一种基于ZigBee军用飞机干扰弹投放设备检测装置的制作方法

本发明涉及一种军用飞机原位检测装置，具体涉及一种军用飞机箔条/红外干扰弹投放设备原位检测系统。

背景技术：

军用飞机上装备的箔条/红外干扰弹投放设备（或称无源/光电干扰设备）是飞机自卫电子对抗系统的重要组成部分。该设备通过投放箔条干扰弹和红外干扰弹，对敌地面和机载雷达制导武器实施箔条干扰或对敌红外制导的空空和地空导弹实施红外干扰，以提高飞机在作战中的突防和生存能力，从而保障作战任务的完成。

目前，部队在外场下无法对设备进行维护，在内场定检时，需要将投放设备各个分机拆下，利用安装负载板对各个分机进行检测，且部署和操作较为繁琐，与现代战争对航空武器装备的机动保障能力的要求还有一定的差距。此外，设备维护保障工作均是在安装负载板的情况下开展的，当飞机装填箔条、红外干扰弹后，军用飞机上的箔条/红外干扰弹投放设备自身存在弹位检测功能障碍，致使地面保障人员不能在地面及早发现某发箔条或红外干扰弹将不能正常投放的潜在故障。

然而，随着航空装备现代化、自动化和信息化程度的提高，以装备使用时间确定维修间隔的定期维修制度已不能满足装备维修保障的需求，维修方式从以定期维修为主的方式逐步发展到以视情维修为主的预防性维修，目前现有技术中还没有适用于军用飞机投放设备检测的系统，因此，部队对在外场条件下快速掌握箔条/红外干扰弹投放设备性能状态的需求越来越迫切。

技术实现要素：

本发明以采集传输与集中控制相结合的检测系统，基于高性能微处理器一体化技术，并综合运用无线传输等技术设计出基于点火脉冲采集适配器和弹位信号转换器的便携式的原位检测仪系统，解决了目前设备存在的部分问题，如在外场维护设备时，无法掌握设备性能状态及快速、准确定位故障；在内场定检时，无法实现整机性能指标和机上线路的检测；军用飞机上的箔条/红外干扰弹投放设备自身无弹位检测功能等。

本发明提供一种基于zigbee军用飞机干扰弹投放设备检测装置，所述检测装置包括：

显控分系统，所述显控分系统设于飞机座舱内，所述显控分系统包括显示屏幕和控制器，所述控制器产生信号与干扰弹投放设备连接；

便携式显控终端，所述便携式显控终端通过无线传输单元与点火脉冲采集适配器、弹位信号转换器和显控分系统连接，实现识别、处理和管理通过无线传输上报的检测过程和结果数据，通过无线传输进行操控；所述无线传输单元包括红外线收发器和zigbee通信；

点火脉冲采集适配器，所述点火脉冲点火脉冲采集适配器接入并固定于所述干扰弹投放设备的发射器内，检测发射器点火脉冲信号；

弹位信号转换器，所述弹位转换器通过转接口分别于控制器和发射器连接，检测发射器内点火触点信号及弹型识别信号，并实现信号在控制器与便携式显控终端之间的转接。

进一步地，所述便携式显控终端具备无线数据传输和红外线对码设置的功能，负责整个系统中各个点火脉冲采集适配器和弹位信号转换器的无线网络接入管理、工作状态的监控以及功能控制。

进一步地，所述干扰弹投放设备共有6个发射器，其结构形式及硬件资源一致，故点火脉冲采集适配器设计为相同的设备，通过不同的编号识别。

进一步地，所述点火脉冲采集适配器安装于所述发射器的连接口内，所述点火脉冲采集适配器包括：电源管理单元、无线传输单元、信号检测单元和过滤码接收单元。

进一步地，所述点火脉冲信号检测单元以低功耗微处理器stm32为核心，利用其内置定时器及adc模块完成点火脉冲信号特征参量的快速精确测量，脉冲信号检测电路又分为光耦隔离电路、信号调理电路和脉冲信号采集电路。

