基于IPV6和云服务的异地远程测发控系统设计

为布局未来低成本、高密度、强管控的航天测试和发射场景,降低人员的保障成本,提高测试和发射效率,依托高带宽和广覆盖的互联网资源,设计了一种基于IPV6和云服务的异地远程测发控系统,适用于信息公开的商业发射任务,包括核心测发网络、云服务网络和异地测发网络;技术人员可通过异地测发网络远程接入核心测发网络执行测试和发射任务;在IPV4网络环境下,由云服务网络实现核心测发网络和异地测发网络的数据转发;在IPV6网络环境下,云服务网络为核心测发网络和异地测发网络搭建网络隧道,使二者可以直联通信,从而节约云服务网络资源;经过测试,两种网络环境均实现了远程通信功能,IPV6网络环境具有更低的传输延时和云服务器资源占用,证明系统具有搭建成本低和使用地点灵活的优点,能够降低任务保障成本。

航天复杂系统测发控流程仿真引擎设计与评价

航天复杂系统约束多,测试指令和测试数据庞大,其测发控流程设计成本高,可靠性难以保证。为提高航天复杂系统测发控流程的测试效率,规范设计步骤,结合工作流技术、仿真技术,设计一款测发控流程并行仿真引擎,实现流程的定制化、可视化绘制,对测发控流程进行并行仿真模拟。基于Petri网提出一种测发控流程逻辑评价方法来验证流程中逻辑的正确性,对其中的问题节点进行定位,为后续流程的优化和调整提供更为可靠的依据。实验结果表明,并行仿真引擎的开发和流程逻辑评价算法的建立,极大程度上减少了流程设计人员的工作量,可以准确验证出流程存在的逻辑问题,提高了流程设计的可靠性和效率。

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1 km以上无线测发控距离和最长100 km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。

运载火箭测发控系统服务器集群虚拟化的设计与实现

利用虚拟化技术构建运载火箭测发控系统,通过对测发控系统计算机资源需求进行分析,使用服务器集群将系统所有计算机资源池化,按照测发控业务需求对计算机资源进行了划分。设置系统业务虚拟机(VM),利用虚拟桌面管理软件Fusion Access进行管理控制,实时监测服务器集群运行情况,故障自动报警。利用系统服务器集群高可用性(HA)和容错技术(FT)功能,消除了运载火箭测发过程的单点故障。通过实验验证,该系统提高了测发控系统计算机资源利用率,摆脱系统对计算机硬件资源的依赖。计算机状态迁移、负载动态均衡及故障隔离等功能,减少了计算机系统宕机的频率,降低设备维修成本,提高了系统高可靠性。

运载火箭地面测发控系统架构研究

地面测发控系统是运载火箭的重要系统之一。经过六十多年发展,我国长征系列运载火箭地面测发控系统技术得到长足进步,支撑了航天运输系统的快速发展。近年来,随着一体化设计、射前无人值守、产品通用化、重复使用等新需求的出现,使得地面测发控系统不足之处逐渐显现。通过总结国内外运载火箭地面测发控系统的技术发展趋势,提出了我国运载火箭地面测发控系统架构设计思路,通过三层架构模型设计规范地面测发控系统技术体系、简化系统组成、提升系统整体性能。同时,结合我国下一代航天运输系统的技术发展需求,对我国下一代火箭地面测发控系统进行了设计构想,为后续运载火箭地面测发控技术发展提供建议。

一种高可靠的运载火箭测发控设备

为满足运载火箭对测发控设备的通用化及高可靠的要求,对运载火箭测发控设备的设计方案进行了研究;整体设备采用通用机箱加标准化模块的设计思路,背板采用自定义的机内接口,基于业务信息和管理信息异构的设计思想,通过背板上冗余的CAN总线及RS485总线实现业务和管理信息的分离,以及管理总线对业务总线的异构备份,机箱及标准化模块通过读取背板信息确认当前插槽及模块类型,实现模块的灵活布置,采用模块热备和总线热备两级热备方案,以及自定义的内部通信协议,经过测试实现了测发控设备在各类故障模式下的正常工作,冗余切换延时小于500 ms,该设备已于某新型低温液体运载火箭上成功应用,经过实际应用满足运载火箭测发控系统的要求,后续可应用于其他运载火箭的相关领域。

