技术领域
[0001] 本
发明属于
电子技术领域，涉及一种弹上单机互联系统。
背景技术
[0002] 现阶段弹类武器逐渐趋于小型化，而相关技术中，狭长形产品中弹载电子系统，单机互联普遍采用了错综复杂的线缆，这些线缆不仅占用了大量的弹上空间，所占的重量比例也不可忽视。错综复杂的线缆给弹上单机的安装带来了极大的不便，且因线缆与单机连接的接
插件数量庞大，给电子系统的可靠性带来许多潜在隐患。
[0003] 针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
[0004] 本发明提供了一种弹上单机互联系统，以至少解决相关技术中弹上单机互联时需要复杂线缆连接的技术问题。
[0005] 本发明的技术解决方案是：一种弹上单机互联系统，包括：直流稳压
电池，弹上单机和电
力线，其中，所述弹上单机有多个，每一个弹上单机均单独连接在所述电力线上，所述电力线用于同时传输
电流和通信
信号，所述通信信号的应用层有效带宽不低于50Mbps；所述每一个弹上单机中均包括电力线载波装置，用于将所述弹上单机通过电力载波通信的方式组建弹上局域网，进行弹上单机互联。
[0006] 可选的，所述电力线载波装置包括：控
制模块，调制解调模块，
接口模块和电源转换模块，其中，在所述弹上单机发送数据时，
控制模块用于对所述数据进行扩频处理，生成第一
数字信号；所述调制解调模块用于将处理后的第一数字信号调制耦合到所述电力线上；在所述弹上单机接收数据时，所述调制解调模块还用于将所述电力线上的通信信号进行解调，生成第二数字信号；所述控制模块还用于对解调后的第二数字信号进行译码处理；所述接口模块用于在所述弹上单机发送数据和接收数据时，隔离所述电力线中传输的电流和通信信号；所述电源转换模块有多个，用于根据所述弹上单机，对所述电力线传输的直流电进行电源转换，生成多个电源值；所述控制模块还用于控制不同弹上单机之间的接口通信时序、内容及协议，和控制所述弹上单机通过所述电力载波通信的方式进入或退出弹上局域网。
[0007] 可选的，所述调制解调模块包括：模拟单元，调制单元和解调单元，其中，在所述弹上单机发送数据时，所述模拟单元用于将所述控制模块处理后的第一数字信号进行
数模转换，输出第一
模拟信号给所述调制单元；所述调制单元用于将所述模拟信号进行调制，再通过所述模拟单元耦合到所述电力线上；在所述弹上单机接收数据时，所述解调单元用于将所述电力线上的第二模拟信号进行解调；所述模拟单元还用于对解调后的第二模拟信号进行
模数转换，输出第二数字信号，并传输给所述控制模块。
[0008] 可选的，所述模拟单元包括
数模转换器、
模数转换器、低通
滤波器，还包括以下至少之一：电流
放大器、增益
电路、可编程放大器；所述调制单元包括：差分钳位匹配电路、低通滤波电路、电平隔离电路、放大电路、增益调节电路、
电磁干扰抑制电路；所述解调单元包括：可调衰减电路、差分匹配电路、
带通滤波电路。
[0009] 可选的，所述控制模块、所述调制解调模块和所述接口模块通过芯片CR600和CR150套片实现。
[0010] 可选的，所述接口模块包括：隔离
变压器、隔直电容、共模电感和共模扼流器。
[0011] 可选的，所述电力线为电力载波用
电缆，包括：
信号传输部分和电流传输部分，其中，所述电流传输部分用于传输电流，包括导电单元和隔离单元，所述导电单元至少为两个，分别由隔离单元隔离分布在所述电流传输部分中；所述信号传输部分用于传输通信信号，由所述电流传输部分所包裹。
[0012] 可选的，所述系统还包括监测控制装置，所述监测控制装置连接在所述电力线上，用于通过电力线监测所述弹上单机和所述直流稳压电池的运行状态，并进行故障诊断和
定位。
[0013] 可选的，所述运行状态包括所述弹上单机的实时遥测数据、飞行
姿态数据和飞行控制参量，所述直流稳压电池的
电压、负载和功耗。
[0014] 可选的，所述监测控制装置，还用于将多弹通过电力线载波技术进行组网后，进行在线并行测试，同时监测所述多弹的运行状态，并进行故障诊断和定位。
