一种基于5G无线数据传输的科研飞行器数据采集传输系统的制作方法

一种基于5g无线数据传输的科研飞行器数据采集传输系统
技术领域
1.本发明涉及传感数据采集传输技术，具体涉及一种基于5g无线数据传输的科研飞行器数据采集传输系统。


背景技术：

2.针对飞行器科研试飞中，对于活动/旋转部件、微小/细结构、狭小/密闭空间等结构的应变、振动、压力、温度等典型参数采集时，传统“刚性硬质”、“有线”的传感器和数据采集系统面临着扰动引入和无法实施等问题。同时，对于采集的原始数据，需要实时传输至地面基站实时分析，在采集的原始数据数量庞大，在当前使用的lte网络有限的数据传输能力下，不足以实时传输数据供地面分析，以便有效的做出飞行决策。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是：提出一种基于5g无线数据传输的科研飞行器数据采集传输系统，实现对多维度传感数据的准确采集和实时传输，为机组决策提供适宜、准确的综合信息。
4.本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：
5.一种基于5g无线数据传输的科研飞行器数据采集传输系统，包括部署在飞行器上的分布式柔性采集系统、5g通信无线分布式传输系统，以及部署在地面的地面5g专网系统；
6.所述分布式柔性采集系统，包括多个柔性传感单元和与其一一对应的无线柔性数据采集单元，用于采集飞行器的相关数据；
7.所述5g通信无线分布式传输系统，用于为分布式无线采集系统的各个无线柔性数据采集单元提供飞行器内的无线局域网通信和精密授时，以及接收和缓存分布式柔性采集系统采集的飞行器的相关数据，并将数据通过5g通信传输给地面5g专网系统；
8.所述地面5g专网系统，用于接收和存储5g通信无线分布式传输系统传输的数据。
9.进一步的，所述无线柔性数据采集单元包括滤波模块、a/d转换模块、处理器模块、电源模块、wifi通信模块和时钟同步模块；所述滤波模块、a/d转换模块、处理器模块依次连接；所述wifi通信模块和时钟同步模块均连接处理器模块；所述电源模块为无线柔性数据采集单元供电。
10.进一步的，所述5g通信无线分布式传输系统包括无线时钟同步终端系统和5g通信无线分布式传输终端，所述无线时钟同步终端系统包括与无线柔性数据采集单元个数相同的无线时间同步终端，各个无线时间同步终端与无线柔性数据采集单元中的时间同步模块通过航插接口一一对应连接。
11.进一步的，所述5g通信无线分布式传输系统还包括无线时钟同步测试仪，用于验证分布式柔性采集系统的各个柔性数据采集单元是否正确完成时钟同步。
12.进一步的，所述5g通信无线分布式传输系统还包括wifi链路测试单元，用于验证分布式柔性采集系统与5g通信无线分布式传输终端之间的局域网链路通信是否正常。
13.进一步的，所述5g通信无线分布式传输系统还包括精密授时模拟器，用于验证5g通信无线分布式传输终端中的精确时钟源解析出的时钟信息的精度是否符合要求。
14.进一步的，所述5g通信无线分布式传输终端包括：wifi通信单元、无线时间同步主设备单元、精确时钟源解析和输出单元、5g通信单元、路由管理背板单元、缓存单元、sim卡、储能单元、电源管理单元、电源航插、时钟源航插和数据链路航插；
15.所述wifi通信单元，用于与分布式柔性采集系统建立无线局域网通信；
16.所述缓存单元，用于对分布式柔性采集系统采集的飞行器的相关数据进行缓存；
17.所述精确时钟源解析和输出单元，用于作为时钟源，通过无线时间同步主设备单元和无线时钟同步终端系统为分布式柔性采集系统提供精密授时，从而进行时间同步；
18.所述5g通信单元，用于通过sim卡与地面基站进行交互，通过路由管理背板单元为5g通信无线分布式传输终端提供广域网的网络服务，从而实现飞行器与地面5g专网系统之间的网络通信；
19.所述储能单元和电源管理单元用来为5g通信无线分布式传输终端提供供电服务；所述电源航插、时钟源航插、数据链路航插作为5g通信无线分布式传输终端的外设接口。
20.本发明的有益效果是：
21.本发明通过分布式柔性采集系统采集多维度传感器数据，并利用5g通信无线分布式传输系统为分布式柔性采集系统提供精密授时和wifi局域网支持，实现数据同步采集和机内数据传输，基于5g通信无线分布式传输系统提供的5g通信建立与地面5g专网系统之间的高速地空通信通道，从而实现传感数据的实时传输，能够针对实时飞行场景为机组决策提供适宜、准确的综合信息，有效降低舱内认知负荷。
附图说明
22.图1为本发明实施例中的基于5g无线数据传输的科研飞行器数据采集传输系统结构图。
具体实施方式
