一种箭地信息融合的低时延点火确认系统及确认方法
一种箭地信息融合的低时延点火确认系统及确认方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种箭地信息融合的低时延点火确认系统及方法，属于飞行器发射控制技术领域。
【背景技术】
[0002]点火信号是发射控制技术中的关键信号，用于引爆点火火工品实现箭地分离，也作为箭上飞控计算机的时统零点，用于进入飞行控制解算程序。
[0003]如图1所示，传统控制方案中，综合测控装置接收中心显控台的“初始点火信号”后，进行逻辑运算以及信号调理后，同时输出“最终点火信号”和“时统零点信号”，分别驱动点火火工品和启动飞行控制解算程序。传统设计方案存在以下问题:如果驱动点火火工品的同时箭上设备或软件状态异常，未正常进入飞行控制程序，与此同时点火火工品已起爆，箭体起飞，必然会造成发射任务失败。
【发明内容】
[0004]本发明的技术解决问题是:克服现有技术的不足，提供了一种箭地信息融合的低时延点火确认系统及方法，通过箭地信息融合技术，监测火箭起飞前的箭上状态，在点火过程中进行箭地配合与信息确认，提高了火箭发射的可靠性。
[0005]本发明的技术解决方案是:
[0006]一种箭地信息融合的低时延点火确认系统包括:地面测发控系统和箭上飞控计算机；地面测发控系统又包括综合测控装置、中心显控台和中心计算机；
[0007]中心显控台，为用户交互界面，向综合测控装置提供“初始点火”信号；
[0008]综合测控装置，收到中心显控台发送的“初始点火”信号，进行梯形图逻辑运算以及信号调理后，输出“时统零点”信号到箭上飞控计算机；同时综合测控装置接收到中心计算机的“中间点火”指令后，进行梯形图逻辑运算处理，输出“最终点火”控制信号引爆点火火工品以及输出“总线控制信号”断开总线控制开关。
[0009]中心计算机，采集箭上飞控计算机反馈的箭上各单机设备工作是否正常的判决结果，并当单机设备正常工作时，向综合测控装置发送“中间点火”指令；
[0010]箭上飞控计算机，接收“时统零点”信号后，将当前箭上时间清零，并向箭上其他单机设备发送执行时间同步操作指令；同时，箭上飞控计算机通过接收到的各单机设备反馈的时间同步情况，判断箭上关键单机是否工作正常，并将判断的结果反馈给地面测发控系统的中心计算机，同时箭上飞控计算机在各单机设备正常工作情况下启动飞行控制运算。
[0011]综合测控装置包括PLC、第一发控调理电路和第二发控调理电路；
[0012]第一发控调理电路又包括继电器Kll、K12 ;第二发控调理电路又包括继电器Kdhl、Kdh2、Kdh3 和 Kdh4 ；
[0013]继电器K11、K12的线包并联；继电器Kll的触点KllA与K12的触点K12A并联，触点KllB和K12B并联，并联后再相互串联；
[0014]继电器Kdhl、Kdh2、Kdh3和Kdh4的线包并联；继电器Kdhl的触点KdhlA与Kdh2的触点Kdh2A并联，触点KdhlB和Kdh2B并联，并联后再相互串联；继电器Kdh3的触点Kdh3A与Kdh4的触点Kdh4A并联，触点Kdh3B和Kdh4B并联，并联后再相互串联；
[0015]PLC的输出端分别连接继电器Kll、K12、Kdhl、Kdh2、Kdh3和Kdh4的线包以及总线控制开关。
[0016]本发明还包括:电磁继电器Kyxl、Kyx2、Kzdhl和Kzdh2 ；
[0017]继电器Kzdhl的触点KzdhlA与Kzdh2的触点Kzdh2A并联，触点KzdhlB和Kzdh2B并联，并联后再相互串联，该串联的输入连接继电器Kdhl、Kdh2所有触点的并串联输出；
[0018]继电器Kyxl的触点KyxlA与Kyx2的触点Kyx2A并联，触点KyxlB和Kyx2B并联，并联后再相互串联，该串联的输入连接Kzdhl和Kzdh2所有触点并串联的输出。
[0019]综合测控装置中的发控调理电路可根据需求扩展到N个，N个发控调理电路具体实现根据具体功能来实现。
[0020]中心计算机包括CPU、1553B总线接口模块、开关量输出模块；开关量输出模块又包括固体继电器1、固体继电器2、固体继电器3、固体继电器4、固体继电器5、固体继电器6 ；
[0021]CPU通过1553B总线接口模块，采集飞控计算机反馈的箭上各单机设备工作是否正常的判决结果，并当单机设备正常工作时，控制开关量输出模块中的继电器闭合输出“中间点火”指令；
[0022]固体继电器I和固体继电器2串联、固体继电器3和固体继电器4串联、固体继电器5和固体继电器6串联，然后再相互并联输出。
[0023]一种箭地信息融合的低时延点火确认系统的确认方法，包括步骤如下:
[0024](I)地面测发控系统的综合测控装置收到中心显控台发送的“初始点火”信号，进行梯形图逻辑运算以及信号调理后，输出“时统零点”信号到箭上飞控计算机；
[0025](2)箭上飞控计算机通过光耦接收“时统零点”信号后，将当前箭上时间清零，并向箭上其他单机设备发送执行时间同步操作指令；同时，箭上飞控计算机通过接收到的各单机设备反馈的时间同步情况，判断箭上关键单机是否工作正常，并将判断的结果反馈给地面测发控系统的中心计算机，同时箭上飞控计算机在各单机设备正常工作情况下启动飞行控制运算；
[0026](3)当中心计算机接收到箭上各单机设备工作正常的判决结果后，向综合测控装置发送“中间点火”指令；
[0027](4)综合测控装置接收到“中间点火”指令后，进行梯形图逻辑运算处理，输出“最终点火”控制信号引爆点火火工品以及输出“总线控制信号”断开总线控制开关。
[0028]步骤(I)的具体实现步骤如下:
[0029](Ia)综合测控装置中的PLC对接收到来自中心显控台的三路“初始点火”信号，进行梯形图逻辑运算，输出两路“时统零点PLC”信号到综合测控装置中的第一发控调理电路；
