本發(fā)明涉及一種多源導(dǎo)航計算機(jī)電路，具體是指一種用于長航時飛行器的組合導(dǎo)航電路，屬于導(dǎo)航制導(dǎo)與控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著航天技術(shù)的發(fā)展，對各類飛行器的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)也提出了越來越高的要求，對其配套的單機(jī)、載荷和信息處理架構(gòu)也提出了相應(yīng)的要求。為了保證大量數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性和高速計算通訊的可靠性，必須相應(yīng)的在電路設(shè)計中采用組合導(dǎo)航電路的設(shè)計方法。

目前，常用的導(dǎo)航電路設(shè)計方法，按照慣性導(dǎo)航系統(tǒng)組成功能劃分，主要有實(shí)時轉(zhuǎn)換溫度、角速度、加速度等調(diào)控信息的RS422接口模塊和集成數(shù)據(jù)處理及計算通信的導(dǎo)航模塊，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)飛行器慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的姿控、軌控、通信等必要功能。對于飛行器而言，這種導(dǎo)航電路主要存在如下兩個缺點(diǎn)：1）安全性不足。由于飛行器的應(yīng)用環(huán)境十分特殊，需要不斷的高速數(shù)據(jù)通信，否則有可能會導(dǎo)致失控，極大降低導(dǎo)航精度，給整個導(dǎo)航系統(tǒng)帶來隱患。而目前常見的通訊方式往往采用1553B或RS422中的任意一種的單元組合系統(tǒng)，無法更好的滿足高速處理數(shù)據(jù)的要求。2）精度不足。由于飛行器要采集并處理GPS、星敏感器、溫度、角速度和加速度等調(diào)控信息，數(shù)據(jù)信息量比較大，因此單一通訊處理方式無法同時兼顧數(shù)據(jù)備份和通信速率兩個方面。

綜上，目前常用的導(dǎo)航計算機(jī)電路存在安全性低、精度低等問題，難以滿足特殊應(yīng)用的飛行器導(dǎo)航控制要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種多源導(dǎo)航計算機(jī)電路，實(shí)現(xiàn)慣導(dǎo)導(dǎo)航系統(tǒng)的多功能性、強(qiáng)可控性、高可靠性和高精度，滿足特殊應(yīng)用的飛行器導(dǎo)航控制要求，更好的適應(yīng)航天技術(shù)發(fā)展的新要求。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種多源導(dǎo)航計算機(jī)電路，包含：調(diào)控信息采集裝置，采集飛行器慣組的調(diào)控信息；接口電路板，與調(diào)控信息采集裝置連接，將接收到的調(diào)控信息以RS422協(xié)議方式輸出；星敏信息采集裝置，采集飛行器的星敏信息；導(dǎo)航電路板，分別與接口電路板以及星敏信息采集裝置連接，對接收到的調(diào)控信息與星敏信息進(jìn)行導(dǎo)航計算后輸出；計算機(jī)管理裝置，與導(dǎo)航電路板連接，以RS422協(xié)議方式和1553B協(xié)議方式進(jìn)行通信，根據(jù)接收到的導(dǎo)航計算結(jié)果，進(jìn)行飛行器導(dǎo)航控制。

所述的調(diào)控信息采集裝置包含：溫度控制板，與接口電路板連接，采集飛行器慣組內(nèi)部傳感器的溫度值，并傳輸至接口電路板；多個光纖陀螺，與接口電路板連接，采集飛行器慣組內(nèi)部陀螺的角速度，并傳輸至接口電路板；多個加速度計，與接口電路板連接，采集飛行器慣組內(nèi)部傳感器的加速度值，并傳輸至接口電路板。

所述的光纖陀螺和加速度計的數(shù)量均為三個。

所述的接口電路板將接收到的飛行器慣組的溫度、角速度和加速度進(jìn)行RS422串口轉(zhuǎn)換，并以RS422的協(xié)議方式傳輸至導(dǎo)航電路板實(shí)現(xiàn)通信。

