基于FPGA的飞行导航数据加载器的制作方法

基于fpga的飞行导航数据加载器
技术领域
1.本发明属于数据管理技术领域，特别涉及一种机载飞行导航数据加载器，可用于实现地面设备和机载多普勒导航系统之间的飞行导航数据存储和加载。


背景技术：

2.直升机或固定翼飞机装载的多普勒导航系统，通常需要在起飞前预设飞行导航数据。由于机上多普勒导航设备一般为嵌入式系统且按键有限，直接使用机载多普勒导航设备预设航点航线这些飞行导航数据，其编辑效率低、容易出错且不易更改，因此需要设计一种飞行导航数据加载器对飞行导航数据进行编辑和快速加载。
3.当前机载多普勒导航系统使用的飞行导航数据加载器，以ram为数据存储器，如为z8k装载的多普勒导航系统配备的777a飞行导航数据加载器，用于存储和给导航计算机加载飞行导航数据。其以ram为数据存储器，最多只能存储99个航点和10条航线，存储容量小，且ram掉电数据会丢失，必须安装电池以保持设备断电后数据不丢失。但在电池电量耗尽而未及时更换时，存储数据仍会丢失。
4.随着载机飞行时间长、飞行任务复杂的作战需求，多普勒导航系统对航点航线这些飞行导航数据的存储量和保存时间提出了更高要求，现有这种以ram为数据存储器的飞行导航数据加载器已不能满足新研多普勒导航系统对飞行导航数据加载器存储容量大、数据保存时间长的需求。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种基于fpga的飞行导航数据加载器，以扩大飞行导航数据的存储容量，延长数据保存时间，满足多普勒导航系统技术发展对飞行导航数据加载器的性能提升要求。
6.为实现上述目的，本发明基于fpga的飞行导航数据加载器，其特征在于，包括数据卡1和安装盒2：
7.所述数据卡1，其包括：串口电平转换模块11、存储模块12、控制模块13和电源模块14，该串口电平转换模块11将输入的串口信号电平转换为控制模块13能够识别的信号电平；该存储模块12选用flash为数据存储器件，以存储写入的飞行导航数据；该控制模块13以fpga为控制器，用于对接收到的信号进行判别，并根据信号对存储模块12写入相应的擦除、编程和读取操作指令，再将操作结果通过串口反馈给多普勒导航系统，实现对飞行导航数据的存储和对多普勒导航系统的数据加载；该电源模块14用于将多普勒导航系统提供的电源转换为串口电平转换模块11、存储模块12和控制模块13工作需要的电压；
8.所述安装盒2固定在安装有多普勒导航系统的飞机上，其外部与多普勒导航系统连接，内部插入数据卡1，以实现数据卡1与多普勒导航系统的电气连接。
9.作为优选，所述串口电平转换模块11，由rs232和rs422串口电平转换芯片及外围阻容元件组成；
10.该rs232串口电平转换芯片，用于将接收的rs232串口信号电平转换为标准3.3vlvttl信号电平输入，将发送的3.3vlvttl信号电平转换为rs232串口信号电平输出；
11.该rs422串口电平转换芯片，用于将接收的rs422串口信号电平转换为标准3.3vlvttl信号电平输入，将发送的3.3vlvttl信号电平转换为rs422串口信号电平输出。
12.作为优选，所述存储模块12由两片flash及其外围阻容元件组成，每个flash按照写入的操作指令，对其自身的存储单元执行相应的编程、擦除和读取操作。
13.作为优选，所述控制模块13是时序控制和信号处理中心，其由fpga及其配置电路组成，该配置电路包括配置芯片、晶振和阻容元件，配置芯片用于为fpga加载程序，晶振为fpga提供工作时钟，fpga根据接收到的信号，对flash写入相应的操作指令，并将flash的操作结果输出。
14.作为优选，所述电源模块14由电源芯片及其外围阻容元件组成，用于将输入的+12v电压转换为3.3v、1.8v、1.5v和1v四路电压输出，作为串口电平转换模块、存储模块和控制模块的工作电压。
15.本发明与现有技术相比具有如下优点：
16.1.本发明由于采用fpga为控制器，加快了处理速度，易于扩展与多普勒导航系统的通信接口；
