高精度运动目标坐标测量系统的机载站的制作方法

本实用新型涉及机载站技术领域，特别涉及一种高精度运动目标坐标测量系统的机载站。

背景技术：

机载站是高精度运动目标坐标测量系统完成任务必不可少的重要设备，用于实时测量并记录运动目标的位置、速度和工作状态信息，为后期数据分析提供数据源。

现有的机载站具有以下缺点：1、现有的机载站只有一路存储，数据存储在中心控制单元上，一旦中心控制单元系统崩溃，则数据丢失，造成极大的损失；2、所有模块(如电台、接收模块)均通过串口方式与中心控制单元连接，而中心控制单元串口有限，当外部需要接入其它传感器时，需要更换中心控制单元或外扩串口卡方可实现，可扩展性差。

如中国专利公开号为CN 203881946 U，该实用新型公开了一体化RTK基准站和移动站终端，能够实现基准站和移动站的双重功能，但是该实用新型只有一路存储，数据存储在中心控制单元上，一旦中心控制单元系统崩溃，则数据丢失，造成极大的损失，且不能测量飞机运动的加速度。

技术实现要素：

本实用新型的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本实用新型的目的在于提出一种双路存储的高精度运动目标坐标测量系统的机载站。

为了实现上述目的，本实用新型的实施例提供一种高精度运动目标坐标测量系统的机载站，包括：机箱、GPS接收模块、独立存储模块、中心控制单元、交换机、温度传感器、加速度传感器、电台、第一电源模块和第二电源模块，其中，所述GPS接收模块、独立存储模块、中心控制单元、交换机、温度传感器、加速度传感器、第一电源模块和第二电源模块位于所述机箱内，

所述中心控制单元通过串口与所述GPS接收模块、温度传感器、加速度传感器和电台连接；

所述独立存储模块通过串口与所述GPS接收模块连接，在所述中心控制单元的内部设置有内部存储模块，所述独立存储模块与所述内部存储模块形成双路冗余备份存储；

所述交换机内部设有多个网口，且通过所述网口分别与中心控制单元和GPS接收模块连接，其中，所述交换机通过空闲的网口扩展接入外部设备；

所述第一电源模块与所述GPS接收模块、交换机和中心控制单元连接，所述第二电源模块与所述电台连接，在所述第一电源模块和所述第二电源模块的内部都设置有电源滤波器和隔离模块，所述电源滤波器的输出端连接至所述隔离模块的输入端以对经过的干扰信号进行隔离。

优选的，所述中心控制单元还包括控制模块、串口电路、网口电路、RTC时钟电路；所述串口电路与控制模块连接，所述网口电路分别与控制模块和交换机连接，所述RTC时钟电路与控制模块连接，所述控制模块与内部存储模块连接。

优选的，所述控制模块选用ARM芯片为核心控制芯片。

优选的，所述第一电源模块分别给中心控制单元、GPS接收模块、交换机供电，所述第二电源模块给电台供电。

优选的，所述电台为4W小功率电台或25W大功率电台，其中，当所述电台选用4W小功率电台时，所述电台位于机箱内；当所述电台选用25W大功率电台时，所述电台位于机箱外。

优选的，所述网口电路包括网络变压器、静电保护电路、交换机核心模块，所述网络变压器的输入端与交换机核心模块连接，所述网络变压器的输出端与静电保护电路的输入端连接，所述静电保护电路的输出端与所述交换机的网口连接。

优选的，所述独立存储模块采用固态存储器进行数据存储，且与所述中心控制单元内的内部存储模块相互独立存储。

优选的，所述串口电路内置有光电隔离模块。

本实用新型的一种高精度运动目标坐标测量系统的机载站，具有的有益效果如下：

1、本实用新型采用加速度传感器对载机的加速度进行采集，采用温度传感器对载机内的环境温度进行采集，用于测量产品使用的实际工况，为后期技术设计提供保障。

2、本实用新型采用双路存储技术，将独立存储模块与中心控制单元内的内部存储模块相互独立，实现双路存储，互为备份，一路存储在独立存储模块中，另一路存储在内部存储模块，两者相互独立、互不干涉、互为备份，大大提高了数据可靠性。

3、本实用新型采用工业以太网监控和数据采集架构，通过串口联网设备和交换机，进行各模块状态监控和数据交互，保证了系统中各主要模块(GPS接收模块、电台、中心控制单元、独立存储模块)工作的独立性，同时增强了系统的可扩展性，当需要增加设备时，交换机上增加一路网口，中心控制单元即可访问，不涉及核心处理器任何硬件更改；同时，网络通讯速率高，实时性好、可靠性高。

