一种平流层飞艇艇务控制分系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种平流层飞艇系统中的艇务控制分系统。
【背景技术】
[0002]平流层飞艇作为一种现代特种飞行器，具有空中滞留时间长、部署速度快、飞行高度高等突出优点，其在民用、军用领域的有着广泛的应用价值，美国、俄罗斯、日本等国都将平流层飞艇平台的研制作为占领平流层空间的战略目标予以高度重视并已相继开展了相关课题的可行性研宄论证以及飞行验证试验。根据各国的发展现状，平流层飞艇的巨型化是目前各国实现飞艇在平流层环境长时间运行所采用的方法。这是由于飞艇工作的平流层高度大气密度远低于海平面，更低的密度意味着需要更大的体积。但更大的体积使得艇上各类传感器及阀门、灯光等将在艇上各个部位进行分布，因此要求其控制系统对飞艇的各状态参数进行就近采集、就近控制。
[0003]传统的小型飞艇由于任务简单，体积小，仅有为数不多的传感器和执行机构需要管理，通常这些功能与其它一些功能例如导航集成在一起，并不需要单独的艇务控制系统，因此艇务控制系统也是伴随着大型飞艇的出现而产生的一个新的飞艇分系统。
【发明内容】
[0004]本发明针对平流层飞艇的特点，从系统可靠性、稳定性、实时性以及整体性能的优化等多方面出发，设计了一种基于RS422的系统总线的分布式控制系统，即平流层飞艇艇务控制分系统。
[0005]本发明的技术方案如下:
[0006]平流层飞艇艇务控制分系统，采用基于RS422的系统总线的分布式结构，包括艇务控制计算机和数据转换盒，数据转换盒主要负责艇务控制系统中各类传感器的参数采集及对各类执行机构的控制命令输出，艇务控制计算机通过RS422总线与数据转换盒进行数据、命令交互，以实现对各飞艇艇务分系统的统一控制和监控；所述艇务控制计算机具有两个并行的艇务控制计算机通道，其中A通道作为主控通道，B通道作为主控通道的热备份，这两个通道的控制器的输出接口通过通道故障逻辑控制使其输出使能；数据转换盒主要由DSP控制电路、RS422通信电路、输出驱动电路以及模拟量信号调理采集电路组成，模拟量信号调理采集电路采集各类传感器获得的参数；输出驱动电路输出驱动控制信号至各类执行机构。
[0007]基于上述基本方案，本发明还做如下优化限定和改进:
[0008]上述数据转换盒共有三个，分别安装于飞艇前腹部、顶部、后腹部，三个数据转换盒采用相同的软硬件配置和结构设计。
[0009]上述飞艇艇务分系统还包括动力分系统、灯光分系统、压力调节分系统、导航分系统、遥感遥测与数据通信分系统以及飞艇应急电源系统。
[0010]上述导航分系统、遥感遥测与数据通信分系统以及飞艇应急电源系统直接通过RS422总线连接至艇务控制计算机。
[0011]上述各类传感器主要包括空气囊压力传感器、氦气囊压力传感器；各类执行机构主要包括航行灯控制信号、空气阀、氦气阀。
[0012]上述艇务控制计算机中的处理器芯片采用MPC8245，DSP控制电路的主处理器芯片采用 SMJ320F240。
[0013]本发明具有以下优点:
[0014]该艇务控制分系统调试方便，很好地实现了对飞艇状态参数的采集以及控制输出，保证了飞艇艇务控制系统的稳定性和实时性。
【附图说明】
[0015]图1为本发明的艇务控制分系统的原理框图。
[0016]图2为艇务控制计算机组成结构图。
[0017]图3为艇务控制计算机通道故障逻辑示意图。
[0018]图4为数据转换盒组成结构图。
【具体实施方式】
[0019]在平流层飞艇系统设计中，本发明旨在完成飞艇艇务控制信息的采集、处理、存储和传送等一系列工作；实施飞艇指令控制、程序控制、状态监控和遥控操作等一系列动作，实现艇上资源、运行状态、数据和信息等统一协调控制和调度。
[0020]a、对分布于飞艇上的各类传感器信号采集及执行机构的控制采用数据转换盒来实现，顶、前腹、后腹数据转换盒采用相同的软硬件配置和结构设计，简化设计和节约成本且缩短了研制周期。
[0021]b、艇务控制计算机完成整个分系统中的数据收集、解算、数据通讯调度、传输和控制指令的输出功能，艇务控制计算机采用双通道主备架构，大大提高了系统的可靠性。
[0022]本发明的艇务控制分系统涉及压调系统、电源系统、灯光系统等执行飞艇保障功能的分系统的监控和统一控制。网络拓扑设计为分布式集中网络结构，相对于传统的集中式的控制系统，分布式控制系统具有高可靠性，易于维护，开放性和灵活性等特点，更能满足飞艇艇务系统的采集控制要求。
[0023]艇务控制系统以艇务控制计算机为核心，通过RS422总线与3个数据转换盒进行数据命令交互，统一控制和监控各艇务子系统，保证飞艇安全飞行。
[0024]在系统功能上，数据转换盒主要负责调度艇务系统的数据采集和控制命令输出，并进行系统高度综合控制及艇务数据融合，实时向飞艇航电系统报告各艇务分系统的运行状态。各艇务子系统则称为子节点，各子节点周期接收控制器的数据请求指令，实时进行艇务数据的采集，实时响应艇务控制的输出控制命令。
[0025]1.1艇务控制计算机
[0026]艇务控制计算机是艇务控制分系统的信息处理和系统控制中心，在传统的集中式系统构架中，当控制器出现故障时，整个系统通讯和艇务数据综合中断，系统出现瘫痪现象。由于艇务控制系统出现硬件故障的可能性较高，因此需要采取硬件容错技术以确保其稳定性。硬件容错最有效的途径就是增加系统的硬件资源，
[0027]因此艇务控制计算机采用通过冗余结构设计保证整个系统在出现故障的情况的下仍能坚持工作。艇务控制计算机采用双CPU模块(A、B通道控制器)的结构配置，系统工作采用并行方式。两通道的控制器器同时处于工作状态，输出接口通过通道故障逻辑控制使其输出使能，同一时刻，只有一个通道对外输出。
[0028]1.1.1单通道控制器电路结构
[0029]控制器的处理器芯片采用MPC8245，该芯片集成存储器控制器和PCI桥接器，芯片的最高工作主频为300MHz，在实际使用中运行主频降额为266MHz，MPC8245是一款低功耗、集成多种