基于DSP的发射控制系统在提高飞行器发射精度中的应用

【摘要】飞行器的发射精度是关系到飞行器发射成功与否的关键。本文以提升飞行器发射精度为目标，设计了一套基于DSP的发射控制系统。文章首先阐述了系统的主要功能，其次指出了系统包括的四个模块：运动控制模块、初始自整模块、按钮显示模块以及通信模块，接着阐述了本文的电路设计。在进行控制系统设计之后，本文对系统进行了调试，调试的结果证实了本系统的有效性。

【关键词】发射控制系统；模块；飞行器；发射精度

０引言

飞行器的发射精度，是保证飞行器发射成功的主要环节。如何提高飞行器的发射精度一直是我国科研工作者比较关心的问题，提高飞行器的发射精度，不仅能够确保飞行器发射的质量，还能保证飞行器成功地按照事先的设定完成飞行要求。在目前很多飞行器发射失败或者未能达到当初预定目标的情况中，飞行器的发射精度问题占很大的比例。提高飞行器的发射精度，不仅要求在生产飞行器时候做到精确制造，同时飞行器的发射控制系统也是确保飞行器发射精确的重要组成部分。飞行器的控制系统中，数据传输环节是非常关键的部位，随着航天技术的发展,在测控通信中，需要实时传输和处理大量的高速数据[1]。因此研究飞行器发射控制系统，特别是数据传输系统对于提升飞行器的发射精度具有非常重要的意义。本文通过采用高速数据传输技术的思想设计一套飞行器发射控制系统，目的在于提升飞行发射控制的水平，进而提升飞行器发射成功率和发射精度，因此设计一种新的飞行器发射控制系统是十分必要的，本文正是在这种情况下进行研究的。

１发射控制系统功能的分析

飞行器发射控制系统主要是在飞行器发射前通过与飞行器内部通信芯片进行数据交换，通过数据交换了解飞行器发射前的初始状态，各环节的运转情况以及飞行器在发射时的调整等，组要包括初始自整模块、运动模块、按钮显示模块、数据通信交换模块以及电源供电模块，其中电源供电模块为上述各个模块提供稳定的工作电源保证[2]。具体来说，发射控制系统组要实现以下几个方面的功能：对飞行器的各类参数进行检测并且对重要的参数进行监视；实现各个系统间的互相匹配；与各个系统一同完成对飞行器自动发射和紧急情况下的关机[3]。

２飞行器控制系统的设计方案

２．１运动控制模块

在这个系统模块中，系统通过发送向外发送控制信息来调整发射装置的仰俯运动以及发射的角度。这个模块主要的工作过程是，在打开外部电源供电后进行系统的初始化，初始化过后可以通过手动或者自动的情况进行系统初始的自我调整，系统在调整发射的角度和方向灯信息后将信息传递至控制台并处于预发射状态。当系统接收到发射地点的坐标信息后，系统通过计算来确定发射的角度和方向，并通过通信传输模块传递到发射总控制台。总控制台根据前方反馈的信息对发射系统下达发射操作，在发射操作完成后系统会接到复位的命令，发射系统通过自动调整回复到初始零位状态。

２．２初始自整模块

初始自整模块的目的在于保证发射精度方面的要求，系统在启动后运行自整模块并找到方位和仰俯方向的零位，自整后通过数据传输向控制系统传递完成发射准备的信息并且处于待命状态，在控制台传递了目标坐标后完成点火的命令。接近开关通过发送数据并经过预先设定的运算方法来进行发射系统的初始自整。一般来说接近开关是一种卫星的感应装置，其特点是便于安装而且反应迅速，可以适应潮湿或者油漆喷溅等苛刻严格的工作环境。

