基于DSP的機載遠程投放控制終端設(shè)計
摘要:針對導(dǎo)彈研制靶場試驗的需求,設(shè)計了一種基于DSP的機載遠程投放控制終端,用于紅外干擾源的投放控制。給出了控制終端的組成結(jié)構(gòu),重點介紹硬件設(shè)計及軟件設(shè)計,通過在線編程技術(shù)方便投放模式的遠程加載,使用特定的數(shù)據(jù)幀編碼原則提高了無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。多次的外場靶試試驗驗證了系統(tǒng)設(shè)計的通用性和工程實用性。
關(guān)鍵詞:遠程投放;控制終端;DSP;在線編程;數(shù)據(jù)幀編碼原則
0 引言
導(dǎo)彈研制過程中為考核其抗干擾性指標(biāo),需要在靶機上加裝紅外干擾源的投放裝置,在靶機起飛后的特定時間段內(nèi),按一定的投放序列完成紅外干擾彈的投放,在靶機周圍形成與靶機紅外輻射特征相似的紅外輻射源,對導(dǎo)彈進行干擾。
以往使用的投放裝置,其投放模式基本都是比較固定的:一次性全部投放或以固定時間間隔進行投放,并且投放模式的設(shè)置都是在靶機起飛前固化在裝置內(nèi),無法進行再次修改。這種比較固定的投放模式不能充分驗證導(dǎo)彈的抗干擾性能指標(biāo),同時當(dāng)靶機上天后發(fā)現(xiàn)投放模式設(shè)置有誤或臨時需更改投放模式時,無法進行再次重新加載,浪費試驗機會,這些因素嚴(yán)重制約了導(dǎo)彈靶場試驗的有效開展。
以DSP為控制核心的機載遠程投放控制終端,利用無線數(shù)傳電臺接收來自地面站的控制指令,對接收到的無線通信數(shù)據(jù)進行解調(diào)、接收和存儲,完成投放模式的設(shè)置及點火指令的響應(yīng),利用處理器的數(shù)字I/O信號完成紅外干擾源的點火控制,實現(xiàn)靶機的投放任務(wù)。
1 硬件電路設(shè)計
1.1 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)
機載遠程投放控制終端采用模塊化設(shè)計,主要由通信單元、電源單元、控制單元及執(zhí)行單元4個部分組成。通信單元利用無線數(shù)傳電臺負(fù)責(zé)與地面站的遠程通信;電源單元對靶機上的直流供電進行隔離與轉(zhuǎn)換,實現(xiàn)投放控制終端用電的匹配;控制單元一方面接受來自地面站的指令,完成投放模式的配置,并根據(jù)指令完成對執(zhí)行單元的控制,同時將終端的狀態(tài)通過通信單元反饋到地面站;執(zhí)行單元接收控制單元的指令,對靶機上的每一個紅外干擾彈單獨進行投放控制。
圖1所示為機載遠程投放控制終端的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖。
1.2 通信單元設(shè)計
圖2所示為通信單元原理圖。
通信單元主要由無線數(shù)傳電臺和電平轉(zhuǎn)換芯片組成,完成無線數(shù)據(jù)通信功能。無線數(shù)傳電臺采用Max Stream公司的9Xtend-PKG-R跳頻數(shù)傳電臺模塊。該模塊的主要特點是:在相同發(fā)射功率的情況下采用擴頻通信方式可以傳輸更遠的距離。同時利用該模塊的FHSS跳頻擴頻方式和AES數(shù)據(jù)加密功能,可避免其他無線系統(tǒng)的射頻干擾。
機載遠程投放控制終端與地面站各使用一個同型號無線數(shù)傳電臺,這樣控制終端和地面站之間的通信數(shù)據(jù)可以直接從數(shù)據(jù)口取出使用,不用經(jīng)過特殊設(shè)置。無線數(shù)傳電臺使用內(nèi)置RS 232總線接口與DSP處理器進行數(shù)據(jù)傳輸,使用MAX232AMJE芯片完成數(shù)據(jù)收發(fā)電平的轉(zhuǎn)換。
1.3 控制單元設(shè)計
控制單元硬件結(jié)構(gòu)如圖3所示。處理器采用TI公司的TMS320F240,該處理器提供10位分辨率的A/D、16位精度的定時器功能、16位精度的看門狗定時器,全雙工的串行接口,片內(nèi)集成32 KB FLASH程序存儲器。在控制單元設(shè)計中,片外擴展了64 KB的程序存儲器和64 KB的數(shù)據(jù)存儲器。TMS320F240具備開發(fā)IPA系統(tǒng)的硬件條件,只需借助RS 232串行通信口,通過在FLASH自定義的段中放置加載代碼,利用這段代碼擦寫FLASH、讀取程序存儲器中的代碼,實現(xiàn)線編程。
復(fù)位邏輯電路主要用于提高系統(tǒng)的可靠性,采用專用的復(fù)位邏輯芯片MAX705MJA來完成系統(tǒng)的可靠復(fù)位。MAX705MJA除了上電復(fù)位和掉電復(fù)位外,還有監(jiān)控系統(tǒng)的電源和數(shù)據(jù)保護的功能。利用MAX705MJA作監(jiān)控系統(tǒng)電源,當(dāng)電源監(jiān)控供電電壓出現(xiàn)異常時,提供中斷請求信號,方便系統(tǒng)實現(xiàn)異常處理;同時當(dāng)系統(tǒng)程序跑飛或死鎖時,看門狗定時器會自動復(fù)位系統(tǒng),讓系統(tǒng)重新回到正常的工作狀態(tài),程序恢復(fù)正常運行。
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