一种基于箭载环境数据获取的无线自适应测量方法及系统与流程

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一种基于箭载环境数据获取的无线自适应测量方法及系统与流程

本发明涉及飞行器箭载环境数据获取过程,主要用于对飞行器箭上温度、压力、振动等环境数据进行敏感、处理、无线传输和综合的一种测量技术。



背景技术:

箭载环境对于飞行器各系统工作状态、工作性能、故障诊断分析、设计改进具有重要意义,传感器系统是获取箭载环境数据的关键手段。传统传感器系统中,由箭上配电器通过电缆网完成对各类传感器的供电输入,不同传感器分别将温度、压力、振动等非电量参数转化为电压信号,再通过电缆网输出至数据综合单元,经过中心程序器统一编帧,由发射机传送至地面。

传统传感器系统具有传感器种类繁多、数量众多、占据空间庞大、电缆网系统复杂、铺设范围广等特点,带来飞行器测量系统线缆设计繁杂、安装空间拥挤、超重等实际问题;而当有临时增减测点或对已有测点位置进行变动的需求时,将涉及电缆网重新设计、电缆分支长度调整等一系列工作,对飞行器总体研制进度和测量系统设计能力造成了一定的消耗。



技术实现要素:

本发明所要解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提供一种基于箭载环境数据获取的无线自适应测量方法及系统,解决了传统传感器系统线缆繁杂、重量过大、安装更换困难等问题。

本发明包括如下技术方案:一种基于箭载环境数据获取的无线自适应测量方法,步骤如下:

(1)启动无线传感器子节点;

(2)启动无线数据接收控制器,获取无线传感器子节点信息;

(3)对无线传感系统进行组网;

(4)对无线传感系统进行环境参数的敏感和获取;

(5)当收到来自手持信标机的休眠指令时,则进入睡眠模式,完成测量任务。

所述步骤(1)的具体过程为:

步骤11:无线传感器子节点按照唤醒周期从睡眠模式唤醒,并侦听信道;

步骤12:若没有接收到任何信号,无线传感器子节点继续睡眠至下一个唤醒周期;若接收到来自手持信标机的唤醒指令,无线传感器子节点进入待机模式;

步骤13:手持信标机对所唤醒的无线传感器子节点完成ID配置;

在所述步骤13之后,手持信标机对所唤醒的无线传感器子节点还进行能量状态检查,若检查结果显示能量过低,则对无线传感器子节点进行充电。

所述步骤(2)的具体过程为:

步骤21:无线接收控制器加电;

步骤22:无线数据接收控制器发送广播定时包和点名包;

步骤23:无线传感器子节点接收到广播定时包,对时标进行修正更新并进入工作模式,无线传感器子节点接收到含有自身ID的点名包,回复应答包。

所述广播定时包包括箭载测量系统的帧同步信号触发,点名包包括无线传感器子节点唯一ID号;所述应答包包括无线传感器子节点ID和节点类型;所述节点类型包括高频信号、低频信号以及缓变信号。

所述步骤(3)的具体过程为:

步骤31:根据无线传感器子节点的应答包,无线数据接收控制器按照预定的规则对网络内每个无线传感器子节点数据发送时隙进行分配;

步骤32:无线数据接收控制器将配置好的时隙数发送给无线传感子节点;

步骤33:无线传感器子节点收到带有时隙数的时隙分配包,记录并等待通信时隙,完成组网。

所述预定的规则为:

其中,M为单位时间内系统中时隙数总数,fH,fL,fS分别为无线传感器子节点高频、低频、缓变信号的采样频率,L为系统物理层允许传输的最大数据包长,LHR为数据包头尾长度,R为无线信道传输速率。

所述步骤(4)的具体过程为:

步骤41:无线数据接收控制器发送广播定时包;

步骤42:无线传感器子节点在已分配的时隙内,发送高频、低频或缓变采样数据;

步骤43:无线数据接收控制器接收到有效采样数据,按照箭载测量系统数据格式,对接收的无线数据进行重组、缓存。

包括无线传感器、无线数据接收控制器;无线数据接收控制器发送广播定时包和点名包;无线传感器子节点接收到广播定时包,对时标进行修正更新并进入工作模式,无线传感器子节点接收到含有自身ID的点名包,并回复应答包;无线数据接收控制器根据无线传感器子节点的应答包,按照预定的规则对网络内每个无线传感器子节点数据发送时隙进行分配;并将配置好的时隙数发送给无线传感子节点,完成组网;无线传感器子节点在已分配的时隙内,发送高频、低频或缓变采样数据;无线数据接收控制器接收到有效采样数据,按照箭载测量系统数据格式,对接收的无线数据进行重组、缓存。

