某型導彈飛控系統遙測信息接收裝置設計

胡 建，張紅波

（1.中國空空導彈研究院 河南 洛陽 471009；2.中國人民解放軍駐中航工業導彈院軍事代表室 河南 洛陽 471009）

飛控組件是一個信息共享的計算機控制系統，可以完成導彈的自檢、導航、穩定、目標運動參數估計、導彈制導、引戰配合和全彈工作時序控制等諸多功能[1]。整個工作過程飛控組件將自身工作狀態的信息發送遙測裝置，遙測信息包含數字信息和模擬信息。在地面測試及仿真試驗中通過遙測接收裝置全程接收、處理飛控組件遙測信息，可以判別飛控組件軟硬件工作狀態，接收到的信息存儲到存儲器中，PC機調用信息進行判讀，并可對測量信息處理后形成圖譜，便于故障診斷。遙測信息接收裝置設計的原則要求有擴展性和高可靠性[2]。

1 遙測信息協議

1.1 數字遙測信息協議

數字遙測信號每個信息字24位，包括8位地址，低8位數據和高8位數據。在兩條伴隨信號C1、C2和寫遙測Sync的作用下，對每個字分時按相應的字節并行接收，32個字為1幀，交換周期48 ms，如圖1所示。整個發送過程是飛控系統在計算機控制下自動完成的。

1.2 模擬遙測信號協議

模擬遙測信號共32路，信號頻率最大10 kHz，信號幅值±30 V。

圖1 數字遙測信息時序Fig.1 Sequence of digital telemetry information

2 接收裝置設計

2.1 數字信息接收單元

數字遙測信息接收單元完成數據接收、格式轉換和與PC機間的數據交換等，并可將發送和接收構成回路進行自檢，由單片機、PCI接口邏輯、雙端口存儲器、FLASH、接收發送邏輯、接收隔離及發送驅動組成，如圖2所示。接收單元以單片機為核心，由單片機控制數據的發送和接收[3]，同時將接收的大量數據保存在FLASH中，接收完畢再將數據從FLASH中取出傳給PC機，單片機和主控機的通訊采用雙口RAM實現。

圖2 數字信息接收單元Fig.2 Digital telemetry receiving unit

2.1.1 PCI接口邏輯

PCI接口邏輯用于實現接收器與系統CPU之間的通訊，它可讓系統CPU可直接訪問雙口存儲器，還可和ARM微處理器相互發送中斷請求信號，采用PCI接口芯片PCI9052實現。

2.1.2 雙口存儲器

雙口存儲器用作數據緩存，實現微處理器和系統CPU間的數據交換。可以選擇先入先入先出儲存器（FIFO）或雙口RAM，為了便于作復雜的收發控制，選用雙口RAM芯片8 k×16的CY7C025實現。

2.1.3 單片機

ARM微控制器（MCU）做嵌入式計算，是擴展模塊的智能計算核心，用來控制數據的發送和接收相應的計算處理，并將結果存入數據存儲器中，通知系統CPU讀取，從而減少CPU的參與[4]，使用LPC2214實現。

2.1.4 FLASH存儲器

由于雙口存儲器的容量有限，必須采用大容量存儲器儲存所接收的大量遙測數據，選用K9F4G08U0A芯片提供2 Gbit的存儲空間，對數據的讀寫以頁為單位，速度遠快于以位為單位讀寫的傳統硬盤。

2.1.5 接收和發送邏輯

接收信息以中斷方式或軟件查詢的方式進行，是在C1、C2和Sync信號到來時接收1個完整的數據，數據中包含了地址、數據高位和數據低位。

數據發送在一個時序狀態機的控制下完成，計算機將地址、數據高字節、數據低字節一次寫入接口板，接口板在內部時序狀態機控制下按規定的時序完成數據的發送。發送過程不允許計算機寫入新數據。數據發送完成后，內部控制邏輯改變發送接口的狀態，以供計算機查詢。發送邏輯涉及大量時序電路及需要存儲FIFO。發送和接收邏輯選用具有12萬門邏輯資源的新一代FPGA產品EP1C6Q240。

