張晨光，孫沂昆，劉巧珍，彭　越，李　婧（.北京宇航系統(tǒng)工程研究所，北京00076；.北京特種工程設(shè)計(jì)研究院，北京0008）

載人火箭信息傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)研究

張晨光1，孫沂昆2，劉巧珍1，彭越1，李婧1
（1.北京宇航系統(tǒng)工程研究所，北京100076；2.北京特種工程設(shè)計(jì)研究院，北京100028）

載人火箭信息傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是為適應(yīng)載人運(yùn)載火箭遠(yuǎn)距離測(cè)試和發(fā)射控制而研制，系統(tǒng)采用熱備份路由及重傳驗(yàn)證信息傳輸方法，實(shí)現(xiàn)了高效、高可靠的地面信息交換平臺(tái)。在系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)及可靠性分析的基礎(chǔ)上，對(duì)待發(fā)段故障診斷、流程指揮與射前監(jiān)測(cè)等關(guān)鍵技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)了高可靠信息傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，系統(tǒng)已圓滿完成載人航天工程任務(wù)。本技術(shù)成功應(yīng)用優(yōu)化了運(yùn)載火箭信息傳輸與應(yīng)用模式，提供了標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)架，對(duì)于后續(xù)運(yùn)載火箭及航天器信息傳輸與應(yīng)用的研制具有重要借鑒意義。

載人火箭；信息傳輸；通信網(wǎng)絡(luò)

1　引言

為了更有效保護(hù)人員和發(fā)射場(chǎng)設(shè)備的安全，現(xiàn)代運(yùn)載火箭普遍采用遠(yuǎn)程測(cè)試和發(fā)射控制模式，遠(yuǎn)程測(cè)試和發(fā)射控制以數(shù)字通信方式為基礎(chǔ)，以太網(wǎng)通信技術(shù)就是其中之一，載人火箭遠(yuǎn)程信息傳輸網(wǎng)絡(luò)就是采用此方法進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)施的。遠(yuǎn)程信息傳輸網(wǎng)絡(luò)用于火箭各系統(tǒng)地面信息傳輸與交換，綜合處理火箭各系統(tǒng)測(cè)試信息及發(fā)射場(chǎng)信息，提供決策依據(jù)。

各系統(tǒng)地面測(cè)試發(fā)控設(shè)備分為前端和后端，通過構(gòu)建信息傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了各系統(tǒng)遠(yuǎn)距離測(cè)試發(fā)控，綜合處理火箭各系統(tǒng)以及發(fā)射場(chǎng)C3I系統(tǒng)的測(cè)試信息，完成火箭各系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接、待發(fā)段故障診斷、射前監(jiān)測(cè)、信息發(fā)布、流程指揮、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測(cè)，提供決策依據(jù)。

2　系統(tǒng)功能分析

1）聯(lián)網(wǎng)功能?；鸺孛鏈y(cè)試各個(gè)分系統(tǒng)前端和后端的測(cè)試設(shè)備、測(cè)試微機(jī)聯(lián)成局域網(wǎng)。聯(lián)網(wǎng)分系統(tǒng)包括：火箭各分系統(tǒng)以及發(fā)射場(chǎng)C3I系統(tǒng)。

2）信息交換。實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)內(nèi)部及各系統(tǒng)之間的實(shí)時(shí)信息交換，完成對(duì)各分系統(tǒng)測(cè)試狀態(tài)和測(cè)試參數(shù)的實(shí)時(shí)采集，測(cè)試數(shù)據(jù)的發(fā)送、接收、轉(zhuǎn)發(fā)等功能。根據(jù)需求，將測(cè)試信息實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)到發(fā)射場(chǎng)C3I系統(tǒng)。

3）待發(fā)段故障診斷。載人火箭待發(fā)段是根據(jù)預(yù)定的故障判別模式對(duì)推進(jìn)劑泄漏、著火、緊急關(guān)機(jī)后的傾倒、緊急關(guān)機(jī)后控制系統(tǒng)斷電失敗進(jìn)行故障診斷，將診斷參數(shù)和診斷結(jié)果實(shí)時(shí)顯示，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，向待發(fā)段逃逸指揮控制臺(tái)發(fā)出信號(hào)。

