[发明专利]一种适用于飞行器分离体高动态无控返回的测控系统及方法

权利要求书

1.一种适用于飞行器分离体高动态无控返回的测控系统，其特征在于：包括电源模块、MEMS惯性测量模块、卫星导航接收模块、控制模块、射频发射模块、图像测量模块、数据存储模块、数字量输入输出模块和开关量输入输出模块；

所述电源模块用于对整个飞行器测控系统中的各模块供电、对外火工品供电，以及为分离火工品和伺服系统供电；

所述MEMS惯性测量模块与卫星导航接收模块共同构成组合测量模块，对飞行器的位置和姿态进行测量和采集；

所述控制模块采用FPGA+DSP搭建控制模块硬件平台；FPGA负责系统的数据采集和主要的逻辑控制，DSP负责导航信息处理，在导航过程中，微型惯性测量组合的信号经过滤波、放大处理后，通过模数转换器的采样、保持转换为数字信号；数字信号首先保存在FPGA中的先进先出缓存器FIFO中，数据直接挂接在DSP总线上，DSP通过接口读取到SDRAM中进行导航运算；

所述射频发射模块在接收到分离使能信号后，将控制模块提供的飞行器位置坐标信息一方面通过GSM短信息发送单元，利用电信运营商网络发送到残骸搜寻人员手机端，另一方面通过BD2短报文服务，将信息发送给搜寻人员客户端用于飞行器测控系统的回收，且按照固定频率发送；射频发射模块接收到落地指令后，将飞行器位置坐标信息发送频率更改后继续发送；此外当飞行器测控系统发送一条短报文时，同时经过变频单元将这些数据进行一系列转换调成L频段信号，在前置放大器作用下放大，最后通过外接无源发射天线发送出去；

所述图像测量模块对飞行器归航过程中工作情况进行实时视频记录，并将其存储到固态存储器中；图像测量模块中的摄像头与飞行器测控系统主体呈分离式，之间通过电缆连接；

所述数据存储模块在测量过程中，将惯性测量装置实时输出的信息存储在固态存储器里，便于事后数据回读与数据分析；同时数据存储模块预留了状态检测通信接口，以便在地面测试过程中实时检测弹载姿态存储测试系统的工作状态；

所述数字量输入输出模块在控制模块作用下，通过RS-422或RS-485总线将定位定姿信息发送给外系统；

所述开关量输入输出模块向控制模块提供状态信息，为火工品配电；飞行器分离之后，控制模块接收到分离信号，通过内部延时单元，按照预设时间发出供电使能指令，以便于电源模块为分离火工品部件进行供电。

2.根据权利要求1所述的一种适用于飞行器分离体高动态无控返回的测控系统，其特征在于：所述电源模块采用双锂电池备份供电，充电使用定电流、定电压方式；整个电源模块使用拓扑结构设计，采用级联降压的方式，即通过转换器将较高的电压转换为一个合适的中间电压，然后根据各模块的不同需求进行二次转换。

3.根据权利要求1所述的一种适用于飞行器分离体高动态无控返回的测控系统，其特征在于：所述MEMS惯性测量模块由三轴MEMS陀螺仪、三轴MEMS加速度计及传感器信号调理单元组成；三轴MEMS陀螺仪的X、Y、Z三个敏感轴两两正交，陀螺仪和加速度计分别用于测量沿载体坐标系三个轴向上的旋转角速率和线加速度，得到三个轴向的旋转角速率wx、wy、wz和线加速度ax、ay、az信息；信号调理单元对传感器模块输出的电压信号进行调理使其满足A/D采样的要求，并通过滤波器使得信号满足带宽要求。

4.根据权利要求1所述的一种适用于飞行器分离体高动态无控返回的测控系统，其特征在于：卫星导航接收模块选用GPS/BDS双模卫星导航接收模块，实现对BDS B2频点和GPSL1频点的接收；数据采用通用串行异步方式进行传输；卫星导航接收模块与四个接收天线设计成四向环形天线，以确保卫星信号稳定。