用于运载火箭的安控装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种用于运载火箭的安控装置，包括一体化的接收处理模块和执行单元，所述接收处理单元包括接收通道单元、A/D转换器以及FPGA数字化平台；其中：所述FPGA数字化平台，分别利用DPSK?FM和MHA/FM算法解调AD转换后的安控信号，进而对其进行译码；接收自所述执行单元反馈而来的来自控制系统的安控信号；依据译码后的安控信号以及执行单元反馈而来的安控信号输出执行指令至所述执行单元；所述执行单元，自所述控制系统接收安控信号，并反馈至所述FPGA数字化平台；依据所述执行指令驱动引爆器工作。
【专利说明】
用于运载火箭的安控装置
技术领域
[0001]本发明涉及运载火箭的指令接收与安全控制，尤其涉及一种用于运载火箭的安控
目.0
【背景技术】
[0002]运载火箭外测安全系统(或测量系统)安控装置包括安全指令接收机和安全控制器两套设备。其中安全指令接收机接收是确保靶场及航区重要目标的安全，必要时遥控实施运载火箭自毁的关键安控设备。其在飞行试验过程中，接收并解调地面站的无线安控指令，及时、准确、可靠地输出引爆指令给安全控制器，完成无线安控任务;安全控制器是接收火箭零秒信号，设置安控区间，在安控区间内接收安全指令接收机的输出指令或控制系统姿态信号，驱动相关电路，输出引爆电压，接通引爆器，完成安控任务。
[0003]基于传统设计理念，安全指令接收机和安全控制器都属于外测安全系统(或测量系统)，属于同一分系统的两个独立设备。一个是无线接收设备，一个是有线控制设备，两者通过箭上电缆网连接。
[0004]安控体制从最初的DPSK/FM体制，逐步升级为MHA/FM体制。但目前DPSK/FM体制并未被完全替代，多数现役运载火箭沿用DPSK/FM体制。这就产生了设备适应性问题，即适应DPSK/FM体制的设备不适应MHA/FM体制，反之亦然。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是在不降低原有安控指标、安控控制功能的情况下有效降低外测安全系统的重量、功耗和箭上电缆网数量，同时使得设计简单，易于集成，通用性强，适用领域广。
[0006]为了解决这一技术问题，本发明提供了一种用于运载火箭的安控装置，包括一体化的接收处理模块和执行单元，所述接收处理单元包括接收通道单元、A/D转换器以及FPGA数字化平台；其中:
[0007]所述接收通道单元，自天线接收DPSK-FM和MHA/FM方式调制的安控信号，对其进行放大、下变频处理，得到中频的安控信号，并传至所述A/D转换器；
[0008]所述A/D转换器，对所述中频的安控信号进行AD转换后反馈至所述FPGA数字化平台；
[0009]所述FPGA数字化平台，分别利用DPSK-FM和MHA/FM算法解调AD转换后的安控信号，进而对其进行译码;接收自所述执行单元反馈而来的来自控制系统的安控信号；依据译码后的安控信号以及执行单元反馈而来的安控信号输出执行指令至所述执行单元；
[0010]所述执行单元，自所述控制系统接收安控信号，并反馈至所述FPGA数字化平台；依据所述执行指令驱动引爆器工作。
[0011 ]可选的，所述接收通道单元包括依次连接的射频滤波放大电路、混频器、中频滤波放大电路，所述射频滤波放大电路的输入侧连接所述天线，所述中频滤波放大电路输出所述中频的安控信号。
[0012]可选的，所述混频器由一锁相倍频器提供本振信号。
[0013]可选的，所述锁相倍频器连接时钟驱动电路，所述时钟驱动电路还连接所述FPG数字化平台，所述时钟驱动电路由晶振提供时钟频率。
