新型测发控系统方舱结构研究设计

移动测发控系统是实现航天装备快速进入空间需求的首要条件。针对我国现役运载火箭测发控周期较长、地面测试设备复杂、缺乏移动发射能力,在新一代快速发射运载火箭的研发中通过采用“设备集成、线缆集中铺设、人机工程优化、方舱结构为平台”等多项技术,研发出了新型移动快速测发控系统,实现了新一代运载火箭(≤一周左右)快速简易测发的目标。     

集成智能化测试系统技术研究应用

运载火箭集成一体化测试发射控制是实现快速发射的重要条件,是未来运载火箭在技术上发展的主要方向。对于目前运载火箭测发周期较长、地面测试环节复杂、设备体形庞大、单体数量众多、结构上集成低等问题,本文研究了运载火箭集成一体化测发控系统在实现快速测发上的应用,从集成、移动操控与环境适应性方面提出了具体技术途径。高速数字总线和BIT箭地一体化综合测试、智能实时判读等技术应用,为实现快速发射创造条件,指出了今后运载火箭快速测试发射技术发展方向。     

运载火箭一体化测发系统的并行测试研究

现役运载火箭一体化测发系统的单任务测试模式,已无法满足运载火箭的高密度、快速测发的需求。通过控制软件多线程设计实现多任务控制的并行处理;使用分布式执行终端,同步完成并行测试功能。设计具有包含多任务信息的通讯协议,实现并行测试信息的网络传输。利用软件的共享缓存技术实现多任务之间的信息交互。在信息传输中通过字节流模式进行先进先出的实时通信,保证了运载火箭测发的实时性。通过对一体化测发系统的并行测试研究,可实现一套测发控系统对箭上多个子系统同时进行测试。 并行测试技术的研究利用了计算机系统并行处理能力,通过测发软件的并行设计,实现可由用户控制的多任务并行测试系统,提高了运载火箭的测试效率和节省测试费用,是解决运载火箭高密度、低成本发射的一种技术途径。     

长征六号运载火箭动力测发控系统仿真测试平台的设计

针对长征六号运载火箭动力测发控系统射前仿真测试需求,结合短周期快速发射及方舱操作的特点,设计了一种仿真测试平台;该测试平台使用电气信号模拟动力配气台阀门、压力传感器及箭体连接器硬件接口信号,形成硬件接口层;采用软件模拟配气台工作原理,仿真箭体连接器通断,并模拟基地加注间通讯系统与动力测发控系统进行信息交互,形成软件模型层;硬件接口层与软件模型层之间通过RS422总线和PC104总线连接,实现仿真测试平台的模块化和组合化设计;该仿真测试平台为长征六号运载火箭动力测发控系统提供了闭环测试环境;实际情况表明,该仿真测试平台可覆盖动力测发控系统的全部工作状态,满足短周期快速发射的测试需求,提高了动力测发控系统仿真测试的效率。     

基于国产网络设备的火箭地面测发控网络平台设计

高可靠的测试网络作为运载火箭远距离测发控的基础平台,是实现运载火箭地面远距离测试发控的重要技术保障。通过对运载火箭地面测发控网络架构深入研究,采用国产商用网络设备搭建原型平台、开展原理性验证试验,经过反复试验,不断改进技术方案,解决了冗余热备网络协议选用、冗余故障切换、故障切换实时性、网络可靠性等技术难题,提出了基于国产化设备的网络架构设计方案。对网络架构的工作原理、可靠性、实时性、安全性进行了详细分析。建立的国产化高可靠网络架构,不仅能够应对复杂的火箭测试现场,使网络平台具有更好的可靠性、实时性、扩展性和灵活性,更进一步提高了网络的安全性。设计的国产化网络平台架构可用于运载火箭地面测发控网络使用。     