[0015] 本发明的弹上单机互联系统，通过将直流稳压电池和多个弹上单机单独连接在电力线上的方式，其中，每一个弹上单机中均包括电力线载波装置，用于将弹上单机通过电力载波通信的方式组建弹上局域网，进行弹上单机互联，且电力线中用于通信信号的应用层有效带宽不低于50Mbps，故本发明通过可同时传输电流和通信信号的电力线，采用电力线载波装置，实现了在小空间内，多个弹上单机之间，无干扰同步传输高带宽通信信号和低压直流电的技术效果，解决了弹上单机互联时需要复杂线缆连接的技术问题。
附图说明
[0016] 图1是根据本发明
实施例的弹上单机互联系统的示意图；
[0017] 图2是根据本发明实施例的电力线载波装置21的示意图；
[0018] 图3是根据本发明优选实施例的电源转换模块240的示意图；
[0019] 图4是根据本发明实施例的调制单元222在数据发送时的处理流程示意图；
[0020] 图5是根据本发明实施例的解调单元223在数据接收时的处理流程示意图；
[0021] 图6是根据本发明实施例的接口模块230结构示意图；
[0022] 图7是根据本发明优选实施例的电力线3的结构示意图。
具体实施方式
[0023] 为使本领域技术人员更好的理解本发明方案，下面将结合附图描述本发明实施例。
[0024] 根据本发明实施例，提供了一种弹上单机互联系统的系统实施例，图1是根据本发明实施例的弹上单机互联系统的示意图，如图1所示，该系统包括包括：直流稳压电池1，弹上单机2和电力线3。
[0025] 其中，弹上单机2有多个，每一个弹上单机2均单独连接在电力线3上，电力线3用于同时传输电流和通信信号，通信信号的应用层有效带宽不低于50Mbps。
[0026] 进一步的，每一个弹上单机2中均包括电力线载波装置21，用于将弹上单机2通过电力载波通信的方式组建弹上局域网，进行弹上单机互联。
[0027] 电力线载波PLC(Power Line Communication)技术通过将通信信号耦合到电力线上，通过电力线来传输信号，从而无需额外的信号线缆，该技术能够很好的解决目前弹上线缆错综复杂的问题，可以将系统的线缆减少为一根或两根电力线。
[0028] 本发明实施例中的弹上单机互联系统，通过将直流稳压电池1和多个弹上单机2单独连接在电力线3上的方式，将弹上单机2通过电力载波通信的方式进行弹上单机互联，且能实现电力线3中用于通信信号的应用层有效带宽不低于50Mbps，故本发明实施例通过可同时传输电流和通信信号的电力线3，采用电力线载波装置21，实现了在小空间内，多个弹上单机2之间，无干扰同步传输高带宽通信信号和低压直流电的技术效果，解决了弹上单机互联时需要复杂线缆连接的技术问题。
[0029] 可选的，图2是根据本发明实施例的电力线载波装置21的示意图，如图2所示，电力线载波装置21可以包括：控制模块210，调制解调模块220，接口模块230和电源转换模块240，其中，
[0030] 在弹上单机发送数据时，控制模块210用于对数据进行扩频处理，生成第一数字信号；调制解调模块220用于将处理后的第一数字信号调制耦合到电力线3上；
[0031] 在弹上单机接收数据时，调制解调模块220还用于将电力线3上的通信信号进行解调，生成第二数字信号；控制模块210还用于对解调后的第二数字信号进行译码处理；
[0032] 接口模块230用于在弹上单机2发送数据和接收数据时，隔离电力线3中传输的电流和通信信号；
[0033] 控制模块210还用于控制不同弹上单机2之间的接口通信时序、内容及协议，和控制弹上单机2通过电力载波通信的方式进入或退出弹上局域网；
[0034] 电源转换模块240有多个，用于根据弹上单机2，对电力线3传输的直流电进行电源转换，生成多个电源值。因弹上单机内各个装置中及其中的各个电路所需用电多有不同，所以通过多个电源转换模块240对电力线上传输的低压直流电进行不同的电源转换后，得到不同的电源以满足各个装置和各个电路的用电需求。图3是根据本发明优选实施例的电源转换模块240的示意图，如图3所示，为了隔离电流和通信信号间的电磁干扰，可以采用电源转换模块240先将电力线3上
