一种基于4G技术的智能无人发射控制系统的制作方法

本发明涉及发射控制技术领域。更具体地，涉及一种基于4g技术的智能无人发射控制系统。

背景技术：

发射控制系统是对火箭、导弹、航天器等的发射实施指挥、监控和管理的系统，由发射控制、指挥控制、安全控制、计算中心和设备保障等子系统组成。发射控制系统作为小型飞行器发射平台的核心部件，负责完成小型飞行器状态监测及发射控制。

随着小型飞行器发射平台部署环境的复杂性、可达性差、维护不便利等，无人自主发射控制系统已经成为未来发展趋势，此系统可极大的降低人力、物力投入，降低维护成本。

但是，目前的发射控制系统还存在以下两个问题：

(1)发射控制对通信传输的稳定性和网络覆盖性有着更高的要求，目前的发射控制系统还不能完全可靠的实现远程决策控制；

(2)目前的无人发射控制系统只是一定程度上的自主工作，发射控制系统不能可靠的实现自主储能供电工作，即不能实现完全的无人值守。

因此，需要提供一种能够实现自主工作和远程监控的智能无人发射控制系统。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于4g技术的智能无人发射控制系统，通过利用太阳辐射进行自主储能，实现无人值守自主运行，利用太阳能发电技术，实现发射控制系统自主储能供电工作，及通过采用4g技术实现发射控制系统的远程控制。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于4g技术的智能无人发射控制系统，该系统包括综合控制终端和发射控制终端，其中

综合控制终端，用于通过4g基站与远程指控中心进行信息交互，控制发射控制系统的充电管理和供电分配管理，包括第一主控制器、4g无线通信模块、数据存储模块、第一can总线接口和电源单元，4g无线通信模块、数据存储模块、第一can总线接口和电源单元分别与第一主控制器电连接；和

发射控制终端，与综合控制终端电连接，包括多个发射控制装置，多个发射控制装置相互独立且具有不同的地址码，用于对对应的飞行器进行控制，其中多个发射控制装置中的每个发射控制装置包括第二主控制器、第二can总线接口、供电隔离电路、火工品检测电路、火工品激活电路和rs422通信接口，第二can总线接口、供电隔离电路、火工品检测电路、火工品激活电路和rs422通信接口分别与第二主控制器电连接，火工品激活电路还与供电隔离电路电连接，火工品检测电路、火工品激活电路和rs422通信接口还分别与飞行器进行电连接；

其中，综合控制终端通过第一can总线接口接入can总线，发射控制装置通过第二can总线接口接入can总线。

优选地，电源单元包括电源管理模块、太阳能电池阵和锂离子电池，其中，电源管理模块与第一主控制器电连接，锂离子电池和太阳能电池阵分别与电源管理模块电连接，太阳能电池阵还与锂离子电池阵电连接；

其中，

电源管理模块用于对锂离子电池进行充放电管理，对锂离子电池进行电压电流监测，对太阳能电池阵进行电压监测，及对发射控制终端进行供电分配；

太阳能阵用于光照期间进行发电，对锂离子电池进行充电，及为综合控制终端和多个发射控制装置供电；

锂离子电池用于光照期间用于无光照期间为综合控制终端和多个发射控制装置供电。

进一步优选地，电源管理模块用于提供24v直流供电信号。

优选地，数据存储模块采用可擦除且掉电数据不丢失的存储器，用于记录综合控制终端对外数据交互信息、锂离子电池的充放电过程和电压电流采样数据。

优选地，对对应的飞行器进行控制包括：飞行器上电初始化、飞行器类型识别、飞行器射前状态检查和飞行器发射控制。

优选地，第一can总线接口和第二can总线接口包括can总线驱动电路，用于实现综合控制终端与发射控制装置的通信数据信息交互物理层链路，通信数据信息交互包括：飞行器加电/断电命令及其应答处理、激活脉冲通道解锁/闭锁及其应答处理、飞行器发射命令及其应答处理。

优选地，火工品激活电路包括安全继电器解锁/闭锁电路、飞行器火工品热电池、飞行器密封盖开盖及飞行器拔销激活脉冲电路，其中火工品激活电路的激活脉冲幅度为24v，脉宽为50ms，火工品激活电流小于等于1a。

优选地，火工品检测电路用于识别飞行器类型，激活脉冲通道检测及飞行器在架/离架状态检测。

优选地，rs422通信接口包括usart转rs422接口电路及rs422隔离保护电路，用于实现发射控制装置与飞行器信息数据交互物理层链路，信息数据交互包括：飞行器自检、飞行器自检结果下传、飞行器参数装订及飞行器启动飞控程序。