测发控软件接口协议自动化测试技术

提出一种提高航天软件测试效率的自动化测试方案,研究测发控软件的接口协议、提取测试需求及故障模式,设计可复用的测试用例,研制支持多种接口类型的自动化测试工具并把测试用例集成到工具中。经在多种测发控软件中验证可实现自动化测试并具有很强的可复用性。与人工测试相比,该方案可把接口测试的效率提高80%以上,节省了大量测试时间。

一种区块链场景下的海射火箭无线测发控实现方法

为了解决现有海射火箭作业过程中严重依赖中心调度、无线测发控数据容错率低、海浪运动对海上无线通信干扰复杂等问题,提出了一种区块链场景下的海射火箭无线测发控实现方法。本文在通过Ansoft HFSS三维结构电磁场仿真软件对系统天线仿真设计的基础上,对系统无线收发模块、主控模块、采编模块及遥测数据分布式区块存储的硬件设计和算法控制进行了研究,最后进行了100m、3km和5km三种距离条件下的海上无线数据传输及视频数据流传输实验。实验结果表明,系统在5km条件下TCP模式数据上下行吞吐量不低于71.8Mbps,无人发射平台端视频数据流传输流畅,误码数据全程留痕、可以追溯,为构建海射火箭作业过程中区块链通信管理系统树立了新标杆。

统型测发控系统一体化发射指挥模式研究

地面测发控系统指挥控制作为火箭测试和发射的中心,由前端地面设备和后端测发控大厅地面设备组成,并完成对火箭的各项测试以及发射控制。通过统型测发控系统研制实现了运载火箭统一测发控、统一供配电、后端云平台配置,从而实现了火箭总检查和发射指挥控制一体化,优化了发射支持设计人员的参试时间,提高了测试发射效率,简化了使用维护,降低了保障难度,提升现役液体运载火箭测试发射能力。

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.

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3个方面;文章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。

设计模式在地面测发控软件中的应用

如今导弹/火箭地面测发控软件规模不断扩大,复杂度不断增加,为了有效提高软件研制效率,必须提升地面测发控软件的复用性、可维护性和扩展性。使用设计模式进行软件框架设计,能够达到此目的。本文使用命令模式、单件模式、观察者模式以及主动对象模式完成了地面测发控软件部分功能框架的搭建,提高了软件的非功能性需求。

适应低温火箭发射的长征五号系列运载火箭测发控架构

长征五号系列运载火箭测试发射控制系统具有高容错、热备冗余、高可靠、强适应能力的特点。其较强的创新性、实用性和通用性,实现了适应大型低温液体运载火箭-6h液氢加注前端无人值守、三垂测发模式的系统构架,能够达到快速、准时、可靠发射,保障窄窗口的重大发射任务零秒点火升空。

基于虚拟化的火箭测发控软件冗余技术

火箭测发控软件是地面的核心软件,其重点业务需要使用软件冗余技术来保障发射的可靠性。本文研究并提出一种基于B/S架构的测发控软件系统设计方案,并在虚拟化平台上实现软件冗余技术,以满足日益增长的对测发控软件可靠性的需求。

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。

运载火箭测发控系统通用化设计

运载火箭测发控系统通用化设计是一种先进的设计理念。通过采用通用化的设计方法,可以统一各系统的设计原则和方法,提高接口的标准化,简化系统间的匹配设计,简化使用和技术状态控制,从而提高发射可靠性、发射效率,并且为测发控系统一体化设计打下技术基础。对运载火箭测发控通用化关键技术和解决途径进行分析,描述基于COTS组件集成和通用化测发控软件的运载火箭测发控通用化设计方案和试验验证情况。

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。

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。

一种基于自主发射控制的运载火箭地面测发控系统设计

地面测试与发射控制作为运载火箭射前的重要工作,是对运载火箭功能与性能的全面检查与确认,其技术方案的先进性对于火箭的测试发射效率、发射任务的可靠性、发射场和人员的安全性有着至关重要的作用。长征七号甲运载火箭作为一型面向高密度发射的低温动力运载火箭,其对射前复杂测发流程执行以及故障处置的及时性与有效性有着很高的要求,因此实现自主发射控制的意义重大。提出了一种基于自主发射控制的运载火箭地面测发控系统设计方法,包括软硬件组成及架构设计、自动测发流程设计、自动故障诊断与处置方法设计等,为中国未来新一代地面测发控系统的工程研制奠定技术基础。

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。