电源电压为28V的直流电转换为电力线载波装置21供电所需的12V电源，然后针对装置内部各电路需求，12V电源再经过电源转换模块240中的DC-DC转换为5V、3.3V和1.2V。
[0035] 为了实现各弹上单机2传输的通信信号良好发送和接收，优选的，调制解调模块220包括：模拟单元221，调制单元222和解调单元223，其中，
[0036] 在弹上单机2发送数据时，模拟单元221用于将控制模块210处理后的第一数字信号进行数模转换，输出第一模拟信号给调制单元222；调制单元222用于将模拟信号进行调制，再通过模拟单元221耦合到电力线3上；
[0037] 在弹上单机2接收数据时，解调单元223用于将电力线3上的第二模拟信号进行解调；模拟单元221还用于对解调后的第二模拟信号进行模数转换，输出第二数字信号，并传输给控制模块210。
[0038] 优选的，上述控制模块210、调制解调模块220和接口模块230可以通过芯片CR600和CR150套片实现。
[0039] 需要说明的是，控制模块210可以为以Cortex-M0为
内核的系统级芯片CR600，其中，上述CR600中内嵌了PLC控制内核，并且包含了与之相关的外围电路。通过该芯片，电力线载波装置21通信信号传输中的物理层传输速率最高可达240Mbps，可实现实时多点高清视频的全双工传输。因物理层的传输速率足够高，故即使经过开放式系统互联模型OSI(Open System Interconnection)
中间层的有效带宽耗损，通信信号传输至应用层时，仍可实现电力线3中用于通信信号的应用层有效带宽不低于50Mbps，进而可以使本发明实施例在多个弹上单机2之间传输高带宽通信信号。
[0040] 同时，调制解调模块220中与控制模块210相连接的为模拟单元221，实现数字信号到模拟
射频信号之间的相互转换。上述调制解调模块220可以由CR150及其外围电路组成。其中，CR150的数字部分与CR600通讯，模拟部分用于调制信号的发射与接收，接收速率最高支持到80MSPS，发送速率最高支持到160MSPS，支持全双工传输。
[0041] 优选的，模拟单元221包括数模转换器、模数转换器、
低通滤波器，还可以包括以下至少之一：电流放大器、增益电路、可编程放大器。
[0042] 调制单元222包括：差分钳位匹配电路、低通滤波电路、电平隔离电路、放大电路、增益调节电路、电磁干扰抑制电路。其中，该电磁干扰抑制电路包括两个用于隔离直流电流的电容，和一个用于抑制共模信号的共模电感。通过该电磁干扰抑制电路的应用，可以消除弹上单机在发送数字信号时对外界的信号影响。图4是根据本发明实施例的调制单元222在数据发送时的处理流程示意图，如图4所示，模拟单元221输出第一模拟信号给调制单元222后，调制单元222先后通过低通滤波、直流电平隔离、电流放大、直流电平隔离、共模电磁干扰抑制处理，将模拟信号进行调制。
[0043] 解调单元223包括：可调衰减电路、差分匹配电路、带通滤波电路。图5是根据本发明实施例的解调单元223在数据接收时的处理流程示意图，如图5所示，解调单元223先后通过衰减信号、差分终端匹配、带通滤波、差分终端匹配处理，将电力线3上的第二模拟信号进行解调。
[0044] 优选的，接口模块230包括：隔离变压器、隔直电容、保护电路、共模电感和共模扼流器，用于进一步在弹上单机2发送数据和接收数据时，隔离电力线3中传输的电流和通信信号。接口模块230通过隔离变压器、隔直电容及电感的组合，进一步保证了信号与电源隔离不互相串扰，实现复用供电线路作为载波信道实现供电+通讯二合一的效果。图6是根据本发明实施例的接口模块230结构示意图，如图6所示，共模电感和共模扼流器能够隔离高频的模拟传输信号及噪声，保证电力线3上的传输的通信信号不会影响电源转换模块240转换后电源的输入品质。共模电容能够有效隔离电力线上的
直流分量，接收的电力线信号经过高频隔离变压器，使板级电路与外部线路完全隔离，只传输电力线载波调制信号。由此将信道上的电流及通信信号充分隔离，使得供电系统中电流与信道中通信信号能够在同一电力线3上进行传输。保护电路采用保险丝盒瞬态抑制