所述的星敏信息采集裝置包含：GPS模塊，與導(dǎo)航電路板連接，采集飛行器的GPS信息，包括：定位模式、PDOP值、收星個數(shù)、WGS84坐標(biāo)值和地理坐標(biāo)值，并傳輸至導(dǎo)航電路板；星敏感器，與導(dǎo)航電路板連接，采集星敏感器測量姿態(tài)四元素數(shù)據(jù)和星敏感器狀態(tài)信息，并傳輸至導(dǎo)航電路板。

所述的導(dǎo)航電路板包含：FPGA模塊，分別與接口電路板、GPS模塊、星敏感器以及計算機(jī)管理裝置連接，接收接口電路板輸出的調(diào)控信息，以及接收GPS模塊和星敏感器輸出的星敏信息；DSP模塊，與FPGA模塊連接，接收FPGA模塊輸出的調(diào)控信息和星敏信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航計算，并通過FPGA模塊輸出。

所述的計算機(jī)管理裝置包含：第一飛行控制計算機(jī)，與FPGA模塊連接，通過RS422的協(xié)議方式接收調(diào)控信息，并通過1553B的協(xié)議方式對調(diào)控信息、星敏信息以及導(dǎo)航計算結(jié)果進(jìn)行備份；第二飛行控制計算機(jī)，與FPGA模塊連接，通過RS422的協(xié)議方式接收星敏信息，并進(jìn)行飛行器的軌道控制；平臺管理計算機(jī)，與FPGA模塊連接，通過RS422的協(xié)議方式向PFGA模塊發(fā)送遙測數(shù)據(jù)，并接收導(dǎo)航控制指令。

綜上所述，本發(fā)明提供的多源導(dǎo)航計算機(jī)電路，采用接口電路板和導(dǎo)航電路板兩大電路模塊，所占PCB印刷電路板的面積小，可靠性高；采用RS422為主通信方式、1553B進(jìn)行數(shù)據(jù)備份的組合通信方式，更好的滿足高速處理大量數(shù)據(jù)的要求，提高安全性；并且同時兼顧數(shù)據(jù)備份和通信速率兩個方面，保證精度要求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中多源導(dǎo)航計算機(jī)電路的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合圖1，詳細(xì)說明本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例。

如圖1所示，為本發(fā)明提供的多源導(dǎo)航計算機(jī)電路，包含：調(diào)控信息采集裝置，采集飛行器慣組的調(diào)控信息；接口電路板100，與調(diào)控信息采集裝置連接，將接收到的調(diào)控信息以RS422協(xié)議方式輸出；星敏信息采集裝置，采集飛行器的星敏信息；導(dǎo)航電路板200，分別與接口電路板100以及星敏信息采集裝置連接，對接收到的調(diào)控信息與星敏信息進(jìn)行導(dǎo)航計算后輸出；計算機(jī)管理裝置，與導(dǎo)航電路板200連接，以RS422協(xié)議方式和1553B協(xié)議方式進(jìn)行通信，根據(jù)接收到的導(dǎo)航計算結(jié)果，進(jìn)行飛行器導(dǎo)航控制。

所述的調(diào)控信息采集裝置包含：溫度控制板101，由溫度采樣模塊和A/D（模/數(shù)）轉(zhuǎn)換模塊構(gòu)成，且與接口電路板100連接，采集飛行器慣組內(nèi)部傳感器的溫度值，進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳輸至接口電路板100；多個光纖陀螺102，與接口電路板100連接，采集飛行器慣組內(nèi)部陀螺的角增量和速度增量（角速度），并傳輸至接口電路板100；多個加速度計103，與接口電路板100連接，采集飛行器慣組內(nèi)部傳感器的加速度值，并傳輸至接口電路板100。

本實(shí)施例中，采用三個光纖陀螺102和三個加速度計103進(jìn)行調(diào)控信息的采集。

所述的接口電路板100將接收到的飛行器慣組的調(diào)控信息（包括溫度、角速度、加速度等）進(jìn)行RS422串口轉(zhuǎn)換，并以RS422的協(xié)議方式傳輸至導(dǎo)航電路板200實(shí)現(xiàn)通信。

