[发明专利]一种紧凑型双冗余数据采集器

说明书

本发明提供一种紧凑型双冗余数据采集器，包括电源、背板和两个采集板，电源为背板及采集板供电，两个采集板安装在背板上，背板为数据采集器各功能板协同工作的基础平台，主要功能是提供数据采集器内部各功能板互连、数据采集器与外部设备互连。本发明采用单独FPGA架构代替了现有技术中采用的DSP/ARM+FPGA架构模式，减小了采集器的重量、体积和功耗，满足了无人机对采集器安全、重量、功耗和体积的苛刻要求。

技术领域

本发明属于测控技术领域，具体涉及一种紧凑型双冗余数据采集器。

背景技术

数据采集器是无人机测控系统的重要组成部分，用于采集机上各类传感器的模拟量和数字量数据，完成组帧发送给链路设备，另外将部分环境数据打包后通过总线发送给无人机综控系统(飞行控制计算机或任务管理计算机)。采集结果用于无人机飞行中的环境感知(温度、湿度等)及自身状态感知(母线电压、发动机涡轮极间温度、燃油压力、滑油压力、是否结冰等)。由于无人机对载荷的体积、重量及功耗一般有严格限制，传统的数据采集器会采用单余度设计以满足装机要素，但单余度设备任务可靠性较低，出现故障时会造成对无人机飞行环境感知、状态感知的错误或失效。一些物理量，如母线电压、发动机涡轮极间温度等对于无人机的飞行安全至关重要，特别是对于长航时无人机(如太阳能无人机、多级涡轮增压活塞动力无人机)，任务执行时间常常达到15小时以上，此时，迫切需要提高数据采集器的任务可靠度。

根据可靠性原理，相较于单余度设计，双余度、三余度设计的数据采集器，其平均无故障时间MTBF和任务可靠度R将显著提升，这对于保障长航时飞行任务的顺利成功完成是必要的，但现有的双余度、三余度设计的数据采集器体积大，重量大，功耗也大，无法满足无人机苛刻的体积、重量、功耗限制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种紧凑型双冗余数据采集器。本发明方案能够解决上述现有技术中存在的问题。

本发明的技术解决方案：

一种紧凑型双冗余数据采集器，包括电源、背板和两个采集板，所述的电源为背板及采集板供电，所述的两个采集板安装在背板上，所述的背板为数据采集器各功能板协同工作的基础平台，主要功能是提供数据采集器内部各功能板互连、数据采集器与外部设备互连，

所述的采集板包括FPGA、存储器模块、RS-422接口模块、AD采集模块、复位模块和总线通讯模块，所述的总线通讯模块根据航电系统总线形式设计，将数据在FPGA和总线之间传送，所述的存储器模块和FPGA相连，其内存储有相关的程序，所述的RS-422接口模块有两个，一个接收数字量输入的数据，并将其处理后传送给FPGA，另一个将FPGA处理后的数据处理后传送给通过RS-422通道连接的外部设备，所述的AD采集模块接收模拟量输入的数据，并将其处理后传递给FPGA，所述的FPGA接收其它模块传送来的数据，并对其进行组帧融合处理后，经过RS-422和总线发送给背板。

进一步的，所述的电源包括供电装置和电源板，所述的电源板连接于供电装置和背板之间，对输入电源进行滤波、储能、稳压并提供两路完全相同的二次电源供采集板使用。

进一步的，所述的数据采集器还包括机箱，所述的机箱为插板式机箱。

进一步的，所述的电源板、背板和两个采集板采用底部插接件锁紧和两边的锁紧条共同固定在机箱上。

进一步的，所述的数据采集器还包括板间插接件，所述的板间插接件将背板与两个采集板、电源板相连，起到数据互通的作用。

优选的，所述的板间插接件采用ZRM系列。

本发明与现有技术相比的有益效果：

本发明通过双冗余数据采集卡对数据进行双采集，并且采用单独FPGA架构代替了现有技术中采用的DSP/ARM+FPGA架构模式，减小了采集器的重量、体积和功耗，满足了无人机对采集器安全、重量、功耗和体积的苛刻要求。