4）射前監(jiān)測(cè)。發(fā)射前，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)，為各系統(tǒng)提供射前數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)服務(wù)，通過射前監(jiān)測(cè)判據(jù)，完成超差判斷。

5）數(shù)據(jù)瀏覽。連接到網(wǎng)絡(luò)上的瀏覽微機(jī)，通過授權(quán)后，通過IE瀏覽器以瀏覽網(wǎng)頁的方式，實(shí)時(shí)瀏覽網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)庫中的全部測(cè)試數(shù)據(jù)，包括當(dāng)前測(cè)試數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)瀏覽微機(jī)可以靈活的、有選擇的查看本崗位關(guān)心的測(cè)試數(shù)據(jù)。在網(wǎng)絡(luò)中建立遙測(cè)數(shù)據(jù)判讀程序的鏈接通道，實(shí)現(xiàn)事后判讀網(wǎng)絡(luò)管理。

6）網(wǎng)絡(luò)管理和監(jiān)測(cè)。通過網(wǎng)管管理微機(jī)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)進(jìn)行管理，對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)微機(jī)對(duì)前后端關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)包獲取，對(duì)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

7）網(wǎng)絡(luò)安全管理。系統(tǒng)上網(wǎng)設(shè)備組成不同的VLAN，實(shí)現(xiàn)信息交換安全設(shè)計(jì)。由信息傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)統(tǒng)一為各系統(tǒng)提供防病毒軟件，各系統(tǒng)自行防病毒處理。信息傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與外部網(wǎng)絡(luò)連接C3I設(shè)置硬件防火墻。

8）網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)時(shí)。過B碼時(shí)統(tǒng)卡，接收發(fā)射場(chǎng)時(shí)碼信息，與發(fā)射場(chǎng)時(shí)統(tǒng)同步，通過網(wǎng)絡(luò)將時(shí)間進(jìn)行發(fā)布，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)統(tǒng)一對(duì)時(shí)功能。

3　系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

載人火箭采用遠(yuǎn)距離測(cè)試和發(fā)射控制模式，信息傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)建了信息傳輸網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)遠(yuǎn)距離測(cè)試發(fā)控需求，各系統(tǒng)前后端測(cè)試發(fā)控設(shè)備連接到測(cè)發(fā)控網(wǎng)絡(luò)上，由此構(gòu)成一個(gè)互相連接、集中管理的地面測(cè)試發(fā)控系統(tǒng)，系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)見圖1［1］。

圖1　載人火箭信息傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成示意圖Fig.1 Schematic d iagram of the communication network in manned launch vehicle

信息傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由核心網(wǎng)、信息網(wǎng)、服務(wù)器和測(cè)控微機(jī)等設(shè)備組成，核心網(wǎng)采用四臺(tái)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)，通過千兆光纜環(huán)形連接，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)核心層冗余。設(shè)備聯(lián)網(wǎng)方式采用千兆以太網(wǎng)技術(shù)和交換式以太網(wǎng)技術(shù)。從網(wǎng)絡(luò)安全性考慮，在后端與外系統(tǒng)之間設(shè)置了防火墻，信息網(wǎng)通過防火墻接入核心網(wǎng)［2-3］，核心網(wǎng)是系統(tǒng)關(guān)鍵部分。

核心網(wǎng)的前端兩臺(tái)交換機(jī)分別為交換機(jī)A、交換機(jī)B，此兩交換機(jī)互為冗余，后端兩臺(tái)交換機(jī)分別為交換機(jī)C、交換機(jī)D，此兩交換機(jī)互為冗余。在同端的交換機(jī)A與交換機(jī)B之間、交換機(jī)C與交換機(jī)D之間通過雙千兆光纜連接，前后端的交換機(jī)A與交換機(jī)C之間、交換機(jī)B與交換機(jī)D之間通過雙千兆光纜連接。各系統(tǒng)參與測(cè)控的前后端設(shè)備直接連接到四臺(tái)交換機(jī)上，實(shí)現(xiàn)測(cè)試信息交換。后端不直接參與測(cè)試的設(shè)備，連入交換機(jī)E，并通過防火墻與核心網(wǎng)絡(luò)隔離，發(fā)射場(chǎng)C3I系統(tǒng)通過防火墻連接，起到物理隔離，形成統(tǒng)一的整體。

