基于1553B总线的运载火箭供电测控系统设计

新一代运载火箭采用低温动力技术,测量系统获取飞行过程遥测参数的同时,需要完成火箭发射前低温推进剂加注期间压力、温度等关键参数的可靠获取;相比传统火箭,对测量系统在供配电和地面测控的可靠性设计、连续工作时间、测试性、扩展性和箭地接口设计提出了较高要求,对此文中提出了一种基于1553B总线的供电测控系统,介绍了系统的硬件和软件组成、功能和测控信息流向,分析了系统设计的4项关键技术:单机设备智能化设计、箭地接口简化设计、总线通信协议和高可靠PXI冗余备份设计;设计的新型供电测控系统在新一代运载火箭各项大型地面试验中成功实现了工程应用,系统方案设计的正确性得到了充分验证,系统方案在其他项目中得到了推广。     

运载火箭一体化综合测控技术研究

新一代运载火箭对测发控系统的自动化、智能化,以及未来产品化的测试数据管理和批量并行测试需求提出了更高的要求,本文以运载火箭地面测控一体化及信息综合管理系统为背景,对火箭的组件、部段级批量并行测试及整箭测发控技术进行了研究,提出了分布式实时综合测控技术,将动力、测量、控制等多个分系统以及部段测试统一到本系统中,对系统数据传输的实时性和可靠性进行了研究。搭建了基于上述新型测发模式的联动试验系统,包括前端分布式节点系统、后端统一测发系统及远端云服务支持管理系统等,对一体化综合测控技术进行了验证。     

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STK的运载火箭测控链路电平仿真分析

在运载火箭的海上测控任务中,目标特性分析是最重要的工作之一。通常采用人工预先识别任务弧段中火箭遥测天线方向图的增益变化,并手动计算地面测控站接收信号AGC情况。针对上述方法效率低、过程繁琐、人为错误无法避免等问题,讨论了基于STK软件进行运载火箭测控链路电平仿真分析的方法,重点分析如何利用火箭实测天线方向图生成STK格式的天线电磁场辐射图。通过某次运载火箭飞行任务的仿真分析和实际跟踪结果比较,证明该仿真分析方法能够满足任务需求,仿真结果可以作为运载火箭目标特性分析的参考。     

运载火箭推进剂利用地面测控系统的设计与实现

推进剂利用地面测控系统是运载火箭推进剂利用系统的重要子系统,它由若干地面测试及网络通讯设备组成,通过系统测试用以检查相关箭上产品工作状态,确保火箭成功发射;该系统采用计算机技术、可编程控制器技术和网络通讯技术实现控制指令的远程传输及测试数据的快速处理,可以适应远距离测试的需要,并极大提高了系统测试的自动化水平;此外,系统具备计算机、PLC两种测控方式提高了测试的可靠性,能够胜任运载火箭测试及发射任务使用;该系统已成功应用于我国某型运载火箭.     

火箭飞行测控数据野值处理及其无迹Kalman滤波

为了提高火箭飞行测量数据处理的精度,提出一种用于非线性系统的、抗野值的、基于无迹变换的Kalman滤波算法的改进方法——抗野值的无迹卡尔曼滤波算法（UKF）,对火箭飞行测控系统中的目标进行位置及运行轨迹估计。该算法以少量的采样点表示随机变量的分布,通过非线性系统传播,实时地对滤波增益进行调整,将检测数据中的野值剔除。将算法应用于航天测控系统跟踪运载火箭系统中,通过Monte Carlo仿真,说明改进的方法能有效地消除野值对测控系统检测数据处理的影响,提高了滤波精度。     

运载火箭主动段综合引导机制研究与实现

火箭主动段飞行过程中,由于测控设备失效,导致测量数据丢失,设备恢复后无法快速重捕目标。利用某点测量数据的速度值,参考理论弹道上最相近速度值,引入科氏力概念,通过对变质量质点的运动力学分析,实现数据修正及弹道的外推。以MFC为软件应用平台,研究实现一种新型运载火箭飞行引导机制软件。试验表明,该新型运载火箭飞行引导机制,能够高精度、全弧段实现火箭飞行主动段的有效引导。并且基于MFC平台的软件系统具有很强的灵活性和可操作性。     

火箭飞行过程数字孪生系统架构与应用研究

首先介绍了数字孪生技术的发展与现状，明确了火箭飞行数字孪生体的内涵，并提出了一种运载火箭飞行过程数字孪生系统，介绍了系统的组成架构和关键技术，展望了该系统的应用场景。基于运载火箭飞行过程数字孪生系统，可以在地面利用高速计算资源和海量数据资源，通过与真实火箭的数据交互，实现对火箭飞行全过程的跟踪映射、故障诊断、预示评估和智能决策，全面提升火箭的智能化健康管理水平，提高运载火箭的飞行可靠性。     

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。     

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。