基于麒麟操作系统的运载火箭地面测试系统设计

针对运载火箭地面测试系统中进口产品带来的安全隐患,设计了一套基于国产麒麟操作系统的运载火箭地面测试系统。对该系统结构及软硬件设计方案进行了介绍,针对测试数据存储、变频采样及采集卡驱动设计等关键技术,提出了数据库+二进制文件的数据存储、数字变频采样以及驱动程序开发方法。系统测试表明,基于麒麟系统的运载火箭地面测试系统性能可靠,实时性和网络性能满足运载火箭地面测试需求。     

一种通用测试系统故障诊断功能设计

为了解决运载火箭测试过程中测试项目多、测试流程复杂、测试时间长的问题,一般采用具有故障诊断功能的通用测试系统,实现自动化测试。通过综合分析运载火箭测试项目需求,研究通用测试系统运行过程对故障诊断功能需求,提出了一种通用测试系统故障诊断功能设计方案,包括故障诊断的系统架构、线路诊断、测试平台自检、测试流程监测、故障定位,以及信息应用等功能。通过该故障诊断功能设计,简化了测试项目,实现了运载火箭的快速自动化测试、性能监测与状态评估,保障火箭的安全可靠运行,并可为维修决策提供支持。     

航天通用测发控软件平台设计与应用

随着我国航天器频繁发射的常态化,对航天测发控软件技术的要求也逐渐提高,主要表现在提高软件通用性、自动化程度和数据处理能力三个方面。本文在分析测发控业务需求的基础上,提出了测发控信息全过程可配置、测试数据通用化处理、测试实时判读和试验数据快速后处理的方法,构建了航天通用测发控软件平台,实现了测发控软件的型号通用化,降低了软件研制成本,减少了现场测试人员和现场测试时间,提高了飞行器测发控效率。     

测发控系统方舱结构研究

把航天装备送入空间的快速发射,对测发控系统提出了便捷、移动要求;目前现役运载火箭测发控系统状态是系统复杂、难以移动,已不适应当前航天装备快速送入空间的发展,为此提出一种新型移动式测发控系统方舱结构模式;该模式采取了遵循设备集成原则,通过使用方舱、线缆铺设、人机工程优化等先进设计理念与方法来实现测发控系统快速、可移动的要求,同时解决了该系统原先存在多方面存在的问题;通过长期对系统方舱结构的研究工作,研发出通过采用“设备集成、线缆集中铺设、人机工程优化、方舱结构为平台”等先进技术的新型移动快速测发控系统方舱结构系统,为实现系统快速、可移动要求提供了技术基础;该系统经过工程使用,实现了新一代运载火箭快速简易测发控的目标。     

测发控软件组态开发平台的设计与应用

为了适应并满足快速构建运载火箭测发控软件的业务需求,提出一种以实时内存数据库为核心,多个软件构件为基础的组态式软件开发平台。为设计人员提供了统一的开发接口和应用模式,可根据具体需求选择不同的构件和模块进行组态配置和定制式开发。目前在该平台基础上开发的数十项测发控软件已经成功应用在多个运载火箭型号之中,证明其灵活的结构设计和高复用构件能够很好地满足需求的快速响应,极大提高了测发控软件的实时数据服务与应用水平。     

一种用于运载器控制系统测试需求分析的工程化模型

针对现有的运载器控制系统模型不便于进行运载器控制系统测试需求分析的问题,综合运载器控制系统理论模型和实际的运载器控制系统,提出了一种用于运载器控制系统测试需求分析的工程化模型;验证结果表明,通过工程化模型得出的测试需求和目前实际产品的同层次测试项目基本是一致,改进模型是可用的、有效的。     

基于公钥基础设施的Hadoop安全机制设计

为了满足运载火箭遥测系统集成验证的测试需求,同时提升测试设备的通用性,降低测试设备的研制成本,本文采用面向信号的设计思想,设计了一种简洁高效的遥测系统自动化测试平台。该测试平台基于PXI总线开发,通过采取多路复用开关与输入输出模块相结合的设计思路,可实现多参数的巡检测试及同时测试,使测试平台具有较好的通用性和灵活性,在硬件设备不做更改的前提下可适用于多型运载火箭的测试需求,同时研制成本大幅降低;通过接收解析箭上遥测数据,测试过程无需人工干预,实现了自动化测试与自动化判读。通过试验验证,该测试平台工作稳定,能较好的满足多型运载火箭遥测系统集成验证测试需求,同时该平台的设计方法为同类测试系统的设计提供了一种思路。     

