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SpringBoot的运载火箭信息交互指挥平台

为满足新一代运载火箭地面测发控系统通用化需求,减少平台研发、测试和维护成本,设计并实现了一种基于SpringBoot的运载火箭信息交互指挥平台,平台集成了信息交互、参数监测、数据判读及存储等功能,为指挥和判读人员提供了一种高效、便捷的工作方式;平台在满足业务需求的基础上,实现了软件自动化和国产化,减少了软件部署、移植的人工成本;经过试验表明该平台能够适应某系列运载火箭测发控系统的测试流程,实现了运载火箭地面数据的监测和判读,为测发控类软件一体化设计提供了一定的参考价值。     

测发控系统前置测控软件热备冗余研究

前置测控软件是运载火箭地面测发控系统中的重要组成部分,主要负责试验和发射中运载火箭的地面部分数据的采集和显示以及控制,具有实时性强、可靠性高、数据量大和接口关系复杂等特性;针对目前航天发射呈现任务高密度常态化,试验次数增多,对前置测控软件的可靠性需求提高的问题,研究了基于心跳信号的热备冗余系统,通过设置主备两份软件以及互相之间心跳信号通信的方式,在主份软件故障情况下,可实现软件冗余系统自主切换,提升了在试验过程中前置测控软件和地面测发控软件系统的整体可靠性,保证了软件在运载火箭在测试和发射试验中的稳定性,为未来运载火箭地面测发控系统软件可靠性研究提供了思路;     

SM5100百兆以太网的1553B总线数据传输设计

为满足航天飞控系统对国产1553B总线数据传输测试设备的需求,设计了一种基于SM5100百兆以太网控制的1553B总线数据传输系统.为弥补国产芯片的不足,通信板卡多采用信号完整性设计和冗余设计,以太网主控卡采用TCP/IP通信协议,通过自定义背板总线实现BC与RT的数据传输.系统采用FPGA作为主控制器,通过其配置相关...     

基于1553B总线的新型运载火箭测试技术研究

为了改进运载火箭控制系统及地面测试发控系统,文章研究了采用总线体制的综合测试系统,简要介绍了MIL-STD-1553B总线的特点,探讨了以该总线为公共通道的运载火箭综合测试系统的设计思想,包括设备分布、模块划分以及工作过程;该系统的应用大大提升了测试系统的整体特性.     

双系统冗余热备EtherCAT主站的设计与实验

EtherCAT总线技术凭借低成本、高性能的优势已广泛应用于工业控制领域。针对目前EtherCAT主站产品普遍无法同时满足线缆冗余和热备份运行,设计了一种双系统冗余热备主站方案。该主站设备由2个主站模块与1个冗余控制模块协同工作,主站模块负责控制网络中的从站设备,冗余控制模块在监视主站模块并仲裁其激活/备用状态的同时还通过其内部网口切换组件控制仅激活的主站模块接入网络。方案中主站模块基于龙芯微处理器设计,冗余控制模块基于意法半导体微控制器设计,所选用的主要软件如实时操作系统(SylixOS,RT-Thread)以及协议栈(SOME,libmodbus)均为开源产品。最后对所设计的主站设备进行测试验证,结果证明该主站功能完整性能优秀,既保留了线缆冗余机制还实现了双系统冗余热备份运行,能够在激活系统故障后毫秒级时间完成系统切换,可靠性满足大多数工业控制应用场景对主站控制器的要求。     

测发控软件组态开发平台的设计与应用

通过配置和定制式开发,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.     

小型化低成本运载火箭测控设备设计研究

随着商业航天和型号发射任务愈加密集,总体单位对小型化低成本运载火箭地面测发控设备的需求更加迫切,提出了运载火箭测控设备小型化低成本设计思路,通过选择高集成化、多通道、相对体积小的功能板卡或元器件,合理排布器件,最大化利用机箱内部空间,采用虚拟表头、指示灯、按钮丰富软件功能和显示界面,提高软件自动化程度达到测控设备小型化设计。成熟度高、质量稳定的商业货架产品、国产化产品通过降额设计和合理冗余设计能达到低成本效益的同时不影响其可靠性。     

