飞行器多功能测量及控制系统的制作方法

本技术涉及航空控制，特别是涉及一种飞行器多功能测量及控制系统。

背景技术：

1、随着当代航空工业的高速发展，航空飞行器产品日益增多（含各类飞机、飞行类武器等），与常规工业、消费类产品不同，其具高性能、高可靠、长寿命等特点，而这些高质量要求离不开对产品在使用过程中的科学测量及控制。

2、航空飞行器多功能测量及控制装置主要作用有三方面，一是采集、处理、存储飞行器在使用过程中温度、加速度、压力、音视频以及飞行器主控系统等数据，并进行无线实时下发至地面监控终端；二是根据采集到的温度、加速度、压力、音视频等数据进行合理性判断，并把判断结果发给飞行器主控系统，实现对飞行器的相应的控制；三是接收地面监控终端上传的指令信息，实时发送给飞行器主控系统，并相应的控制。

3、例如，多功能测量及控制装置实时监测飞行器内温度及加速度数据，当判断到温度或和速度数据超出正常分范围时，给主控系统发出调整温度和降速指令，实现飞行器的降温和降速。同理多功能测量及控制装置接收到地面监控终端的飞行器姿态、轨迹等调整指令时，实时发送给飞行器主控系统，实现对飞行器的姿态、轨迹等控制。

4、现有飞行器多功能测量及控制装置一般特点：支持单一数据采集（如只支持温度或加速度数据采集），不支持多类数据混合采集及处理（如温度、加速度、音视频，主控系统数据一起采集）；功能单一，支持数据采集，但不支持数据无线实时下发和上传；通常需要定向研制，产品周期长且成本高。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种集成度高的飞行器多功能测量及控制系统。

2、一种飞行器多功能测量及控制系统，所述系统包括：数据处理主板、以及与所述数据处理主板连接的多个数据采集单元、主控系统通信单元以及无线通信单元；

3、所述多个数据采集单元包括温度采集单元、加速度采集单元、压力采集单元以及音视频采集单元；

4、所述数据处理主板上设置有多个插接口以及fpga处理主芯片，其中，各所述数据采集单元以及主控系统通信单元分别通过对应的插接口插装至所述数据处理主板上，并将采集得到的采集数据或主控系统输出的遥测数据发送至所述fpga处理主芯片，所述fpga处理主芯片根据接收到的各类采集数据以及主控数据进行判断生成相应指令，将所述指令通过所述主控系统通信单元发送至飞行器的主控系统，由所述主控系统根据所述指令对飞行器进行相应控制；

5、所述fpga处理主芯片还将接收到的采集数据以及遥测数据整合成pcm数据，通过所述无线通信单元下发至地面监控终端。

6、在其中一实施例中，所述无线通信单元还接收来自所述地面监控终端发送的指令，并将该指令发送到所述fpga处理主芯片；

7、所述fpga处理主芯片对所述指令进行解码，并将解码后的指令通过主控系统通信单元发送至所述主控系统，由所述主控系统根据所述指令对飞行器进行相应控制。

8、在其中一实施例中，各所述采集单元均包括数据采集模块以及数据处理模块；

9、所述数据采集模块设置在待测位置对对应的数据进行实时采集，并将采集得到的数据通过电缆网传输至所述数据处理模块；

10、所述数据处理模块中采用fpga处理芯片对所述数据进行预处理。

11、在其中一实施例中，所述温度采集单元，用于采集飞行器外部及舱内的多路温度数据，并对所述温度数据进行预处理后发送至数据处理单元；

12、所述加速度采集单元，用于采集飞行器的多路加速度数据，并对所述加速度数据进行预处理后发送至数据处理单元；

13、所述压力采集单元，用于采集飞行器的多路压力数据，并对所述压力数据进行预处理后发送至数据处理单元；

14、所述音视频采集单元，用于采集飞行器的音频及视频数据，并对所述音频及视频数据进行采样、压缩处理后发送至数据处理单元。

15、在其中一实施例中，所述无线通信单元包括无线发射模块以及无线接收模块；

16、所述无线发射模块包括发射机和发射天线，所述发射机接收来自所述fpga处理主芯片的pcm数据，并将其调制为无线信号，所述发射天线将发射机调制的无线信号进行无线实时发射；