4　核心網(wǎng)可靠性建模與分析

信息傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠性分析由核心網(wǎng)、信息網(wǎng)、服務(wù)器等部分組成，核心網(wǎng)是其關(guān)鍵部分，為了簡(jiǎn)化模型僅對(duì)核心網(wǎng)進(jìn)行建模與分析。為了消除系統(tǒng)單點(diǎn)故障，核心網(wǎng)四臺(tái)交換機(jī)構(gòu)成“環(huán)形”拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性，四臺(tái)交換機(jī)允許出現(xiàn)的故障模式如下所示：

1）交換機(jī)中任何一臺(tái)故障不影響網(wǎng)絡(luò)通信。以交換機(jī)B出現(xiàn)故障為例進(jìn)行說明，正常情況下，交換機(jī)B→交換機(jī)D進(jìn)行通信，當(dāng)交換機(jī)B出現(xiàn)故障時(shí)，其他交換機(jī)根據(jù)算法快速計(jì)算，尋找另外一條信息通道，即由交換機(jī)A→交換機(jī)C→交換機(jī)D；

2）四臺(tái)交換機(jī)中兩臺(tái)出現(xiàn)故障不影響網(wǎng)絡(luò)通信。以交換機(jī)B、交換機(jī)D同時(shí)出現(xiàn)故障為例進(jìn)行說明，正常情況下，交換機(jī)B→交換機(jī)D進(jìn)行通信，當(dāng)交換機(jī)B、交換機(jī)D同時(shí)出現(xiàn)故障時(shí)其他交換機(jī)根據(jù)算法計(jì)算，信息傳輸由交換機(jī)A→交換機(jī)C。

通過分析得出，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的可靠性模型為串并系統(tǒng)形式，可靠性框圖（RBD）如圖2所示。

圖2　信息傳輸網(wǎng)絡(luò)可靠性框圖Fig.2 Reliability block diagram of the communication network inmanned launch vehicle

根據(jù)可靠性串并模型可知計(jì)算公式如式（1）：

由交換機(jī)指標(biāo)可知，MTBF為94 076 h。系統(tǒng)連續(xù)工作時(shí)間按照射前8 h工作計(jì)算。代入可求的R=0.999 87，RS=0.999 999 932，滿足總體0.998可靠性指標(biāo)要求。

5　系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

5.1待發(fā)段故障診斷技術(shù)

我國(guó)載人火箭待發(fā)段故障診斷從射前-30 min開始并具備逃逸能力。待發(fā)段故障診斷系統(tǒng)根據(jù)推進(jìn)劑泄漏、尾艙著火、火箭傾倒和緊急關(guān)機(jī)后控制系統(tǒng)斷電失敗四種故障模式對(duì)火箭相關(guān)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)診斷，當(dāng)診斷出某一故障發(fā)生，向逃逸控制臺(tái)發(fā)送逃逸告警或請(qǐng)求逃逸信號(hào)，根據(jù)發(fā)生故障情況，通過現(xiàn)場(chǎng)分析與決策，由逃逸控制臺(tái)實(shí)施逃逸控制，以確保航天員生命安全。

待發(fā)段故障診斷通過待發(fā)段故障診斷軟件實(shí)現(xiàn)，該軟件是火箭系統(tǒng)與逃逸控制臺(tái)的唯一接口，以協(xié)助完成待發(fā)段航天員的逃逸救生指揮控制任務(wù)。軟件實(shí)現(xiàn)了故障判據(jù)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接收、故障診斷、向逃逸控制臺(tái)發(fā)送逃逸信息等功能。軟件設(shè)計(jì)采用冗余技術(shù)以保證待發(fā)段逃逸救生任務(wù)的可靠性。運(yùn)行于主故障診斷微機(jī)的為診斷模式，運(yùn)行于副故障診斷微機(jī)的為顯示模式，顯示模式軟件為診斷模式的備份不進(jìn)行操作，兩種模式信息同步顯示，當(dāng)主故障診斷工作站發(fā)生異常，將副故障診斷微機(jī)的故障診斷軟件切換為診斷模式，繼續(xù)執(zhí)行待發(fā)段診斷功能。該冗余設(shè)計(jì)提高了待發(fā)段故障診斷的可靠性。待發(fā)段故障診斷軟件框架示意圖見圖3。

