基于二总线的飞行器测温系统技术方案

基于二总线的飞行器测温系统，包括上位机、OFDM调制解调模块、主站模块、从站测温模块；本实用新型专利技术系统结构简明，可根据飞行器的实际需求实现多节点测温要求；抗干扰能力强，系统可靠性高：使用OFDM技术结合二总线的通讯方式，有效抵抗环境的噪声干扰和内部传输的符号干扰；对各节点从站测温模块进行地址位编码，可正确识别各节点的温度数据；实时性强，传输速率高：OFDM技术将一条高速的RS

【技术实现步骤摘要】
基于二总线的飞行器测温系统


[0001]本技术涉及飞行器内部各舱室温度测试的数据读取和存储技术，具体涉及基于二总线的飞行器测温系统。

技术介绍

[0002]近年来，我国飞行器领域发展迅速，各种飞行器在军用和民用领域应用十分广泛。在设计过程中，飞行器结构逐渐趋向小型化，内部电路模块趋向集成化、精密化，结构越来越紧凑，功能日益复杂，其性能指标也愈来愈高，对测试各参数的系统要求也更加严格。
[0003]飞行器在空中飞行时，工作人员需要实时监测飞行器各部位工作温度，以确定飞行器工作状态，并对其数据进行分析。在测试过程中，由于飞行器内部环境较为复杂，舱室数量较多、环境噪声干扰较大，对测试设备提出了多节点、同时采集、实时监控等要求。
[0004]OFDM(orthogonal frequency division multiplexing)是一种多载波数字调制技术，在飞行器无线通信领域已有了较为广泛的应用，该方式具有抗多径能力强、频谱利用率高、抗干扰能力强等优点。利用编码、保护间隔和加窗等方法，对输入信号进行变换，提高了在信道传输中的抗干扰能力，使用QAM调制、快速傅里叶变换等运算方法提高其频谱利用率和简化运算过程，使用添加导频等辅助符号确定其同步算法，从而实现远距离的通信过程。
[0005]随着电子技术的发展和数据总线技术的成熟，一些原本应用于工业参数测试的现场总线，如RS
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485、CAN等现场总线以其低成本、布线简单、成本较低等优点，在飞行器测试领域有了更多的应用。此外，基于虚拟仪器的VXI、PCI等总线技术以其高精度、多功能等特性，在航天航空领域的参数测试和电气控制方面，应用也更为广泛。
[0006]对于小型飞行器内部各舱室温度的测试，现有的总线技术仍旧存在相应的问题，传统的点对点连接方式存在布线较为复杂、故障较多、精度较差、设备体积较大等缺陷，而基于虚拟仪器的并行总线存在布线要求较高、设计成本较高、传输速率较慢、受到噪声干扰较大、信道中码间干扰较为明显等问题。
[0007]二总线是二线制系统，它把信号和供电功能在一个总线中实现，两根总线中有一根作为参考地线，另一根线实现一线三用，可以对系统进行供电，同时作为信号的发送、接受线，发送进行系统内的信号传输，可实现系统供电和信号共用总线的要求，在社会生活中多个领域有广泛应用。二总线进行控制和通信，与其他现场总线相比，二总线系统实现信号线与供电线共有，具有抗干扰能力强、无极性接入、成本低、通信距离远、布线拓扑灵活等特点，可适用于飞行器内部较为复杂的布局环境，作为控制和数据传输的媒介。提出二总线技术，结合比较成熟的OFDM技术运用到飞行器测温系统当中，采用并行传输代替原有的串行传输的总线传输模式，用OFDM调制方式，将多路数字信号调制在不同频率的子载波上，实现多载波传输；将其各节点测温模块放置在飞行器各个待测舱室，一般包括飞行器的机翼、机身、尾翼、起落装置、操纵系统和动力装置，能够实时测量得到环境温度数据，并在实验结束后将采集数据在上位机上进行显示统计。