17、所述无线接收模块包括接收机以及接收天线，所述接收天线用于接收来自所述地面监控终端发送的无线指令，所述接收机将所述无线指令调制为pcm信号，并将其传输至所述fpga处理主芯片。

18、在其中一实施例中，所述数据处理主板上还设置有与所述fpga处理主芯片连接的数据读写及擦除控制模块、存储模块、flash闪存模块、时钟模块、复位模块以及电源模块；

19、所述数据读写及擦除控制模块支持usb及rs422接口对所述fpga处理主芯片中的数据进行读写、擦除操作；

20、所述存储模块包括用于存储所述音频及视频数据的第一存储模块，以及用于存储除了所述音频及视频数据以外的采集数据的第二存储模块；

21、所述flash闪存模块用于存放fpga处理主芯片执行软件；

22、所述时钟模块用于向所述fpga处理主芯片提供工作时钟；

23、所述复位模块用于向所述fpga处理主芯片以及flash闪存模块的复位；

24、所述电源模块用于向所述飞行器多功能测量及控制系统提供各路供电电压。

25、在其中一实施例中，所述fpga处理主芯片包括数据提取模块、缓存fifo模块、ddr控制器、数据综合组帧模块、音视频数据组帧模块、pcm组帧发送模块、pcm解帧模块、储存器数据读写及擦除控制模块、数据解析和判断模块以及输入输出接口模块；

26、所述数据提取模块，用于开设数据存放寄存器以接收各采集数据以及遥测数据；

27、所述缓存fifo模块，与所述数据提取模块连接以对各采集数据以及遥测数据进行缓存处理；

28、所述ddr控制器，用于对存储在数据提取模块以及外部ddr的音频及视频数据进行缓存交互的控制；

29、所述数据综合组帧模块，与所述缓存fifo模块连接，将所述缓存fifo模块中缓存的各采集数据以及遥测数据按照协议进行编排及综合组帧后发送至所述pcm组帧发送模块以及数据解析和判断模块；

30、所述pcm组帧发送模块，将综合组帧后的数据，按pcm数据流要求进行组帧得到pcm数据，并将所述pcm数据通过输入输出接口模块发送至所述接收机；

31、所述音视频数据组帧模块，与所述ddr控制器连接，将所述缓存在外部ddr或者是数据提取模块中的音频及视频数据按照协议进行编排及综合组帧后通过所述输入输出接口模块发送至所述第一存储模块进行存储；

32、所述pcm解帧模块，通过所述输入输出接口模块获取所述接收机接收到的指令，对所述指令进行pcm数据解码，并将所述解码后的指令通过输入输出接口模块传输至所述发送机；

33、所述储存器数据读写及擦除控制模块，用于管理所述第一存储模块以及第二存储模块的读取、写入及擦除操作；

34、所述数据解析和判断模块，用于根据数据综合组帧模块中综合组帧后的数据进行判断并生成相应指令，并将该指令依次通过所述数据综合组帧模块、缓存fifo模块以及数据提取模块传输至所述主控系统通信单元。

35、在其中一实施例中，所述数据提取模块包括串口数据提取区、网口数据提取区以及音频、视频数据提取区以接收各种类型的采集数据和遥测数据。

36、在其中一实施例中，所述fpga处理主芯片采用xilinx的xc7a100tcsg324-2芯片。

37、上述飞行器多功能测量及控制系统，包括数据处理主板以及与其连接的多个数据采集单元、主控系统通信单元以及无线通信单元，多个数据采集单元包括温度采集单元、加速度采集单元、压力采集单元以及音视频采集单元，这样可以同时采集多种数据，并且通过设置在数据处理主板上的fpga处理主芯片对各采集数据进行判断生成相应指令并通过主控系统通信单元发送给飞行器的主控系统，以实现对飞行器控制的目的，同时，该系统还通过无线通信单元对采集数据进行无线上传下发。该系统支持多类数据混合采集及处理，可实现对飞信器飞行过程中的各类实时数据进行测量，及对飞行器进行控制的目的。