[0030](Ib)综合测控装置中的第一发控调理电路，对接收到的信号进行信号调理:第一发控调理电路接收到“时统零点PLC”信号，第一发控调理电路的继电器K11、K12线包带电，K11、K12的所有触点闭合，并串联输出“时统零点”信号给箭上飞控计算机。
[0031]步骤(4)的具体实现步骤如下:
[0032](4a)综合测控装置中的PLC收到中心计算机的“中间点火”指令后进行梯形图逻辑运算处理，输出六路“最终点火PLC”信号到综合测控装置中的第二发控调理电路以及输出一路“总线控制信号”断开总线控制开关；
[0033](4b)第二发控调理电路，对接收到的信号进行信号调理:第二发控调理电路对接收到“最终点火PLC”信号进行三取二处理，然后驱动Kdhl、Kdh2、Kdh3、Kdh4四个电磁继电器线包，Kdh 1、Kdh2所有触点并串联使点火火工品正母线带电，Kdh3、Kdh4所有触点并串联使点火火工品的负母线带电。
[0034]本发明与现有技术相比的有益效果是:
[0035](I)本发明通过时间同步的方式进行箭上单机设备是否工作正常的检测以及地面测发控系统收到箭上控制系统返回的“各单机设备工作正常”的回令后才引爆点火火工品，保证了箭地信息的融合，进而监测火箭起飞前的箭上状态，在点火过程中进行箭地配合与信息确认，能够避免箭上软硬件故障带来的发射风险，加强了点火过程的保障，提高发射的可靠性。
[0036](2)本发明中心计算机采用1553B总线+固体继电器接口的箭地信息融合方式，缩短了点火确认时间，确保起飞前软硬件工作正常，保证发射控制的安全性，大大提高了工作效率。
[0037](3)本发明并未更改硬件的基础，通过合理的箭地信息融合方式实现了火箭发射的可靠性保证，因此本发明通用性强，不增加器件，硬件成本低，可靠性高，利于推广应用。
[0038](4)本发明的中心计算机采用6个固体继电器的形式实现数据通信，固体继电器具有 开关速度快、工作可靠性高的特点，将六个固体继电器两两串联再并联的方式，提高了点火电路的可靠性和安全性。
【附图说明】
[0039]图1为现有技术系统示意图；
[0040]图2为本发明系统示意图；
[0041]图3为本发明具体电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0042]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行进一步的详细描述。
[0043]，在现有技术中，一般都是当地面测发控系统判断满足点火条件后，直接进行点火，现在本发明是需要地面和箭上同时满足点火条件，可提高点火的可靠性和安全性。
[0044]如图2、3所示，一种箭地信息融合的低时延点火确认系统包括:地面测发控系统和箭上飞控计算机；地面测发控系统又包括综合测控装置、中心显控台和中心计算机；
[0045]中心显控台，为用户交互界面，向综合测控装置提供“初始点火”信号；
[0046]综合测控装置，收到中心显控台发送的“初始点火”信号，进行梯形图逻辑运算以及信号调理后，输出“时统零点”信号到箭上飞控计算机；同时综合测控装置接收到中心计算机的“中间点火”指令后，进行梯形图逻辑运算处理，输出“最终点火”控制信号引爆点火火工品以及输出“总线控制信号”断开总线控制开关。
[0047]综合测控装置包括PLC、第一发控调理电路和第二发控调理电路；
[0048]第一发控调理电路又包括继电器Kll、K12 ;第二发控调理电路又包括继电器Kdhl、Kdh2、Kdh3 和 Kdh4 ；
[0049]继电器K11、K12的线包并联；继电器Kll的触点KllA与K12的触点K12A并联，触点KllB和K12B并联，并联后再相互串联；
[0050]继电器Kdhl、Kdh2、Kdh3和Kdh4的线包并联；继电器Kdhl的触点KdhlA与Kdh2的触点Kdh2A并联，触点KdhlB和Kdh2B并联，并联后再相互串联；继电器Kdh3的触点Kdh3A与Kdh4的触点Kdh4A并联，触点Kdh3B和Kdh4B并联，并联后再相互串联；
[0051]PLC的输出端分别连接继电器Kll、K12、Kdhl、Kdh2、Kdh3和Kdh4的线包以及总线控制开关。
[0052]综合测控装置中的发控调理电路可根据需求扩展到N个，本系统仅用到第一发控调理电路、第二发控调理电路，其他发控调理电路根据具体功能具体实现。
[0053]中心计算机，采集箭上飞控计算机反馈的箭上各单机设备工作是否正常的判决结果，并当单机设备正常工作时，向综合测控装置发送“中间点火”指令；箭上各单机设备包括控制组合、惯性仪器、伺服子系统以及测量组合等。
[0054]中心计算机包括CPU、1553B总线接口模块、开关量输出模块；开关量输出模块又包括固体继电器1、固体继电器2、固体继电器3、固体继电器4、固体继电器5、固体继电器6 ；
[0055]CPU通过1553B总线接口模块，采集飞控计算机反馈的箭上各单机设备工作是否正常的判决结果，并当单机设备正常工作时，控制开关量输出模块中的继电器闭合输出“中间点火”指令；
[0056]固体继电器I和固体继电器2串联、固体继电器3和固体继电器4串联、固体继电器5和固体继电器6串联，然后再相互并联输出。固体继电器具有开关速度快、工作可靠性高的特点，将六个固体继电器两两串联再并联的方式，提高了点火电路的可靠性和安全性。
[0057]箭上飞控计算机，通过光耦接收“时统零点”信号后，将当前箭上时间清零，并向箭上其他单机设备发送执行时间同步操作指令；同时，箭上飞控计算机通过接收到的各单机设备反馈的时间同步情况，判断箭上关键单机是否工作正常，并将判断的结果反馈给地面测发控系统的中心计算机，同时箭上飞控计算机在各单机设备正常工作情况下启动飞行控制运算。
[0058]为了起爆的安装可靠，本发明还包括电磁继电器Kyxl、Kyx2、Kzdhl和Kzdh2 ；
[0059]继电器Kzdhl的触点KzdhlA与Kzdh2的触点Kzdh2A并联，触点KzdhlB和Kzdh2B并联，并联后再相互串联，该串联的输入连接继电器Kdhl、Kdh2所有触点的并串联输出；