基于主模型的协同设计软件架构技术研究

基于统一数据源的协同设计理念,结合运载火箭总体设计与数据模型特点,通过定义基础信息模型、概念模型、参数模型、外部定义模型四种数据模型,提出了针对运载火箭产品的通用主模型构建方法,并搭建了基于主模型的协同设计软件系统整体架构,此架构包含主模型管理系统、主模型建模工具及应用客户端三部分,能实现多专业协同设计过程中数据与版本的统一管理、技术状态一致性分析、谱系追踪、数据展示与应用等功能,为运载火箭的总体协同设计提供工具支撑。     

新一代运载火箭时序仿真系统信号完整性分析

新一代运载火箭时序仿真系统具有数字电路速度快、集成度高的特点,系统要求发出多路高精度时序、时串信号以满足新一代运载火箭地面测试设备的检查与校准需求,因此信号完整性问题在系统设计中不容忽视。针对仿真系统的典型模块(USB 3.0 Super-speed差分线、FPGA外设数据走线、时钟走线)进行建模分析仿真得出PCB硬件电路设计参数,给出时序仿真系统设计信号完整性问题的抑制和解决方法,优化了板级信号质量,改善系统可靠性、工作连续性和输出精度,可有效提高新一代运载火箭测试效率和测试可靠性。     

重复使用运载器预测与健康管理PHM技术研究

为了实现传统一次性运载火箭的可重复使用特性,提高重复使用运载器的安全性、可靠性及维修保障性,破解重复使用运载器研制难度大、技术风险高的难题,研究了一种重复使用运载器的预测与健康管理系统方案;该系统采用一种“机载-地面”辅助决策的系统设计方案,机载部分采用分层分布式的系统架构设计方案,地面部分采用区域管理和综合调度的设计方案,有效实现运载器在线式健康状态监测与诊断;重复使用运载器预测与健康管理设计方案的应用,确保运载器在全寿命周期内,实现在线实时故障检测、故障预测和健康评估,为故障处理、维修保障和系统操作优化提供决策支持,显著提升了重复使用运载器的安全性、可靠性、保障性和效费比。     

一种运载火箭高码率遥测系统设计方案

高码率是我国运载火箭遥测系统PCM-FM体制未来发展方向之一。为解决高码率数据传输过程中出现的无线作用距离下降和基带传输距离不足的问题,参考目前通信领域的技术发展前沿,提出了采用多符号检测(MSD)和Turbo乘积码(TPC)技术解决高码率遥测无线作用距离下降的方案,可在保持箭上发射机输出功率和地面接收天线直径不变的情况下额外获得约6dB的信道增益,确保测量数据通信正确可靠。同时采用了多级树形拓扑结构、新型基带通信协议和帧格式设计方法解决了高码率条件下基带数据传输距离不足的问题,并以某新型运载火箭为例,给出了高码率遥测系统的组成构架结构。     

A hybrid fiber-optic/electrical network for launch vehicles

The proposed use of fiber-optic networks in launch vehicles is examined. A data bus architecture is defined, which would replace the mesh network connecting major second-stage avionic packages, in addition to one replacing the take-off minus zero umbilical link from the vehicle to the launch complex. The analysis for a Delta, including bus traffic, cost, and risk factors, led to the selection of n hybrid fiber/electrical network. Candidate termini were tested.     

A hybrid fiber-optic/electrical network for launch vehicles

The proposed use of fiber-optic networks in launch vehicles is examined. A data bus architecture is defined, which would replace the mesh network connecting major second-stage avionic packages, in addition to one replacing the take-off minus zero umbilical link from the vehicle to the launch complex. The analysis for a Delta, including bus traffic, cost, and risk factors, led to the selection of n hybrid fiber/electrical network. Candidate termini were tested.