4、本实用新型的独立存储模块和中心控制单元的内部存储模块都选用固态存储器，其优点是抗冲击能力好、稳定性好。

5、本实用新型的网口电路采用网络变压器、静电保护电路，使系统所有使用的网口都经交换机转换，方便后续设备扩展，提高了网络系统的稳定性。

6、本实用新型的机载站与地面站各自进行本站工作状态监控，同时机载站可以将内部各模块以及其工作状态信息传输至地面站，飞机起飞前，通过地面站的显示屏或手持监测站可监控机载站内部各模块及数据存储是否正常，缩短了飞机起飞前准备及检查时间，提高了工作效率。

7、本实用新型的2个电源模块，考虑到电台发送数据瞬间功耗较大，为了保证整个系统供电的稳定性，采用一个电源模块单独给电台供电，另一个电源模块给其余所有模块供电。

8、本实用新型为了更好地保证系统的电磁兼容性，在输入电源后增加了电源滤波器及隔离模块，一方面避免外部输入电源不稳定或噪声大造成内部模块的损坏；另一方面避免因内部模块短路等问题导致输入电源不稳定，影响机载其它设备正常工作。

9、本实用新型的机载站可支持外部机载直流+28V电源输入或外置锂电池电源输入。

10、本实用新型为了保证机载设备接口通讯稳定性，在机载设备连接的通讯接口内均增加了光电隔离模块，一方面避免外部信号对内部模块的串扰和影响；另一方面避免内部模块对机载设备造成的干扰。

11、本实用新型中存储原始数据是机载站的首要任务，是后期进行数据处理和数据分析的基础，直接关系试验的成败，因此采用原始数据存储双备份系统，以确保原始数据记录的可靠性。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型的高精度运动目标坐标测量系统的机载站的结构框图；

图2为本实用新型的第一电源模块的部分电路原理图；

图3为本实用新型的第二电源模块的部分电路原理图；

图4为本实用新型的网口电路中的网络变压器电路原理图；

图5为本实用新型的独立存储模块(固态存储器)的电路原理图；

图6为本实用新型的温度传感器的电路原理图；

图7为本实用新型的加速度计装置的电路原理图；

图8为本实用新型的交换机的串口内置光电隔离模块的电路原理图；

图9为本实用新型的独立存储模块(固态存储器)的工作流程图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实用新型实施例的高精度运动目标坐标测量系统的机载站，包括：机箱11、GPS接收模块4、独立存储模块6、中心控制单元1、交换机3、温度传感器8、加速度传感器5、电台2、第一电源模块9和第二电源模块10，其中，GPS接收模块4、独立存储模块6、中心控制单元1、交换机3、温度传感器8、加速度传感器5、第一电源模块9和第二电源模块10位于机箱11内。

具体的，中心控制单元1通过通串口与GPS接收模块4、温度传感器8、加速度传感器5和电台2连接。其中，温度传感器8可以对机载站所在载机内的环境温度进行采集，加速度传感器5可以对载机当前的加速度进行采集。

独立存储模块6通过串口与GPS接收模块4连接，在中心控制单元1的内部设置有内部存储模块12，独立存储模块6与内部存储模块12形成双路冗余备份存储；交换机3内部设有多个网口，且通过网口分别与中心控制单元1和GPS接收模块4连接，其中，交换机3通过空闲的网口扩展接入外部设备7。

其中，电台为4W小功率电台或25W大功率电台，当电台选用4W小功率电台时，电台位于机箱内；当电台选用25W大功率电台时，电台位于机箱外。

此外，第一电源模块9与GPS接收模块4、交换机3和中心控制单元1连接，第二电源模块10与电台2连接，在第一电源模块9和第二电源模块10的内部都设置有电源滤波器和隔离模块，电源滤波器的输出端连接至隔离模块的输入端以对经过的干扰信号进行隔离。

具体地，中心控制单元1，用于驱动通讯接口与外部硬件进行数据交互的总线；对数据进行处理，其中包括接收温度传感器8和加速度传感器5采集到的温度数据和加速度数据，并分析处理得到飞机的运动坐标，并将数据输出到通讯接口及电台2，完成数据协议的校验及数据类型的转换；检测电台2通信及GPS板卡通信有无故障，实时检测独立存储模块6和内部储模块存储有无异常；内置web服务器，通过浏览器进行系统运行参数和状态的实时显示和设备参数配置，文件下载，进行系统软件和应用软件的升级维护功能；与高精度运动目标参数测量系统软件通信，互通差分配置和参数配置，发送运动目标的状态数据。

具体地，GPS接收模块4，用于通过驱动串口与中心控制模块1进行通信，使中心控制模块1直接向GPS板卡发送命令，配置GPS板卡参数，解析GPS板卡输出的时间、位置数据供中心控制单元1计算使用，将输出数据转发到电台2。