[0060]继电器Kyxl的触点KyxlA与Kyx2的触点Kyx2A并联，触点KyxlB和Kyx2B并联，并联后再相互串联，该串联的输入连接Kzdhl和Kzdh2所有触点并串联的输出。
[0061 ] 一种箭地信息融合的低时延点火确认系统的确认方法，包括步骤如下:
[0062](I)地面测发控系统的综合测控装置收到中心显控台发送的“初始点火”信号，进行梯形图逻辑运算以及信号调理后，输出“时统零点”信号到箭上飞控计算机；
[0063]步骤(I)的具体实现步骤如下:
[0064](Ia)综合测控装置中的PLC对接收到来自中心显控台的三路“初始点火”信号，进行梯形图逻辑运算，输出两路“时统零点”信号到综合测控装置中的第一发控调理电路；
[0065]根据测发控流程执行情况人为判断测发控系统满足点火条件后，用于按下中心显控台SBl开关，SBl开关闭合，正母线电压+M3送至PLC的输入端。
[0066](Ib)综合测控装置中的第一发控调理电路，对接收到的信号进行信号调理:第一发控调理电路接收到“时统零点PLC”信号，正母线电压连接到两个并联的继电器K11、K12线包上，第一发控调理电路的继电器Kll、K12线包带电，Kll、K12的所有触点闭合(K11A、K12A、K11B、K12B)，经并串联输出“时统零点”给箭上飞控计算机。
[0067](2)箭上飞控计算机通过光耦接收“时统零点”信号后，将当前箭上时间清零，并向箭上其他单机设备发送执行时间同步操作指令；同时，箭上飞控计算机通过接收到的各单机设备反馈的时间同步情况，判断箭上关键单机是否工作正常(将发送的时间同步操作指令与返回的各单机设备的同步确认值进行比较，如果各单机设备同步确认值全部回读成功并分别与箭上飞控计算机发送的同步操作指令数据相同，则认为单机设备工作正常)，并将判断的结果通过1553B总线反馈给地面测发控系统的中心计算机，同时箭上飞控计算机在各单机设备正常工作情况下启动飞行控制运算，若各单机设备不正常工作，箭上飞控计算机不再启动飞行控制程序，等待后续地面处理；采用1553B总线进行箭地通讯，使箭地信息融合过程不增加器件，降低成本；
[0068](3)当中心计算机接收到箭上各单机设备工作正常的判决结果后，向综合测控装置发送“中间点火”指令；
[0069]中心计算机CPU通过1553B总线接口模块，采集飞控计算机反馈的箭上各单机设备工作是否正常的判决结果，并当单机设备正常工作时，控制开关量输出模块中的固体继电器I?固体继电器6动作，固体继电器I?固体继电器6触点两两串联再并联输出“中间点火”指令，固体继电器具有开关速度快的特性，为箭地信息融合的低时延特性提供了保障。
[0070](4)综合测控装置接收到“中间点火”指令后，进行梯形图逻辑运算处理，输出“最终点火”控制信号引爆点火火工品以及输出“总线控制信号”断开总线控制开关。
[0071]步骤(4)中的具体实现步骤如下:
[0072](4a)综合测控装置中的PLC收到中心计算机的“中间点火”指令后进行梯形图逻辑运算处理，输出六路“最终点火PLC”信号到综合测控装置中的第二发控调理电路以及输出一路“总线控制信号”断开总线控制开关；总线控制信号有以下作用:输出“总线控制信号”断开1553B总线开关，切断测发控系统与飞控计算机的1553B总线通道，将匹配电阻接入箭上总线末端，实现箭地总线的分离，确保起飞后箭上1553B总线通道的通信质量。
[0073](4b)第二发控调理电路，对接收到的信号进行信号调理:第二发控调理电路对接收到“点火”信号进行三取二处理，然后驱动Kdhl、Kdh2、Kdh3、Kdh4四个电磁继电器线包，Kdhl、Kdh2所有触点(KdhlA 、Kdh2A、KdhlB、Kdh2B)并串联使点火火工品正母线带电，Kdh3、Kdh4所有触点(Kdh3A、Kdh4A、Kdh3B、Kdh4B)并串联使点火火工品的负母线带电。
[0074]为提高火工品控制的安全性，在点火控制通道中串联如下限制条件:Kyxl、Kyx2电磁继电器触点并串联，KzdhU Kzh2电磁继电器触点并串联，保证在允许点火的区间内完成点火。具体实现如下:继电器Kzdhl的触点KzdhlA与Kzdh2的触点Kzdh2A并联，触点KzdhlB和Kzdh2B并联，并联后再相互串联，该串联的输入连接继电器Kdhl、Kdh2所有触点的并串联输出。继电器Kyxl的触点KyxlA与Kyx2的触点Kyx2A并联，触点KyxlB和Kyx2B并联，并联后再相互串联，该串联的输入连接Kzdhl和Kzdh2所有触点并串联的输出。
[0075]点火通道中各触点闭合，M3母线电压经限流电阻加到点火火工品两端，火工品引爆，箭体在点火后起飞。
[0076]本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。
【主权项】
1.一种箭地信息融合的低时延点火确认系统，其特征在于包括:地面测发控系统和箭上飞控计算机；地面测发控系统又包括综合测控装置、中心显控台和中心计算机； 中心显控台，为用户交互界面，向综合测控装置提供“初始点火”信号。 综合测控装置，收到中心显控台发送的“初始点火”信号，进行梯形图逻辑运算以及信号调理后，输出“时统零点”信号到箭上飞控计算机；同时综合测控装置接收到中心计算机的“中间点火”指令后，进行梯形图逻辑运算处理，输出“最终点火”控制信号引爆点火火工品以及输出“总线控制信号”断开总线控制开关。 中心计算机，采集箭上飞控计算机反馈的箭上各单机设备工作是否正常的判决结果，并当单机设备正常工作时，向综合测控装置发送“中间点火”指令。 箭上飞控计算机，接收“时统零点”信号后，将当前箭上时间清零，并向箭上其他单机设备发送执行时间同步操作指令；同时，箭上飞控计算机通过接收到的各单机设备反馈的时间同步情况，判断箭上关键单机是否工作正常，并将判断的结果反馈给地面测发控系统的中心计算机，同时箭上飞控计算机在各单机设备正常工作情况下启动飞行控制运算。