进一步优选地，供电隔离电路接收24v直流供电信号，并将24v直流供电信号隔离转换为24v直流电压、5v直流电压和3.3v直流电压；其中，24v直流电压用于为飞行器在架状态正常工作供电，5v直流电压和3.3v直流电压用于为第二主控制器、火工品检测电路和火工品激活电路供电。

本发明的有益效果如下：

本发明中提供一种基于4g技术的智能无人发射控制系统，包括综合控制终端和发射控制终端，其中综合控制终端用于通过4g基站与远程指控中心进行信息交互，控制所述发射控制系统的充电管理和供电分配管理，发射控制终端相互独立且具有不同的地址码，用于对对应的飞行器进行控制。本发明中基于4g技术的智能无人发射控制系统，通过利用太阳辐射进行自主储能实现无人值守自主运行，利用太阳能发电技术实现发射控制系统自主储能供电工作，并采用4g技术实现发射控制系统的远程控制。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本发明中一种基于4g技术的智能无人发射控制系统原理框图。

图2示出本发明实施例中综合控制终端原理框图。

图3示出本发明实施例中发射控制终端原理框图。

图4示出本发明实施例中系统工作模式转换图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

需理解的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在通信领域，4g是集3g与wlan于一体，并能够快速传输数据、高质量、音频、视频和图像等。4g能够以100mbps以上的速度下载，比家用宽带adsl(4兆)快25倍，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。此外，4g可以在dsl和有线电视调制解调器没有覆盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。很明显，4g有着不可比拟的优越性。

在能源领域，太阳能的能源是来自地球外部天体的能源(主要是太阳能)，是太阳中的氢原子核在超高温时聚变释放的巨大能量，人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。我们生活所需的煤炭、石油、天然气等化石燃料都是因为各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来后，再由埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成。此外，水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的。

本发明中提供一种基于4g技术的智能无人发射控制系统，包括综合控制终端和发射控制终端，其中综合控制终端用于通过4g基站与远程指控中心进行信息交互，控制所述发射控制系统的充电管理和供电分配管理，发射控制终端相互独立且具有不同的地址码，用于对对应的飞行器进行控制。

本发明中，基于4g技术的智能无人发射控制系统通过利用太阳辐射进行自主储能实现无人值守自主运行，利用太阳能发电技术实现发射控制系统自主储能供电工作，并采用4g技术实现发射控制系统的远程控制。

下面结合一个具体实施例进行说明

如图1所示，一种基于4g技术的智能无人发射控制系统，包括综合控制终端1及发射控制终端2。

综合控制终端1负责完成与远程指控中心信息交互，负责完成与发射控制终端信息交互及负责完成系统充电管理及供电分配管理。

发射控制终端2包括四个相互独立的发射控制装置3及互联电缆，四个发射控制装置3功能性能完全一致。通过互联电缆分配四个发射控制装置2不同地址码，保证四个发射控制装置2总线上地址互不冲突。

应说明的是，本实施例中发射控制装置的数量为四个，本发明中对发射控制装置的数量并不做限制。

所述发射控制装置3，负责完成上电初始化飞行器类型识别，负责完成飞行器射前状态检查及发射控制工作及负责完成与综合控制终端信息交互。

如图2所示，对本实施例中一种基于4g技术的智能无人发射控制系统中综合控制终端1做进一步说明：

综合控制终端1包括主控制器1-1、电源管理模块1-2、数据存储模块1-3、4g无线通信模块1-4、太阳能电池阵1-5、锂电池1-6及can总线接口1-7。

本实施例中，主控制器1-1采用低功耗32位处理器，该控制器自带ad转换模块、can通信接口(通讯速率高达1mbit/s，标准can2.0a、can2.0b协议)、usart接口及spi通信接口。usart接口用于实现4g无线通信模块1-4信息交互；spi通信接口用于扩展数据存储模块1-3。

