多型号火箭遥测数据仿真系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种多型号火箭遥测仿真系统，其特征在于：它包括箭遥模拟器仿真模块、双流卡驱动模块和箭遥模拟器数据转换模块，箭遥模拟器数据转换模块将火箭型号部门提供的模飞数据或者仿真模块提供的记盘数据转换为箭遥模拟器仿真模块可以识别的数据格式，经过转换后的数据存储到箭遥模拟器仿真模块中，并通过双流卡驱动模块对数据进行调制，把数字量变成模拟量，然后发送给遥测解调设备，遥测解调设备对数据进行解调，把模拟量变为数字量，然后发送给遥测终端，遥测终端对数据进行挑点后发送给中心机遥测遥控处理机。
【专利说明】
多型号火箭遥测数据仿真系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种多型号火箭遥测数据仿真系统，模拟和产生火箭飞行试验时的遥 测数据，并通过双流卡发送给遥测解调设备，检验遥测系统接收解调遥测数据的正确性和 遥测数据处理软件的正确性。
【背景技术】
[0002] 近年来，新型火箭的不断增加以及遥测数据处理方法的不断变化，现有模拟器无 法模拟出新型号火箭遥测参数，无法满足检验设备和软件正确性的功能需求，无法用于检 验新型号火箭任务时遥测接收解调系统和遥测数据处理软件的正确性，达不到预定设计目 标。因此需启动多型号火箭遥测数据仿真系统的研制工作。该系统运行于箭遥模拟器系统 硬件平台，主要包括箭遥模拟器仿真软件、箭遥模拟器数据转换软件、双流卡驱动程序等部 分，具有仿真弧段可选及多型号火箭遥测信息仿真的特点，它既可以满足某一测量弧段仿 真要求，也可以进行火箭的全程仿真。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种运行于箭遥模拟器系 统硬件平台的多型号火箭遥测数据仿真系统，主要包括箭遥模拟器仿真软件、箭遥模拟器 数据转换软件、双流卡驱动程序等部分，具有仿真弧段可选及多型号火箭遥测信息仿真的 特点，它既可以满足某一测量弧段仿真要求，也可以进行火箭的全程仿真。
[0004] 本发明解决上述问题所采用的技术方案为:一种多型号火箭遥测仿真系统，其特 征在于:它包括箭遥模拟器仿真模块、双流卡驱动模块和箭遥模拟器数据转换模块，箭遥模 拟器数据转换模块将火箭型号部门提供的模飞数据或者仿真模块提供的记盘数据转换为 箭遥模拟器仿真模块可以识别的数据格式，经过转换后的数据存储到箭遥模拟器仿真模块 中，并通过双流卡驱动模块对数据进行调制，把数字量变成模拟量，然后发送给遥测解调设 备，遥测解调设备对数据进行解调，把模拟量变为数字量，然后发送给遥测终端，遥测终端 对数据进行挑点后发送给中心机遥测遥控处理机。
[0005] 箭遥模拟器仿真软件由运行控制功能、参数装订功能、文件生成功能、数据仿真功 能、数据显示功能和数据发送功能六大功能模块组成，其中：
[0006] 运行控制功能提供主窗体界面，负责接收并处理人机界面命令标识、负责初始化、 启动相关功能模块、并在任务完成后结束系统的运行；
[0007] 参数装订功能主要负责对数据库各种表中的参数进行装订，参数装订功能由模拟 文件结构装订子功能、全帧结构装订子功能、计算机字结构装订子功能、计算机字参数装订 子功能、时串信号装订子功能、位控信号装订子功能和常用信号装订子功能组成；
[0008] 文件生成功能根据数据库中的全帧结构信息和模拟数据文件信息生成相应长度 的数据文件，该文件为结构化的二进制数据文件，由全帧火箭遥测数据组成，按照时间序列 从小到大排列；
[0009] 数据仿真功能负责计算各种参数的仿真值，然后把仿真值写入模拟数据文件中， 在数据仿真时，采用一次写入算法，即一次性写入一个全帧中所要仿真的所有数据，避免重 复读写硬盘文件带来的开销，使数据仿真时间与仿真参数个数无关；
[0010] 数据显示功能显示模拟数据文件中的数据信息，可用户错误诊断和数据查询；
[0011] 数据发送功能模块的作用是读入模拟数据文件中的数据，并且通过双流卡把数据 发送给遥测解调设备。
