[发明专利]一种基于光纤介质的箭地IO信号传输系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于光纤介质的箭地IO信号传输系统及方法，箭上系统端设备包括号冗余处理模块、三个信号转换处理模块；地面系统端对称的配有三个信号转换处理模块、一个IO信号冗余处理模块；箭上系统端和地面系统端通过三条光纤线缆进行信号传输。本发明实现了运载火箭箭地IO信号传输的光纤化，同时利用独有的三通道硬件冗余处理方式有效提高了信号传输的可靠性与实时性。通过对箭地IO信号的转换处理，实现了IO接口数量的自由配置，并有效减少了连接器芯数；通过采用光纤介质传输，实现了线缆的轻质化，并显著增强了线缆的电磁兼容性能；通过模块化的设计思路，实现了便捷的方案配置与升级改造。

技术领域

本发明涉及一种箭地信号传输系统及方法，特别是一种基于光纤介质的箭地IO信号传输系统及方法。

背景技术

传统运载火箭的箭地接口主要为IO开关量和模拟量的采集接口、通讯以及供电接口,其传输方法为采用铜介质电缆及连按器直接进行电信号传输。其中IO开关量接口主要用于监视箭上重要信号状态,控制箭上关键信号动作，即主要包括箭上设备加电控制、电池激活、开/闭保险栓、发射主令和点火动作,其占用了箭地接口的大量点号,这直接导致了箭地脱落连接器的芯数过多和可靠性下降；同时由于是采用铜介质传输因而相应的箭地电缆也较笨重,无法实现每个通道的备份冗余，更重要的是其传输的是电信号因而无法保证在强电磁环境下可靠传输。

目前，随着技术发展，基干光纤介质的信号传输已经逐步开始在航天领域使用（如中国专利文献CN201220408936, 一种运载火箭地面测试、发射与控制的通讯系统）,其主要具有体积轻、抗干扰能力强、传输带宽高等优点,目前已被广泛用于通讯领域的信号传输。但当前普遍采用的光纤传输方式也存在光纤传输链路未冗余或依赖应用层软件冗余等弊端，会造成应用层负担过重、可靠性和实时性差等问题。因此若能将箭地接口的IO开关量采用光纤介质传输，同时通过底层传输链路硬件冗余处理方式，将能有效解决当前存在的不足。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于光纤介质的箭地IO信号传输系统及方法,解决以传统铜介质为载体或光纤介质载体的诸多不足,即传统箭地连接器的芯数过多可靠性低、铜介质传输线缆笨重、传输通道的冗余能力弱以及箭地线缆的电磁兼容性差等问题，同时针对当前普遍依赖应用层软件处理的单通道光纤传输方式进行了改进，本发明采用三通道硬件冗余并结合底层嵌入式软件，不依赖应用层冗余处理，具备高可靠性与实时性；

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种基于光纤介质的箭地IO信号传输系统，包括箭上系统端、地面系统端和箭地光纤线缆，其中，所述箭上系统端包括一个IO信号冗余处理模块、三个信号转换处理模块，所述地面系统端对称的配有三个信号转换处理模块、一个IO信号冗余处理模块，所述箭上系统端和所述地面系统端通过三条所述箭地光纤线缆进行信号传输；

进一步的，所述IO信号冗余处理模块，包括信号采集模块、信号表决与驱动模块,所述信号转换处理模块，包括信号处理模块、电光或光电转换模块和电源模块；

一种基于光纤介质的箭地IO信号传输方法的具体步骤为：

第一步 搭建基于光纤介质的箭地IO信号传输系统

基于光纤介质的箭地IO信号传输系统，具有：信号转换处理模块、传输线缆和IO信号冗余处理模块；

信号转换处理模块的功能为：实现并行信号与串行信号的编码和解码；实现串行信号的电光或光电转换。

IO信号冗余处理模块的功能为：作为三通道硬件冗余处理方式的核心，将三个信号转换处理模块、三条传输线缆进行冗余处理，并将外部系统输入的信号转换为TTL信号，同时对单片机的输出信号进行三判二的表决处理，以保证在任意一条信号处理及传输链路发生故障时，整个箭地IO信号传输是正常的；