2.根据权利要求1所述的一种箭地信息融合的低时延点火确认系统，其特征在于:所述综合测控装置包括PLC、第一发控调理电路和第二发控调理电路； 第一发控调理电路又包括继电器Kll、K12 ;第二发控调理电路又包括继电器Kdhl、Kdh2、Kdh3 和 Kdh4 ； 继电器Kll、K12的线包并联；继电器Kll的触点KllA与K12的触点K12A并联，触点KllB和K12B并联，并联后再相互串联； 继电器Kdhl、Kdh2、Kdh3和Kdh4的线包并联；继电器Kdhl的触点KdhlA与Kdh2的触点Kdh2A并联，触点KdhlB和Kdh2B并联，并联后再相互串联；继电器Kdh3的触点Kdh3A与Kdh4的触点Kdh4A并联，触点Kdh3B和Kdh4B并联，并联后再相互串联； PLC的输出端分别连接继电器1(11、1(12、1((1111、1((1112、1((1113和Kdh4的线包以及总线控制开关。3.根据权利要求2所述的一种箭地信息融合的低时延点火确认系统，其特征在于还包括:电磁继电器 Kyxl、Kyx2、Kzdhl 和 Kzdh2 ； 继电器Kzdhl的触点KzdhlA与Kzdh2的触点Kzdh2A并联，触点KzdhlB和Kzdh2B并联，并联后再相互串联，该串联的输入连接继电器Kdh1、Kdh2所有触点的并串联输出； 继电器Kyxl的触点KyxlA与Kyx2的触点Kyx2A并联，触点KyxlB和Kyx2B并联，并联后再相互串联，该串联的输入连接Kzdhl和Kzdh2所有触点并串联的输出。4.根据权利要求2所述的一种箭地信息融合的低时延点火确认系统，其特征还在于:所述综合测控装置中的发控调理电路可根据需求扩展到N个，本系统仅用到第一发控调理电路、第二发控调理电路，其他发控调理电路的具体实现根据具体功能设计。5.根据权利要求1所述的一种箭地信息融合的低时延点火确认系统，其特征在于:所述中心计算机包括CPU、1553B总线接口模块、开关量输出模块；开关量输出模块又包括固体继电器1、固体继电器2、固体继电器3、固体继电器4、固体继电器5、固体继电器6 ; CPU通过1553B总线接口模块，采集飞控计算机反馈的箭上各单机设备工作是否正常的判决结果，并当单机设备正常工作时，控制开关量输出模块中的继电器闭合输出“中间点火”指令； 固体继电器I和固体继电器2串联、固体继电器3和固体继电器4串联、固体继电器5和固体继电器6串联，然后再相互并联输出。6.一种基于权利要求5所述的箭地信息融合的低时延点火确认系统的确认方法，其特征在于包括步骤如下: (1)地面测发控系统的综合测控装置收到中心显控台发送的“初始点火”信号，进行梯形图逻辑运算以及信号调理后，输出“时统零点”信号到箭上飞控计算机； (2)箭上飞控计算机通过光耦接收“时统零点”信号后，将当前箭上时间清零，并向箭上其他单机设备发送执行时间同步操作指令；同时，箭上飞控计算机通过接收到的各单机设备反馈的时间同步情况，判断箭上关键单机是否工作正常，并将判断的结果反馈给地面测发控系统的中心计算机，同时箭上飞控计算机在各单机设备正常工作情况下启动飞行控制运算； (3)当中心计算机接收到箭上各单机设备工作正常的判决结果后，向综合测控装置发送“中间点火”指令； (4)综合测控装置接收到“中间点火”指令后，进行梯形图逻辑运算处理，输出“最终点火”控制信号引爆点火火工品以及输出“总线控制信号”断开总线控制开关。7.根据权利要求6所述的一种箭地信息融合的低时延点火确认方法，其特征在于:所述步骤(I)的具体实现步骤如下: (Ia)综合测控装置中的PLC对接收到来自中心显控台的三路“初始点火”信号，进行梯形图逻辑运算，输出两路“时统零点PLC”信号到综合测控装置中的第一发控调理电路； (Ib)综合测控装置中的第一发控调理电路，对接收到的信号进行信号调理:第一发控调理电路接收到“时统零点PLC”，第一发控调理电路的继电器K11、K12线包带电，K11、K12的所有触点闭合，经并串联输出“时统零点”信号给箭上飞控计算机。8.根据权利要求6所述的一种箭地信息融合的低时延点火确认方法，其特征在于:所述步骤(4)的具体实现步骤如下: (4a)综合测控装置中的PLC收到中心计算机的“中间点火”指令后进行梯形图逻辑运算处理，输出六路“最终点火PLC”信号到综合测控装置中的第二发控调理电路以及输出一路“总线控制信号”断开总线控制开关； (4b)第二发控调理电路，对接收到的信号进行信号调理:第二发控调理电路对接收到“最终点火PLC”信号进行三取二处理，然后驱动Kdhl、Kdh2、Kdh3、Kdh4四个电磁继电器线包，Kdhl、Kdh2所有触点并串联使点火火工品正母线带电，Kdh3、Kdh4所有触点并串联使点火火工品的负母线带电。
【专利摘要】一种箭地信息融合的低时延点火确认系统及确认方法地面测发控系统的综合测控装置收到中心显控台发送的“初始点火”信号，进行梯形图逻辑运算以及信号调理后，输出“时统零点”信号；飞控计算机收到“时统零点”信号通过时间同步判断箭上各单机是否工作正常；若工作正常，启动飞行控制程序，并将判断结果反馈给中心计算机，否则不启动飞行控制程序，将判断结果反馈给中心计算机，并等待地面后续处理；中心计算机接收箭上结果，若正常输出“中间点火”信号至综合测控装置；综合测控装置收到“中间点火”信号后，输出“最终点火”信号，经第二发控调理板引爆火工品，使箭地安全可靠分离。
【IPC分类】F02K9/95
【公开号】CN104895700
【申请号】CN201510178331
【发明人】王慧慧, 王焱宁, 郭波涛, 董沛君
【申请人】北京航天自动控制研究所, 中国运载火箭技术研究院
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月15日