[0012] 双流卡驱动模块主要为箭遥模拟器仿真模块提供硬件操作的接口，主要用于对双 流信号模拟卡进行操作，在系统加电以后，各硬件单元自动复位，当运行设备参数设置时， 系统将当前需产生模拟信号的状态信息通过PCI总线写入双流信号模拟卡的双端口存贮器 DRAM2中，同时将流1和流2的缺省数据码值分别装入双端口存贮器DRAM1和DRAM3之中，在双 流信号模拟卡的微处理器查寻状态特征时，读取双端口存贮器DRAM2中的状态信息设置相 应硬件单元，设置频率合成器的状态和频率参数，设置码型选择开关，使双流卡进入工作状 态，当用户选择硬盘模飞方式发送数据时，将硬盘中的模飞数据读入内存，并插入相应的特 征码值，组成数据块，传入指定数据流所属双端口存贮器中，供数据流转换使用，数据转换 电路在微处理器协调控制下，将数据转换为所需码型后输出。
[0013] 与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0014] (1)支持火箭任务时测控通信系统信息联调运行模式；
[0015] (2)即可以满足某一测量弧段仿真要求，也可以进行火箭的全程仿真；
[0016] (3)可对多型号火箭遥测信息进行仿真。
【具体实施方式】
[0017] 以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
[0018] 测量船火箭任务船内联调模式分为两种，一种是中心机仿真模式，另一种是箭遥 模拟器仿真模式。前一种模式由中心机仿真软件直接把仿真数据发送给中心机遥测遥控 处理机;后一种模式由多型号火箭遥测数据仿真系统发送数据，双流卡对数据进行调制(把 数字量变成模拟量），然后发送给遥测解调设备，遥测解调设备对数据进行解调(把模拟量 变为数字量），然后发送给遥测终端，遥测终端对数据进行挑点后发送给中心机遥测遥控处 理机。
[0019] 多型号火箭遥测数据仿真系统的需求可分为两部分。一是数据仿真功能，模拟产 生火箭遥测全帧数据，针对火箭型号多，数据格式变化大的情况，应该具有多型号火箭数据 仿真的功能，要仿真的数据包括各种指令参数，工程遥测挑点参数，计算机字等;二是数据 发送功能，把火箭遥测全帧数据写入双流卡中以供发送，即可发送软件自身仿真的数据据， 也可发送首区提供的各种模飞数据等;三是格式转换功能，即可把火箭型号部门提供的模 飞数据转换为箭遥模拟器的模飞数据格式，也可把"远望号测量船中心机仿真软件"仿真的 箭遥100路数据转换为箭遥模拟器的模飞数据格式。
[0020] 多型号火箭遥测数据仿真有两种方案可供选择，一种是内存模飞方式，另一种是 硬盘模飞方式。内存模飞方式指的是软件实时仿真火箭全帧数据，数据发送模块实时把内 存数据写入双流卡中；硬盘模飞方式指的是软件把仿真的全帧数据记录在一个二进制文件 中，数据发送模块读取二进制文件中的数据并写入双流卡中。多型号火箭遥测数据仿真系 统应该具备发送首区提供的模飞数据的功能，因此选用硬盘模飞方式对数据进行仿真。
[0021] 本发明涉及一种多型号火箭遥测数据仿真系统，包括双流卡驱动模块、箭遥模拟 器仿真模块和箭遥模拟器数据转换模块，以下从双流卡驱动模块、箭遥模拟器仿真模块和 箭遥模拟器数据转换模块对技术方案进行说明。
[0022] (1)双流卡驱动模块
[0023] 双流卡驱动模块主要为箭遥模拟器仿真模块提供硬件操作的接口，主要用于对双 流信号模拟卡进行操作。
[0024] 双流信号模拟卡由微处理器、双端口存贮器、地址产生器、频率合成器、码型选择、 匹配驱动电路、诊断单元、PCI控制器等组成。
[0025] 1)微处理器采用高速内置程序存储器CPU，具有多位数据计数器和多中断入口。微 处理器是双流信号模拟卡的智能管理单元，主要担任设置和控制各单元电路工作状态，与 主机进行状态信息交换，以及硬件故障诊断等。
[0026] 2)采用三个相互独立的双端口存贮器，组成三个连续的线性地址空间区域（相对 PCI总线而言）。双端口存贮器DRAM1为流1数据区，DRAM3为流2数据区，DRAM2为状态信息区。 它们完成主机与模拟卡的数据、信息交换。DRAM1和DRAM3在使用时分上下两块，在主机的装 数和数据转换器取数采用乒乓交替作业法。
[0027] 3)地址产生器采用大规模门阵列芯片EPLD实现，在微处理器控制下，建立地址指 针和当前使用数据地址，产生双口存贮器控制逻辑。微处理器可查寻地址指针，实时将指针 位置通信主机，使主机明确刷新双口存贮器区域，从而实现乒乓操作。