进一步地，所述过滤码接收单元为所述点火脉冲信号采集适配器接收主机设定过滤码，并将其保存在内部中的e2prom，在无线传输单元每次通电时从中读取，从而加入相对应的zigbee网络，避免某一区域内多个“原位检测系统”之间的点火脉冲信号采集适配器冲突。

进一步地，所述弹位信号转换器设于所述控制器和发射器之间，通过转接口分别于控制器和发射器连接，所述弹位信号转换器包括电源管理单元、无线传输单元、过滤码接收单元、arm7信号检测单元、信号调理单元、信号整形单元；所述电源管理单元、无线传输单元和过滤码接收单元与点火脉冲采集适配器中的相关模块结构和原理相同。

进一步地，所述arm7信号检测单元和发射器通过三通连接器分别与cfds控制器连接，cfds控制器与发射器构成回路从而检测单元实现信号的取样。

进一步地，所述信号调理单元将信号放大和滤波后通过光耦隔离将信号转换成arm7信号检测单元可接受的数字量信号，其信号主要可分为三类：开关量信号、模拟量信号和以太网信号。

进一步地，弹量检查时，所述信号整形单元整形经rc滤波电路至光电耦合器的输出信号，输至arm7信号检测单元进行采集，弹型识别时，通过反向器整形，完成+5v/悬空信号的区分，送至采集电路进行检查识别。

本发明提供一种军用飞机箔条/红外干扰弹投放设备原位检测系统，该机载箔条/红外干扰弹投放设备原位检测仪由一部便携式显控终端、六个点火脉冲采集适配器和一个弹位信号转换器等主要设备组成，该系统通过点火脉冲采集适配器与原机的可靠性连接够实现红外/箔条干扰弹投放设备整机性能的检测，通过弹位检测器实现飞机在填装箔条、红外干扰弹之后弹位故障检测（如显示与剩余弹量不符和发射失败等）；解决了目前部队对在外场条件下军用飞机箔条/红外干扰弹投放设备检测的弊端。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明提出了分布式采集传输与集中控制处理相结合的检测系统架构，实现了红外/箔条干扰弹投放设备整机性能指标的检测，并使其具备了弹位检测能力：

通过点火脉冲采集适配器代替干扰弹与发射器的电气接口直接相连，与装备上的全武器系统构成闭环运行检测状态，结合前端数字化采集技术可在外场机体上自动检测输出的点火信号，利用嵌入式系统技术可实现实测数据的诊断分析。综合采用上述技术的原位检测仪具有便携轻巧、检测精度高、检测时间短等优点，进一步降低被测设备模块的更换次数，减少后期保障负担，提高检测效率和诊断准确度，有效保障航空兵部队的作战和训练任务。

（2）本发明基于反向设计理念，克服了原机发射机状态一致性差的问题，实现了点火脉冲采集适配器与原机电点火具之间的可靠连接：

点火脉冲采集适配器采用和机载箔条/红外干扰弹投放设备发射器相同的外形结构，实现与投放设备发射器的机械和电气连接，与原机构成闭环运行检测状态，便于外场环境下快速安装和拆卸。

（3）本发明基于微弱弹位信号提取、转换、调理、整形等理论，解决了飞机装填箔条/红外干扰弹后机上箔条红外投放系统自身的弹位检测功能障碍，并使其具备弹型识别和故障弹定位的能力。

本发明在不破坏原有连接关系的前提下，完成发射器内点火触电信号及弹型识别信号的转接，通过与便携式显控终端的无线连接能够监测弹型和弹位信息（如发射成功、失败、未发生和剩余弹量等），有效地解决了显示余弹量和实际弹量不符的故障现象时难以定位故障部位和分离出带有故障的箔条/红外弹的问题。

（4）该检测仪具有便携轻巧、检测精度高、成本低、性价比高、弹位检测能力等优点，实现机载箔条/红外干扰弹投放设备整机性能检测，避免当前外场维护时频繁拆装及不能对整机指标进行检测的问题。同时进一步降低被测设备模块的更换次数，减少后期保障负担，提高检测效率和诊断准确度，可在分机不离位的情况下快速完成整机指标的检测有效保障航空兵部队的作战和训练任务，有较高的推广应用价值。