2.1.6 外圍電路

發送驅動的作用是將發送邏輯提供的信號轉換為可經長線驅動光隔的大電流信號，采用總線驅動器來驅動。接收隔離采用光電隔離器實現。

2.1.7 接收裝置的自檢

通過外界專用連接電纜將字節多路通道數據的發送通道與字節多路通道數據的接收通道連接到一起，將接收到的數據與發送的數據進行對比來進行字節多路通道的自檢。

2.1.8 工作流程

數據被接收隔離后存儲在在FIFO中，并按照到達時間先后順序存放。ARM程序的數據接收分支將數據從FIFO中取出并解析其地址，然后將數據放置在RAM接收緩沖區的對應地址處。同時此數據將被完整的存儲在Flash中，并保持與FIFO中的格式也即接收到的原始格式一致。已經接收到的數據地址將被標記，當被標記過的地址再次出現時，程序認為已經完成了一楨數據的接收，程序切換接收緩沖區，清除所有已接收地址的標記，并置原緩沖的數據接收完成標志，此時PC可以從RAM緩沖區中讀取按址存放的一楨完整數據。

2.2 模擬信息接收單元

模擬信息接收單元采集飛控系統輸出的多路模擬信號，由信號調理單元和AD轉換單元組成，如圖3所示。信號調理單元對輸入信號進行濾波、隔離及進行輸入量程的調整，AD轉換單元實現模擬量到數字量的轉換，供PC機采集處理。

圖3 模擬信息接收單元Fig.3 Analogue telemetry receiving unit

跟隨器為1:1的運算放大器，作用是提高信號調理電路輸入阻抗，減少輸入信號失真，降低其他并行測試單元對模擬信號的影響[5]。分壓的作用是將±30 V的輸入電壓轉換為后續模擬電路能夠處理的模擬電壓范圍，因為隔離電路無法處理±30 V電壓。隔離電路保證測試單元不能與被測產品共地，消除設備對產品信號的影響，采用1:1的隔離運放解決測試設備與被測產品的連接問題。低通濾波是采用運放及電阻電容，去除經過隔離運放后的模擬信號中的紋波。由于隔離運放在使用時，兩端會有一定的偏置電壓誤差，所以用運放構成加法器對這個偏執進行偏置調節。

A/D轉換采集選用ADLINK公司的多功能DAQ卡PCI-9223，具有16位、32通道、500 kS/s采樣率，輸入阻抗大于 1 GΩ，有1 k采樣點輸入FIFO緩存，能滿足模擬信息的采集要求[6]。

3 數據處理

PC機通過PCI總線按幀讀取接收到的數字遙測信息和模擬遙測信息，將整個測試時段的信息組合成獨立的文件，并將信息全部存儲到PC機硬盤上。通過數據分析軟件解析數據，并圖譜顯示全時段信息，依據圖譜可快速準備的判別產品的工作狀態及故障發生點。

4 結束語

該遙測信息接收裝置設計采用全時段、全數據接收的思想，數字遙測信息接收單元以單片機為核心，提高了測試板對數據的自主處理能力；模擬遙測信息接收單元通過信號隔離，最大程度減少了設備對產品的影響，使用高速A/D采集保證了信號測試精度；全時段數據接收及圖譜分析使數據分析及故障甄別更簡易準確。通過安裝調試及大量的實驗表面，該遙測信號接收裝置工作可靠，滿足導彈飛控系統測試要求。

[1]梁曉庚.空空導彈制導控制系統設計[M].北京：國防工業出版社，2006.

[2]李英麗.空空導彈遙測系統設計[M].北京：國防工業出版社，2006.

[3]沈紅衛.基于單片機的智能系統設計與實現 [M].北京：電子工業出版社，2005.

[4]姚琳.微機原理與接口技術[M].北京：清華大學出版社，2010.

[5]高宇.遙測設備自動測試系統的設計與實現[J].數據采集與處理，2010，25（5）：673-674.GAO Yu.Design and implementation of telemetry instrument automatic test system[J].Journal of Data Acquisition and Processing，2010，25（5）:673-674.

[6]馬艷玲，趙戰民，李明亮.高精度兩次采樣AD轉換[J].電子設計，2008，24（14）：311-312.MA Yan-lin，ZHAO Zhan-min，LI Ming-liang.Realize twice sample A/D conversion[J].Electronic Design，2008，24（14）:311-312.

[7]柳長安，張蒙正.彈道變軌對沖壓動力反艦導彈的影響[J].火箭推進，2012（2）:20-26.LIU Chang-an，ZHANG Meng-zheng.Effects of variable trajectory on ramjet powered anti-ship missile[J].Journal of Rocket Propulsion，2012（2）:20-26.