二极管，用于过载保护和瞬间脉冲尖峰电平抑制。
[0045] 进一步的，本发明实施例中的弹上单机互联系统为实现更好的信号隔离，信号传输路径上，电力线3可以为电力载波用电缆，包括：信号传输部分31和电流传输部分32。
[0046] 其中，电流传输部分32用于传输电流，包括导电单元321和隔离单元322，导电单元321至少为两个，用于传输不同的电流，分别由隔离单元322隔离分布在电流传输部分32中；
信号传输部分31用于传输通信信号，由电流传输部分32所包裹。
[0047] 优选的，上述电流传输部分32的横截面可以为圆环形，导电单元321的横截面可以为扇环形；信号传输部分31的横截面可以为圆形，且与电流传输部分具有相同圆
心轴位置。其中，信号传输部分31包括信号传输单元311，第一护套层312和屏蔽层313。其中，信号传输单元311由第一护套层312所包裹，第一护套层312由屏蔽层313所包裹，屏蔽层313由金属材料制成，用于隔离通信信号和电流信号的互相干扰。
[0048] 以导电单元321数量为4个为例，图7是根据本发明优选实施例的电力线3的结构示意图，如图7所示，隔离单元322包括第二护套层、第三护套层和隔离体，其中，第二护套层和第三护套层具有相同圆心轴位置，隔离体有多个，且与导电单元321数量一致，交叉分布在第二护套层和第三护套层之间。
[0049] 因小型导弹、炸弹的弹内各部分和单机
外壳均为金属，无法应用无线网，故
现有技术中弹内各单机只能以有线形式进行数据传输，导致电力线
载荷过重。本发明实施例中的电力线3中导电单元321有多个，故可以同时传输多电流和高带宽通信信号，进而既可以极大的精简弹内连接关系，又可以通过屏蔽层313实现低成本高成效的屏蔽电流和高带宽通信信号间的相互干扰。
[0050] 优选的，系统还包括监测控制装置4，监测控制装置4连接在电力线3上，用于通过电力线3监测弹上单机2和直流稳压电池1的运行状态，并进行故障诊断和定位。
[0051] 其中，上述运行状态包括弹上单机2的实时遥测数据、飞行姿态数据和飞行控制参量，直流稳压电池的电压、负载和功耗。
[0052] 进一步的，上述监测控制装置4，还可以用于将多弹通过电力线载波技术进行多弹组网后，进行在线并行测试，同时监测多弹的运行状态，并进行故障诊断和定位。
[0053] 故本发明实施例，基于宽带以太网电力线载波的弹上单机互联系统，能够有效的解决弹上线缆错综复杂的现状，进而有效的减小弹的体积和
质量，在降低成本的同时规避了各线缆、接插件等老化松动等安全隐患，提高弹的可靠性。
[0054] 进一步的通过将电力线载波装置21中控制模块210、调制解调模块220和接口模块230以芯片CR600和CR150套片实现，达到了通信信号的应用层有效带宽不低于50Mbps的效果。
[0055] 同时，该系统还能够使得弹上任意单机
节点之间均能实现通讯，并能够通过电力线监测弹上的任何一个单机状态。所述单机运行状态包括所述弹上单机的实时遥测数据、飞行姿态数据和飞行控制参量，所述直流稳压电池的电压、负载和功耗。经实验证明，该系统最大的单机节点数目可以达到255个，能满足绝大多数应用需求。该系统中单机节点之间的通讯优于点对点通信，是一种多节点在线对等通讯，不区分主从关系。
[0056] 同时，还可采用工业现场操作标准快速组建标准化监测控制装置，采用本系统将多弹通过电力线载波技术进行组网后，进行在线并行测试，同时监测所述多弹的运行状态，并进行故障诊断和定位。所述运行状态包括弹的工作参数和每个弹从属各个单机的实时运行状态信息。
[0057] 需要说明的是，上述组网为分为两层，第一层为单个弹上的多个单机之间组建的底层局域网，此局域网从属于一个弹；第二层为多弹之间形成的上层局域网，此局域网为多弹局域网，且能够
访问到下层局域网的每一个节点，即弹内的每一个单机。
[0058] 本发明
说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