附图说明：

为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1为基于zigbee军用飞机干扰弹投放设备检测装置工作原理示意图

图2为点火脉冲采集适配器内部功能框图；

图3为弹位信号转换器内部功能框图；

图4为点火脉冲采集适配器和弹位信号转换器综合功能框图。

具体实施方式：

下面通过结合附图的形式来对本发明的具体实施方式来做进一步的详细的说明，但以下实施例仅列举的是较优选的实施例，其仅起到解释说明的作用来帮助理解本发明，并不能理解为是对本发明作的限定。

面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的组件或具有相同或类似功能的组件。

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

具体实施方式一：

如图1所示，一种基于zigbee军用飞机干扰弹投放设备检测装置，其特征在于：所述检测装置包括：

显控分系统1，所述显控分系统1设于飞机座舱内，所述显控分系统1包括显示屏幕2和控制器3，所述控制器3产生信号与干扰弹投放设备连接；

便携式显控终端4，所述便携式显控终端4通过无线传输单元与点火脉冲采集适配器5、弹位信号转换器6和显控分系统1连接，实现识别、处理和管理通过无线传输上报的检测过程和结果数据，通过无线传输进行操控；所述无线传输单元包括红外线收发器9和zigbee通信10；便携式显控终端是整个系统的控制、管理和监视核心，具备无线数据传输和红外线对码设置的功能，负责整个系统中各个点火脉冲采集适配器和弹位信号转换器的无线网络接入管理、工作状态的监控以及功能控制。

点火脉冲采集适配器5，所述点火脉冲点火脉冲采集适配器5接入并固定于所述干扰弹投放设备的发射器7内，检测发射器7点火脉冲信号；

弹位信号转换器6，所述弹位转换器通过转接口8分别于控制器3和发射器7连接，检测发射器7内点火触点信号及弹型识别信号，并实现信号在控制器3与便携式显控终端4之间的转接。

点火脉冲采集适配器5和弹位信号转换器6设计具备自动检测功能，加电启动后实时向便携式显控终端4上报其工作状态。

所述干扰弹投放设备共有6个发射器，其结构形式及硬件资源一致，故点火脉冲采集适配器5设计为相同的设备，通过不同的编号识别。

地面进行飞机检查时，点火脉冲采集适配器启动，将点火脉冲采集适配器与干扰弹投放设备发射器完成机械和电气连接后（即与投放设备的控制器及显控分系统构成测试通路，可同步采集处理72路点火脉冲信号），便携式显控终端通过对zigbee网络中相关节点的查询和控制完成对各个点火脉冲信号采集适配器的配置，确保原位检测仪系统处于正确的工作状态。在座舱中对箔条/红外干扰弹投放设备进行加电，在显控分系统中按压相应的按键选择不同的投弹程序，使其在不同投放程序下工作，点火脉冲信号采集适配器实时采集和检测不同投放程序下的点火脉冲信号的特征参数，以无线传输的方式将测试数据发送至便携式显控终端，经便携式显控终端处理判断后，用数据和图形两种方式显示各弹位点火触电的检测结果。相应投弹程序对应的点火脉冲信号采集完毕后，此时结束数据处理线程，完成数据保存及图表分析。根据标准投放程序的点火脉冲信号特征参数，对比检测标准，如果对比结果有异，表示链路障碍不通畅，需进一步检测，否则，链路通畅，飞机起飞进入发射状态。

飞机带弹起飞进入发射状态后，弹位信号转换器加电工作，弹位信号转换器通过转接口与发射器相连，实现对干扰弹的原位检测，然后将检测结果反馈至便携式显控终端，同样，便携式显控终端可用数据和图形两种方式显示各弹位弹型识别触电的检测结果，通过对比每个弹位的发射情况（幅值、脉宽等参数）分析，将弹位弹型检测结果通过转接口反馈至控制器，最终在显控分系统上呈现相应结果，这样发射干扰弹时可将哑弹等故障弹排除，直接发射正常干扰弹，从而保证发射的干扰弹正常工作，起到干扰作用。

