新一代测发控系统技术展望

赵阳+魏永国+朱奕+谢芳+潘晓明

摘 要：本文针对现役运载火箭测发控系统面临高密度发射新形势下，系统恢复时间长、展开工作重等问题，提出了新一代测发控系统应当具备达到“设备通用”、“方便快捷”以及“自动测试、自动判读”等特性。并对当前适合应用于测发控系统的一些新技术进行了研究，利用如工业以太网、无线网络通信等技术重新构建运载火箭测发控系统。使测发控系统达到縮短恢复周期，简化操作流程，精简测试人员，提高系统可靠性的目的。

关键词：运载火箭测发控系统；工业以太网；无线网络传感器

中图分类号：V448 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）11-0018-01

运载火箭地面测试发射控制系统（以下简称测发控系统）用于对运载火箭在地面测试及发射阶段进行供配电控制以及开关量、模拟量等信号的测量。在现有火箭测发控系统中，大部分单机、组合采用集中控制、配电的方式，系统相对复杂，电缆数量众多，铺设、撤收耗时耗力，不便于快速恢复。还存在测发控系统恢复时间长、系统恢复展开工作重、现场技术保障人员较多、现场人工操作多、测试方案效率低以及人工判读时间长等缺点。

现在为满足新一代运载火箭的发射任务，实现灵活机动的测发控模式，适应快速测试发射的需求，要求地面测发控系统恢复周期短，测试流程快，设备能适应多种发射环境。在流程上简化测发控操作，减少发射准备时间，精简现场保障人员； 同时提高测试覆盖性，加强设备通用性，是对当前测发控系统的新要求。本文将“设备通用”、“方便快捷”与“自动测试、自动判读”作为新一代测发控系统技术的发展方向。

1 通用化设备

由于未来运载火箭型号多采用模块设计思想，火箭芯级通用化。为方便以后的测发控系统设备维护，以及便于培养专业的测试队伍，新一代测发控系统应当可以通过简单的状态切换即可以满足现有三个型号的测试需求，同时对后续型号具有一定的可扩展性。在新一代测发控系统策划阶段即尽量从通用化的角度出发，并贯穿整个系统的研制过程，通用化设备示意图见图1。

2 方便快捷

在运载火箭地面测发控系统中，硬件设备可大体分为发射控制与测试两个部分。这两个分系统中应用的硬件设备各有侧重点。发射控制部分负责地面测发控系统对运载火箭的状态、查询与最后的点火发射，要求硬件设备的可靠性与指令的实时性。测试部分负责在发射前对运载火箭开关量、模拟量信号进行采集，在进行发射测试前要进行撤收，需要具备一定的便携性。

通过对几种主流的工业以太网进行对比，实时性最突出的是PROFINET，可以在1ms内刷新64个IO设备，在国内有着很高普及性，其安装节点数占据国内工业以太网市场的28%。各IO设备节点，安装简便，连接到网络交换机即可。

无线传感器网络将所有的传感节点通过自组织无线网络以多跳中继方式将信息传输到另外的监控终端，能够弥补有线设备的缺陷，具有廉价、便携、可靠性高、易于校正等优点[1]。如研华公司的无线技术基于IEEE802.15.4协议，支持Zigbee等无线协议。可以在塔架或活动平台中就近对箭上非关键参数或测试设备状态进行采集，并通过无线网络方便快捷的将数据传回。

对以上两种技术综合应用，新型运载火箭测发控系统的设备构架如图2所示。

采取图2测发控系统构架后，对于各级控制组合与无线测试组合均可采用模块化通用化设计思路，满足多型运载火箭的需求。测试组合采用无线化设计方案，采集模块获得运载火箭各级测试数据后将数据通过无线网络将数据传送至前端接收的交换机，再通过前后端数传网络送至后端服务器。在该架构下，同时满足了运载火箭流程控制上实时性、可靠性的需求，压满足了测试上简单方便的需求。

3 自动测试、自动判读

上述两个章节内所描述内容为新一代测发控系统如何获得测试数据，主要是解决“如何测试”的问题。通过测发控系统设备测得的数据如何处理也是系统中非常重要的一环。

由于测发控系统进场人员持续精简，现役测发控系统在进入靶场或在总装厂进行集成综合试验前的等效器恢复岗位人员由原来的8-10人缩减至7人左右。原先按岗位分布的人员在进行试验时有可能会身兼数岗，错过对试验流程数据的判读，有可能出现在恢复过程中错判或漏判的事项。

因此，在新一代测发控系统的研制过程中，应当具备在测试过程中实时对流程数据进行判读能力；同时，将分散在各岗位上的试验数据回传至后端，统一进行判读，可以及时发现故障现象，不漏判、错判；同时尽可能的收集测发控系统设备的状态数据，通过组态软件已画面的形式将系统状态直观的反应出来；对各个设备做系统内的权重评估，当该设备损坏后对系统的影响以百分比形式反应，便于发射流程中的预案操作等等。

4 结语

本文对新一代测发控系统所可能应用到的前沿技术进行展望与研究。对于工业以太网、无线测试技术等新技术来说，应用在运载火箭测发控系统中可靠性仍是要首要考虑因素，上述相关技术还需要通过大量的工程应用来提高成熟度。同时，单纯考虑采用何种设备与技术，无法解决测发控系统自身现有的不足，还是要从根本上改变设计理念，将用户需求与运载火箭箭上实际相结合。

参考文献

[1]袁少博，杨诚，花梅.无线传感器的设计与应用[J].信息通用，2011（5）：41-P42.

[3]余力凡，马红梅.分布式远距离测发控系统网络拓扑设计及可靠性分析[J].航天控制.2011（2）：69-P74.