２．３按钮显示模块

按钮采用普通快关和薄膜开关两种方式，前者可以选着所采用的操作模式和选定零位；后者则为手动操作控制系统所准备，这包含控制系统的自整等。现实模块主要采用的是具有4或8位并线和2线或3线串行接口点阵图形的液晶显示屏幕，液晶显示屏幕的型号一般采用HG-12864-12型号，这种屏幕内含字库并可进行编程设计，对外可以输出便准通用数据格式以及控制指令，控制人员只需要在液晶显示控制器编程内置缓冲区写下命令和数据即可实现不同的显示功能。

２．４通信模块

传输通信是控制系统的重要组成，在飞行器发射控制系统中，经常需要实时传输大量的高速数据。本文的系统设计TMS320F2812器件，该器件采用了串行通信接口SCI模块，SCI是双缓冲的接收器和发送器，而且可以选择单独工作或者同时工作两种方式下，SCI模块可以检测和校验对接到的实时数据；由于SCI 模块兼顾与RS-232标准一致的异步串口情况， TMS320F2812可以通过串口的兼容性，方便地与其他使用标准格式的异步外设进行数据通信。 本文设计的发射控制系统的控制连接就是通过标准 RS-232 串口完成通信子系统与控制系统之间的数据通信控制[4]。

本文设计的控制系统采用TMS320F2812作为控制核心，系统在初始化完成后实现自整，通过接受控制台的数据进行发射装置的仰俯运动和角度调整；多屏监视设备通过视频及前端摄像系统将重要仪器仪表状态实时传到后端监视器上，并由记录仪实时记录下来；高速的通信模块可以确保大批量的数据交换和处理，可以进行多指令传输。TMS320F2812是一款用于控制的高性能、多功能、高性价比的32位定点DSP芯片[5]。这个型号的芯片最高工作主频150MHz，采用哈佛总线结构和密码保护机制，通过16×16位和32×32位的MAC操作实现了控制欲快速运算的双重性能。

２．５系统的电路设计

在这个控制系统的设计中，需要降压电路一共有3个部分，只要包括内部电源的降压、接近开关的降压以及编码器反馈的降压，这三部分因为具备各不相同的物理特点，因此三个部分的降压电路也各不相同。降压设计通常情况下具有三种方式，分别是使用 DC/DC降压芯片、二极管降压以及电阻分压降压。

３系统的调试

将上述的元器件通过焊接固定在电路板上，在完成焊接之后检查每个元件的焊接质量，确定每个元件没有虚焊和漏焊的现象，测量电源以识别是否存在焊接短路的现象，保证电路板每个元件的供电正常，最后检查每个模块之间的连接是否顺序正确。在完成检查后将电路板植入飞行器调试程序的完整性，通过输入不同的指令检查控制系统的可操作性。

４结束语

现阶段，DSP控制系统已经广泛地应用在各种测控系统的实践中，与传统的单片机相比，DPS控制系统具有更完善的功能，更为快速的运行速度以及更高的集成度，是一种非常适合对数字信号进行运算处理的微处理器，DPS控制系统可以在各种控制系统中实时快速地完成各种数字信号的处理算法，同时保证了处理的准确程度。随着电子信息技术以及大规模集成电路的快速发展，未来的信息处理能力将会更加强大，控制系统的通信能力和发射的精确度也将会得到大幅度的提升。在未来采用何种先进的控制技术来提升飞行器的发射精度，是学者们未来研究的主要方向。

【参考文献】

［１］赵曙光,杨莘元,卢鑫.航天测控通信系统中的高速数据传输技术[J].飞行器测控学报,2003,22(1):41-44.

［２］朱明珠,李军,栾东海,莫宗来,吴磊.基于DSP的某火箭发射装置控制系统设计[J].电子设计工程,2011,19(17):74-76.

［３］张磊.载人航天运载火箭地面测试发射控制系统[J].导弹与航天运载技术,2004(1):34-38.

［４］姜艳波.数字信号处理器DSP应用100例[M].北京:化学工业出版社,2009.

［５］刘向宇.DSP嵌入式常用模块与综合系统设计实例精讲[M].北京:电子工业出版社,2009.

［责任编辑：王静］