新一代測發控系統技術展望

趙陽+魏永國+朱奕+謝芳+潘曉明

摘 要：本文針對現役運載火箭測發控系統面臨高密度發射新形勢下，系統恢復時間長、展開工作重等問題，提出了新一代測發控系統應當具備達到“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控系統的一些新技術進行了研究，利用如工業以太網、無線網絡通信等技術重新構建運載火箭測發控系統。使測發控系統達到縮短恢復周期，簡化操作流程，精簡測試人員，提高系統可靠性的目的。

關鍵詞：運載火箭測發控系統；工業以太網；無線網絡傳感器

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

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

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。為方便以后的測發控系統設備維護，以及便于培養專業的測試隊伍，新一代測發控系統應當可以通過簡單的狀態切換即可以滿足現有三個型號的測試需求，同時對后續型號具有一定的可擴展性。在新一代測發控系統策劃階段即盡量從通用化的角度出發，并貫穿整個系統的研制過程，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控系統中，硬件設備可大體分為發射控制與測試兩個部分。這兩個分系統中應用的硬件設備各有側重點。發射控制部分負責地面測發控系統對運載火箭的狀態、查詢與最后的點火發射，要求硬件設備的可靠性與指令的實時性。測試部分負責在發射前對運載火箭開關量、模擬量信號進行采集，在進行發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以太網進行對比，實時性最突出的是PROFINET，可以在1ms內刷新64個IO設備，在國內有著很高普及性，其安裝節點數占據國內工業以太網市場的28%。各IO設備節點，安裝簡便，連接到網絡交換機即可。

無線傳感器網絡將所有的傳感節點通過自組織無線網絡以多跳中繼方式將信息傳輸到另外的監控終端，能夠彌補有線設備的缺陷，具有廉價、便攜、可靠性高、易于校正等優點[1]。如研華公司的無線技術基于IEEE802.15.4協議，支持Zigbee等無線協議。可以在塔架或活動平臺中就近對箭上非關鍵參數或測試設備狀態進行采集，并通過無線網絡方便快捷的將數據傳回。

對以上兩種技術綜合應用，新型運載火箭測發控系統的設備構架如圖2所示。

采取圖2測發控系統構架后，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據后將數據通過無線網絡將數據傳送至前端接收的交換機，再通過前后端數傳網絡送至后端服務器。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

上述兩個章節內所描述內容為新一代測發控系統如何獲得測試數據，主要是解決“如何測試”的問題。通過測發控系統設備測得的數據如何處理也是系統中非常重要的一環。

由于測發控系統進場人員持續精簡，現役測發控系統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崗，錯過對試驗流程數據的判讀，有可能出現在恢復過程中錯判或漏判的事項。

因此，在新一代測發控系統的研制過程中，應當具備在測試過程中實時對流程數據進行判讀能力；同時，將分散在各崗位上的試驗數據回傳至后端，統一進行判讀，可以及時發現故障現象，不漏判、錯判；同時盡可能的收集測發控系統設備的狀態數據，通過組態軟件已畫面的形式將系統狀態直觀的反應出來；對各個設備做系統內的權重評估，當該設備損壞后對系統的影響以百分比形式反應，便于發射流程中的預案操作等等。

4 結語

本文對新一代測發控系統所可能應用到的前沿技術進行展望與研究。對于工業以太網、無線測試技術等新技術來說，應用在運載火箭測發控系統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，無法解決測發控系統自身現有的不足，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.分布式遠距離測發控系統網絡拓撲設計及可靠性分析[J].航天控制.2011（2）：69-P74.