圖3　待發(fā)段故障診斷框架軟件示意圖Fig. 3 Block diagram of the fault diagnosis software in waiting-for-lift-off phase

5.2射前監(jiān)測(cè)技術(shù)

載人火箭射前監(jiān)測(cè)技術(shù)是指在射前-30 min至點(diǎn)火期間，對(duì)關(guān)鍵遙測(cè)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)，用于在臨發(fā)射前及時(shí)、準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)火箭故障。射前監(jiān)測(cè)是在火箭即將點(diǎn)火升空前對(duì)其進(jìn)行最后一次的綜合“會(huì)診”，是輔助決策發(fā)射的主要手段，是確保發(fā)射任務(wù)成功的重要環(huán)節(jié)。運(yùn)載火箭射前監(jiān)測(cè)包括信息獲取、綜合處理、分析診斷、參數(shù)顯示。信息獲取是對(duì)處理后的遙測(cè)參數(shù)信息的收集與匯總，通過網(wǎng)絡(luò)通信進(jìn)行信息傳輸和交換；綜合處理是將接收后的遙測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理，以滿足分析和顯示要求；分析診斷是根據(jù)預(yù)先確定的判據(jù)或規(guī)則，對(duì)遙測(cè)參數(shù)進(jìn)行分析判斷或推理診斷，并根據(jù)判斷或診斷結(jié)果完成射前輔助決策功能；參數(shù)顯示是將判斷或診斷后的參數(shù)進(jìn)行集中或分布顯示。

射前監(jiān)測(cè)軟件采用B/S框架進(jìn)行設(shè)計(jì)，由應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器組成，應(yīng)用服務(wù)器部署WEB SERVER和用戶接口處理模塊，應(yīng)用服務(wù)軟件運(yùn)行在應(yīng)用服務(wù)器上對(duì)發(fā)布數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理并完成WEB發(fā)布。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器應(yīng)用Oracle數(shù)據(jù)庫對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中管理，在客戶端通過標(biāo)準(zhǔn)IE瀏覽器進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與瀏覽。射前監(jiān)測(cè)軟件框架示意見圖4。

圖4　射前監(jiān)測(cè)軟件框架示意圖Fig.4 Schematic diagram of the monitoring software in p re-launch phase

5.3網(wǎng)絡(luò)信息傳輸可靠性設(shè)計(jì)

5.3.1網(wǎng)絡(luò)熱冗余路由技術(shù)

信息傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由四臺(tái)交換機(jī)組成核心網(wǎng)。實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)高可靠性設(shè)計(jì)要求，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備熱冗余包括交換機(jī)冗余、交換機(jī)之間鏈路冗余、網(wǎng)卡和網(wǎng)線冗余，可消除交換機(jī)、光纜（光纖）、網(wǎng)卡、網(wǎng)線單點(diǎn)故障。在核心層交換機(jī)中通過RSTP和HSRP協(xié)議、千兆以太網(wǎng)信道協(xié)議實(shí)現(xiàn)當(dāng)任意一臺(tái)交換機(jī)或者連接鏈路出現(xiàn)故障，根據(jù)收斂算法通過快速計(jì)算，尋找另外一條信息通道，實(shí)現(xiàn)信息通路的冗余。信息傳輸網(wǎng)絡(luò)熱冗余路由技術(shù)如圖5［4］。

正常情況下，交換機(jī)A和交換機(jī)C完成控制系統(tǒng)前后端的信息通信，當(dāng)交換機(jī)C出現(xiàn)故障而宕機(jī)，RSTP中的收斂算法快速計(jì)算，尋找另外一條信息通道，即由交換機(jī)A→交換機(jī)B→交換機(jī)D，同時(shí)HSRP協(xié)議將備份路由器交換機(jī)D激活成為活動(dòng)路由器，默認(rèn)網(wǎng)關(guān)也隨之切換到交換機(jī)D上，實(shí)現(xiàn)信息通道的快速切換。經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證，網(wǎng)絡(luò)收斂時(shí)間在1 s以內(nèi)，滿足發(fā)射任務(wù)要求。