基于自定义总线的通用适配器设计

介绍了自定义总线及采用该总线的电路插件板的引脚信号的特点。针对某发控装置内部，采用自定义总线的各个插件板引脚信号，通过灵活运用多路模拟开关、继电器和时序控制电路等，组成通用适配器，并配合相应控制软件，对发控设备内部的多个插件板进行测试。     

基于CAN总线的模块化冗余PLC结构设计

为了满足恶劣环境下计算机系统的高可靠性需求,将冗余技术结合到CAN总线模块的硬件设计与软件开发中,介绍其总体方案、硬件设计方法,给出了部分实现细节及设计流程。测试结果表明,此设计可成功实现CAN冗余模块在总线故障情况下的冗余切换,提高了设备可靠性。     

运载火箭测发控技术未来发展与展望

工业电子、测试、测控、仪表、大数据、云平台等技术的发展,为运载火箭测发控技术的发展提供了先进的技术途径;运载火箭箭上电气系统一体化设计,火箭快速测发、健康管理、子级独立测试、异地远程测试发射支持等需求,给测发控系统研制及更新换代提出更高的要求;通过对运载火箭地面测控系统供配电、有线测控、无线测控、数传通信、测发控软件5个组成部分的演变及发展方向进行了论证分析,并提出了后续测发控系统技术发展的规划路线;同时结合未来运载火箭的发展需求和目前测发控系统现状提出了测发控系统后续发展的可实施途径;最后提出顶层规范技术路径;从型号牵引转变为装备化研制;规范型谱产品研制、箭上地面同步发展的测发控系统设计新思路;为未来运载火箭测发控系统研制提供方向。     

基于MOS管的箭载时序控制器设计与实现

针对新一代运载火箭对箭载关键电子产品智能化、小型化、通用化的要求,设计了一种基于MOS管的时序控制器;介绍了硬件及软件设计方案,在硬件电路设计中采用了安全性设计措施;阐述了时序控制器在不同状态下,通过自定义高速串行总线接收飞控计算机指令,控制火工品引爆、电磁阀通断,以及实现电磁阀的节能使用;在测试及飞行过程中,可以进行时序状态的回采测试,通过串行总线反馈给飞控计算机进行健康管理;在回路阻值测试中,能够确保火工品在绝对安全环境下,进行火工品回路的电阻值测试;该时序控制器参加了单机的环境试验、系统综合试验及运载火箭的飞行试验,时序回采参数满足火箭飞行时序的要求,产品工作正常,确保了运载火箭飞行试验的圆满成功。     

运载火箭地面一体化测发控系统设计

现役运载火箭各分系统的测发控系统各自独立,存在资源浪费,兼容性差、信息传递低效等问题;随着测控技术发展和火箭电气系统需求牵引,新一代运载火箭地面测试、发射与控制在通用化、集成化、智能化等方面提出了更高的要求;通过梳理一体化设计的功能,提出一种运载火箭地面测发控系统的体系架构,整合传统运载火箭控制、测量、总控网等分系统的测发控共性需求,在统一供配电、有线测控、无线调制解调、数据处理与分析4个功能层面进行设计,包括系统组成、交互关系、重要单机(软件)的设计及其关键技术应用;该设计在某型号完成了原理性试验和关键技术验证,结果表明系统通用性强、集成度高、信息架构合理高效,能够在确保可靠性安全性的情况下,简化操作、提高效率、降低成本。     

适用于野外环境的无线测发控系统设计与实现

针对飞行器在野外发射时,对测发控系统提出设备部署时间短、发控距离远、待命时间长和具备安控指令上行功能的需求,设计了一种适用于野外环境的无线测发控系统,通过将常规测发控系统的地面前端设备与器载设备进行一体化设计,简化了器地间电气接口,提高了地面设备的部署速度和可靠性;通过扩频无线上行链路和调频无线下行链路使测发控系统具备1km以上无线测发控距离和最长100km安控指令上行距离且上行链路与常规安控链路兼容;通过对器载数据链和飞控计算机的改进设计,使飞行器具备在发射场长时间低功耗休眠和唤醒后快速发射的能力;通过对地面数据链的改进设计,使其在满足无线指令发送和遥测数据接收需求的同时,兼具对于野外环境的适应能力;设计了多级器载火工品和发动机点火回路的安全管制机制,保证了飞行器在存储、运输和测试过程中的安全性;经过飞行试验,验证了无线测发控系统满足飞行器在野外环境的测发控需求。     