17.2.本发明由于以flash为数据存储器，加大了存储飞行导航数据的容量，延长了数据保持时间，避免了掉电数据的丢失。
附图说明
18.图1是本发明的整体结构图；
19.图2是本发明中安装盒的外形结构图；
20.图3是本发明的原理框图；
21.图4是本发明中数据卡的原理框图。
具体实施方式
22.以下结合附图对本发明的实施例进行详细描述。
23.参照图1和图2，本实例飞行导航数据加载器包括数据卡1和安装盒2，数据卡1插入安装盒2中。安装盒2前面板开口21为数据卡1的插入口，前面板圆形按钮22为数据卡1与安装盒2的锁紧和释放按钮，后面板上的外部插头23为安装盒2与多普勒导航系统的电气接口。在进行数据卡1与安装盒2的连接时，按压安装盒2前面板上的圆形按钮22，从前面板开口处插入数据卡1，松开按钮，数据卡1即被锁紧，实现与安装盒2内部插头连接；在断开数据卡1与安装盒2的连接时，按压按钮，数据卡1自动弹出，与安装盒2内部插头断开。数据卡1与安装盒2的连接和断开无需工具，方便快捷。
24.参照图3，安装盒2的内部插座24与数据卡1连接，外部插头23与多普勒导航系统连接，数据卡1通过安装盒2与飞机上的多普勒导航系统电气连接。多普勒导航系统提供的+12v电压及输出的rs232和rs422串口数据，经安装盒2输入给数据卡1，其中+12v电压是数据卡1的工作电源，rs232和rs422串口数据是多普勒导航系统发送给数据卡1的工作指令；数据卡1收到工作指令，执行相应的操作，将操作结果以rs232和rs422串口数据输出，并经安
装盒2传输给多普勒导航系统。
25.参照图4，数据卡1包括串口电平转换模块11、存储模块12、控制模块13和电源模块14，该串口电平转换模块11将输入的串口信号电平转换为控制模块13能够识别的信号电平；该存储模块12选用flash为数据存储器件，以存储写入的飞行导航数据；该控制模块13以fpga为控制器，用于对接收到的信号进行判别，并根据信号对存储模块12写入相应的擦除、编程和读取操作指令，再将操作结果通过串口反馈给多普勒导航系统；该电源模块14用于将输入的+12v电压转换为串口电平转换模块11、存储模块12和控制模块13工作需要的电压。
26.所述串口电平转换模块11，由rs232和rs422串口电平转换芯片及外围器件组成，该rs232串口电平转换芯片，用于将接收的rs232串口信号电平转换为标准3.3vlvttl信号电平输入，将发送的3.3vlvttl信号电平转换为rs232串口信号电平输出；该rs422串口电平转换芯片，用于将接收的rs422串口信号电平转换为标准3.3vlvttl信号电平输入，将发送的3.3vlvttl信号电平转换为rs422串口信号电平输出。
27.所述存储模块12，由两片flash及其外围器件组成，每个flash按照写入的操作指令，对其自身的存储单元执行相应的编程、擦除和读取操作。
28.所示控制模块13是时序控制和信号处理中心，其由fpga及其配置电路组成，该配置电路包括配置芯片、晶振和阻容元件，配置芯片用于为fpga加载程序，晶振为fpga提供工作时钟，fpga根据接收到的信号，对flash写入相应的操作指令，并将flash的操作结果输出。
29.所述电源模块14，由电源芯片及其外围阻容元件组成，用于将输入的+12v电压转换为3.3v、1.8v、1.5v和1v四路电压输出，作为串口电平转换模块、存储模块和控制模块的工作电压。
30.本发明的工作过程如下：每次飞行前，在地面加载设备上，根据将要执行的飞行任务编辑所需飞行导航数据，并将编辑完成的飞行导航数据以rs232串口数据形式传输给数据卡1存储。在飞行前的准备阶段，将该数据卡1插入安装在飞机上的安装盒2中，安装盒2与该飞机上的多普勒导航系统连接，数据卡1存储的飞行导航数据经安装盒2加载至多普勒导航系统，供多普勒导航系统在计算实时导航数据时使用。
31.以上描述仅是本发明的一个具体实例，并未构成对本发明的任何限制，显然对于本领域的专业人员来说，在了解本发明内容和原理后，都可能在不背离本发明原理、结构的情况下，进行形式和细节上的各种修改和改变，但是这些基于本发明思想的修正和改变仍在本发明的权利要求保护范围内。