实施例2

如图2、4所示点火脉冲采集适配器采用与装填箔条弹或红外弹相同的方式接入并固定于投放设备的发射器内，并根据检测需求设置为箔条弹或红外干扰弹检测模式，以一套联动传动结构可以同时锁紧两个锁紧轴，能快速将点火脉冲采集适配器与军用飞机箔条/红外干扰弹投放设备发射器连接锁紧，从而实现和机体的机械及电气连接，所述点火脉冲采集适配器5安装于所述发射器7的连接口内，所述点火脉冲采集适配器5包括：电源管理单元、无线传输单元、信号检测单元和过滤码接收单元。

（1）为了使外场环境下点火脉冲采集适配器无需外接电源可独立工作，采用内置锂电池的供电方式。同时，为有效掌握锂电池的状态及点火脉冲采集适配器的安全、可靠工作，设计有电源管理单元。

（2）所述点火脉冲信号检测单元以低功耗微处理器stm32为核心，利用其内置定时器及adc模块完成点火脉冲信号特征参量的快速精确测量，脉冲信号检测电路又分为光耦隔离电路、信号调理电路和脉冲信号采集电路。

a、光电耦合电路。待测信号为直流28v点火脉冲，在信号采集装置内部通过大功率电阻对其进行带载检测。为避免点火脉冲序列对后级电路的影响，首先将点火脉冲通过光电耦合隔离整形后再输入到微处理器的外部中断i/o口。

b、信号调理电路。点火脉冲信号经过前端负载电阻及光电耦合器件后，通过信号放大电路放大后送到微处理器的a/d转换模块。放大电路选用op291型低噪声、低温漂、单电源运算放大器。该运算放大器具有宽输入电压范围2.7~12v，以及宽工作温度-40~125℃

c、脉冲信号采集电路。点火脉冲信号检测电路以低功耗微处理器stm32f103vct6为核心，其内置8个定时/计数器和一个实时时钟rtc，stm32有5个i/o端口：端口a、端口b、端口c、端口d和端口e，每个端口有16个引脚，所有端口均具有外部中断能力，并集成有18个12位的a/d转换器，可高速检测脉冲信号的各个参数，通过配置将这些端口引脚分配为gpio或模拟输入，完全可以满足脉冲特性采集的需求，可满足点火脉冲信号特征参量的快速精密测量需求。每个点火脉冲信号采集适配器要实时采集的信号有：12路点火脉冲信号和1路弹型识别信号。6个点火脉冲采集适配器共计72路点火脉冲信号和6路弹型识别信号。由于点火脉冲信号的脉冲宽度及间隔最小为毫秒级，因此对12个电极的击发点火脉冲采用中断响应（12路独立的gpio），利用中断处理程序完成点火脉冲波形特征参量及点火脉冲的幅度模数转换工作，以确保满足中断响应和数据采集的实时性要求。

（3）所述过滤码接收单元为所述点火脉冲信号采集适配器接收主机设定过滤码，并将其保存在内部中的e2prom，在无线传输单元每次通电时从中读取，从而加入相对应的zigbee网络，避免某一区域内多个“原位检测系统”之间的点火脉冲信号采集适配器冲突。

其具体工作流程：

飞机起飞前，将点火脉冲适配器接入发射器锁紧，接通电源；将点火适配器靠近便携式显控终端，微处理器通过红外收发器发射载有过滤码的红外线与便携式显控终端进行通信，当检查接口接受并存储过滤码后，会通过红外方式返回确认信息，此时手持式智能终端内的蜂鸣器响告知用户设定成功。从而保证有条件的选择检查接口加入网络，而非把工作的所有检查接口全部加入网络。然后显控分系统通过控制器对发射器发送信号，此时信号为28v直流信号，为保证系统各设备正常运行，需对输入信号接入负载电阻降压，此时信号通过光电耦合隔离整形和运放放大后传输至微处理器，利用微处理器中内置的定时器及adc模块完成点火脉冲信号特征参量的快速精确测量，并将信号测量结果通过zigbee通信显示在便携式显控终端。从而完成对输入点火脉冲信号的采集、数字化及特征参数提取，分析得到线路是否通畅，并将结果及时反馈给显控分系统，从而实时了解箔条和红外干扰弹能否正常发射。

