趙陽+魏永國+朱奕+謝芳+潘曉明

摘 要：本文針對現(xiàn)役運載火箭測發(fā)控系統(tǒng)面臨高密度發(fā)射新形勢下，系統(tǒng)恢復時間長、展開工作重等問題，提出了新一代測發(fā)控系統(tǒng)應當具備達到“設備通用”、“方便快捷”以及“自動測試、自動判讀”等特性。并對當前適合應用于測發(fā)控系統(tǒng)的一些新技術進行了研究，利用如工業(yè)以太網(wǎng)、無線網(wǎng)絡通信等技術重新構建運載火箭測發(fā)控系統(tǒng)。使測發(fā)控系統(tǒng)達到縮短恢復周期，簡化操作流程，精簡測試人員，提高系統(tǒng)可靠性的目的。

關鍵詞：運載火箭測發(fā)控系統(tǒng)；工業(yè)以太網(wǎng)；無線網(wǎng)絡傳感器

中圖分類號：V448 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）11-0018-01

運載火箭地面測試發(fā)射控制系統(tǒng)（以下簡稱測發(fā)控系統(tǒng)）用于對運載火箭在地面測試及發(fā)射階段進行供配電控制以及開關量、模擬量等信號的測量。在現(xiàn)有火箭測發(fā)控系統(tǒng)中，大部分單機、組合采用集中控制、配電的方式，系統(tǒng)相對復雜，電纜數(shù)量眾多，鋪設、撤收耗時耗力，不便于快速恢復。還存在測發(fā)控系統(tǒng)恢復時間長、系統(tǒng)恢復展開工作重、現(xiàn)場技術保障人員較多、現(xiàn)場人工操作多、測試方案效率低以及人工判讀時間長等缺點。

現(xiàn)在為滿足新一代運載火箭的發(fā)射任務，實現(xiàn)靈活機動的測發(fā)控模式，適應快速測試發(fā)射的需求，要求地面測發(fā)控系統(tǒng)恢復周期短，測試流程快，設備能適應多種發(fā)射環(huán)境。在流程上簡化測發(fā)控操作，減少發(fā)射準備時間，精簡現(xiàn)場保障人員； 同時提高測試覆蓋性，加強設備通用性，是對當前測發(fā)控系統(tǒng)的新要求。本文將“設備通用”、“方便快捷”與“自動測試、自動判讀”作為新一代測發(fā)控系統(tǒng)技術的發(fā)展方向。

1 通用化設備

由于未來運載火箭型號多采用模塊設計思想，火箭芯級通用化。為方便以后的測發(fā)控系統(tǒng)設備維護，以及便于培養(yǎng)專業(yè)的測試隊伍，新一代測發(fā)控系統(tǒng)應當可以通過簡單的狀態(tài)切換即可以滿足現(xiàn)有三個型號的測試需求，同時對后續(xù)型號具有一定的可擴展性。在新一代測發(fā)控系統(tǒng)策劃階段即盡量從通用化的角度出發(fā)，并貫穿整個系統(tǒng)的研制過程，通用化設備示意圖見圖1。

2 方便快捷

在運載火箭地面測發(fā)控系統(tǒng)中，硬件設備可大體分為發(fā)射控制與測試兩個部分。這兩個分系統(tǒng)中應用的硬件設備各有側(cè)重點。發(fā)射控制部分負責地面測發(fā)控系統(tǒng)對運載火箭的狀態(tài)、查詢與最后的點火發(fā)射，要求硬件設備的可靠性與指令的實時性。測試部分負責在發(fā)射前對運載火箭開關量、模擬量信號進行采集，在進行發(fā)射測試前要進行撤收，需要具備一定的便攜性。

通過對幾種主流的工業(yè)以太網(wǎng)進行對比，實時性最突出的是PROFINET，可以在1ms內(nèi)刷新64個IO設備，在國內(nèi)有著很高普及性，其安裝節(jié)點數(shù)占據(jù)國內(nèi)工業(yè)以太網(wǎng)市場的28%。各IO設備節(jié)點，安裝簡便，連接到網(wǎng)絡交換機即可。