具体地，电台2同于通过驱动串口与中心控制单元1进行通信，并接收中心控制单元1发送的命令，配置电台2参数，解析电台2接收到的移动站数据供中心控制单元使用。

具体地，交换机3用于通过驱动网络总线与中心控制单元1进行通信，可以使中心控制模块1控制与交换机3连接的GPS接收模块4网络接口，间接向GPS接收模块4发送配置命令和参数，还可以通过交换机3的网口与外部扩展设备连接，进行外部扩展。

由此，通过交换机3上设置的多个网口，交换机3可以与外部的多个设备进行通信，进而实现中心控制单元1与外部多个设备通信的功能，扩展了本实用新型机载站的应用功能。例如，中心控制单元1可以通过交换机3的网口向GPS接收模块4发送配置参数和控制指令。同时，由于交换机具有多个网口，除中心控制单元1外，还可以与其他外部设备通信(例如，外接一个PC个人计算机)，从而该外接的设备也可以通过网络实现对GPS接收模块4的配置和控制。

具体地，独立存储模块6用于通过驱动总线并保存GPS板卡输出的原始数据，完成数据备份存储，参考图9，独立存储模块的工作流程为：系统运行，中心控制单元向独立存储模块传输数据，如果下载状态判断为是，则电脑终端显示文件下载进度，如果下载状态判断为否，则进行是否接收到原始数据的判断，如果接收到原始数据的判断为否，则无文件生成，进而判断存储故障，如果接收到原始数据的判断为是，则对存储空间剩余容量是否大于500M进行判断，如果存储空间剩余容量大于500M，则存储数据并生成文件，如果存储空间剩余容量小于500M，则自动删除较早文件并存储。

其中，参考图5，独立存储模块6选用Msata接口的固态硬盘芯片，加入USB转Msata芯片接入中心控制单元，以便数据存储、删除的操作。

由此，通过两套独立的电源模块分别实现对地面站的发送侧设备和接收侧设备的供电，在一定程度上避免供电干扰，利于各个功能设备的有效工作。

具体地，参考图6，温度传感器采用TMP102型号的温度采集芯片对机载站进行温度采集，加入支持IIC协议的芯片，通过IIC总线输出温度数据给中心控制单元。

具体地，参考图7，加速度计装置选用ADXL345型号的加速度采集芯片对机载站进行加速度采集，加入支持IIC协议的芯片，通过IIC总线输出加速度数据给中心控制单元。

下面对中心控制单元进行具体描述：

中心控制单元1包括控制模块、串口电路、网口电路、RTC时钟电路、内部存储模块；其中，串口电路内置有光电隔离模块且与控制模块连接，网口电路分别与控制模块和交换机3连接，RTC时钟电路与控制模块连接，内部存储模块与控制模块连接。

具体地，控制模块选择TI am335xD的ARM芯片作为核心控制芯片，它有200pin双排针插座，方便核心板与底板插拔，开发平台为TI AM3354处理器，运行主频800MHz，内存为512M RAM，256M Flash，12Bit地址线，16Bit数据线，6路串口，1路SD卡，1路RS485总线，外置RTC芯片，JTAG调试口等多路数据接口，满足高精度运动目标坐标测量系统接口众多的需求。

此外，移动机载站为18-36V宽电压供电，采用2个电源模块进行供电，第一电源模块通过电源转换电路将输入电压转换成直流电压分别给中心控制单元、GPS接收模块、交换机供电，所述第二电源模块通过电源转换电路将输入电压转换成直流电压给电台供电，具体来讲，第一电源模块中，采用电源转换模块将输入的电压转换为12V，然后，再采用电源模块中的ptn78060w DCDC芯片，将12V直流电源转换为5V供给TI33xD(参考附图3)，再由电源管理芯片MP2012将5V转成3.3V供给串口、网口、USB等驱动芯片(参考附图2)；第二电源模块中，采用电源转换模块将输入电压转换为12V供电台使用。

参考图8，串口电路共使用了5个串口，根据配置可自动切换为RS232或RS422电平隔离输出，串口芯片MAX232将232信号转换为串口输出。

网口电路包括网络变压器、静电保护电路、交换机核心模块，网络变压器的输入端与交换机核心模块连接，输出端与静电保护电路连接，静电保护电路与交换机的网口连接，使系统所有使用的网口都经交换机转换，方便后续设备扩展，其中，静电保护电路采用TVS管对电路进行静电保护，参考图4，网络变压器采用HX5004NL型号的芯片。

本实用新型的机载站适用于多种高精度运动目标测量系统，如无人机、飞艇、战斗机等。需要说明的都是，本实用新型的机载站不限于上述举例，还可以应用于其他定位测量设备，在此不再赘述。

本实用新型采用加速度传感器对飞机的加速度进行采集，采用温度传感器对飞机内的温度进行采集，用于测量产品使用的实际工况，为后期技术设计提供保障，然后将采集到的数据由中心控制单元进行分析处理，通过串口联网设备和交换机，与地面站进行各模块状态监控和数据交互。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求极其等同限定。