技术实现思路

[0008]针对现有的飞行器测温的严格要求，本技术提出了一种基于二总线的飞行器测温系统，用于飞行器内部多舱室的温度采集与监测。通过基于STM32系列微控制器设计了可采集存储温度数据的从站测温模块；使用二总线进行通讯，实现上位机的指令控制与主站模块的数据传输，解决了传统总线存在的成本较高、系统结构冗杂、传输距离有限和错误率较高的问题，实现了温度测量的多节点、实时性和可靠性等功能；通过OFDM技术的16QAM(包含16种符号的正交幅度调制)的调制方法解决了系统面对噪声干扰较大的工作环境的缺点，增强了系统的可靠性与准确性，同时OFDM技术调制方式可将串行传输方式转换为并行传输，将数据调制在多个并行的子载波中，在一定程度上可以提高传输速率。
[0009]为实现上述目的，本技术的技术解决方案为：基于二总线的飞行器测温系统，包括上位机、OFDM调制解调模块、主站模块、从站测温模块；所述的上位机包含PC机端以及安装于PC机端的主控监测系统软件，可显示各测温节点数据，具有对单路数据的图形化显示功能，能够对数据进行存储，可及时监测系统错误；所述的OFDM调制解调模块将所述的上位机和所述的主站模块之间的RS
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485串行数据调制为并行传输方式；所述的主站模块通过二总线连接所述的从站测温模块；所述的从站测温模块根据待测飞行器舱室需求，可包含多个，用于温度数据的采集。
[0010]所述的OFDM调制解调模块采用FPGA平台完成硬件设计，使用Verilog HDL完成软件设计，主要包括OFDM的调制过程和OFDM解调过程；
[0011]所述的OFDM的调制过程如下：当外部信号经由OFDM调制端经过16QAM映射生成复数信号I和Q正交两路信号，将频域的数据信号进行串行转并行传输模式，并进行映射到不同的子载波上，经过快速傅里叶逆变换(IFFT)处理后，为抵抗码间干扰和符号干扰，进行添加循环前缀和加窗处理，得到完整的基带信号，信号进行相应的调制和放大混频等处理，进入信道传输；
[0012]所述的OFDM解调过程为：可视为OFDM的调制发射过程的逆过程，信号经过同步处理后，去除循环前缀，经过快速傅里叶变换((FFT))运算，将并行的多路信号经过并/串转换为串行数据的I/O信号，进行解调后进入译码和解扰模块，完成信号的解调，得到原始信号。
[0013]所述的二总线是一种主从结构的总线，主站模块是二总线的主机，从站测温模块是二总线的从机，主站模块可以实现调制解调功能，向下传送上位机指令，向上传送从站测温模块采集数字信号，主站模块的功能由通讯协议、硬件电路共同完成；
[0014]进一步的，所述的硬件电路主要包括调制解调电路、串口转换电路以及电源管理电路；
[0015]所述的调制解调电路主要包括型号为PB620主站控制芯片，对叠加在二总线上的多个从站测温模块发过来的数据进行解调，并发送到所述的串口转换电路等待上传；反之，上位机发送指令时，所述的调制解调电路完成调制功能后，通过二总线向从站测温模块发送；
[0016]所述的串口转换电路主要包括型号为SP0505S的TVS管阵列器件，提供RS
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485串口通信方式，完成主站模块向上的通讯；
[0017]所述的电源管理电路由外部28V电源经由型号为LM2575、LM7805、LM1117稳压模块，提供+12V、+5V、+3.3V供电，满足所述的调制解调电路、串口转换电路供电要求。
[0018]所述的从站测温模块挂载在二总线上，作为从机通过二总线进行信号传输，实时采集、监测各节点温度信息；根据待测飞行器舱室的需求，可设计多节点从站测温模块，主要功能包括：(1)温度传感器采集数据，实时测量各节点温度；(2)在轮巡周期内接受收到上位机指令，进行数据的传输；
[0019]所述的从站测温模块主要包括，温度传感器、信号放大调理电路、单片机AD采集本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于二总线的飞行器测温系统，其特征在于，包括上位机、OFDM调制解调模块、主站模块、从站测温模块；所述的上位机包含PC机端以及安装于PC机端的主控监测系统软件，可显示各测温节点数据，具有对单路数据的图形化显示功能，能够对数据进行存储，可及时监测系统错误；所述的OFDM调制解调模块将所述的上位机和所述的主站模块之间的RS
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485串行数据调制为并行传输方式；所述的主站模块通过二总线连接所述的从站测温模块；所述的从站测温模块根据待测飞行器舱室需求，可包含多个，用于温度数据的采集。2.根据权利要求1所述的基于二总线的飞行器测温系统，其特征在于，所述的OFDM调制解调模块采用FPGA平台完成硬件设计。3.根据权利要求1所述的基于二总线的飞行器测温系统，其特征在于，所述的二总线是一种主从结构的总线，主站模块是二总线的主机，从站测温模块是二总线的从机，主站模块可以实现调制解调功能，向下传送上位机指令，向上传送从站测温模块采集数字信号，主站模块的功能由通讯协议、硬件电路共同完成；进一步的，所述的硬件电路主要包括调制解调电路、串口转换电路以及电源管理电路；所述的调制解调电路主要包括型号为PB620主站控制芯片，对叠加在二总线上的多个从站测温模块发过来的数据进行解调，并发送到所述的串口转换电路等待上传；反之，上位机发送指令时，所述的调制解调电路完成调制功能后，通过二总线向从站测温模块发送；所述的串口转换电路主要包括型号为SP0505S的TVS管阵列器件，提供RS
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485串口通信方式，完成主站模块向上的通讯；所述的电源管理电路由外部28V电源经由型号为LM2575、LM7805、LM1117稳压模块，提供+12V、+5V、+3.3V供电，满足所述的调制解调电路、串口转换电路供电要求。4.根据权利要求1所述的基于二总线的飞行器测温系统，其特征在于，所述的从站测温模块挂载在二总线上，作为从机通过二总线进行信号传输，实时采集、监测各节点温度信息；根据待测飞行器舱室的需求，可设计多节点从站测温模块；所述的从站测温模块主要包括，温度传感器、信号放大调理电路、单片机AD采集模块、调制解调模块以及电源模块；所述的温度传感器采用1/3级精度的PT100铂电阻，用于模拟温度信号的采集；所述的信号放大调理电路采用型号为AD623电源仪表放大器和型号为OPA333运算放大器，主要作用是将采集的模拟温度信号进行放大、调理；所述的单片机AD采集模块采用型号为STM32F100C8T6的微控制器最小系统，利用AD采集程序将模拟温度信号转化为数字信号发送给所述的调制解调模块，进行传输；所述的调制解调模块主要是由型号为PB331从站通讯芯片组成，将所述的单片机AD采集模块处理后的数字信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ五一IntClG零一K七一八，
申请(专利权)人：南京嘉恒仪器设备有限公司，
类型：新型
国别省市：