所述预定的规则为:

其中,M为单位时间内系统中时隙数总数,fH,fL,fS分别为无线传感器子节点高频、低频、缓变信号的采样频率,L为系统物理层允许传输的最大数据包长,LHR为数据包头尾长度,R为无线信道传输速率。

本发明与现有技术相比具有如下优点:

该方法根据箭载测量系统设计特点,搭建了箭载无线敏感与获取系统,按照箭载测量系统数据格式设计无线通信协议,按照不同工作阶段对传感器的工作模式进行分配,能够广泛的适用于目前箭载测量系统,同时实现了系统能源高效的管理。

该方法避免了传统传感测量系统电缆网设计复杂、铺设范围广的问题,由于采用无线传输方式,能够实现飞行器箭载环境测量的无缆化,减少测量系统重量;同时采用数字化、网络化技术改变原有长线传输和集中采集模式,提高箭载环境参数的测量精度;灵活的组网模式,解决了传统型号在临时增加测量参数时带来的电缆重新设计、生产和安装问题,缩短了型号研制周期,使箭载测量方式更加灵活。

附图说明

图1为本发明无线传感系统原理框图;

图2为本发明无线传感器子节点工作状态转移图。

具体实施方式

下面就结合附图对本发明做进一步介绍。

无线传感系统如图1所示,包含若干无线传感器子节点、一个无线数据接收控制器及一个手持信标机。为适应不同型号、不同任务的测量需求,无线传感系统建立及运行步骤如下:

(1)由手持信标机重复发送唤醒指令使无线传感器子节点由睡眠模式进入待机模式。手持信标机对所唤醒的无线传感器子节点依次分配ID地址0X01、0X02、…、0X0N。

(2)无线数据接收控制器加电后开始获取无线传感器子节点信息,具体步骤如下:

步骤1:无线数据接收控制器发送广播定时包和点名包。广播定时包由中心程序器的帧同步信号触发,每1s发送一次,点名包按照传感器子节点ID号从小到大0X01、0X02、…、0X0N依次点名;

步骤2:无线传感器子节点接收到广播定时包,更新时标后进入工作模式。无线传感器子节点接收到含有自身ID如0X01的点名包,回复应答包,应答包含有该节点ID地址0X01和节点类型高频信号。

(3)无线数据接收控制器根据获取的传感器子节点信息进行组网,具体步骤如下:

步骤1:无线数据接收控制器按照网络内所有节点ID和节点类型进行时隙分配。若L为64Byte,LHR为6Byte,R为160kbps,1个时隙设定为5ms,1s内系统包含200个通信时隙。若系统包含1路高频信号fH采用5.12KHz的采样频率,8路低频信号fL采用320Hz的采样频率,32路缓变信号fS采用40Hz的采样频率,则时隙分配见表1;

表1 时隙分配实施例

步骤2:无线数据接收控制器将配置好的时隙数按照无线数据传输协议,发送给无线传感子节点;

步骤3:无线传感器子节点收到带有自身ID的时隙分配包,更新发送数据时间间隔,完成系统组网。

(4)无线传感系统进入数据敏感、获取,具体步骤如下:

步骤1:无线数据接收控制器发送广播定时包,广播定时包由测量系统中心程序器的帧同步信号触发,每1s向各传感器子节点发送一次;

步骤2:无线传感器子节点在自身时隙内发送有效采样数据,高频振动传感器在时隙1~时隙82发送数据,低频振动传感器1在时隙83~时隙90发送数据,低频振动传感器2在时隙91~时隙98发送数据;低频振动传感器3在时隙99~时隙106发送数据;低频振动传感器4在时隙107~时隙114发送数据;低频振动传感器5在时隙115~时隙122发送数据;低频振动传感器6在时隙123~时隙130发送数据;低频振动传感器7在时隙131~时隙138发送数据;低频振动传感器8在时隙139~时隙146发送数据;缓变参数1~缓变参数32传感器分别对应时隙147~时隙178发送数据;

步骤3:无线数据接收控制器通过无线信道接收1s内各无线传感器子节点有效采样数据,整理重组后等待测量系统中心程序器的读取。

(5)箭载测量系统工作结束后,手持信标机发送休眠指令,无线传感器进入睡眠模式SLEEP_MODE,完成测量任务。

通过上述步骤,可搭建无线传感系统,对箭上各类环境参数进行自组织测量,一方面去除电缆网环节,大大减少测量系统重量,另一方面有效提高了非电量参数的测量灵活性和测量精度。

本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。

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