無線傳感器網(wǎng)絡將所有的傳感節(jié)點通過自組織無線網(wǎng)絡以多跳中繼方式將信息傳輸?shù)搅硗獾谋O(jiān)控終端，能夠彌補有線設備的缺陷，具有廉價、便攜、可靠性高、易于校正等優(yōu)點[1]。如研華公司的無線技術基于IEEE802.15.4協(xié)議，支持Zigbee等無線協(xié)議。可以在塔架或活動平臺中就近對箭上非關鍵參數(shù)或測試設備狀態(tài)進行采集，并通過無線網(wǎng)絡方便快捷的將數(shù)據(jù)傳回。

對以上兩種技術綜合應用，新型運載火箭測發(fā)控系統(tǒng)的設備構架如圖2所示。

采取圖2測發(fā)控系統(tǒng)構架后，對于各級控制組合與無線測試組合均可采用模塊化通用化設計思路，滿足多型運載火箭的需求。測試組合采用無線化設計方案，采集模塊獲得運載火箭各級測試數(shù)據(jù)后將數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)傳送至前端接收的交換機，再通過前后端數(shù)傳網(wǎng)絡送至后端服務器。在該架構下，同時滿足了運載火箭流程控制上實時性、可靠性的需求，壓滿足了測試上簡單方便的需求。

3 自動測試、自動判讀

上述兩個章節(jié)內(nèi)所描述內(nèi)容為新一代測發(fā)控系統(tǒng)如何獲得測試數(shù)據(jù)，主要是解決“如何測試”的問題。通過測發(fā)控系統(tǒng)設備測得的數(shù)據(jù)如何處理也是系統(tǒng)中非常重要的一環(huán)。

由于測發(fā)控系統(tǒng)進場人員持續(xù)精簡，現(xiàn)役測發(fā)控系統(tǒng)在進入靶場或在總裝廠進行集成綜合試驗前的等效器恢復崗位人員由原來的8-10人縮減至7人左右。原先按崗位分布的人員在進行試驗時有可能會身兼數(shù)崗，錯過對試驗流程數(shù)據(jù)的判讀，有可能出現(xiàn)在恢復過程中錯判或漏判的事項。

因此，在新一代測發(fā)控系統(tǒng)的研制過程中，應當具備在測試過程中實時對流程數(shù)據(jù)進行判讀能力；同時，將分散在各崗位上的試驗數(shù)據(jù)回傳至后端，統(tǒng)一進行判讀，可以及時發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象，不漏判、錯判；同時盡可能的收集測發(fā)控系統(tǒng)設備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過組態(tài)軟件已畫面的形式將系統(tǒng)狀態(tài)直觀的反應出來；對各個設備做系統(tǒng)內(nèi)的權重評估，當該設備損壞后對系統(tǒng)的影響以百分比形式反應，便于發(fā)射流程中的預案操作等等。

4 結語

本文對新一代測發(fā)控系統(tǒng)所可能應用到的前沿技術進行展望與研究。對于工業(yè)以太網(wǎng)、無線測試技術等新技術來說，應用在運載火箭測發(fā)控系統(tǒng)中可靠性仍是要首要考慮因素，上述相關技術還需要通過大量的工程應用來提高成熟度。同時，單純考慮采用何種設備與技術，無法解決測發(fā)控系統(tǒng)自身現(xiàn)有的不足，還是要從根本上改變設計理念，將用戶需求與運載火箭箭上實際相結合。

參考文獻

[1]袁少博，楊誠，花梅.無線傳感器的設計與應用[J].信息通用，2011（5）：41-P42.

[3]余力凡，馬紅梅.分布式遠距離測發(fā)控系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲設計及可靠性分析[J].航天控制.2011（2）：69-P74.