5.3.2重傳驗(yàn)證傳輸方法

采用以太網(wǎng)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離測(cè)試和發(fā)射控制，要求網(wǎng)絡(luò)信息傳輸及時(shí)、準(zhǔn)確、可控、可追溯。以太網(wǎng)常用的UDP和TCP通信協(xié)議，因固有特性無法滿足系統(tǒng)需求，因此創(chuàng)建了基于UDP協(xié)議重傳驗(yàn)證傳輸方法，該方法保證了信息傳輸網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性、可靠性、可追溯性?；赨DP協(xié)議重傳驗(yàn)證傳輸方法，包括信息報(bào)文發(fā)送步驟和信息報(bào)文接收步驟。在UDP協(xié)議的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了關(guān)鍵信息報(bào)文傳輸方法，每發(fā)送一次信息報(bào)文都需要延時(shí)，保證發(fā)送端準(zhǔn)確接收到接收端發(fā)送確認(rèn)報(bào)文，降低了虛警概率，通過三次超時(shí)重發(fā)機(jī)制，保證數(shù)據(jù)在一定時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和確定性，本發(fā)明的定時(shí)、定數(shù)的接收確認(rèn)機(jī)制相比較現(xiàn)有技術(shù)而言，在犧牲部分通信效率的前提下解決了信息傳輸時(shí)間不確定性的問題，基于UDP協(xié)議重傳驗(yàn)證傳輸方法見圖6。

圖5　信息傳輸網(wǎng)絡(luò)熱冗余路由技術(shù)示意圖Fig.5 Schematic diagram of heat redundant routing in the comm unication network

圖6　基于UDP協(xié)議重傳驗(yàn)證傳輸方法示意圖Fig.6 Diagram of UDP protocol based retransm ission verification transm ission method

5.4網(wǎng)絡(luò)安全防御控制技術(shù)

5.4.1等級(jí)網(wǎng)絡(luò)隔離防護(hù)技術(shù)

根據(jù)載人火箭測(cè)試和發(fā)控信息交換要求與特點(diǎn)，采用等級(jí)網(wǎng)絡(luò)隔離防護(hù)技術(shù)，使各系統(tǒng)參與測(cè)控的設(shè)備在核心網(wǎng)上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，后端不參與測(cè)試的設(shè)備在信息網(wǎng)上進(jìn)行信息交換，信息傳輸網(wǎng)絡(luò)采取分級(jí)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，各系統(tǒng)參與測(cè)控的前后端設(shè)備直接連接到交換機(jī)A、交換機(jī)B、交換機(jī)C、交換機(jī)D上，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離信息交換，由此構(gòu)成核心網(wǎng)絡(luò)層，訪問控制為“最高級(jí)”。后端不直接參與測(cè)控的設(shè)備連入交換機(jī)E形成信息網(wǎng)絡(luò)，并通過防火墻與核心網(wǎng)絡(luò)隔離，設(shè)置訪問控制實(shí)現(xiàn)兩層間的信息交換，此為“次高級(jí)”。通過防火墻連接外系統(tǒng)，并將其設(shè)置為“最低級(jí)”，起到完全隔離的作用，這樣形成多層次分級(jí)管理的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，同時(shí)防火墻將基地C3I系統(tǒng)隔離，等級(jí)網(wǎng)絡(luò)隔離防護(hù)技術(shù)見圖7。

圖7　等級(jí)網(wǎng)絡(luò)隔離防護(hù)技術(shù)示意圖Fig.7 Schematic diagram of isolation protection technology in hierarchical network

5.4.2基于端口鏡像網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)技術(shù)

對(duì)各系統(tǒng)前后端關(guān)鍵設(shè)備采用基于物理芯片端口鏡像技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)事件分析和對(duì)關(guān)鍵信息事后分析與排故。端口鏡像技術(shù)是將源端口或特定的VLAN的流量映射到一個(gè)目的端口，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)端口數(shù)據(jù)的分析。端口鏡像不會(huì)影響源端口的網(wǎng)絡(luò)流量交換，將不再轉(zhuǎn)發(fā)除端口鏡像流量外的任何流量，并只由端口鏡像程序使用［5］。