[0014]可选的，所述FPGA数字化平台输出的执行指令分别能实现对引爆器工作逻辑条件的判断，以及对其的延时控制。
[0015]可选的，所述执行单元自所述控制系统接收的安控信号至少包括零秒信号和姿态信号。
[0016]可选的，所述执行单元包括隔离单元，所述隔离单元将自所述控制系统接收的安控信号隔离转换后传至所述FPGA数字化平台。
[0017]可选的，所述执行单元包括指令执行电路，所述指令执行电路依据所述FMGA数字化平台反馈的所述执行指令控制所述引爆器工作。
[0018]可选的，所述执行单元还包括EMI滤波器和DC/DC变换器，所述EMI滤波器的输入端连接外部电源，输出端连接所述DC/DC变换器，所述接收处理模块和/或所述执行单元的其他电路器件能够由所述DC/DC变换器供电。
[0019]可选的，所述执行单元还包括接口电路和遥测参数电路，所述FPGA数字化平台分别连接所述接口电路和遥测参数电路。
[0020]一方面来说，基于安全指令接收机与安全控制器安控功能部分重合性，同时进一步降低分系统重量和功耗，减少箭上电缆网数量，简化分系统设计，需将安全指令接收机与安全控制器一体化设计，形成新型安控装置。
[0021 ]另一方面来说，本发明利用FPGA数字化平台分别能够对MHA/FM及DPSK/FM两种不同安控体制的信号进行解调译码处理，从而做到通用性强、适用领域广等特点。
[0022]综上可见，本发明的装置，其安控接收指标、误漏指令概率、驱动负载能力、零秒接收延时功能、姿态接收延时功能与原有单台安全指令接收机和单台安全控制器一致，并取得了体积小、重量轻、功耗低、成本低、设计简化、接口简单等效果。
【附图说明】
[0023]图1是本发明可选方案的用于运载火箭的安控装置。
【具体实施方式】
[0024]以下将结合图1对本发明提供的用于运载火箭的安控装置进行详细的描述，其为本发明可选的实施例，可以认为，本领域技术人员在不改变本发明精神和内容的范围内，能够对其进行修改和润色。
[0025]请参考图1，本发明提供了一种用于运载火箭的安控装置，包括一体化的接收处理模块和执行单元，其中，本发明将安全指令接收机与安全控制器原两个产品功能整合，共用数字平台，简化接口电路，形成一台新型安控装置;所述接收处理单元包括接收通道单元、A/D转换器以及FPGA数字化平台；其中:
[0026]所述接收通道单元，用于无线上行安控信号的接收处理，自天线接收DPSK-FM和MHA/FM方式调制的安控信号，对其进行放大、下变频处理，得到中频的安控信号，并传至所述A/D转换器；
[0027]进一步来说，请参考图1，所述接收通道单元包括依次连接的射频滤波放大电路、混频器、中频滤波放大电路，所述射频滤波放大电路的输入侧连接所述天线，所述中频滤波放大电路输出所述中频的安控信号。
[0028]有关所述混频器的功能，本发明可选实施例中，所述混频器由一锁相倍频器提供本振信号。所述锁相倍频器连接时钟驱动电路，所述时钟驱动电路还连接所述FPG数字化平台，所述时钟驱动电路由晶振提供时钟频率。
[0029]在实际使用过程中，该安控装置的无线接收中，设计接收通道单元射频前端噪声系数不大于5dB、中频信号带宽不大于300KHZ，以保证安控接收指标之一的接收灵敏度不大于-130dBW;设计接收通道单元射频前端两级SAW滤波器级联并通过低噪声放大器隔离，以保证安控接收指标之一的镜频抑制度不小于60dB;设计接收通道单元净增益50dB，并对大信号限幅、应用A/D转换器及FM解调原理及方法，以保证安控接收指标之一的动态范围不小于80dB。
[0030]所述A/D转换器，对所述中频的安控信号进行AD转换后反馈至所述FPGA数字化平台；