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种箭地信息融合的低时延点火确认系统及方法，属于飞行器发射控制技术领域。
【背景技术】
[0002]点火信号是发射控制技术中的关键信号，用于引爆点火火工品实现箭地分离，也作为箭上飞控计算机的时统零点，用于进入飞行控制解算程序。
[0003]如图1所示，传统控制方案中，综合测控装置接收中心显控台的“初始点火信号”后，进行逻辑运算以及信号调理后，同时输出“最终点火信号”和“时统零点信号”，分别驱动点火火工品和启动飞行控制解算程序。传统设计方案存在以下问题:如果驱动点火火工品的同时箭上设备或软件状态异常，未正常进入飞行控制程序，与此同时点火火工品已起爆，箭体起飞，必然会造成发射任务失败。
【发明内容】
[0004]本发明的技术解决问题是:克服现有技术的不足，提供了一种箭地信息融合的低时延点火确认系统及方法，通过箭地信息融合技术，监测火箭起飞前的箭上状态，在点火过程中进行箭地配合与信息确认，提高了火箭发射的可靠性。
[0005]本发明的技术解决方案是:
[0006]一种箭地信息融合的低时延点火确认系统包括:地面测发控系统和箭上飞控计算机；地面测发控系统又包括综合测控装置、中心显控台和中心计算机；
[0007]中心显控台，为用户交互界面，向综合测控装置提供“初始点火”信号；
[0008]综合测控装置，收到中心显控台发送的“初始点火”信号，进行梯形图逻辑运算以及信号调理后，输出“时统零点”信号到箭上飞控计算机；同时综合测控装置接收到中心计算机的“中间点火”指令后，进行梯形图逻辑运算处理，输出“最终点火”控制信号引爆点火火工品以及输出“总线控制信号”断开总线控制开关。
[0009]中心计算机，采集箭上飞控计算机反馈的箭上各单机设备工作是否正常的判决结果，并当单机设备正常工作时，向综合测控装置发送“中间点火”指令；
[0010]箭上飞控计算机，接收“时统零点”信号后，将当前箭上时间清零，并向箭上其他单机设备发送执行时间同步操作指令；同时，箭上飞控计算机通过接收到的各单机设备反馈的时间同步情况，判断箭上关键单机是否工作正常，并将判断的结果反馈给地面测发控系统的中心计算机，同时箭上飞控计算机在各单机设备正常工作情况下启动飞行控制运算。
[0011]综合测控装置包括PLC、第一发控调理电路和第二发控调理电路；
[0012]第一发控调理电路又包括继电器Kll、K12 ;第二发控调理电路又包括继电器Kdhl、Kdh2、Kdh3 和 Kdh4 ；
[0013]继电器K11、K12的线包并联；继电器Kll的触点KllA与K12的触点K12A并联，触点KllB和K12B并联，并联后再相互串联；
[0014]继电器Kdhl、Kdh2、Kdh3和Kdh4的线包并联；继电器Kdhl的触点KdhlA与Kdh2的触点Kdh2A并联，触点KdhlB和Kdh2B并联，并联后再相互串联；继电器Kdh3的触点Kdh3A与Kdh4的触点Kdh4A并联，触点Kdh3B和Kdh4B并联，并联后再相互串联；
[0015]PLC的输出端分别连接继电器Kll、K12、Kdhl、Kdh2、Kdh3和Kdh4的线包以及总线控制开关。
[0016]本发明还包括:电磁继电器Kyxl、Kyx2、Kzdhl和Kzdh2 ；
[0017]继电器Kzdhl的触点KzdhlA与Kzdh2的触点Kzdh2A并联，触点KzdhlB和Kzdh2B并联，并联后再相互串联，该串联的输入连接继电器Kdhl、Kdh2所有触点的并串联输出；
[0018]继电器Kyxl的触点KyxlA与Kyx2的触点Kyx2A并联，触点KyxlB和Kyx2B并联，并联后再相互串联，该串联的输入连接Kzdhl和Kzdh2所有触点并串联的输出。
[0019]综合测控装置中的发控调理电路可根据需求扩展到N个，N个发控调理电路具体实现根据具体功能来实现。
[0020]中心计算机包括CPU、1553B总线接口模块、开关量输出模块；开关量输出模块又包括固体继电器1、固体继电器2、固体继电器3、固体继电器4、固体继电器5、固体继电器6 ；
[0021]CPU通过1553B总线接口模块，采集飞控计算机反馈的箭上各单机设备工作是否正常的判决结果，并当单机设备正常工作时，控制开关量输出模块中的继电器闭合输出“中间点火”指令；
[0022]固体继电器I和固体继电器2串联、固体继电器3和固体继电器4串联、固体继电器5和固体继电器6串联，然后再相互并联输出。
[0023]一种箭地信息融合的低时延点火确认系统的确认方法，包括步骤如下:
[0024](I)地面测发控系统的综合测控装置收到中心显控台发送的“初始点火”信号，进行梯形图逻辑运算以及信号调理后，输出“时统零点”信号到箭上飞控计算机；
[0025](2)箭上飞控计算机通过光耦接收“时统零点”信号后，将当前箭上时间清零，并向箭上其他单机设备发送执行时间同步操作指令；同时，箭上飞控计算机通过接收到的各单机设备反馈的时间同步情况，判断箭上关键单机是否工作正常，并将判断的结果反馈给地面测发控系统的中心计算机，同时箭上飞控计算机在各单机设备正常工作情况下启动飞行控制运算；
[0026](3)当中心计算机接收到箭上各单机设备工作正常的判决结果后，向综合测控装置发送“中间点火”指令；
[0027](4)综合测控装置接收到“中间点火”指令后，进行梯形图逻辑运算处理，输出“最终点火”控制信号引爆点火火工品以及输出“总线控制信号”断开总线控制开关。
[0028]步骤(I)的具体实现步骤如下:
[0029](Ia)综合测控装置中的PLC对接收到来自中心显控台的三路“初始点火”信号，进行梯形图逻辑运算，输出两路“时统零点PLC”信号到综合测控装置中的第一发控调理电路；
[0030](Ib)综合测控装置中的第一发控调理电路，对接收到的信号进行信号调理:第一发控调理电路接收到“时统零点PLC”信号，第一发控调理电路的继电器K11、K12线包带电，K11、K12的所有触点闭合，并串联输出“时统零点”信号给箭上飞控计算机。