23.本发明旨在提出一种基于5g无线数据传输的科研飞行器数据采集传输系统，实现对多维度传感数据的准确采集和实时传输，为机组决策提供适宜、准确的综合信息。该系统包括部署在飞行器上的分布式柔性采集系统、5g通信无线分布式传输系统，以及部署在地面的地面5g专网系统；其中，所述分布式柔性采集系统，包括多个柔性传感单元和与其一一对应的无线柔性数据采集单元，用于采集飞行器的相关数据；所述5g通信无线分布式传输系统，用于为分布式无线采集系统的各个无线柔性数据采集单元提供飞行器内的无线局域网通信和精密授时，以及接收和缓存分布式柔性采集系统采集的飞行器的相关数据，并将数据通过5g通信传输给地面5g专网系统；所述地面5g专网系统，用于接收和存储5g通信无线分布式传输系统传输的数据。
24.实施例：
25.如图1所示，本实施例中的基于5g无线数据传输的科研飞行器数据采集传输系统，包括部署在飞行器上的分布式柔性采集系统、5g通信无线分布式传输系统，以及部署在地面的地面5g专网系统；各个部分具体介绍如下：
26.(1)分布式柔性采集系统：
27.主要是通过各种传感设备采集飞行器的相关数据；具体而言，其包括多个柔性传感单元和与其一一对应的无线柔性数据采集单元；其中，无线柔性数据采集单元包括滤波模块、a/d转换模块、处理器模块、电源模块、wifi通信模块和时钟同步模块；所述滤波模块、a/d转换模块、处理器模块依次连接；所述wifi通信模块和时钟同步模块均连接处理器模块；所述电源模块为无线柔性数据采集单元供电。传感单元采集的数据先进入滤波模块进行滤波处理，再进行a/d转换后提交给处理器模块，处理器模块将数据通过wifi通信模块与5g通信无线分布式传输终端之间构建的无线局域网传输给5g通信无线分布式传输系统。时钟同步模块用于接受无线时钟同步终端系统的精密授时，与其它无线柔性数据采集单元之间进行时钟同步。
28.(2)5g通信无线分布式传输系统：
29.主要用于为分布式无线采集系统的各个无线柔性数据采集单元提供飞行器内的无线局域网通信和精密授时，以及接收和缓存分布式柔性采集系统采集的飞行器的相关数据，并将数据通过5g通信传输给地面5g专网系统。
30.具体而言，其包括无线时钟同步终端系统和5g通信无线分布式传输终端。其中：
31.无线时钟同步终端系统，主要负责接收5g通信无线分布式传输终端的精密授时时钟，为分布式柔性数据采集系统的各个柔性传感单元同步时间，以确保各个采集单元采集到的数据对应的时间一致，没有较大延迟，其包括与无线柔性数据采集单元个数相同的无线时间同步终端，各个无线时间同步终端与无线柔性数据采集单元中的时间同步模块通过航插接口一一对应连接。
32.5g通信无线分布式传输终端包括：wifi通信单元、无线时间同步主设备单元、精确时钟源解析和输出单元、5g通信单元、路由管理背板单元、缓存单元、sim卡、储能单元、电源管理单元、电源航插、时钟源航插和数据链路航插；所述wifi通信单元，用于与分布式柔性采集系统建立无线局域网通信；所述缓存单元，用于对分布式柔性采集系统采集的飞行器的相关数据进行缓存；所述精确时钟源解析和输出单元，用于作为时钟源，通过无线时间同步主设备单元和无线时钟同步终端系统为分布式柔性采集系统提供精密授时，从而进行时间同步；所述5g通信单元，用于通过sim卡与地面基站进行交互，通过路由管理背板单元为5g通信无线分布式传输终端提供广域网的网络服务，从而实现飞行器与地面5g专网系统之间的网络通信；所述储能单元和电源管理单元用来为5g通信无线分布式传输终端提供供电服务；所述电源航插、时钟源航插、数据链路航插作为5g通信无线分布式传输终端的外设接口。
33.此外，本系统方案中还提供了测试辅助设备，如：无线时钟同步测试仪、wifi链路测试单元和精密授时(iee1588ptp)模拟器；其中，无线时钟同步测试仪用于验证分布式柔性数据采集系统的各个柔性采集单元是否已经正确的完成时钟同步；wifi链路测试单元用于验证分布式柔性数据采集系统与5g通信无线系统分布式传输终端之间的局域网链路是否通信正常；精密授时(iee1588ptp)模拟器，用于验证5g通信无线系统分布式传输终端中的精确时钟源解析出的时钟信息的精度是否符合要求。
34.(3)地面5g专网系统：其用于接收和存储5g通信无线分布式传输系统传输的数据。
35.基于本实施例提供的上述科研飞行器数据采集传输系统，将5g终端作为无线接入
点，为分布式无线采集系统的各个柔性采集单元提供授时以及网络支持；通过精密授时，确保各个采集单元的时钟误差在500ns以内；柔性传感单元根据其具体设定，采集信号，通过5g终端提供的网络服务，将数据传输给5g终端，5g终端对采集的数据做初步处理之后，按照要求进行数据缓存，飞行器近地面时，飞行器的5g终端通过5g网络接入功能，接入地面5g基站，将数据卸载到地面数据中心，数据中心接收到数据之后，根据各个柔性采集单元采集到的数据的综合信息，制定飞行器的后续操作，通过5g网络，发送指令给飞行器，按照指令继续飞行任务。
