[发明专利]飞行器载综合化电子设备组织架构

说明书

本发明公开的一种飞行器载综合化电子设备组织架构，旨在提供一种具有良好扩展性和通用性且满足航天飞行器载使用环境的综合化电子设备。它由数量和功能可变的功能模块单元屉以及刚挠背板、SMP连接线、底座盖板和串装螺钉组成。功能模块单元屉靠底座盖板一侧向内有用于刚挠背板和SMP连接线安装凹陷，凹陷的空间将各功能模块单元屉间内部的低频信号和射频信号电气互联。在箱体内腔隔板平台上固联有散热凸台，散热凸台位置与电路板上大功率器件位置一致；在功能模块单元屉叠放的宽边两侧矩形立柱的内凹陷槽箱板壁面上装配有电连接器和SMP连接器，刚挠背板和SMP连接线分别将各功能模块单元屉的矩形电连接器和SMP连接器连接进行内部电气互通。

技术领域

本发明涉及航天测控通信领域内的飞行器载电子设备综合化、集成化技术，具体涉及一种基于刚挠背板互联的飞行器载综合化电子设备组织架构。

背景技术

在飞行器、卫星等航空航天系统中，控制、测试都离不开电子设备，电子设备占据了系统重量和容量的相当大部分。尤其在导弹和火箭中，为了增加电子设备抗恶劣环境能力，通常都采用很厚很重的常规壳体结构来进行防护。一个单机电子设备通常都在十公斤左右，大一些的可以达到数十公斤，而这样的单机电子设备可能达到几十上百台。重要的影响结果就是直接降低了飞行器的有效载荷比，大量的运载成本都耗费在飞行器设备重量上。不仅重量，由于采用传统壳体结构作为电子设备的支撑和防护，电子设备的体积较电路本身而言呈数倍甚至数十倍增加，大量不规则结构的设备占据了仪器舱段的大部分空间，使飞行器结构臃肿，布线凌乱，带来很多不利因素。在传统的飞行器载电子设备中，各个电子设备只能实现单一功能，例如飞行器测量系统的外测、天基测控、地基测控、遥测、安控、卫导等功能分别由不同的单机电子设备来完成。其优点是各个单机电子设备设计指标明确、技术状态稳定、工程适应性考核充分，有完整的产品系列。不足之处则是电子设备数量众多，对使用管理，箭弹平台的安装布局和综合走线均有较多的要求。

随着电子设备以及航天技术的发展，对飞行器载电子设备综合化的需求越来越强烈，由于飞行器载电子设备的任务使命和严苛的使用环境，对其可靠性和小型化提出了较高的要求。通过将传统实现单一功能的单机电子设备缩减为综合化电子设备的一个组成模块，达到精简飞行器载电子设备体积和重量以及仪器舱内布局布线难度的目的。然而采用综合化设计的飞行器载电子设备由于功能较多，综合化设备整机功耗较大，考虑航天弹箭载使用环境，必须进行热设计。在飞行器载电子设备综合化研制方案的技术路线中，目前比较典型的有基于标准化开放式架构的综合化方案和基于模块化的综合化方案这两种技术途径。

在飞行器载综合化领域，传统电子设备的机箱及传统连接电缆的标准化开放式架构主要是指VPX架构。VPX架构起源于VME总线标准，其出发点是应用于计算机的服务器领域，因其良好的机械特性，广泛应用于工业控制领域，并迅速扩展至整个嵌入式系统领域。VPX架构支持开放性、可扩展性设计，通过CAN总线实现设备内监测控制，各功能模块通过接口挂接在统一的CAN总线上，将自身的工作状态及BIT检测信息传给综合管控模块，同时接收综合管控中心发给各功能模块的控制信息。

VPX是基于高速串行总线的新一代总线标准，VPX架构的总线数据交换方式有两种：分布式交换方式和集中交换方式。分布式交换方式事先设计好各功能单元之间的数据交换通道，该方式设计简单，易实现，但是缺乏灵活性，无法进行各功能单元互联关系的在线重构；集中交换方式通过交换结构可实现各功能单元间的数据交互，可支持点对点、一点对多点的数据通信，灵活多变，支持各功能单元互联关系的在线重构。

VPX架构采用高强度铝合金结构和功能模块的标准化设计，具有良好的可扩展性能，是一种灵活的体系架构方案。VPX机箱具有高速数据采集，实时信号处理及宽大容量存储功能，并具有体积坚固、抗干扰、耐震动的特点。按照VPX模块结构标准，各模块电路需要先放置在金属箱体中，然后再将金属箱体放入VPX机箱各安装槽中，通过锁紧条完成模块的紧固，模块的热耗只能通过锁紧条向机箱导热。传统的在VPX机箱上插装标准模块的方式在箭弹箭载使用环境下存在如下问题：