng)的靈活性和安全性；
[0016](2)本發(fā)明無線控制系統(tǒng)采用無線方式對各功能模塊進行控制，相比有線控制方式，免除了高塔上下架設(shè)長且笨重的電纜，且各模塊設(shè)備的布設(shè)位置也將更加靈活方便；
[0017](3)本發(fā)明無線控制系統(tǒng)可以將置于高塔的控制點火模塊的動作執(zhí)行狀態(tài)、供電電池電壓等信息通過無線方式下傳至控制顯示模塊，方便試驗人員實時掌控各設(shè)備的狀態(tài)信息；
[0018](4)本發(fā)明無線控制系統(tǒng)采用預(yù)點火、點火雙重指令串行控制方式共同實現(xiàn)第I次火工品點火控制，有效防止因一次誤操作而啟動投放試驗，增強了控制系統(tǒng)的安全性，同時試驗中采用點火時序智能控制整個點火過程，非突發(fā)情況無需人員干涉即可完成整個試驗，使用靈活便捷；
[0019](5)本發(fā)明無線控制系統(tǒng)設(shè)有在突發(fā)情況下的干預(yù)接口，當(dāng)發(fā)現(xiàn)吊繩纏擾引起試驗?zāi)Ｐ妥藨B(tài)異常等情況時，可以由控制顯示模塊發(fā)射“解除點火”指令來緊急終止試驗，將損失降至最低；
[0020](6)本發(fā)明無線控制系統(tǒng)通過無線遙控點火復(fù)位指令來斷開點火電路，有效防止點火后持續(xù)出現(xiàn)短路大電流狀態(tài)，較傳統(tǒng)的火工品點火電路串聯(lián)限流電阻方法，避免了每次點火后測量限流電阻阻值的工作，極大提高了試驗效率。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明一種火工品點火投放試驗無線控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖2為本發(fā)明控制顯示模塊電路示意圖；
[0023]圖3為本發(fā)明控制顯示模塊工作流程圖；
[0024]圖4為本發(fā)明控制點火模塊電路示意圖；
[0025]圖5為本發(fā)明控制點火模塊工作流程圖；
[0026]圖6為本發(fā)明高攝同步觸發(fā)模塊電路示意圖；
[0027]圖7為本發(fā)明高攝同步觸發(fā)模塊工作流程圖。
【具體實施方式】
[0028]本發(fā)明提出一種火工品點火投放試驗無線控制系統(tǒng)，如圖1所示航天器試驗?zāi)Ｐ屯ㄟ^吊繩(吊繩數(shù)量為6根)垂掛于100米高塔上，通過本發(fā)明系統(tǒng)控制切斷吊繩實現(xiàn)模型的投放。本發(fā)明系統(tǒng)包括控制顯示模塊、控制點火模塊、高攝同步觸發(fā)模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊。試驗時控制顯示模塊、高攝同步觸發(fā)模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊均置于地面；控制顯示模塊用于向控制點火模塊發(fā)送指令、接收控制點火模塊的指令執(zhí)行完成反饋信號并顯示；高攝同步觸發(fā)模塊，接收控制點火模塊發(fā)送的第I路火工品點火完成信號或其余路火工品點火完成信號后控制高速攝像機拍攝記錄指定時間內(nèi)航天器模型運動軌跡數(shù)據(jù)，產(chǎn)生存儲觸發(fā)信號至數(shù)據(jù)存儲模塊，并控制高速攝像機將航天器模型運動軌跡數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)存儲模塊；數(shù)據(jù)存儲模塊接收控制點火模塊的攝像觸發(fā)信號，存儲高速攝像機的攝像數(shù)據(jù)；控制點火模塊則置于高塔，用于控制6路火工品點火，驅(qū)動與之對應(yīng)的火工切割器動作，切斷吊繩，使航天器模型按照設(shè)定的運動軌跡運動。下面結(jié)合附圖進行詳細(xì)說明，如圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7所示:
[0029]控制顯示模塊，如圖2所示包括第一主控顯示單元、第一無線收發(fā)單元，，如圖3所示為控制顯示模塊的執(zhí)行流程，其中，第一無線收發(fā)單元用于完成第一主控顯示單元與主控點火模塊間的信號傳輸。第一主控顯示單元，產(chǎn)生高塔電壓請求有效信號，由可編程邏輯電路CPLD的1l 口接收(高電平有效)，并編碼為“01010000”，經(jīng)RS485等總線接口傳輸至第一無線收發(fā)單元進行發(fā)射；通過第一無線收發(fā)單元接收控制點火模塊發(fā)送的反饋信號，解碼后判讀數(shù)據(jù)若為“XXXX0001”，由106 口輸出低電平控制電量指示燈亮紅燈，若為“XXXX1111”，由107 口輸出電量指示燈亮綠燈。產(chǎn)生第I路火工品預(yù)點火指令、第I路火工品點火指令，由CPLD的102、103接收(高電平有效)，分別編碼為“01010010”和“01010100”，依次由1 口發(fā)送至第一無線收發(fā)單元進行發(fā)送；通過第一無線收發(fā)單元接收點火控制器輸出的反饋信號，解碼后數(shù)據(jù)判讀，若為“XXXX0011”，則由108 口輸出低電平控制第I路火工品預(yù)點火指示燈亮，若為“XXXX0101”，則由109 口輸出低電平控制第I路火工品點火指示燈亮。若分別為“ XXXX11?XXXX1110 ”，則由1012、1013…10