[发明专利]一种用于火箭助推器回收的翼伞自主归航控制系统

说明书

一种用于火箭助推器回收的翼伞自主归航控制系统，启动转接盒作为翼伞自主归航控制系统与火箭总体的接口；配电点火控制器加电后以一定的时序控制各个设备加电和控制火工品起爆；归航控制器运行归航算法，控制翼伞飞行方向；定位定向仪使用双天线进行方向测量和定位，同时内部集成了陀螺仪和倾角传感器；数传机负责翼伞自主归航控制系统与地面站之间的通信；伺服控制装置包括电机、驱动器和传动机构，用于翼伞的操纵控制；控制电源提供整个控制系统所需的控制电；动力电源提供火工品和伺服控制装置所需的动力电。该控制系统集成导航、制导、数传、火工起爆的功能，同时与助推器接口相匹配，形成应用于火箭助推器回收的通用化翼伞自主归航控制系统。

技术领域

本发明一种用于火箭助推器回收的翼伞自主归航控制系统，属于航天器回收控制领域，特别涉及一种航天器回收自主归航控制系统。

背景技术

火箭助推器是火箭发射时，使其迅速飞离发射台并加速达到预定飞行速度的一种小型火箭发动机，当助推器完成任务后会脱离火箭本体，分离后的助推器处于无控自由落体状态，落地速度大，落点散布大。我国现有发射场由于历史原因，都建在内陆、且航迹常常经过人口稠密地区。分离体残骸坠地过程中的巨大冲击力使箭体有可能发生巨大的爆炸；并且推进剂贮箱内残余的推进剂坠地后的泄漏也对地面人畜安全构成了巨大威胁。采用可控翼伞实现助推器可控回收是目前解决助推器落地速度大，落点散布大的有效手段。本发明设计了翼伞自主归航控制系统。该控制系统通过定位定向仪，获得控制系统的位置，与目标点比对后得出相应的控制策略，控制伺服装置，进而控制翼伞的形态，使得控制系统实现定点着陆。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种用于火箭助推器回收的翼伞自主归航控制系统，对比以往方案，通过集成了GPS和陀螺仪的定位定向仪提高了系统可靠性，通过可编程三模冗余配电点火控制器，提高系统可靠性及适用性，通过能够实现控制系统集成化及通用化，扩大控制系统适用范围，通过动力电源中集成的监测模块，能够实现对重要参数的采集，对后续分析验证提供重要依据。本发明控制系统集成导航、制导、数传、火工起爆的功能，同时与助推器接口相匹配，形成应用于火箭助推器回收的通用化翼伞自主归航控制系统。

本发明的技术解决方案是：

一种用于火箭助推器回收的翼伞自主归航控制系统，包括：启动转接盒、配电点火控制器、归航控制器、定位定向仪、数传机、伺服控制装置、控制电源和动力电源；

启动转接盒用于接收上级发送的火箭总体加电指令，根据所述火箭总体加电指令开关控制配电点火控制器的加断电；启动转接盒在火箭发射前加电，等待接收火箭总体的加电指令，在火箭助推器分离时，启动转接盒接收到所述加电指令给配电点火控制器加电；

配电点火控制器用于控制火工品起爆和给归航控制器、定位定向仪、数传机、伺服控制装置加电；所述火工品起爆用于使伞舱盖的弹出，伞舱盖在弹出的过程中拉出装在伞舱里的翼伞，翼伞拉出来后展开，所述火工品起爆的时间由轨道计算得出；配电点火控制器加电后，首先给归航控制器、定位定向仪、数传机加电；火工品起爆和伺服控制装置共用动力电源，为了避免大电流对动力电源性能的影响，采用分时控制策略，当配电点火控制器完成火工品起爆控制后，再对伺服控制装置加电；

归航控制器接收定位定向仪采集的定位定向信号，将定位定向信号与目标点进行比较计算，并结合地面站发送的控制指令，运行归航程序，获得控制量输出给伺服控制装置，同时对控制量及定位定向信号进行整合后作为监测数据通过串口转发给数传机，并接收数传机上传的控制指令；

定位定向仪内部集成有GPS和陀螺仪，用于给归航控制器提供定位定向信息；

数传机接收归航控制器发送的监测数据并转发给地面站，接收地面站发送的控制指令并转发给归航控制器；

伺服控制装置接收归航控制器发送的控制量，根据控制量操纵控制翼伞；