[0031 ]所述FPGA数字化平台，分别利用DPSK-FM和MHA/FM算法解调AD转换后的安控信号，进而对其进行译码;接收自所述执行单元反馈而来的来自控制系统的安控信号；依据译码后的安控信号以及执行单元反馈而来的安控信号输出执行指令至所述执行单元;进一步具体来说，同一 FPGA数字化平台可以配置不同软件适应MHA/FM及DPSK/FM两种不同安控体制；
[0032]所述安控体制有两种:MHA/FM及DPSK/FM体制。在硬件平台不变的基础上，通过下载不同解调软件，适应两种不同安控体制任务需求;同时实现安控延时时间可配置；
[0033]进而，在FPGA芯片内通过相关解调算法，在中频实现FM数字化解调及MHA (或DPSK)数字化解调，并使用同一片FPGA芯片完成安控延时及安控逻辑处理功能；
[0034]进一步来说，所述FPGA数字化平台输出的执行指令分别能实现对引爆器工作逻辑条件的判断，以及对其的延时控制。
[0035]其中，A/D转换器为稳定的、实时的模拟中频信号，其A/D转换器将模拟中频信号转换为数字中频信号，并通过FPGA数字化平台及其外围电路，实现对数字中频信号的解调、译码，密码读写与安装、以及延时功能的所有硬件电路配置。
[0036]FPGA软件包含安控功能的安控指令解调、译码，密码读写与安装，零秒、姿态延时功能的实现。采用软件模块化，分为FM解调模块、MHA (或DPSK)解调模块、译码模块、延时模块、指令输出模块以及装码处理模块。通过FPGA所有软件模块以及解调算法，得到安控功能的数字信号控制指令。
[0037]所述执行单元，自所述控制系统接收安控信号，并反馈至所述FPGA数字化平台；依据所述执行指令驱动引爆器工作。具体来说，零秒延时到、解控未到的区间设定为安控区间，只有在安控区间内，允许执行安控指令:接收到姿态信号或顺序接收到预令、动令信号，执行输出所需电压信号或不带电触点信号；
[0038]进一步来说，所述执行单元自所述控制系统接收的安控信号至少包括零秒信号和姿态信号。当然，并不限于该两种信号，可以认为，从控制系统来的信号都可本发明可选方案所传输的信号。
[0039]本发明可选的实施例中，所述执行单元包括隔离单元，所述隔离单元将自所述控制系统接收的安控信号隔离转换后传至所述FPGA数字化平台。
[0040]本发明可选的实施例中，所述执行单元包括指令执行电路，所述指令执行电路依据所述FMGA数字化平台反馈的所述执行指令控制所述引爆器工作。
[0041]除以上描述外，为了供电，本发明可选实施例中，所述执行单元还包括EMI滤波器和DC/DC变换器，所述EMI滤波器的输入端连接外部电源，输出端连接所述DC/DC变换器，所述接收处理模块和/或所述执行单元的其他电路器件能够由所述DC/DC变换器供电。可见，执行单元可以提供模块用二次电源，实现零秒、姿态等安控信号的转换及指令执行输出功會K。
[0042]本发明可选的实施例中，所述执行单元还包括接口电路和遥测参数电路，所述FPGA数字化平台分别连接所述接口电路和遥测参数电路。
[0043 ]综合以上来看，安控功能的有线输入与输出由执行单元完成，包含:
[0044]1)、通过光耦隔离器将控制系统发出的零秒及姿态信号转换隔离后送给FPGA进行安控逻辑处理，并启动相应安控延时；
[0045]2)、FPGA输出数字信号控制指令，经指令执行电路中继电器转换为引爆电压或预令、动令不带电触点信号；
[0046]3)、通过RS422接口电路芯片完成密码读写与安装、延时参数的配置与装载等；
[0047]4)、由遥测参数电路中对PWM的积分放大进行遥测参数指示；
[0048]5 )、由供电电压滤波、隔离转换成单元电路的供电电压。