基于CAN总线的底盘综合控制系统设计

设计了基于CAN总线的底盘综合控制系统,主要包括对整车、四轮驱动、转向系统和制动系统的控制器设计。采用CAN总线实现电动汽车各控制器间的通信,并完成了CAN网络应用层协议的制订。在综合考虑相关影响因素基础上,设计了各控制器的硬件,建立伪逆控制分配算法实现常规的控制量分配,以及必要时实现控制再分配,保证车辆的操纵稳定性。系统的仿真结果表明,该系统可有效地完成常规和再分配控制量,兼顾电动汽车的灵活与稳定。     

快速发射运载火箭测发控方舱列装化设计研究

列装化是运载火箭地面装备的重要发展趋势;作为快速发射运载火箭的典型地面装备,测发控方舱既要满足性能指标、完成试验任务,还要考虑指标、接口、性能的统一,操作简单可靠,维修保养方便,具备型号之间通用化程度高,状态固化等列装化需求;通过以蓝箭航天ZQ-2和XX-6运载火箭列装套方舱为研究对象,对快速发射运载火箭测发控方舱的列装化设计技术开展分析与研究,从方舱舱体设计、前后端布局设计、舱外布局设计等多方面梳理方舱列装化设计的具体思路,研究了不同方舱装卸模式的优缺点和适用性,并根据方舱实际使用环境选择适用于方舱快速机动的装卸设计;通过对各方面设计要素的总结,为快速发射运载火箭列装化方舱的工程实践提供技术参考。     

基于IETM的运载火箭电气试验信息管理系统设计

为提高运载火箭电气试验管理信息化水平,实现试验综合信息的安全共享,设计了一种基于IETM(交互式电子技术手册)的运载火箭电气试验信息管理系统;构建了系统的总体架构,介绍了系统工作原理和网络拓扑结构;重点对系统的软件平台进行了详细设计;最后,对系统的可靠性设计、接口设计、安全保密设计等关键技术问题进行了讨论,提出了解决办法;实践表明,该系统的应用,可以提升运载火箭电气试验管理的信息化水平和综合试验能力,信息查找效率提高了4倍以上。     

基于MIL-STD-1553B的运载火箭故障诊断与故障注入方法

针对运载火箭系统众多,故障形式多样,出现故障难以准确定位的特点,研究了一种基于MIL-STD-1553B总线(下称1553B总线)的故障诊断和故障注入方法,采用故障树分析法确定失效故障链,实时诊断和预测系统故障;由于实际的系统故障数据较少,通过失效机理分析获得运载火箭的故障库,采用1553B总线对系统注入特定故障;在运载火箭地面故障诊断与注入系统中,原有的拓扑结构维持不变,故障诊断系统作为1553B总线监视器,故障注入系统作为1553B总线的远程终端,并与运载火箭的众多子系统互联,通过总线耦合器连接火箭外部的发射控制平台;最后通过基于实际工程型号开发的故障诊断平台和故障注入平台进行了测试,测试结果表明具有满意的故障覆盖率。     

基于RapidIO总线的简约化小型导弹测试设备设计

为了保障导弹机动灵活的特点以及发射成功率,更加小型轻便简约的测试设备是提高部队平战时导弹保障效率的重要手段,基于RapidIO总线研制一种小型化测试设备,不再依赖机箱架构,仅依靠测试模块之间的堆叠连接,利用串行通信手段以及数据交换功能实现所有测试资源的数据交换及通信,可以大幅减小测试设备体积,解决了导弹测试设备携带不方便、转场困难的技术问题,同时对测试模块的选型,硬件架构、物理架构及设计指标等进行了分析说明,经过同某型PXI测试设备的对比测试,不仅完成了对某型导弹模拟器的测试功能,相比原PXI测试设备体积减小了95％以上,重量减轻了90％以上,功耗降低了60％以上,不仅可以适应更多的导弹测试场景,更可以大幅提高部队在日常训练维护以及战时精准保障的工作效率.