实施例3

如图3、4所示所述弹位信号转换器设于所述控制器3和发射器7之间，通过转接口8分别于控制器3和发射器7连接，在不破坏原有连接关系的前提下，完成发射器7内点火触电信号及弹型识别信号的转接，有效地解决了显示余弹量和实际弹量不符的故障现象时难以定位故障部位和分离出带有故障的箔条/红外弹的问题。

所述弹位信号转换器6包括电源管理单元、无线传输单元、过滤码接收单元、arm7信号检测单元、信号调理单元、信号整形单元；所述电源管理单元、无线传输单元和过滤码接收单元与点火脉冲采集适配器5中的相关模块结构和原理相同。

（1）所述arm7信号检测单元和发射器7通过三通连接器分别与cfds控制器3连接，cfds控制器3与发射器7构成回路从而检测单元实现信号的取样。

（2）所述信号调理单元将信号放大和滤波后通过光耦隔离将信号转换成arm7信号检测单元可接受的数字量信号，其信号主要可分为三类：开关量信号、模拟量信号和以太网信号；

a、对开关量信号通过光耦进行电平后输入芯片缓冲后输入tms570微处理器的gpio进行采集。

b、对模拟器量信号采用箔条红外投放系统接口电源经电阻分压通过电子开关控制输出。

c、对以太网信号为通过spi接口与以太网协议芯片进行交互，实现以太网通信。由于取样的信号为毫伏级别的微弱信号且处于正负两个状态值，故采取先对其进行信号放大其结构功能。

（3）弹量检查时，经rc滤波电路输出信号至光电耦合器，通过信号整形单元整形后传输至arm7信号检测单元进行采集。弹型识别时，通过反向器整形，完成+5v/悬空信号的区分，送至后级采集电路进行检查识别。

其具体工作流程：

飞机带弹起飞后，接通弹位信号转换器电源，弹位信号转接器位于机载箔条/红外干扰弹投放系统控制器和发射器之间，将弹位信号转换器靠近便携式显控终端，微处理器通过红外收发器发射载有过滤码的红外线与便携式显控终端进行通信，当检查接口接受并存储过滤码后，会通过红外方式返回确认信息，此时手持式智能终端内的蜂鸣器响告知用户设定成功。从而保证有条件的选择检查接口加入网络，而非把工作的所有检查接口全部加入网络。

然后显控分系统通过控制器对对发射器发送信号，此点火触点信号为微弱的直流电压信号，弹位检测模式时，发射器点火触点信号正常时对地信号为（-10~-24）mv，因此需对点火触点信号进行运放放大，然后再通过光电耦合和开关量变换将信号转换成arm7可接受的数字量信号（包括：开关量信号、模拟量信号和以太网信号），根据发射器中不同弹位状况（弹型、发射数量、未发射数量、发射成功、发射失败等），从而实现不同弹位信号的采集。并将信号测量结果通过zigbee通信显示在便携式显控终端，完成对输入弹位信号的采集、数字化及特征参数提取，并将结果及时反馈给显控分系统，从而在不破坏原先连接关系的前提下，完成发射器内点火触点信号及弹型识别信号的转接。

便携式显控终端需要和分布式点火脉冲信号采集适配器进行大量的数据交互、实时显示脉冲波形或通过表格统计脉冲特征参数。由于对实时性和快速性要求较高，在设计过程中采用对象程序设计思想。在应用程序中，采用多线程技术，实现原位检测仪的工作逻辑，实时处理、显示和存储数据。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。