本实施例中，电源管理模块1-2主要负责锂离子电池1-6充放电管理、锂离子电池1-6电压电流监测、太阳能电池阵1-5电压监测及发射控制终端2供电控制分配。

本实施例中，数据存储模块1-3采用可擦除、掉电数据不丢失的存储器，用于记录综合控制终端对外数据信息交互信息，记录锂离子电池1-6充放电过程及电压电流采样数据。

本实施例中4g无线通信模块1-4，采用移柯4g无线模块l506，该模块通过uart接口与主控制器1-1进行通信。

本实施例中，太阳能电池阵1-5用于光照期间进行发电并对锂离子电池1-6进行充电，同时为综合控制终端1及四个发射控制装置3正常工作供电。

本实施例中，锂电池1-6，用于无光照期间进行为综合控制终端1及四个发射控制装置3正常工作供电提供能源。

本实施例中，can总线接口1-7主要包括can总线驱动电路，用于实现与发射控制装置3的通信数据信息交互物理层链路。通信数据信息交互内容包括：飞行器加电/断电命令及应答处理、激活脉冲通道解锁/闭锁及应答处理、飞行器发射命令及应答处理。

如图3所示，对本实施例中一种基于4g技术的智能无人发射控制系统中发射控制终端2中发射控制装置3做进一步说明：

发射控制装置3包括主控制器3-1、火工品激活电路3-2火工品检测电路3-3can总线接口3-4供电隔离电路3-5及rs422通信接口3-6。

本实施例中，主控制器3-1采用意法半导体8位低功耗mcu(stm8af526x系列)，该控制器自带can通信接口(通讯速率高达1mbit/s，标准can2.0a、can2.0b协议)、usart接口及spi通信接口，其中spi通信接口用于扩展数据记录模块。

本实施例中，火工品激活电路3-2包括安全继电器解锁/闭锁电路、飞行器火工品热电池、飞行器密封盖开盖及飞行器拔销激活脉冲电路。其中激活脉冲幅度为24v，脉宽50ms；火工品激活所需电流均不大于1a。

本实施例中，火工品检测电路3-3用于识别飞行器类型、激活脉冲通道检测、飞行器在架/离架状态检测等。

本实施例中，can总线接口3-4主要包括can总线驱动电路，用于实现与发射控制装置3的通信数据信息交互物理层链路。信息交互内容包括：飞行器加电/断电命令及应答、激活脉冲通道解锁/闭锁命令及应答、飞行器发射命令及应答。

本实施例中，供电隔离电路3-5将实现外部输入供电24vdc隔离转换为24vdc、5vdc及3.3vdc。其中24vdc用于飞行器在架状态正常工作提供能源，5vdc及3.3vdc用于主控制器3-1及辅助模块正常工作提供能源。

本实施例中，rs422通信接口3-6包括usart转rs422接口电路及rs422隔离保护电路，用于实现发射控制装置3与飞行器信息数据交互物理层链路。信息数据交互内容包括：飞行器自检、飞行器自检结果下传、飞行器参数装订及飞行器启动飞控程序等。

如图4所示，本申请中一种基于4g技术的智能无人发射控制系统具体实施方法做进一步说明：

本系统工作模式有四种：休眠模式、待机模式、工作模式及维护模式。

综合控制终端1首次上电工作后处于待机模式，待机模式下，综合控制终端1及发射控制装置3正常工作。

综合控制终端1等待远程指控中心通过4g基站发送的指令信息，若30min内未收到远程指控中心指令信息，综合控制终端1控制电源管理模块1-2断开发射控制装置3供电输入，发射控制装置3停止工作。

综合控制终端1由待机模式转入休眠模式，使得整个发射控制系统处于低功耗运行状态。

综合控制终端1处于休眠模式下，一直等待远程控制中心指令信息，若收到指令信息，综合控制终端1控制电源管理模块1-2闭合发射控制装置3供电输入，发射控制装置3加电正常工作。

综合控制终端1由休眠模式转入待机模式。

综合控制终端1处于待机模式下，若收到远程控制中心设置“工作模式”命令，综合控制终端1进入工作模式，完成与发射控制装置3进行通信链路建立，获取发射控制装置3及飞行器状态信息，并将状态信息通过4g无线网络回报远程控制中心。

综合控制终端1进入工作模式，工作模式下，综合控制终端1负责完成远程控制中心指令信息(包括飞行器加电/断电命令、激活脉冲通道解锁/闭锁命令、飞行器发射命令)接收解析，并将指令信息按照约定协议组帧转发至发射控制装置3。

负责完成发射控制装置3应答信息(飞行器加电/断电应答、激活脉冲通道解锁/闭锁应答、飞行器发射应答)接收解析，并将应答信息按照约定协议组帧通过4g无线网络回报至远程控制中心。

综合控制终端1处于待机模式下，若收到远程控制中心设置“维护模式”命令，综合控制终端1进入维护模式，维护模式下，综合控制终端1主要完成锂离子电池1-6、太阳能电池阵1-5综合状态诊断评估。

发射控制装置3完成飞行器加电自主测试。

本领域技术人员可知，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。