一种导航与点火控制装置及方法与流程

本发明属于导航控制，具体公开了一种导航与点火控制装置及方法。

背景技术：

1、在飞行器的点火控制装置中，为了防止误触发点火的情况发生，通常使用过载继电器来实现过载保护与点火输出，当过载继电器检测到弹射过载时，解除过载保护，允许过载继电器导通，发动机点火；否则过载继电器不能导通，发动机不能点火。当飞行器未成功弹出时，即使控制系统误发出点火信号，因为过载继电器没有检测到弹射过载，所以过载继电器不会导通，火工品也无法和点火电源接通，发动机不能点火，保证了发射的安全。

2、现有技术中的过载继电器具有以下缺点：

3、1、基于永磁结构的过载继电器使用机械式惯性开关存在触点接触压力小、接触电阻大、易磨损退化以及抗振动干扰差等缺点，且接触方式闭合或者断开瞬间会产生电火花，易造成触点性能退化，抗高过载能力差；

4、2、过载继电器的过载值、脉冲时间不可配置，缺少灵活性；

5、3、过载继电器有独立的信息处理电路、通讯电路、电源、加速度传感器，造成体积重量的增加；

6、4、过载继电器内部的加速度传感器应与过载继电器的加速度敏感方向一致，当二者方向出现偏差时，将对加速度的精度产生影响；

7、5、过载继电器是直接焊接在pcb上或者锁紧在结构件上，没有减振的处理，内部的加速度传感器容易受到高频大过载的损坏。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提出了一种导航与点火控制装置，包括信息处理单元、惯性测量单元和点火输出单元，其中，

2、所述信息处理单元包括soc处理器，soc处理器包括arm处理器、fpga和axi总线，arm处理器与fpga通过axi总线互联，arm处理器用于执行飞行控制、导航和发出点火指令，fpga用于与mems加速度计通讯，并判断x轴mems加速度计的输出是否满足弹射过载要求；

3、所述惯性测量单元用于检测微型飞行器x、y、z轴的角速度和加速度信息，其中x轴是飞行器的航向，3个mems加速度计和3个mems陀螺仪安装在结构六面体上组成惯性测量单元，通过spi接口与信息处理单元通信，把检测到的加速度和角速度的信息发送给信息处理单元；

4、所述点火输出单元用于将火工品与点火电源接通，实现发动机点火，点火输出单元由固态继电器、限流电阻和驱动电路组成，当收到信息处理单元发送的点火脉冲时，使固态继电器导通，实现发动机点火。

5、进一步地，所述fpga判断x轴mems加速度计的输出是否满足弹射过载要求包括：

6、当fpga检测到mems加速度计的输出满足弹射过载要求，解除过载保护，响应来自arm处理器的点火指令；

7、当fpga检测到mems加速度计的输出不满足弹射过载要求，不解除过载保护，不响应来自arm处理器的点火指令。

8、本发明还提出了一种基于上述导航与点火控制装置的方法，包括如下步骤：步骤1、上电后首先对信息处理单元和惯性测量单元进行初始化，初始化后过载保护标志默认为0，不能触发点火；

9、步骤2、信息处理单元读取惯性测量单元输出的x轴加速度，判断是否满足过载保护解除的要求；

10、步骤3、如果x轴的加速度不满足过载保护解除的要求，则使过载保护标志为0，不能触发点火；重复步骤2的操作；

11、如果x轴的加速度满足过载保护解除的要求，使过载保护标志为1，解除过载保护，进入步骤4；

12、步骤4、信息处理单元给点火输出单元发送点火脉冲，将发动机点火。

13、进一步地，所述过载保护解除的要求为：当x轴加速度>10g且持续时间>20ms，则过载保护解除；当x轴加速度≤10g或当x轴加速度>10g且持续时间≤20ms，则过载保护不解除；过载保护解除后，状态保持不变。

14、本发明将信息处理单元、惯性测量单元、点火输出单元集成在一起，组成了一体化导航与点火控制装置，既能实现微型飞行器的信息处理与惯性导航，也可以检测弹射过载，与过载继电器比，具有以下优点：

15、1、使用固态继电器，体积重量小、导通电阻小、无火花、抗过载能力强；

16、2、过载值与脉宽均可配置；

17、3、信息处理电路、通讯电路、电源、加速度传感器为复用，不需要单独配备，节省了空间和体积；

18、4、mems加速度计经过标定，进行了温度补偿、非线性补偿、安装误差补偿，提高了过载检测的精度；

19、5、mems加速度计具有减振设计，可以滤除高频干扰，能够有效保护mems加速度计。

技术特征：

1.一种导航与点火控制装置，其特征在于，包括信息处理单元、惯性测量单元和点火输出单元，其中，

2.根据权利要求1所述的一种导航与点火控制装置，其特征在于，所述fpga判断x轴mems加速度计的输出是否满足弹射过载要求包括：

3.基于权利要求1所述的一种导航与点火控制装置的方法，其特征在于，包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述过载保护解除的要求为：

技术总结本发明属于导航控制技术领域，为一种导航与点火控制装置及方法，该装置包括信息处理单元、惯性测量单元和点火输出单元，信息处理单元包括SoC处理器，SoC处理器由处理系统和可编程逻辑组成，可编程逻辑用于实现过载保护功能；惯性测量单元用于检测微型飞行器X、Y、Z轴的角速度和加速度信息，3个MEMS加速度计和3个MEMS陀螺仪安装在结构六面体上组成惯性测量单元；点火输出单元实现发动机点火，当收到信息处理单元发送的点火脉冲时，使固态继电器导通，实现发动机点火。本发明可以检测弹射过载，用更小体积、抗冲击能力更好的固态继电器来代替过载继电器，克服了过载继电器体积大不利于微型飞行器集成、抗冲击能力差的缺点。技术研发人员：李文悍,魏东杰,秦勇,蔡明,李虎,范善宇,马超,王旭,王明受保护的技术使用者：北京计算机技术及应用研究所技术研发日：技术公布日：2024/7/15