一种基于无线通信的飞行器环境参数检测系统及检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于无线通信的飞行器环境参数检测系统及检测方法，属于检测领域。
【背景技术】
[0002]随着空间科学技术的发展，世界各国对外部空间探索的步伐不断加快，并不断推出新的飞行器和航天器，各军事大国都在空间飞行器的低成本发射、高效率任务执行、监视与预警、快速响应、重复使用等方面展开了新的角逐，并不断拓展空间技术的应用范围。应用于新型空间飞行器的环境参数感知、处理与传输技术，能够在空间领域实现飞行器自身飞行状态参数信息、空间环境监测信息、空间战场信息及导航定位信息等的有效传输与数据处理，为“空间战”提供第一手信息支持和决策指导。
[0003]2005年，国家自然科学基金将WSN中的基础理论及其关键技术等列为研究计划，2006年，国家自然科学基金又把水下移动传感器网络的关键技术列为国家重点研究项目。中科院上海微系统与信息技术研究所凭借其在微系统和MEMS技术方面良好的基础，通过系统集成的方式完成了一些终端节点和基站节点的开发。国内在该技术领域还主要以基础理论研究为主，主要研究其路由协议、软件架构、标准规范等方面，而在实际工程应用方面，所见到的成功应用案例不多，在航天领域开展无线传感器通信的应用研究更少。
[0004]在空间飞行器中开展基于无线通信的飞行器飞行器环境参数检测系统及检测方法研究，将为飞行器重要飞行参数监测、健康管理、导航定位提供重要支撑，大大拓展空间飞行器信息获取、传输及处理能力，拓展飞行器的感知能力，并能在飞行器电气系统模块化设计、系统柔性化设计等方面发挥重要作用。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于空间飞行器，节点基本固定、网络拓扑确定、节点数量小等特点的网络布局设计方法；采用基于无线传输技术的通信手段，解决了空间飞行器复杂结构数据采集与传输问题，同时降低了系统重量和功耗。
[0006]本发明目的通过如下技术方案予以实现:
[0007]提供一种基于无线通信的飞行器环境参数检测系统，包括:多种传感器，多个无线节点，总结点，数据采集设备，网络管理节点；
[0008]所述多种传感器用于检测环境参数，每种传感器至少为一个，每个传感器连接到与其物理距离最近的无线节点；
[0009]所述无线节点连接到传感器，无线节点接收总结点发送的节点配置指令，设置为I层次节点，或者接收I层次节点发送的节点配置指令，设置为2层次节点，无线节点接收与其连接的传感器发送的环境参数，并发送控制指令到与其连接的传感器，若设置为I层次节点，则将接收的环境参数直接发送到总结点；若设置为2层次节点，则将接收的环境参数发送到I层次节点，通过I层次节点发送到总结点；
[0010]总结点接收网络管理节点发送的节点配置信息，生成节点配置指令，发送到无线节点，接收I层次节点发送的环境参数，并将环境参数发送到数据采集设备；
[0011]数据采集设备接收总结点发送的环境参数，并进行数据处理；
[0012]网络管理节点，生成节点配置信息并发送到总结点。
[0013]优选的，所述节点配置信息生成的方式为:总结点发送节点识别指令至每个无线节点，接收无线节点发送的反馈信息，将发送反馈信息的无线节点作为工作节点，生成工作节点信息；并将工作节点信息发送到网络管理节点，网络管理节点依据工作节点信息，生成节点配置信息。
[0014]优选的，设置I层次节点或2层次节点具体方法为:总结点发送节点识别指令至每个无线节点，第一个反馈的无线节点作为I层次节点，每个舱段设置I个I层次节点，其他工作节点为2层次节点。
[0015]优选的，2层次节点和I层次节点之间的通讯协议为时分多址接入(TDMA)协议；1层次节点和总结点(SINK)之间的通讯协议也为时分多址接入(TDMA)协议。
[0016]优选的，总结点向I层次节点发送同步信息，I层次节点在tl时刻标记接收数据包时的时间，消息接收处理完成后再标记时间t2，总结点在发送同步消息时给报文添加的时标是t，则I层次节点调整自己的时间为士= t+n T+(t 2_ti)，其中n为传输的比特数，τ为传输一个比特所需要的时间。
[0017]优选的，总结点向I层次节点周期性发送同步信息，周期为10-20ms。
[0018]优选的，网络管理节点还发送网络调度配置信息至总结点，总结点将网络调度配置信息发送到I层次节点，并通过I层次节点发送至2层次节点，无线节点接收到网络调度配置信息后生成网络调度控制指令，发送到与其连接的传感器，控制传感器是否工作以及调整传感器工作时的采样频率。
[0019]同时提供一种基于所述无线通信的飞行器环境参数检测系统的检测方法，包括如下步骤:
[0020](I)总结点发送节点识别指令至每个无线节点，接收无线节点发送的反馈信息，发送反馈信息的节点作为工作节点，生成工作节点信息；并将工作节点信息发送到网络管理节点，网络管理节点依据工作节点信息，生成节点配置信息，并将节点配置信息发送到总结占.V，
[0021](2)总结点根据节点配置信息，生成节点配置指令，将节点配置指令发送到I层次节点，I层次节点根据节点配置指令完成自身配置，并将配置指令发送至2层次节点；2层次节点根据节点配置指令完成自身配置；
[0022](3)传感器检测环境参数，并发送至与其连接的无线节点，若该无线节点设置为I层次节点，则将接收的环境参数直接发送到总结点；若该无线节点设置为2层次节点，则将接收的环境参数发送到I层次节点，通过I层次节点发送到总结点。
[0023]本发明与现有技术相比具有如下优点:
[0024](I)本发明简化了测控通信系统设计的设计流程，降低了设计难度，减少了系统设备重量，大大减少了系统电缆重量，使飞行器内数据传输进入无线时代。
[0025](2)本发明采用基于无线通信的飞行器环境参数检测系统及检测方法，使系统柔性化设计维度增加，可扩展性、可裁剪性、可靠性大大增强。
[0026](3)本发明建立在无线通信的飞行器环境参数检测系统及检测方法，将使飞行器更加趋向模块化设计，带来飞行器设计的变革。
[0027](4)本发明根据传感器在飞行器上的布局，根据各个传感器的布局位置，合理选择第二层节点，保证各个无线节点与第二层节点之间的通信没有障碍，克服例如舱段、框、梁等通信障碍物的影响。降低数据传输的误码率，保证了通信质量。
[0028](5)根据不同的飞行任务，通过无线通信网络数据包的调度配置，实现了飞行器不同任务阶段遥测参数采集任务的远程无线配置管理，为飞行器在轨多遥测任务管理提供手段；调度配置管理技术在满足重要遥测参数采集的同时，减少了冗余遥测数据在无线信道中的功率损耗，减少飞行器供电能量消耗。
【附图说明】
[0029]图1为本发明飞行器环境参数检测系统原理图；
[0030]图2为本发明基于TDMA的数据包示意图；
[0031]图3为本发明数据传输调度示意图；
[0032]图4为本发明时间同步方法示意图。
【具体实施方式】
[0033]本发明提出了一种基于无线通信的飞行器环境参数检测系统及检测方法，借助于无线通信技术，通过系统网络布局设计、网络调度管理、时间同步设计