根據(jù)連接到信息傳輸網(wǎng)絡(luò)各系統(tǒng)設(shè)備特點(diǎn)，在前后端各配置一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)微機(jī)，對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行端口鏡像網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)，采用專用分析軟件對(duì)鏡像數(shù)據(jù)進(jìn)行抓包和分析，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和分析，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)和分析軟件運(yùn)行界面見圖8。

圖8　基于端口鏡像網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)示意圖Fig.8 Schematic diagram of portm irroring based network monitoring

6　結(jié)論

通過對(duì)載人火箭信息傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)了安全、可靠的地面信息交換平臺(tái)，滿足可靠信息傳輸、網(wǎng)絡(luò)安全、快速收斂等需求，系統(tǒng)已成功完成天宮一號(hào)發(fā)射任務(wù)、神舟八號(hào)交會(huì)對(duì)接任務(wù)、神舟九號(hào)/神舟十號(hào)載人交會(huì)對(duì)接任務(wù)，取得飛行試驗(yàn)的圓滿成功，為載人航天工程任務(wù)的順利實(shí)施奠定了基礎(chǔ)。本技術(shù)成功應(yīng)用優(yōu)化了信息傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)模式，提供了標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)體系構(gòu)建，對(duì)后續(xù)運(yùn)載火箭信息傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研制具有重要借鑒意義。

［1］李聃.長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭［J］.導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù)，2005（3）：3-6. Li Dan.Long March 3B Launch Vehicle［J］.Missiles and Space Vehicles，2005（3）：3-6.（in Chinese）

［2］張晨光，陳閩慷，王剛.運(yùn)載火箭地面實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)［J］.導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù)，2008（4）：39-44. Zhang Chenguang，Chen Minkang，Wang gang.Ground Real Time Network System of Launch Vehicle［J］.Missiles and Space Vehicles，2005（3）：35-44.（in Chinese）

［3］侯守明，潘亞鋒，沈志廣.基于網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)［J］.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2009（8）：246-248. Hou Shouming，Pan Yafeng，Sen Zhiguang.Researches and implementation of based on technology of network real-time collaborative design［J］.Machinery Design&Manufacture，2009（8）：246-248.（in Chinese）

［4］Peter J，Raymond M.A Federated intelligent product environment［J］.General Electric Corporate Research and Development Schenectady，AIAA-2010-4902，NY 12301.

［5］陳放，田建宇，孫兆牛.運(yùn)載火箭測(cè)試發(fā)射控制通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控與管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.航天控制，2012（5）：176-179. Chen Fang，Tian Jianyu，Sun Zhaoniu.The Design and Implementation of Monitoring and Management System for the Network of Test and Launch Control System［J］.Aerospace Control，2012（5）：176-179.（in Chinese）

Study on Architecture Design and Key Technology of Communication Network in M anned Launch Vehicle

ZHANG Chenguang1，SUN Yikun2，LIU Qiaozhen1，PENG Yue1，LIJing1
（1.Beijing Institute of Astronautical Systems Engineering，Beijing 100076，China；2.Beijing Special Engineering Design Institute，Beijing 100028，China）

The communication network in Manned Launch Vehicle was developed for long-range testing，launch and control of launch vehicle，in which hot-standby route and retransmission validation protocol were used to build the information interchange platform with high efficiency and high reliability.On the basis of the system frame design and reliability analysis，applying key technology of the faultdiagnosis in waiting-for-lift-off phase and the rocket launch process command，a highly reliable communication network system was implemented.The system was successfully applied to the manned space program.The technology was successfully applied to the optimization of the rocket’s information transmission and application mode.A standard system framework was provided.It can be applied to the system design of future rocket and spacecraft information transmission and application.

manned launch vehicle；information transmission；communication network

V556

A

1674-5825（2015）02-0153-05

2014-10-23；

2015-02-10

張晨光（1973-），男，碩士，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)檫\(yùn)載火箭電氣系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)。E-mail：zcg2073@sina.com