[0028] 4)频率合成器采用单片频率合成器芯片，在微处理器的协调控制下，产生所需信 号频率，从而实现遥测模拟信号码率逐bit连续可变，频率合成器的输出信号，用作地址计 数器的计数脉冲和数据转换电路的移位脉冲。
[0029] 5)码型选择采用数字选择器选择当前所需码型，码型变换电路采用EPLD实现。
[0030] 6)匹配驱动电路采用放大、驱动、隔直输出，使信号驱动能力满足使用要求，实现 最佳接口匹配输出。
[0031] 7)诊断单元主要完成双流信号模拟卡的信号采集。实时采集输出PCM信号进行数 据转换，根据数据特征进行状态检查，当正确检出特征码时，立即向主机发出板卡工作正常 代码，否则发出板卡工作异常代码。
[0032] 8)PCI控制器是专用PCI总线控制芯片，它是扩展设备与主机间的桥梁。PCI总线是 一种为主CPU与外设提供高性能数据总线的局部总线，PCI总线具有严格的规范，这就保证 了它具有良好的兼容性，PCI总线可以提供极高的数据传送速度(132MB)，并且PCI总线可以 从32位升级到64位;另外PCI总线支持线性猝发方式，在猝发方式下地址可无限性递增，传 送过程不需要CPU干预。PCI总线与CPU无关，可使用于各种操作平台，支持多处理和并发工 作，PCI总线还具有良好的扩展性。
[0033] 9)双端口存贮器DRAM操作。用户设置板卡工作状态，应操作双端口存贮器DRAM3， 用户欲装入某一数据流遥测数据时，应在信息区中查寻该流当前数据所在地址指针，来感 知该流数据发送的位置。如果板卡正将上半区存贮数据取出发送，用户可填入新内容到下 半区。不允许用户和板卡同时操作同一区域，要保证发送PCM数据的连续正确性，必须协调 好数据的装入时机。
[0034] 1)双端口存贮器DRAM1。该存贮区为流1数据区，总容量128K字节。
[0035] 2)双端口存贮器DRAM2。该存贮区为流2数据区，总容量128K字节。
[0036] 3)双端口存贮器DRAM3。该存贮区总容量32K，主要存贮主机与板卡的交互信息，具 体分配如下：
[0037] 表1双端口地址分配表
[0045]在计算机加电以后，各硬件单元自动复位。当运行设备参数设置程序时，主机将当 前需产生模拟信号的码率、帧格式、码型等状态信息通过PCI总线写入双端口存贮器DRAM2 中，同时将流1和流2的缺省数据码值分别装入双端口存贮器DRAM1和DRAM3之中。在板微处 理器查寻状态特征，读取双端口 DRAM2中状态信息设置相应硬件单元，即设置地址产生器的 极限地址指针，设置频率合成器的状态和频率参数，设置码型选择开关，使双流卡进入工作 状态。当用户选择硬盘模飞方式发送数据时，将硬盘中的模飞数据读入内存，并插入相应的 特征码值，组成数据块，传入指定数据流所属双端口存贮器中，供数据流转换使用。数据转 换电路在微处理器协调控制下，将数据转换为所需码型后输出。
[0046] (2)箭遥模拟器仿真模块
[0047]箭遥模拟器仿真模块由运行控制功能、参数装订功能、文件生成功能、数据仿真功 能、数据显示功能和数据发送功能六大功能模块组成。
[0048]运行控制功能提供主窗体界面，负责接收并处理人机界面命令标识、负责初始化、 启动相关功能模块、并在任务完成后结束系统的运行。
[0049] 参数装订功能主要负责对数据库各种表中的参数进行装订。参数装订功能由模拟 文件结构装订子功能、全帧结构装订子功能、计算机字结构装订子功能、计算机字参数装 订子功能、时串信号装订子功能、位控信号装订子功能、常用信号装订子功能组成。
[0050] 文件生成功能根据数据库中的全帧结构信息和模拟数据文件信息生成相应长度 的数据文件。该文件为结构化的二进制数据文件，由全帧火箭遥测数据组成，按照时间序列 从小到大排列。
[0051] 数据仿真功能负责计算各种参数的仿真值，然后把仿真值写入模拟数据文件中， 要仿真的数据值包括如下几个方面：
[0052] 1)计算机字数据，包括秒节点弹道、关机点弹道、姿态角等其他参数；
[0053] 2)时串信号数据，主要包括Tk4、Tk5、Tk6等关机点指令参数；
[0054] 3)位控信号数据，主要包括三级二次点火、星箭分离等位控指令参数；
[0055] 4)常用信号数据，主要包括各种压力参数、电压参数等。