36.最后应当说明的是，上述实施例仅是优选实施方式，并不用以限制本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出若干修改，等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于5g无线数据传输的科研飞行器数据采集传输系统，其特征在于，包括部署在飞行器上的分布式柔性采集系统、5g通信无线分布式传输系统，以及部署在地面的地面5g专网系统；所述分布式柔性采集系统，包括多个柔性传感单元和与其一一对应的无线柔性数据采集单元，用于采集飞行器的相关数据；所述5g通信无线分布式传输系统，用于为分布式无线采集系统的各个无线柔性数据采集单元提供飞行器内的无线局域网通信和精密授时，以及接收和缓存分布式柔性采集系统采集的飞行器的相关数据，并将数据通过5g通信传输给地面5g专网系统；所述地面5g专网系统，用于接收和存储5g通信无线分布式传输系统传输的数据。2.如权利要求1所述的一种基于5g无线数据传输的科研飞行器数据采集传输系统，其特征在于，所述无线柔性数据采集单元包括滤波模块、a/d转换模块、处理器模块、电源模块、wifi通信模块和时钟同步模块；所述滤波模块、a/d转换模块、处理器模块依次连接；所述wifi通信模块和时钟同步模块均连接处理器模块；所述电源模块为无线柔性数据采集单元供电。3.如权利要求1所述的一种基于5g无线数据传输的科研飞行器数据采集传输系统，其特征在于，所述5g通信无线分布式传输系统包括无线时钟同步终端系统和5g通信无线分布式传输终端，所述无线时钟同步终端系统包括与无线柔性数据采集单元个数相同的无线时间同步终端，各个无线时间同步终端与无线柔性数据采集单元中的时间同步模块通过航插接口一一对应连接。4.如权利要求3所述的一种基于5g无线数据传输的科研飞行器数据采集传输系统，其特征在于，所述5g通信无线分布式传输系统还包括无线时钟同步测试仪，用于验证分布式柔性采集系统的各个柔性数据采集单元是否正确完成时钟同步。5.如权利要求3所述的一种基于5g无线数据传输的科研飞行器数据采集传输系统，其特征在于，所述5g通信无线分布式传输系统还包括wifi链路测试单元，用于验证分布式柔性采集系统与5g通信无线分布式传输终端之间的局域网链路通信是否正常。6.如权利要求3所述的一种基于5g无线数据传输的科研飞行器数据采集传输系统，其特征在于，所述5g通信无线分布式传输系统还包括精密授时模拟器，用于验证5g通信无线分布式传输终端中的精确时钟源解析出的时钟信息的精度是否符合要求。7.如权利要求3-6任意一项所述的一种基于5g无线数据传输的科研飞行器数据采集传输系统，其特征在于，所述5g通信无线分布式传输终端包括：wifi通信单元、无线时间同步主设备单元、精确时钟源解析和输出单元、5g通信单元、路由管理背板单元、缓存单元、sim卡、储能单元、电源管理单元、电源航插、时钟源航插和数据链路航插；所述wifi通信单元，用于与分布式柔性采集系统建立无线局域网通信；所述缓存单元，用于对分布式柔性采集系统采集的飞行器的相关数据进行缓存；所述精确时钟源解析和输出单元，用于作为时钟源，通过无线时间同步主设备单元和无线时钟同步终端系统为分布式柔性采集系统提供精密授时，从而进行时间同步；所述5g通信单元，用于通过sim卡与地面基站进行交互，通过路由管理背板单元为5g通信无线分布式传输终端提供广域网的网络服务，从而实现飞行器与地面5g专网系统之间的网络通信；
所述储能单元和电源管理单元用来为5g通信无线分布式传输终端提供供电服务；所述电源航插、时钟源航插、数据链路航插作为5g通信无线分布式传输终端的外设接口。

技术总结
本发明涉及传感数据采集传输技术，其公开了一种基于5G无线数据传输的科研飞行器数据采集传输系统，实现对多维度传感数据的准确采集和实时传输，为机组决策提供适宜、准确的综合信息。该系统系统包括：分布式柔性采集系统，包括多个柔性传感单元和与其一一对应的无线柔性数据采集单元，用于采集飞行器的相关数据；5G通信无线分布式传输系统，用于为分布式无线采集系统的各个无线柔性数据采集单元提供飞行器内的无线局域网通信和精密授时，以及接收和缓存分布式柔性采集系统采集的飞行器的相关数据，并将数据通过5G通信传输给地面5G专网系统；地面5G专网系统，用于接收和存储5G通信无线分布式传输系统传输的数据。通信无线分布式传输系统传输的数据。通信无线分布式传输系统传输的数据。


技术研发人员：张丹 刘涛 田秋实 刘锦 刘佳 冯岳恒 韩超 刘瑞雄 张航 王沛 金霍 于文广 王璐 林立 刘莹
受保护的技术使用者：四川爱联科技股份有限公司
技术研发日：2022.12.26
技术公布日：2023/7/4