集成智能化测试系统技术研究应用

运载火箭集成智能化测试系统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、结构上集成度低等问题,研究了运载火箭集成智能化测试系统在实现快速测发上的应用,从集成、智能、移动与环境适应性方面提出了具体技术实现途径;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。     

基于数字孪生的火箭测试与发射过程健康管理技术研究

为了解决运载火箭对地面测试与发射过程中对数据综合分析能力,飞行过程的故障诊断和预测能力,以及故障处理措施的快速决策等能力的迫切需求,提出一种基于数字孪生技术的火箭测试与发射过程健康管理系统设计方案;该方案通过建立运载火箭测试与发射阶段数字孪生模型,实现对火箭测试和发射过程的天地镜像仿真,依托数字孪生模型,对运载火箭健康管理功能进行了设计和优化;利用真实火箭和数字孪生火箭的信息交互,可有效实现火箭测试过程数据分析、飞行过程协同诊断,以及故障处理决策支持等功能;该系统提高了火箭发射的可靠性,为火箭可靠飞行提供了技术保障;同时,该技术在运载火箭健康管理上的应用也面临一些关键技术还需要进一步突破和发展.     

低温火箭自主故障诊断和发射控制

低温火箭的加注和发射控制流程比较复杂,测发技术方案对火箭的测发效率、发射成本以及任务的可靠性和安全性有着重要影响,面对日益增加的航天发射任务,先进的测试发射技术已成为提升火箭竞争力的重要发展方向。针对正在研制的面向商业发射市场的新型低温运载火箭,为提高火箭测试发射效率和本质安全性,对自主故障诊断和发射控制技术开展了系统性研究,采用功能和层次抽象模型,建立了一体化地面测控设备的软硬件层次关系和“一键”式发射控制软件的架构设计方案;提出低温动力系统自动发射流程的层次设计模型以及故障诊断策略和诊断方法,为低温火箭一体化自主测发控系统的工程研制奠定了技术基础。     

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;     

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。     

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。     

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。     

BIT技术在运载火箭测试系统中的研究与应用

对BIT技术在运载火箭测试发射控制系统测试领域中的应用进行了研究。从BIT技术的设计原则、设计原理和工作模式等方面进行分析,设计了BIT测试流程并将其应用在运载火箭测试系统中,利用大数据降低了BIT系统虚警率,对于运载火箭测试领域提高测试可靠性,提高故障检测、故障隔离及排除效率对于火箭测发过程具有重要意义。     

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。     

面向液体运载火箭的测发训练系统设计

针对运载火箭测发训练手段落后、单一的现状和运载火箭测发控系统装备化使用需求,突破火箭全真等效技术、交互式电子手册技术(IETM)、测发控故障注入技术等关键技术,基于某型号液体运载火箭构建实战化、实物化测发训练系统,通过岗位人员快速高效的培训考核,达到测发控岗位技术要求,具备运载火箭测发控参试能力,使参试人员由操作型向试验工程型转变,加快人才培养,提高发射场综合试验能力和发射成功率。     

虚拟试验在控制系统综合试验设计中的应用

控制系统综合试验是运载火箭控制系统研制过程中重要的地面试验,其作用是对控制系统性能、功能的工程实现的正确性进行检查和确认.基于摄动制导的综合试验设计方式已不能完全满足采用预测闭路制导方式的控制系统功能验证的需要.为此,提出建立对综合试验环境下控制系统工作过程和输出进行一定精度的模拟的计算机仿真系统,称之为虚拟试验系统.探讨了以虚拟试验系统为平台进行综合试验的设计,特别是对闭路导引条件下模拟飞行弹道进行设计的方法,使得模拟飞行总检查方案满足多方面复杂的约束条件,实现对制导、姿态控制功能工程实现正确性的覆盖性的检查.通过实际试验证明设计结果具有较高的可信度.     

导弹发射控制系统测控信号适配方法研究与应用

信号适配问题是组建导弹发射控制系统的技术难点,是决定测试精度和确保发射控制安全有效的关键因素之一,在某型导弹发射控制研制过程中,综合采用双端差动输入、继电器输出、光电隔离和软件识别等方法,完成了模拟信号、开关信号(包括三态信号)的调理适配和复杂电磁环境下脉冲串信号的计数判读,实现了导弹武器与发控系统之间和强弱电之间的彻底隔离;该研究成果不仅为发射控制系统的信号适配提供了通用的设计方法,而且可为其他电子设备ATS的组建提供有益的借鉴。     

快速机动发射运载火箭测发控系统的设计分析与展望

快速机动发射运载火箭担负着快速进入太空的使命,其配套的测发控系统需要适应快速机动发射运载火箭总体的简易、快速响应体制,达到短时间内实现快速测发的目标。通过对国内现有的XX-11、XX-1A、ZQ-1、XX-6等具有代表性的快速机动发射运载火箭测发控系统进行分析,总结归纳其技术特点,并对快速机动发射运载火箭测发控系统的未来发展作出展望。     

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。     

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5G的运载火箭无线测发控系统

针对航天发射场智能化快速测发的建设需求,提出了一种应用第五代移动通信技术进行无线测发网络建设的方案,主要解决发射场箭地无线通信覆盖及与公共5G移动通信网的便捷融合,可满足测试数据不小于100Mbps的传输速率,测发指令传输时延小于2ms,传输可靠性小于10^-6,同时支持远程测发及便携式测发的潜在应用需求。无线测发网络采用接入网+承载网+核心网的架构,打造5G-SA独立组网模式的工业现场无线总线,接入网用于航天发射场前后端的无线信号覆盖,承载网及核心网实现数据传输及网络管理,采用网络切片的形式将大带宽传输及测发指令传输的应用需求结合起来。提出了应用无线测发网进行无线测发应用的方案,并开展了性能分析。     

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。