測試狀態控制系統在航天領域中的應用與研究

胡博，師玉玲，于洋

（首都航天機械有限公司，北京 100076）

1 研究背景

某重點系列運載火箭出廠測試是對箭上各電氣系統進行的功能檢查和性能測試，其測試項目內容分為箭上阻值測試、分系統測試、系統間匹配測試和總檢查。分系統測試是火箭各分系統檢查系統內部的匹配性和系統的性能指標。系統間匹配測試主要檢查分系統之間的相互協調性。總檢查測試主要檢查模擬發射狀態和模擬飛行狀態火箭電氣系統的工作情況。

目前公司獨立進行出廠測試工作，測試工藝人員負責將設計文件轉化為工藝規程，指導現場各系統各崗位設計人員。其中狀態控制是出廠測試的重點工作，以下針對測試狀態準備工作及指揮程序這兩個方面進行現狀分析。公司負責獨立進行某重點系列運載火箭的出廠測試工作，在目前測試過程中，存在以下薄弱環節。

1.1 運載火箭的狀態控制方法落后

（1）人為的狀態劃分增加了狀態控制的出錯率

某重點系列運載火箭出廠測試過程中，各項目測試前必須進行測試狀態準備及正確性檢查，以保證箭上儀器、電連接器，專用測試設備，測試軟件等技術狀態的正確性。狀態檢查確認的要求在質量控制記錄中的狀態檢查表明，此過程需要測試人員按照技術文件，針對每個測試崗位進行狀態檢查項目的劃分。

（2）技術文件中各測試項目完整狀態不明確導致測試狀態混亂

技術文件中的測試流程規定了測試項目的順序，前后兩個測試項目之間的測試狀態相互關聯。技術文件雖對每個測試項目與前一個測試項目狀態的差別明確了具體的操作內容，但沒有明確每個測試項目獨立完整的測試準備狀態。

1.2 運載火箭出廠測試指揮程序控制方法不完善

（1）指揮、號手獲取測試流程信息渠道單一

系統指揮人員掌握各崗位的測試現象及測試狀態，通過各崗位人員進行匯報，掌握各崗位狀態、現象是否正常，是否滿足技術文件要求，這些信息是指揮人員下達下一條口令的必要條件。同時，各崗位人員掌握當前測試階段或測試項目等內容，只能依靠指揮人員下達的口令，而掌握測試階段和測試項目是崗位人員觀察箭上產品動作，觀察地面設備現象的基礎。

（2）加電測試過程中指揮與號手信息交互方式落后

指揮口令在測試過程中是各崗位人員傳達信息、溝通協調的唯一途徑，此項工作自動化程度較低，大部分口令下達的時間、條件需要測試人員進行判定。注意事項、緊急預案沒有與測試流程相融合，一旦發生緊急情況，可能會出現緊急處理工作不及時、不合理的現象。

某重點系列運載火箭出廠測試控制系統的開發，能有效解決上述問題，該系統包含狀態檢測控制、加電測試指揮以及測試數據記錄三個子系統。

2 研究目的

為提升運載火箭出廠測試能力，提高效率，提出了某重點系列運載火箭出廠測試過程控制優化。研究目的主要有以下幾個方面。

提高測試狀態檢查確認的完整性、正確性。建立測試項目完整測試準備狀態模板，實現狀態的全面精細控制，達到無論是否按照正常測試流程進行測試工作，均可對測試狀態進行快速、準確的確認。

研究電子化指揮系統方案，以實時顯示測試流程、指揮信息、緊急預案等內容，實現口令下達的準確性、可控性、及時性，達到輔助指揮決策的目的。

3 系統整體解決方案

3.1 功能設計（圖1）

圖1

3.1.1 狀態檢測控制子系統

狀態監測控制子系統用于控制加電前測試狀態的準備。需要工藝人員事先在系統中準備好工藝測試狀態，系統根據人員的輸入，自動計算生成每一測試項目執行前所要求的完整測試狀態。之后在狀態準備過程中，先設定要進行的測試項目，根據上一次測試完成后的箭上狀態和本次要進行的測試項目完整測試狀態的比對，系統能夠計算出需要測試人員進行變更操作的狀態，按照不同的號手劃分這些需要變更的狀態，自動顯示到各個號手的計算機終端。

狀態檢測控制工作流程如圖2。

3.1.2 加電測試指揮子系統

圖2

圖3

加電測試指揮子系統主要應用于火箭加電測試過程中，實行顯示當前測試流程，包括當前測試項目、測試現象與狀態、注意事項、關鍵操作、緊急預案等。

加電測試指揮子系統工作流程如圖3。

3.1.3 測試數據記錄子系統

工藝人員根據檢測的要求編寫一條產品測檢項要求，并可對其修改和刪除，要求中一個測試項對應一個測點。在產品進行檢查的過程中，測試人員根據工藝人員編寫的產品測檢項進行填寫，實現數據結果的即時寫入功能，并可對數據進行修改。數據記錄完畢后，指揮、測試崗位號手、檢驗需對狀態與數據進行確認。測試數據記錄工作流程如下圖4。

圖4

3.2 硬件架構（圖5）

圖5

指揮顯示終端以外，該平臺還設立八個移動終端，分別是箭上儀器艙號手終端、箭上三級號手終端、箭上二級號手終端、箭上一級及助推號手終端、控制臺號手終端、計算機號手終端、多屏筆錄儀號手終端、前端號手終端。各號手終端顯示當前測試口令及下一口令的狀態現象及操作。

3.3 系統架構（圖6)

圖6

3.4 接口設計（圖7）

3.4.1 工藝設計系統接口

系統設計時，預先考慮與工藝設計系統的接口關系，在后續與工藝系統集成后，系統內工藝準備的信息內容，應從與工藝設計系統的接口中獲得。

3.4.2 質量信息系統接口

測試過程中記錄的測試數據，最終應保存到質量信息系統中去，系統應提供預留接口，在后續的集成中讓質量系統能夠從接口中提取測試數據記錄。

圖7

4 應用情況

目前本系統在某重點系列火箭出廠測試狀態控制工作得到了廣泛應用，大幅度減少出廠測試狀態控制工作的人員保障的環節，提高測試狀態劃分、梳理環節以及指揮程序控制環節中可靠性程度，更好的保證測試產品的質量。通過建立測試項目狀態控制模塊，利用狀態數據庫、終端信息確認等技術，可以在測試流程各個項目加電工作前準確、全面地保障狀態的正確性。建立自動化指揮程序平臺后，終端系統根據測試流程顯示口令下達的內容、時間，避免了口令不規范、下達時間不準確可能產生的質量問題。后續將對使用過程中發現的問題進行不斷改進與完善，不斷優化運載火箭出廠測試狀態控制流程。