[0031]步骤(4)的具体实现步骤如下:
[0032](4a)综合测控装置中的PLC收到中心计算机的“中间点火”指令后进行梯形图逻辑运算处理，输出六路“最终点火PLC”信号到综合测控装置中的第二发控调理电路以及输出一路“总线控制信号”断开总线控制开关；
[0033](4b)第二发控调理电路，对接收到的信号进行信号调理:第二发控调理电路对接收到“最终点火PLC”信号进行三取二处理，然后驱动Kdhl、Kdh2、Kdh3、Kdh4四个电磁继电器线包，Kdh 1、Kdh2所有触点并串联使点火火工品正母线带电，Kdh3、Kdh4所有触点并串联使点火火工品的负母线带电。
[0034]本发明与现有技术相比的有益效果是:
[0035](I)本发明通过时间同步的方式进行箭上单机设备是否工作正常的检测以及地面测发控系统收到箭上控制系统返回的“各单机设备工作正常”的回令后才引爆点火火工品，保证了箭地信息的融合，进而监测火箭起飞前的箭上状态，在点火过程中进行箭地配合与信息确认，能够避免箭上软硬件故障带来的发射风险，加强了点火过程的保障，提高发射的可靠性。
[0036](2)本发明中心计算机采用1553B总线+固体继电器接口的箭地信息融合方式，缩短了点火确认时间，确保起飞前软硬件工作正常，保证发射控制的安全性，大大提高了工作效率。
[0037](3)本发明并未更改硬件的基础，通过合理的箭地信息融合方式实现了火箭发射的可靠性保证，因此本发明通用性强，不增加器件，硬件成本低，可靠性高，利于推广应用。
[0038](4)本发明的中心计算机采用6个固体继电器的形式实现数据通信，固体继电器具有 开关速度快、工作可靠性高的特点，将六个固体继电器两两串联再并联的方式，提高了点火电路的可靠性和安全性。
【附图说明】
[0039]图1为现有技术系统示意图；
[0040]图2为本发明系统示意图；
[0041]图3为本发明具体电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0042]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行进一步的详细描述。
[0043]，在现有技术中，一般都是当地面测发控系统判断满足点火条件后，直接进行点火，现在本发明是需要地面和箭上同时满足点火条件，可提高点火的可靠性和安全性。
[0044]如图2、3所示，一种箭地信息融合的低时延点火确认系统包括:地面测发控系统和箭上飞控计算机；地面测发控系统又包括综合测控装置、中心显控台和中心计算机；
[0045]中心显控台，为用户交互界面，向综合测控装置提供“初始点火”信号；
[0046]综合测控装置，收到中心显控台发送的“初始点火”信号，进行梯形图逻辑运算以及信号调理后，输出“时统零点”信号到箭上飞控计算机；同时综合测控装置接收到中心计算机的“中间点火”指令后，进行梯形图逻辑运算处理，输出“最终点火”控制信号引爆点火火工品以及输出“总线控制信号”断开总线控制开关。
[0047]综合测控装置包括PLC、第一发控调理电路和第二发控调理电路；
[0048]第一发控调理电路又包括继电器Kll、K12 ;第二发控调理电路又包括继电器Kdhl、Kdh2、Kdh3 和 Kdh4 ；
[0049]继电器K11、K12的线包并联；继电器Kll的触点KllA与K12的触点K12A并联，触点KllB和K12B并联，并联后再相互串联；
[0050]继电器Kdhl、Kdh2、Kdh3和Kdh4的线包并联；继电器Kdhl的触点KdhlA与Kdh2的触点Kdh2A并联，触点KdhlB和Kdh2B并联，并联后再相互串联；继电器Kdh3的触点Kdh3A与Kdh4的触点Kdh4A并联，触点Kdh3B和Kdh4B并联，并联后再相互串联；
[0051]PLC的输出端分别连接继电器Kll、K12、Kdhl、Kdh2、Kdh3和Kdh4的线包以及总线控制开关。
[0052]综合测控装置中的发控调理电路可根据需求扩展到N个，本系统仅用到第一发控调理电路、第二发控调理电路，其他发控调理电路根据具体功能具体实现。
[0053]中心计算机，采集箭上飞控计算机反馈的箭上各单机设备工作是否正常的判决结果，并当单机设备正常工作时，向综合测控装置发送“中间点火”指令；箭上各单机设备包括控制组合、惯性仪器、伺服子系统以及测量组合等。
[0054]中心计算机包括CPU、1553B总线接口模块、开关量输出模块；开关量输出模块又包括固体继电器1、固体继电器2、固体继电器3、固体继电器4、固体继电器5、固体继电器6 ；
[0055]CPU通过1553B总线接口模块，采集飞控计算机反馈的箭上各单机设备工作是否正常的判决结果，并当单机设备正常工作时，控制开关量输出模块中的继电器闭合输出“中间点火”指令；
[0056]固体继电器I和固体继电器2串联、固体继电器3和固体继电器4串联、固体继电器5和固体继电器6串联，然后再相互并联输出。固体继电器具有开关速度快、工作可靠性高的特点，将六个固体继电器两两串联再并联的方式，提高了点火电路的可靠性和安全性。
[0057]箭上飞控计算机，通过光耦接收“时统零点”信号后，将当前箭上时间清零，并向箭上其他单机设备发送执行时间同步操作指令；同时，箭上飞控计算机通过接收到的各单机设备反馈的时间同步情况，判断箭上关键单机是否工作正常，并将判断的结果反馈给地面测发控系统的中心计算机，同时箭上飞控计算机在各单机设备正常工作情况下启动飞行控制运算。
[0058]为了起爆的安装可靠，本发明还包括电磁继电器Kyxl、Kyx2、Kzdhl和Kzdh2 ；
[0059]继电器Kzdhl的触点KzdhlA与Kzdh2的触点Kzdh2A并联，触点KzdhlB和Kzdh2B并联，并联后再相互串联，该串联的输入连接继电器Kdhl、Kdh2所有触点的并串联输出；