所述的星敏信息采集裝置包含：GPS模塊201，與導(dǎo)航電路板200連接，采集飛行器的GPS信息，包括：定位模式、PDOP（Position Dilution of Precision，空間幾何精度因子）值、收星個數(shù)、WGS84（World Geodetic System 1984，為GPS全球定位系統(tǒng)使用而建立的坐標(biāo)系統(tǒng)）坐標(biāo)值和地理坐標(biāo)值，并傳輸至導(dǎo)航電路板200；星敏感器202，與導(dǎo)航電路板200連接，采集星敏感器測量姿態(tài)四元素數(shù)據(jù)和星敏感器狀態(tài)信息，并傳輸至導(dǎo)航電路板200。

所述的導(dǎo)航電路板200包含：FPGA模塊，分別與接口電路板100、GPS模塊201、星敏感器202以及計算機(jī)管理裝置連接，接收接口電路板100輸出的調(diào)控信息，以及接收GPS模塊201和星敏感器202輸出的星敏信息；DSP模塊，與FPGA模塊連接，接收FPGA模塊輸出的調(diào)控信息和星敏信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航計算，并通過FPGA模塊輸出。

所述的計算機(jī)管理裝置包含：第一飛行控制計算機(jī)300，與FPGA模塊連接，通過RS422的協(xié)議方式接收調(diào)控信息，并通過1553B的協(xié)議方式對調(diào)控信息、星敏信息以及導(dǎo)航計算結(jié)果進(jìn)行備份；第二飛行控制計算機(jī)400，與FPGA模塊連接，通過RS422的協(xié)議方式接收星敏信息，并進(jìn)行飛行器的軌道控制；平臺管理計算機(jī)500，與FPGA模塊連接，通過RS422的協(xié)議方式向PFGA模塊發(fā)送遙測數(shù)據(jù)，并接收導(dǎo)航控制指令。

本發(fā)明所述的多源導(dǎo)航計算機(jī)電路，由兩大電路模塊和兩種通信方式組合構(gòu)成。其中，兩大電路模塊由接口電路板100和導(dǎo)航電路板200構(gòu)成。首先，接口電路板100主要完成對溫度、角速度、加速度等調(diào)控信息的RS422的串口轉(zhuǎn)換，并以RS422的通信協(xié)議方式傳輸至導(dǎo)航電路板200進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；導(dǎo)航電路板200由FPGA模塊和DSP模塊構(gòu)成，F(xiàn)PGA模塊主要用于與接口電路板100以及第一飛行控制計算機(jī)300、第二飛行控制計算機(jī)400和平臺管理計算機(jī)500這三個外部計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，DSP模塊主要用于數(shù)據(jù)的計算處理以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航計算。

而兩種通信組合指的是本發(fā)明采用1553B通信協(xié)議與RS422通信協(xié)議組合的通信方式，其中RS422協(xié)議方式用作本發(fā)明的多源導(dǎo)航計算機(jī)電路的主通信，1553B協(xié)議方式用于導(dǎo)航電路板100與第一飛行控制計算機(jī)300之間的通信備份。

綜上所述，本發(fā)明提供的多源導(dǎo)航計算機(jī)電路，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1、本發(fā)明采用光纖陀螺進(jìn)行角速度采集，與現(xiàn)有技術(shù)中常用的機(jī)電陀螺或激光陀螺相比，零部件少，牢固穩(wěn)定，具有較強(qiáng)抗沖擊和抗加速運(yùn)動的能力，并且檢測靈敏度和分辨率比機(jī)電陀螺或激光陀螺提高多個數(shù)量級，具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低、體積小、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)。

2、本發(fā)明采用接口電路板和導(dǎo)航電路板兩大電路模塊，占用的PCB板的面積小，有效解決功耗、散熱等硬件問題，確保了導(dǎo)航計算機(jī)電路的高可靠性。

3、本發(fā)明采用1553B接口協(xié)議與RS422通信協(xié)議組合的通信方式，其中RS422傳輸距離更遠(yuǎn)、速度更快、抗干擾性更強(qiáng)，尤其全雙工通信的RS422更加可靠；而1553B則用于實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航電路板與飛行控制計算機(jī)之間的數(shù)據(jù)備份，大大提高了系統(tǒng)的可靠性和精度。

盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。