一种高安全性的全电子引信安全逻辑控制模块及其软件时序设计方法技术

本发明专利技术公开了一种高安全性的全电子引信安全逻辑控制模块及其软件时序设计方法，所述全电子引信安全逻辑控制模块包含控制芯片A、控制芯片B、传感电路、信号接口电路、通信电路、状态指示电路和两个独立的静态电保险件；解保信号经信号接口电路与控制芯片电连接；控制芯片与传感电路、通信电路、状态指示电路和两级静态电保险件电连接。本发明专利技术硬件上采用传感器电路、通信电路和状态指示电路，能够进行过载识别、软件通信和解保状态反馈；软件控制方法上采用双控制芯片交互式时序设计方法，能够对全电子引信的状态异常和时序异常进行识别并自锁，保证引信在异常状态下的安全性。

A high security safety logic control module of all electronic fuze and its software timing design method

【技术实现步骤摘要】
一种高安全性的全电子引信安全逻辑控制模块及其软件时序设计方法
本专利技术涉及全电子引信安全逻辑控制模块设计领域，尤其是一种高安全性的全电子引信安全逻辑控制模块及其软件时序设计方法。
技术介绍
全电子引信具有安全性强、可靠性高、作用迅速等优点，其典型组成包含安全逻辑控制模块、高压变换模块和高压起爆模块。其中，安全逻辑控制模块作为引信的“大脑”，需要完成信号识别、逻辑判断、通信交互、解保控制等重要功能，是实现全电子引信的高安全性和高可靠性的核心模块。根据GJB373A-97《引信安全性设计准则》的要求，引信应至少包括两个独立的保险件，每一个都能防止引信意外解除保险。此外，根据GJB6456-2008《引信电子安全与解除保险装置设计准则》的要求，全电子引信应至少提供一个起能量隔断作用的保险件，即使失效亦能防止意外解除保险。现有研究中，全电子引信安全逻辑控制模块多采用三个独立的保险件，即两个静态电保险件和一个动态电保险件，以避免单点失效和共因失效。同时，在硬件和软件上采用脉宽判别、时序、时间窗、电压监测等方法，提高系统的安全性和可靠性。然而，现有技术往往只是遵循GJB373A-97的基本要求，在功能性、安全性方面仍存在提升的空间。例如，北京航空航天大学的纪庆军等在《直列式电子安全点火实验系统方案设计》一文中，未考虑电子安全与解除保险装置的通信功能；中国船舶重工集团第七一〇研究所的陈霞等在《直列式电子安全起爆系统在水雷中的应用》一文中，提出的安全逻辑控制组件所有解保信号均由上级系统给出，未考虑引信自身的外部环境感知功能；第七〇五研究所的南长江等在《一种先进的弹药引爆技术——直列式安全引爆系统在鱼雷战斗部上的应用研究》一文中，未考虑引信解保状态的收集与反馈。此外，现有研究中提出的安全逻辑控制模块均只给出了简单的框图结构，对于信号流、时序设计等内容均未做具体设计。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对现有技术所存在的不足，提供一种高安全性的全电子引信安全逻辑控制模块及其软件时序设计方法，本专利技术基于三级保险体制，采用传感电路识别弹上过载，采用通信模块实现引信与上级系统通信交互，采用状态指示电路向上级系统反馈引信的保险状态，并在控制软件中考虑两块控制芯片的信息交互，采用上电自检、脉宽识别、时序判断等设计方法，能够保证全电子引信在异常状态下的安全性。本专利技术目的通过下述技术方案来实现：一种高安全性的全电子引信安全逻辑控制模块，所述全电子引信安全逻辑控制模块包括传感电路、三个信号接口电路、通信模块、状态指示电路、控制芯片A、控制芯片B、第一级静态保险件和第二级静态保险件；其中，所述控制芯片A分别与传感电路、通信模块、第一级静态电保险件以及用于输入起爆信号的信号接口电路电性连接；所述控制芯片A基于传感电路识别过载信息发出的一解信号对二解完成标志位进行查询，并在一二解时序查询结果为正常的基础上完成对所述第一级静态电保险件的控制；所述控制芯片B分别与用于输入二级解保信号的信号接口电路、用于输入三级解保信号的信号接口电路、状态指示电路、第二级静态电保险件电性连接；所述控制芯片B基于采集的二解信号对三解完成标志位进行查询，并在二三解时序查询结果为正常时的基础上完成对所述第二级静态电保险件的控制；所述控制芯片A与所述控制芯片B电性连接。在全电子引信安全逻辑控制模块进行时序判断时，通过将一解信号时序与二三解信号时序分置于两个控制芯片中，可有效避免传统控制模块中采用的单控制芯片异常带来的误起爆风险。