[0049]综上所述，安控装置产生途径为安全指令接收机与安全控制器一体化设计，最大的优点在于体积小、重量轻，安控通路简洁可靠。至少减少了安全控制器CPLD芯片(与安全指令接收机FPGA芯片的功能整合入新型安控装置的FPGA芯片)以及安全控制器的输出继电器(与安全指令接收机的输出继电器统一为新型安控装置高可靠性的固体继电器)。并且，新型安控装置接收通道单元采用一次变频、锁相倍频本振实现，进一步减少了元器件规格及数量。同时，新型安控装置中通用数字化平台能适应MHA/FM及DPSK/FM两种不同安控体制，极大程度上方便了不同型号、不同靶场的应用需求。
【主权项】
1.一种用于运载火箭的安控装置，其特征在于:包括一体化的接收处理模块和执行单元，所述接收处理单元包括接收通道单元、A/D转换器以及FPGA数字化平台；其中: 所述接收通道单元，自天线接收DPSK-FM和MHA/FM方式调制的安控信号，对其进行放大、下变频处理，得到中频的安控信号，并传至所述A/D转换器； 所述A/D转换器，对所述中频的安控信号进行AD转换后反馈至所述FPGA数字化平台； 所述FPGA数字化平台，分别利用DPSK-FM和/或MHA/FM算法解调AD转换后的安控信号，进而对其进行译码;接收自所述执行单元反馈而来的来自控制系统的安控信号；依据译码后的安控信号以及执行单元反馈而来的安控信号输出执行指令至所述执行单元； 所述执行单元，自所述控制系统接收安控信号，并反馈至所述FPGA数字化平台；依据所述执行指令驱动引爆器工作。2.如权利要求1所述的用于运载火箭的安控装置，其特征在于:所述接收通道单元包括依次连接的射频滤波放大电路、混频器、中频滤波放大电路，所述射频滤波放大电路的输入侧连接所述天线，所述中频滤波放大电路输出所述中频的安控信号。3.如权利要求2所述的用于运载火箭的安控装置，其特征在于:所述混频器由一锁相倍频器提供本振信号。4.如权利要求3所述的用于运载火箭的安控装置，其特征在于:所述锁相倍频器连接时钟驱动电路，所述时钟驱动电路还连接所述FPGA数字化平台，所述时钟驱动电路由晶振提供时钟频率。5.如权利要求1所述的用于运载火箭的安控装置，其特征在于:所述FPGA数字化平台输出的执行指令分别能实现对引爆器工作逻辑条件的判断，以及对其的延时控制。6.如权利要求1所述的用于运载火箭的安控装置，其特征在于:所述执行单元自所述控制系统接收的安控信号至少包括零秒信号和姿态信号。7.如权利要求1所述的用于运载火箭的安控装置，其特征在于:所述执行单元包括隔离单元，所述隔离单元将自所述控制系统接收的安控信号隔离转换后传至所述FMGA数字化平台。8.如权利要求1所述的用于运载火箭的安控装置，其特征在于:所述执行单元包括指令执行电路，所述指令执行电路依据所述FPGA数字化平台反馈的所述执行指令控制所述引爆器工作。9.如权利要求1所述的用于运载火箭的安控装置，其特征在于:所述执行单元还包括EMI滤波器和DC/DC变换器，所述EMI滤波器的输入端连接外部电源，输出端连接所述DC/DC变换器，所述接收处理模块和/或所述执行单元的其他电路器件能够由所述DC/DC变换器供电。10.如权利要求1所述的用于运载火箭的安控装置，其特征在于:所述执行单元还包括接口电路和遥测参数电路，所述FPGA数字化平台分别连接所述接口电路和遥测参数电路。
【文档编号】H04B1/16GK105933054SQ201610532301
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年7月7日
【发明人】张睿, 刘叶盛, 汪小丽, 王丽莉, 张仲满, 徐秋萍
【申请人】上海航天测控通信研究所