[0056]在数据仿真时，采用一次写入算法，即一次性写入一个全帧中所要仿真的所有数 据，避免重复读写硬盘文件带来的开销，使数据仿真时间与仿真参数个数无关。
[0057]数据显示功能显示模拟数据文件中的数据信息，可用户错误诊断和数据查询。 [0058]数据发送功能模块的作用是读入模拟数据文件中的数据，并且通过双流卡把数据 发送给遥测解调设备。
[0059] (3)箭遥模拟器数据转换模块
[0060]箭遥模拟器数据转换模块主要用于将火箭型号部门提供的模飞数据或者仿真软 件提供的记盘数据转换为箭遥模拟器仿真模块可以识别的数据格式。火箭型号部门提供的 数据全帧数据中包括4个直接的时间码，去除时间码后即为箭遥模拟器仿真模块可识别的 模飞数据;仿真软件提供的数据为箭遥100路数据文件，使用反向挑路方法，将箭遥100路数 据写入到对应的全帧数据中，即为箭遥模拟器仿真软件可识别的模飞数据。
[0061]除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换 方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种多型号火箭遥测仿真系统，其特征在于:它包括箭遥模拟器仿真模块、双流卡驱 动模块和箭遥模拟器数据转换模块，箭遥模拟器数据转换模块将火箭型号部门提供的模飞 数据或者仿真模块提供的记盘数据转换为箭遥模拟器仿真模块可以识别的数据格式，经过 转换后的数据存储到箭遥模拟器仿真模块中，并通过双流卡驱动模块对数据进行调制，把 数字量变成模拟量，然后发送给遥测解调设备，遥测解调设备对数据进行解调，把模拟量变 为数字量，然后发送给遥测终端，遥测终端对数据进行挑点后发送给中心机遥测遥控处理 机。2. 根据权利要求1所述的一种多型号火箭遥测仿真系统，其特征在于:箭遥模拟器仿真 软件由运行控制功能、参数装订功能、文件生成功能、数据仿真功能、数据显示功能和数据 发送功能六大功能模块组成，其中： 运行控制功能提供主窗体界面，负责接收并处理人机界面命令标识、负责初始化、启动 相关功能模块、并在任务完成后结束系统的运行； 参数装订功能主要负责对数据库各种表中的参数进行装订，参数装订功能由模拟文件 结构装订子功能、全帧结构装订子功能、计算机字结构装订子功能、计算机字参数装订子功 能、时串信号装订子功能、位控信号装订子功能和常用信号装订子功能组成； 文件生成功能根据数据库中的全帧结构信息和模拟数据文件信息生成相应长度的数 据文件，该文件为结构化的二进制数据文件，由全帧火箭遥测数据组成，按照时间序列从小 到大排列； 数据仿真功能负责计算各种参数的仿真值，然后把仿真值写入模拟数据文件中，在数 据仿真时，采用一次写入算法，即一次性写入一个全帧中所要仿真的所有数据，避免重复读 写硬盘文件带来的开销，使数据仿真时间与仿真参数个数无关； 数据显示功能显示模拟数据文件中的数据信息，可用户错误诊断和数据查询； 数据发送功能模块的作用是读入模拟数据文件中的数据，并且通过双流卡把数据发送 给遥测解调设备。3. 根据权利要求1或2所述的一种多型号火箭遥测仿真系统，其特征在于:双流卡驱动 模块主要为箭遥模拟器仿真模块提供硬件操作的接口，主要用于对双流信号模拟卡进行操 作，在系统加电以后，各硬件单元自动复位，当运行设备参数设置时，系统将当前需产生模 拟信号的状态信息通过PCI总线写入双流信号模拟卡的双端口存贮器DRAM2中，同时将流1 和流2的缺省数据码值分别装入双端口存贮器DRAMl和DRAM3之中，在双流信号模拟卡的微 处理器查寻状态特征时，读取双端口存贮器DRAM2中的状态信息设置相应硬件单元，设置频 率合成器的状态和频率参数，设置码型选择开关，使双流卡进入工作状态，当用户选择硬盘 模飞方式发送数据时，将硬盘中的模飞数据读入内存，并插入相应的特征码值，组成数据 块，传入指定数据流所属双端口存贮器中，供数据流转换使用，数据转换电路在微处理器协 调控制下，将数据转换为所需码型后输出。
【文档编号】G05B17/02GK105929709SQ201610228619
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月13日
【发明人】郭力兵, 李永刚, 周锦标, 汪毅, 饶爱水, 张龙, 胡健, 裴澍炜, 胡上成, 黄为
【申请人】中国人民解放军63680部队