一體化測控在運載火箭測試中的應(yīng)用研究

楊遠成 杜偉

摘要：新一代的運載火箭測量，引導和控制系統(tǒng)的自動化和智能化以及未來制造的測試數(shù)據(jù)管理和批處理要求提出了更高的要求。將lNl測量，管理和信息系統(tǒng)集成到運載火箭管理系統(tǒng)中是火箭組件的背景，對火箭的組件測試以及箭頭和轉(zhuǎn)向技術(shù)進行研究。提出了分布式的測控技術(shù)，并與該系統(tǒng)中的許多子系統(tǒng)以及電源，測量和管理的部分測試進行集成到本次系統(tǒng)中。研究了數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的實時性和可靠性。

關(guān)鍵詞：一體化測控;分布式系統(tǒng);火箭部段級

引言

隨著火箭相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展和對快速、智能和無人值守等測試的測試要求的不斷提高，專用型測控系統(tǒng)將取代一體化的測控系統(tǒng)架構(gòu)。依靠復雜的實時總線和網(wǎng)絡(luò)以及更靈活的網(wǎng)絡(luò)組裝方法，將度量標準和管理單元鏈接到分布在不同地理位置的獨立功能，以實現(xiàn)測量和控制資源管理，協(xié)作，分布式操作。在這種架構(gòu)下，一體化測控系統(tǒng)的信息流管理和集成的信息編程方法將直接影響到測控系統(tǒng)的實際功能。一體化測繪和監(jiān)視系統(tǒng)的展覽測試將結(jié)合一體化測繪設(shè)計和管理以及集成的信息應(yīng)用系統(tǒng)，以探索和驗證信息檢索方法，為模型的后續(xù)應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。

鑒于測量和控制系統(tǒng)的原始類型分為電源，測量和管理等許多子系統(tǒng)，每個系統(tǒng)形成自己的體系，并且在測試的不同階段，被測對象和位置的不同需求而被記錄下來。不同的測試系統(tǒng)和測試軟件導致了對硬件的重復投資和人員的浪費，并且由于數(shù)據(jù)無法在系統(tǒng)中的各個子系統(tǒng)和各個測試階段之間互連，使得數(shù)據(jù)源的利用率極低。為了糾正這些缺點，提出并研究了分布式計量和控制技術(shù)。

1.地面綜合測控系統(tǒng)

為了有效、準確地標記和檢測飛行器產(chǎn)生的標記，并改善系統(tǒng)數(shù)據(jù)收集，分析，記錄和評估的自動化，提出了一種基于軟件建模和實驗驗證的全面的地面測量和監(jiān)視系統(tǒng)。

一體化測控技術(shù)主要涉及大地測量與控制節(jié)點的遠程控制。應(yīng)該有可能配置和控制節(jié)點和地理空間設(shè)備，并收集節(jié)點的位置以完成信息和節(jié)點的互操作性，并采用多網(wǎng)絡(luò)集成技術(shù)來構(gòu)建測控網(wǎng)絡(luò)，調(diào)整和管理地面一體化測控系統(tǒng)監(jiān)視和控制系統(tǒng)。利用地理標記和監(jiān)視系統(tǒng)的特征以及數(shù)據(jù)測試管理的特征，完成數(shù)據(jù)流計劃以及數(shù)據(jù)分析和管理，并且可以測試火箭部段。

集成的測控系統(tǒng)被稱為地面一體化測控系統(tǒng)，提出了分布式的測控技術(shù)，并研究了信息通信的實時性。在測試過程中，對單個級別的測試的火箭級進行了協(xié)調(diào)，并實施了測試，進行模仿和驗證測試。