根据一个优选的实施方式，所述全电子引信安全逻辑控制模块与电子引信中动态电保险件相连，其中，所述第一级静态电保险件设置于所述动态电保险件供电线路中，所述第二级静态电保险件设置于所述动态电保险件接地线路中；所述控制芯片B在二解完成标志位置高的基础上基于三解信号完成动态电保险件的控制，实现电子引信中高压起爆模块的充电；所述控制芯片B还与电子引信中动态保险件电性连接，并经高压反馈电路与所述高压起爆模块电性连接完成高压反馈信号采集，并基于高压反馈信号将解保标志位置高。通过将第一级静态电保险件的位置设置于所述动态电保险件供电线路中，避免了所述动态电保险件处于长期电导通状态，即是避免了高压起爆模块长期处于上电状态，从而避免了因误操作引起高压起爆模块的高压充电。根据一个优选的实施方式，所述控制芯片A还与电子引信中的触发电路相连，控制芯片A在一解完成标志位置高的基础上对解保标志位信息进行查询，并在解保完成标志位置高时进行上级系统起爆信号识别，在起爆信号识别成功的基础上向触发电路发送起爆信息；所述触发电路与高压起爆模块相连，用于完成向高压起爆模块进行起爆信号触发，所述高压起爆模块与冲击片雷管相连，用于实现对冲击片雷管进行起爆电子点火。通过控制芯片A在进行上级系统起爆信号识别前的解保标志位信息查询，避免了控制芯片A时刻处于起爆信号识别接受状态，避免了因为上级系统在非起爆时刻误发起爆信息造成控制芯片A对雷管起爆控制，从而大大提高了本雷管起爆过程的安全性。根据一个优选的实施方式，所述传感电路至少包括三轴加速度传感器和微处理器，所述三轴加速度传感器与所述微处理器相连，所述微处理器与所述控制芯片A电性连接并发送一解信号。根据一个优选的实施方式，信号接口电路包括有稳压二极管、滤波电容以及两串联的电阻；输入信号经电阻输入，所述滤波电容与控制芯片A或控制芯片B电连接。根据一个优选的实施方式，状态指示电路包括有能动开关、继电器、二极管以及状态指示电路；所述能动开关的控制端与控制芯片B电连接，所述能动开关输入端与供电端电连接，所述能动开关的输出端与继电器电连接，并由所述继电器完成状态指示电路的通路或开路控制；且所述继电器两端与二极管电连接。根据一个优选的实施方式，所述第一级静态电保险件和第二级静态电保险件为能动开关，所述第一级静态电保险件的控制端与所述控制芯片A相连，所述第二级静态电保险件的控制端与所述控制芯片B相连。根据一个优选的实施方式，所述全电子引信安全逻辑控制模块的软件时序设计方法包括有以下步骤：S1、控制芯片A和控制芯片B上电初始化，控制芯片A对安全逻辑控制模块的保险状态进行自检，自检不通过则程序进入自锁状态。控制芯片A自检功能作为第一道安全阀门，可有效避免引信未恢复保险状态带来的风险。S2、控制芯片A上电自检通过后，以查询方式对传感电路发出的一解信号的脉宽有效性进行识别；当传感电路接受到有效环境过载，向控制芯片A给出一解信号，控制芯片A识别一解有效，并立即对二解完成标志位状态进行判定，若二解完成标志位已置高，说明一二解时序异常，程序进入自锁状态。在一解有效时，控制芯片A对二解完成标志位进行判定，可有效避免引信未恢复保险状态带来的风险。若二解完成标志位未置高，说明时序正常，将一解完成标志位置高，控制第一级静态电保险件闭合，实现动态电保险件与电源连接处于导通状态；S3、控制芯片B上电自检通过后，以查询方式对二解信号的脉宽有效性进行识别；当接收到上级系统给出的二解信号，控制芯片B识别二解有效，并立即对三解信号进行采样判定；若三解信号此时为高电平，说明二三解时序异常，程序进入自锁状态；若三解信号仍为低电平，说明时序正常，将二解完成标志位置高，控制第二级静态电保险件闭合，实现动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高安全性的全电子引信安全逻辑控制模块，其特征在于：所述全电子引信安全逻辑控制模块包括传感电路(1)、三个信号接口电路(2)、通信模块(3)、状态指示电路(4)、控制芯片A(5)、控制芯片B(6)、第一级静态保险件(7)和第二级静态保险件(8)；其中，所述控制芯片A(5)分别与传感电路(1)、通信模块(3)、第一级静态电保险件(7)以及用于输入起爆信号的信号接口电路(2)电性连接；所述控制芯片A(5)基于传感电路(1)识别过载信息发出的一解信号对二解完成标志位进行查询，并在一二解时序查询结果为正常的基础上对一解完成标志位置高并完成所述第一级静态电保险件(7)的控制；所述控制芯片B(6)分别与用于输入二级解保信号的信号接口电路(2)、用于输入三级解保信号的信号接口电路(2)、状态指示电路(4)、第二级静态电保险件(8)电性连接；所述控制芯片B(6)基于采集的二解信号对三解完成标志位进行查询，并在二三解时序查询结果为正常时的基础上对二解完成标志位置高并完成对所述第二级静态电保险件(8)的控制；所述控制芯片A(5)与所述控制芯片B(6)电性连接。