[0060]继电器Kyxl的触点KyxlA与Kyx2的触点Kyx2A并联，触点KyxlB和Kyx2B并联，并联后再相互串联，该串联的输入连接Kzdhl和Kzdh2所有触点并串联的输出。
[0061 ] 一种箭地信息融合的低时延点火确认系统的确认方法，包括步骤如下:
[0062](I)地面测发控系统的综合测控装置收到中心显控台发送的“初始点火”信号，进行梯形图逻辑运算以及信号调理后，输出“时统零点”信号到箭上飞控计算机；
[0063]步骤(I)的具体实现步骤如下:
[0064](Ia)综合测控装置中的PLC对接收到来自中心显控台的三路“初始点火”信号，进行梯形图逻辑运算，输出两路“时统零点”信号到综合测控装置中的第一发控调理电路；
[0065]根据测发控流程执行情况人为判断测发控系统满足点火条件后，用于按下中心显控台SBl开关，SBl开关闭合，正母线电压+M3送至PLC的输入端。
[0066](Ib)综合测控装置中的第一发控调理电路，对接收到的信号进行信号调理:第一发控调理电路接收到“时统零点PLC”信号，正母线电压连接到两个并联的继电器K11、K12线包上，第一发控调理电路的继电器Kll、K12线包带电，Kll、K12的所有触点闭合(K11A、K12A、K11B、K12B)，经并串联输出“时统零点”给箭上飞控计算机。
[0067](2)箭上飞控计算机通过光耦接收“时统零点”信号后，将当前箭上时间清零，并向箭上其他单机设备发送执行时间同步操作指令；同时，箭上飞控计算机通过接收到的各单机设备反馈的时间同步情况，判断箭上关键单机是否工作正常(将发送的时间同步操作指令与返回的各单机设备的同步确认值进行比较，如果各单机设备同步确认值全部回读成功并分别与箭上飞控计算机发送的同步操作指令数据相同，则认为单机设备工作正常)，并将判断的结果通过1553B总线反馈给地面测发控系统的中心计算机，同时箭上飞控计算机在各单机设备正常工作情况下启动飞行控制运算，若各单机设备不正常工作，箭上飞控计算机不再启动飞行控制程序，等待后续地面处理；采用1553B总线进行箭地通讯，使箭地信息融合过程不增加器件，降低成本；
[0068](3)当中心计算机接收到箭上各单机设备工作正常的判决结果后，向综合测控装置发送“中间点火”指令；
[0069]中心计算机CPU通过1553B总线接口模块，采集飞控计算机反馈的箭上各单机设备工作是否正常的判决结果，并当单机设备正常工作时，控制开关量输出模块中的固体继电器I?固体继电器6动作，固体继电器I?固体继电器6触点两两串联再并联输出“中间点火”指令，固体继电器具有开关速度快的特性，为箭地信息融合的低时延特性提供了保障。
[0070](4)综合测控装置接收到“中间点火”指令后，进行梯形图逻辑运算处理，输出“最终点火”控制信号引爆点火火工品以及输出“总线控制信号”断开总线控制开关。
[0071]步骤(4)中的具体实现步骤如下:
[0072](4a)综合测控装置中的PLC收到中心计算机的“中间点火”指令后进行梯形图逻辑运算处理，输出六路“最终点火PLC”信号到综合测控装置中的第二发控调理电路以及输出一路“总线控制信号”断开总线控制开关；总线控制信号有以下作用:输出“总线控制信号”断开1553B总线开关，切断测发控系统与飞控计算机的1553B总线通道，将匹配电阻接入箭上总线末端，实现箭地总线的分离，确保起飞后箭上1553B总线通道的通信质量。
[0073](4b)第二发控调理电路，对接收到的信号进行信号调理:第二发控调理电路对接收到“点火”信号进行三取二处理，然后驱动Kdhl、Kdh2、Kdh3、Kdh4四个电磁继电器线包，Kdhl、Kdh2所有触点(KdhlA 、Kdh2A、KdhlB、Kdh2B)并串联使点火火工品正母线带电，Kdh3、Kdh4所有触点(Kdh3A、Kdh4A、Kdh3B、Kdh4B)并串联使点火火工品的负母线带电。
[0074]为提高火工品控制的安全性，在点火控制通道中串联如下限制条件:Kyxl、Kyx2电磁继电器触点并串联，KzdhU Kzh2电磁继电器触点并串联，保证在允许点火的区间内完成点火。具体实现如下:继电器Kzdhl的触点KzdhlA与Kzdh2的触点Kzdh2A并联，触点KzdhlB和Kzdh2B并联，并联后再相互串联，该串联的输入连接继电器Kdhl、Kdh2所有触点的并串联输出。继电器Kyxl的触点KyxlA与Kyx2的触点Kyx2A并联，触点KyxlB和Kyx2B并联，并联后再相互串联，该串联的输入连接Kzdhl和Kzdh2所有触点并串联的输出。
[0075]点火通道中各触点闭合，M3母线电压经限流电阻加到点火火工品两端，火工品引爆，箭体在点火后起飞。
[0076]本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。
【主权项】
1.一种箭地信息融合的低时延点火确认系统，其特征在于包括:地面测发控系统和箭上飞控计算机；地面测发控系统又包括综合测控装置、中心显控台和中心计算机； 中心显控台，为用户交互界面，向综合测控装置提供“初始点火”信号。 综合测控装置，收到中心显控台发送的“初始点火”信号，进行梯形图逻辑运算以及信号调理后，输出“时统零点”信号到箭上飞控计算机；同时综合测控装置接收到中心计算机的“中间点火”指令后，进行梯形图逻辑运算处理，输出“最终点火”控制信号引爆点火火工品以及输出“总线控制信号”断开总线控制开关。 中心计算机，采集箭上飞控计算机反馈的箭上各单机设备工作是否正常的判决结果，并当单机设备正常工作时，向综合测控装置发送“中间点火”指令。 箭上飞控计算机，接收“时统零点”信号后，将当前箭上时间清零，并向箭上其他单机设备发送执行时间同步操作指令；同时，箭上飞控计算机通过接收到的各单机设备反馈的时间同步情况，判断箭上关键单机是否工作正常，并将判断的结果反馈给地面测发控系统的中心计算机，同时箭上飞控计算机在各单机设备正常工作情况下启动飞行控制运算。