2.分布式綜合測控技術(shù)的應(yīng)用

鑒于原飛行器集中管理的不足，本次課題提出了對分布式地面綜合測控技術(shù)的研究。因此，正在對飛行器的綜合測控技術(shù)進行研究和驗證，并且將電力，測量和監(jiān)控等分布在全國各地的許多子系統(tǒng)歸攏到本系統(tǒng)中。該系統(tǒng)將組件測試系統(tǒng)和所有區(qū)域的各個部分組合在一起，以實現(xiàn)從系統(tǒng)到硬件和軟件的集成接地和控制系統(tǒng)的集成設(shè)計。大數(shù)據(jù)采用云數(shù)據(jù)，構(gòu)建分布式地面綜合監(jiān)控系統(tǒng)。分散地面綜合測控系統(tǒng)如圖1所示。

與原有型號地面綜合計量和控制技術(shù)的原始模型相比，使用分布式綜合計量和管理技術(shù)可以節(jié)省硬件資源。這些挑戰(zhàn)可以作為本次研究所需要克服的困難和創(chuàng)新。節(jié)點之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性是此主題的分布式地面一體化測控集成測量和管理技術(shù)的關(guān)鍵部分。

2.部段級流程單獨測試與并行測試的實現(xiàn)

地面測量和控制系統(tǒng)的新模式是基于模擬測量和將要發(fā)射的火箭流程。在正常情況下，在所有地面測量和控制系統(tǒng)上展示耦合設(shè)備，包括無人值守的前端，組合后測量和遠程支持等。利用硬件和軟件背后的設(shè)備來了解單個測試的兼容性以及該領(lǐng)域的并行測試階段是最重要的部分。

在進行階段測試時，如何獲得配置過程，主要解決方案是進行單個測試和并發(fā)測試，在此基礎(chǔ)上，提出了一種描述性語言，可用于調(diào)整測試過程，最終完成單個和并發(fā)測試。

隨著分布式技術(shù)的逐步發(fā)展，眾所周知，如何提高一體化地面和控制技術(shù)的協(xié)同作用、靈活性和信息隔離是部段級測試、實現(xiàn)兩個獨立測試和并行測試的主要挑戰(zhàn)。規(guī)范描述信息格式，以了解測試數(shù)據(jù)的劃分和傳播?；诖?，提出了一種描述性語言。測試平臺包含n個子節(jié)點，每個子節(jié)點包含測試環(huán)境，測試平臺，測試過程，測試環(huán)境和測試結(jié)果，并帶有標記節(jié)點。語言的基本元素根據(jù)節(jié)點之間的關(guān)聯(lián)定義語法系統(tǒng)，并且可以遵循一組定義測試順序的規(guī)則。圖2是描述性語言計劃的框架。

3.部段級測試過程中的流程動態(tài)配置

在現(xiàn)有模型的每個子系統(tǒng)中，大多數(shù)測試系統(tǒng)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)一定程度的自動測試，但是系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)、協(xié)議、軟件測試方法和結(jié)果詮釋都得到了增強。一旦實施了一體化測試系統(tǒng)，就很難進行更改，在緊急情況下也是無法更改測試過程。

采用功能強大的基于結(jié)構(gòu)化描述的測控系統(tǒng)，調(diào)整測試系統(tǒng)的硬件平臺、通信接口、測試過程、解釋方法及計劃描述中的其他信息。底層以標準語言描述，以確保系統(tǒng)之間的每個無縫信息交換。

為了輕松編輯標準的描述語句，本次課題還開發(fā)了一種測試信息工具，該工具可以圖形化地拖放標準語言描述部分以捕獲測試信息的圖形設(shè)置。可以在模板更改模式下預先編輯常用的硬件描述、測試部分、測試過程、解釋方法、緊急測試過程和其他信息。當需要更改測試信息時，可以通過拖放組合快速創(chuàng)建新的測試系統(tǒng)或測試過程。

4.結(jié)束語

采用新型地面測試發(fā)射控制系統(tǒng)實現(xiàn)箭上電氣系統(tǒng)一體化測試，充分利用網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，實現(xiàn)狀態(tài)的集中控制，數(shù)據(jù)的集中共享和實時自動判讀，這對于簡化系統(tǒng)、降低成本、提高系統(tǒng)可靠性和維護以及縮短測試運載火箭的啟動時間非常重要，必將進一步促進我國航天事業(yè)的快速的發(fā)展。

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