【技术特征摘要】
1.一种高安全性的全电子引信安全逻辑控制模块，其特征在于：所述全电子引信安全逻辑控制模块包括传感电路(1)、三个信号接口电路(2)、通信模块(3)、状态指示电路(4)、控制芯片A(5)、控制芯片B(6)、第一级静态保险件(7)和第二级静态保险件(8)；其中，所述控制芯片A(5)分别与传感电路(1)、通信模块(3)、第一级静态电保险件(7)以及用于输入起爆信号的信号接口电路(2)电性连接；所述控制芯片A(5)基于传感电路(1)识别过载信息发出的一解信号对二解完成标志位进行查询，并在一二解时序查询结果为正常的基础上对一解完成标志位置高并完成所述第一级静态电保险件(7)的控制；所述控制芯片B(6)分别与用于输入二级解保信号的信号接口电路(2)、用于输入三级解保信号的信号接口电路(2)、状态指示电路(4)、第二级静态电保险件(8)电性连接；所述控制芯片B(6)基于采集的二解信号对三解完成标志位进行查询，并在二三解时序查询结果为正常时的基础上对二解完成标志位置高并完成对所述第二级静态电保险件(8)的控制；所述控制芯片A(5)与所述控制芯片B(6)电性连接。2.如权利要求1所述的一种高安全性的全电子引信安全逻辑控制模块，其特征在于，所述全电子引信安全逻辑控制模块与电子引信中动态电保险件相连，其中，所述第一级静态电保险件(7)设置于所述动态电保险件供电线路中，所述第二级静态电保险件(8)设置于所述动态电保险件接地线路中；所述控制芯片B(6)在二解完成标志位置高的基础上基于三解信号完成动态电保险件的控制，实现电子引信中高压起爆模块的充电；所述控制芯片B(6)还与电子引信中动态保险件电性连接，并经高压反馈电路与所述高压起爆模块电性连接完成高压反馈信号采集，并基于高压反馈信号将解保标志位置高。3.如权利要求2所述的一种高安全性的全电子引信安全逻辑控制模块，其特征在于，所述控制芯片A(5)还与电子引信中的触发电路相连，控制芯片A(5)在一解完成标志位置高的基础上对解保标志位信息进行查询，并在解保完成标志位置高时进行上级系统起爆信号识别，在起爆信号识别成功的基础上向触发电路发送起爆信息；所述触发电路与高压起爆模块相连，用于完成向高压起爆模块进行起爆信号触发，所述高压起爆模块与冲击片雷管相连，用于实现对冲击片雷管进行起爆电子点火。4.如权利要求1至3之一所述的一种高安全性的全电子引信安全逻辑控制模块，其特征在于，所述传感电路至少包括三轴加速度传感器(9)和微处理器(10)，所述三轴加速度传感器(9)与所述微处理器(10)相连，所述微处理器(10)与所述控制芯片A(5)电性连接并发送一解信号。5.如权利要求1至3之一所述的一种高安全性的全电子引信安全逻辑控制模块，其特征在于，信号接口电路(2)包括有稳压二极管(12)、滤波电容(13)以及两串联的电阻(11)；输入信号经电阻(11)输入，所述滤波电容(13)与控制芯片A(5)或控制芯片B(6)电连接。6.如权利要求1至3之一所述的一种高安全性的全电子引信安全逻辑控...

【专利技术属性】
技术研发人员：余舟子，刘炜，齐军，皮柳杨，张中才，李东杰，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院电子工程研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51