2.根据权利要求1所述的一种箭地信息融合的低时延点火确认系统，其特征在于:所述综合测控装置包括PLC、第一发控调理电路和第二发控调理电路； 第一发控调理电路又包括继电器Kll、K12 ;第二发控调理电路又包括继电器Kdhl、Kdh2、Kdh3 和 Kdh4 ； 继电器Kll、K12的线包并联；继电器Kll的触点KllA与K12的触点K12A并联，触点KllB和K12B并联，并联后再相互串联； 继电器Kdhl、Kdh2、Kdh3和Kdh4的线包并联；继电器Kdhl的触点KdhlA与Kdh2的触点Kdh2A并联，触点KdhlB和Kdh2B并联，并联后再相互串联；继电器Kdh3的触点Kdh3A与Kdh4的触点Kdh4A并联，触点Kdh3B和Kdh4B并联，并联后再相互串联； PLC的输出端分别连接继电器1(11、1(12、1((1111、1((1112、1((1113和Kdh4的线包以及总线控制开关。3.根据权利要求2所述的一种箭地信息融合的低时延点火确认系统，其特征在于还包括:电磁继电器 Kyxl、Kyx2、Kzdhl 和 Kzdh2 ； 继电器Kzdhl的触点KzdhlA与Kzdh2的触点Kzdh2A并联，触点KzdhlB和Kzdh2B并联，并联后再相互串联，该串联的输入连接继电器Kdh1、Kdh2所有触点的并串联输出； 继电器Kyxl的触点KyxlA与Kyx2的触点Kyx2A并联，触点KyxlB和Kyx2B并联，并联后再相互串联，该串联的输入连接Kzdhl和Kzdh2所有触点并串联的输出。4.根据权利要求2所述的一种箭地信息融合的低时延点火确认系统，其特征还在于:所述综合测控装置中的发控调理电路可根据需求扩展到N个，本系统仅用到第一发控调理电路、第二发控调理电路，其他发控调理电路的具体实现根据具体功能设计。5.根据权利要求1所述的一种箭地信息融合的低时延点火确认系统，其特征在于:所述中心计算机包括CPU、1553B总线接口模块、开关量输出模块；开关量输出模块又包括固体继电器1、固体继电器2、固体继电器3、固体继电器4、固体继电器5、固体继电器6 ; CPU通过1553B总线接口模块，采集飞控计算机反馈的箭上各单机设备工作是否正常的判决结果，并当单机设备正常工作时，控制开关量输出模块中的继电器闭合输出“中间点火”指令； 固体继电器I和固体继电器2串联、固体继电器3和固体继电器4串联、固体继电器5和固体继电器6串联，然后再相互并联输出。6.一种基于权利要求5所述的箭地信息融合的低时延点火确认系统的确认方法，其特征在于包括步骤如下: (1)地面测发控系统的综合测控装置收到中心显控台发送的“初始点火”信号，进行梯形图逻辑运算以及信号调理后，输出“时统零点”信号到箭上飞控计算机； (2)箭上飞控计算机通过光耦接收“时统零点”信号后，将当前箭上时间清零，并向箭上其他单机设备发送执行时间同步操作指令；同时，箭上飞控计算机通过接收到的各单机设备反馈的时间同步情况，判断箭上关键单机是否工作正常，并将判断的结果反馈给地面测发控系统的中心计算机，同时箭上飞控计算机在各单机设备正常工作情况下启动飞行控制运算； (3)当中心计算机接收到箭上各单机设备工作正常的判决结果后，向综合测控装置发送“中间点火”指令； (4)综合测控装置接收到“中间点火”指令后，进行梯形图逻辑运算处理，输出“最终点火”控制信号引爆点火火工品以及输出“总线控制信号”断开总线控制开关。7.根据权利要求6所述的一种箭地信息融合的低时延点火确认方法，其特征在于:所述步骤(I)的具体实现步骤如下: (Ia)综合测控装置中的PLC对接收到来自中心显控台的三路“初始点火”信号，进行梯形图逻辑运算，输出两路“时统零点PLC”信号到综合测控装置中的第一发控调理电路； (Ib)综合测控装置中的第一发控调理电路，对接收到的信号进行信号调理:第一发控调理电路接收到“时统零点PLC”，第一发控调理电路的继电器K11、K12线包带电，K11、K12的所有触点闭合，经并串联输出“时统零点”信号给箭上飞控计算机。8.根据权利要求6所述的一种箭地信息融合的低时延点火确认方法，其特征在于:所述步骤(4)的具体实现步骤如下: (4a)综合测控装置中的PLC收到中心计算机的“中间点火”指令后进行梯形图逻辑运算处理，输出六路“最终点火PLC”信号到综合测控装置中的第二发控调理电路以及输出一路“总线控制信号”断开总线控制开关； (4b)第二发控调理电路，对接收到的信号进行信号调理:第二发控调理电路对接收到“最终点火PLC”信号进行三取二处理，然后驱动Kdhl、Kdh2、Kdh3、Kdh4四个电磁继电器线包，Kdhl、Kdh2所有触点并串联使点火火工品正母线带电，Kdh3、Kdh4所有触点并串联使点火火工品的负母线带电。
【专利摘要】一种箭地信息融合的低时延点火确认系统及确认方法地面测发控系统的综合测控装置收到中心显控台发送的“初始点火”信号，进行梯形图逻辑运算以及信号调理后，输出“时统零点”信号；飞控计算机收到“时统零点”信号通过时间同步判断箭上各单机是否工作正常；若工作正常，启动飞行控制程序，并将判断结果反馈给中心计算机，否则不启动飞行控制程序，将判断结果反馈给中心计算机，并等待地面后续处理；中心计算机接收箭上结果，若正常输出“中间点火”信号至综合测控装置；综合测控装置收到“中间点火”信号后，输出“最终点火”信号，经第二发控调理板引爆火工品，使箭地安全可靠分离。
【IPC分类】F02K9/95
【公开号】CN104895700
【申请号】CN201510178331
【发明人】王慧慧, 王焱宁, 郭波涛, 董沛君
【申请人】北京航天自动控制研究所, 中国运载火箭技术研究院
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月15日
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