[发明专利]一种火箭一子级一体化飞控系统

说明书

本发明公开了一种火箭一子级一体化飞控系统，包括箭载飞控计算机模块、通讯模块、黑匣子模块和电源模块；其中箭载飞控计算机模块，用于导航、制导律和控制律的解算，控制多路串口端数据的交互，同时需要接收来自主箭体发送的火箭起飞与分离信号；通讯模块，用于飞控系统与舵机间进行通讯；黑匣子模块，用于储存火箭的飞行情况；电源模块，用于为箭载飞控计算机模块、通讯模块和黑匣子模块供电。本发明能够满足火箭一子级回收及落区控制工作环境高动态、高过载、温度变化剧烈的特点，具有成本低、体积小、可靠性高的优点。

技术领域

本发明属于火箭制导控制技术领域，特别是一种火箭一子级一体化飞控系统。

背景技术

为适应运载火箭由“如何进入空间”转到“如何低成本进入空间”的要求，火箭一子级的精确导航、制导与控制技术也成为当下非常热门并具有挑战的研究领域。为了实现高动态、高音速环境下的火箭一子级的可靠回收，以及实现火箭一子级的高精度组合导航与姿态控制，就必须设计一套可靠性高、成本低的飞控系统。

高动态飞行体的导航与控制对于整个飞行体的飞行姿态与飞行轨迹有着重要的意义，对于弹体来说，可以精准的控制落点，保证命中率；对于火箭来说，可以对箭体的落区进行精确控制，避免不必要的财产损失和人员伤亡。

飞控系统作为整个火箭一子级导航与控制系统的核心，通过从惯性组件以及卫星接收机等完成原始数据的采集、滤波处理，然后在DSP中进行组合导航与控制解算，并可实时对栅格舵进行控制以完成对火箭飞行姿态的控制。

目前运载火箭一子级回收技术多采用降落伞(无控伞或可控翼伞)箭体回收技术，由于箭体着陆速度受结构质量和降落伞面积决定，因此降落伞的体积与质量成为制约降落伞回收重型火箭一子级的关键因素，存在一定的技术难度；另外一种是利用火箭自身动力系统进行垂直起降回收的技术，需要加装着陆缓冲机构，会损失部分运载能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低、体积小，可同时完成多路数据采集以及复杂的组合导航、控制解算任务的火箭一子级一体化飞控系统。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种火箭一子级一体化飞控系统，包括箭载飞控计算机模块、通讯模块、黑匣子模块和电源模块；

所述箭载飞控计算机模块，用于进行导航、制导律和控制律的解算，控制多路串口端数据的交互，同时接收来自主箭体发送的火箭起飞与分离信号；

所述通讯模块，用于飞控系统与舵机间进行通讯；

所述黑匣子模块，用于储存火箭的飞行情况；

所述电源模块，用于为箭载飞控计算机模块、通讯模块和黑匣子模块供电；

所述飞控系统采用四层堆栈式结构，板间利用抗过载高密度连接器连接，将上述各模块集合到同一结构中，同时进行了隔热与屏蔽处理，用于散热与保持信号完整。

进一步地，所述箭载飞控计算机模块和通讯模块，采用DSP+FPGA架构的双核处理系统，能够同时进行7路的串口通讯收发以及实时导航、控制参数解算。

进一步地，所述黑匣子模块，支持三路串口数据读写，抗过载为18000g，黑匣子直径小于30mm，并能够设置开始存储数据的触发方式。

进一步地，所述电源模块，采用抗扰设计技术，将输入的28V直流电压滤波并将其转换为28V、12V、5V三种不同的电压，为箭载飞控计算机模块、通讯模块和黑匣子模块供电。

进一步地，所述通讯模块，采用电流型RS422通讯接口，电路接收芯片采用门电路输出型高速光耦芯片GH0631J，电路发送芯片采用磁耦隔离芯片ADM2582E。