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摘要：本文主要介绍了一种基于CAN总线通信的武器装备配电系统信息化解决方案的软、硬件、通信设计。
1.引言
随着现代电子信息技术、计算机技术、人工智能技术的快速发展，武器装备的信息化程度已成为现代武器装备的重要特征[1]，各军兵种装备也均开展了对应的信息化提升工作[2][3]。在此背景下武器装备的各分系统研制均开展了信息化升级研究。配电系统作为装备的能源提供部分，其性能直接决定整个武器系统工作可靠性与稳定性[4]，重要性不言而喻，而武器系统的信息化升级，也将极大提升配电系统的易用性与安全性。
2.研究背景
以美军为代表的发达国家武器系统的信息化升级工作开展较早，现已基本进入全面信息化，智能化的时代[5][6]。相对而言我国武器装备信息化改造起步略晚，但发展快速，各武器装备承研企事业单位均已统筹力量积极开展相关工作并取得丰硕成果。
具体对于装备的配电系统来说，传统设计已经相对成熟，但操控方案不灵活，定制要求无法完成，体积大，保护点少。为改善此类缺点，针对装备供配电分系统的专项信息化技术研究也得到了广泛应用。
3.技术方案
3.1方案概述
装备供配电系统主要为装备各用电设备提供电源保障，并对电源状态（各项电源指标）进行在线检测，具有信息化特点的装备配电系统，可为供配电提提供灵活的配置方式，包括定时启动、根据优先级控制负载用电策略、电源品质记录、供电异常分级报警与故障隔离等。
本文主要介绍一种基于CAN总线的分布式武器装备配电系统信息化方案。分布式设计在各用电设备距离较远时，在用电设备附近设置用电状态监测的终端模块，通过数据总线，将不同物理位置的终端模块与用于统筹控制与信息处理的集中控制模块链接为同一网络，进行信息共享与数据交换。CAN总线起初作为汽车内设备通信的总线协议，提供高速、可靠、稳定的数据通信解决方案。在相关组组织的积极推广下，凭借其自身优势，已发展成为一种主流现场总线，广泛应用于航空航天、过程控制、特种装备制造等领域。组成框图见下图2。
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图2
其中终端模块用于采集用电设备用电信息，如供电输入电压、电流、有效功率、频率（交流电时）、漏电等信息，并根据用电策略（如负载用电优先级、输入电压有效范围等）对负载供电进行控制。集中控制模块用于收集各终端信息并进行显示，接受用户操作并向各终端发送控制命令，控制其工作策略。
3.2硬件设计
系统硬件设计包含集中控制模块与终端采集模块两部分，其中集中控制模块选用ContexM4内核的ARM处理器作为处理器作为SoC，运算速度快，接口资源丰富。外围电路配有显示器接口、键盘输入接口、通信接口等，框图见下图3。
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图3
终端检测模块MCU选用ContexM0处理器，与ContexM4处理器相比，他主频略低，但成本低、体积小巧，使用于对性能要求不高的前端处理，外围配置电能检测电路及控制继电器组，用于检测用电设备输入电源质量及执行供电策略，设计框图见下图4。
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图4
3.3通信与软件设计
终端设备与集中控制模块通信采用CAN总线作为下层协议，应用层协议自定义，通信模型如下图5所示。
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上图5中软件实现流程如下：
1）一个新的终端模块（通信地址定义后可随时扩展网络终端）接入网络后，向集中控制模块发送入网申请；
2）集中控制模块收到入网申请后，向终端发送自检命令；
3）终端接收到自检命令后，判定入网成功并进行自检，将自检结果发送至集中控制模块；
4）集中控制模块收到终端自检结果，将根据其状态与类型，定时（或特殊事件触发）发送轮询信号，询问终端当前分路负载电源状态。
当终端发现用电异常时，将主动上报异常帧，集中控制模块根据异常信息，制定处置策略，通过发送策略帧的方式，控制终端进行异常处置。
4.结论
文中所述设计提供了具有集中操作、分级保护、远程故障处置等功能的装备配电系统信息化方案，极大的提高了装备的易用性与安全性，并在以往产品中得以验证。
参考文献：
[1]许波 《军械装备信息化建设的对策研究》[J]电子世界，2014
[2]范波 《装备信息化对水面战斗舰艇的影响》[J]海军工程大学学报，2007
[3]屈洋，王三喜，刘洪坤 《装甲兵武器装备信息化建设质量评估体系研究》[J]海军工程大学学报，2006
[4]王鑫，徐博宁，高英等 《陆军武器装备供电系统设计的先进理念及技术探讨》[J]火炮发射与控制学报，2013
[5]林嘉新《外军武器装备信息化建设对我军的启示》[J]中国管理信息化，2015
[6]韩戈白等 《美军装备信息化建设管理研究及我国空军装备业务信息化建设思考》[J]信息化研究，2019