测试状态控制系统在航天领域中的应用与研究

胡博，师玉玲，于洋

（首都航天机械有限公司，北京 100076）

1 研究背景

某重点系列运载火箭出厂测试是对箭上各电气系统进行的功能检查和性能测试，其测试项目内容分为箭上阻值测试、分系统测试、系统间匹配测试和总检查。分系统测试是火箭各分系统检查系统内部的匹配性和系统的性能指标。系统间匹配测试主要检查分系统之间的相互协调性。总检查测试主要检查模拟发射状态和模拟飞行状态火箭电气系统的工作情况。

目前公司独立进行出厂测试工作，测试工艺人员负责将设计文件转化为工艺规程，指导现场各系统各岗位设计人员。其中状态控制是出厂测试的重点工作，以下针对测试状态准备工作及指挥程序这两个方面进行现状分析。公司负责独立进行某重点系列运载火箭的出厂测试工作，在目前测试过程中，存在以下薄弱环节。

1.1 运载火箭的状态控制方法落后

（1）人为的状态划分增加了状态控制的出错率

某重点系列运载火箭出厂测试过程中，各项目测试前必须进行测试状态准备及正确性检查，以保证箭上仪器、电连接器，专用测试设备，测试软件等技术状态的正确性。状态检查确认的要求在质量控制记录中的状态检查表明，此过程需要测试人员按照技术文件，针对每个测试岗位进行状态检查项目的划分。

（2）技术文件中各测试项目完整状态不明确导致测试状态混乱

技术文件中的测试流程规定了测试项目的顺序，前后两个测试项目之间的测试状态相互关联。技术文件虽对每个测试项目与前一个测试项目状态的差别明确了具体的操作内容，但没有明确每个测试项目独立完整的测试准备状态。

1.2 运载火箭出厂测试指挥程序控制方法不完善

（1）指挥、号手获取测试流程信息渠道单一

系统指挥人员掌握各岗位的测试现象及测试状态，通过各岗位人员进行汇报，掌握各岗位状态、现象是否正常，是否满足技术文件要求，这些信息是指挥人员下达下一条口令的必要条件。同时，各岗位人员掌握当前测试阶段或测试项目等内容，只能依靠指挥人员下达的口令，而掌握测试阶段和测试项目是岗位人员观察箭上产品动作，观察地面设备现象的基础。

（2）加电测试过程中指挥与号手信息交互方式落后

指挥口令在测试过程中是各岗位人员传达信息、沟通协调的唯一途径，此项工作自动化程度较低，大部分口令下达的时间、条件需要测试人员进行判定。注意事项、紧急预案没有与测试流程相融合，一旦发生紧急情况，可能会出现紧急处理工作不及时、不合理的现象。

某重点系列运载火箭出厂测试控制系统的开发，能有效解决上述问题，该系统包含状态检测控制、加电测试指挥以及测试数据记录三个子系统。

2 研究目的

为提升运载火箭出厂测试能力，提高效率，提出了某重点系列运载火箭出厂测试过程控制优化。研究目的主要有以下几个方面。

提高测试状态检查确认的完整性、正确性。建立测试项目完整测试准备状态模板，实现状态的全面精细控制，达到无论是否按照正常测试流程进行测试工作，均可对测试状态进行快速、准确的确认。

研究电子化指挥系统方案，以实时显示测试流程、指挥信息、紧急预案等内容，实现口令下达的准确性、可控性、及时性，达到辅助指挥决策的目的。

3 系统整体解决方案

3.1 功能设计（图1）

图1

3.1.1 状态检测控制子系统

状态监测控制子系统用于控制加电前测试状态的准备。需要工艺人员事先在系统中准备好工艺测试状态，系统根据人员的输入，自动计算生成每一测试项目执行前所要求的完整测试状态。之后在状态准备过程中，先设定要进行的测试项目，根据上一次测试完成后的箭上状态和本次要进行的测试项目完整测试状态的比对，系统能够计算出需要测试人员进行变更操作的状态，按照不同的号手划分这些需要变更的状态，自动显示到各个号手的计算机终端。

状态检测控制工作流程如图2。

3.1.2 加电测试指挥子系统

图2

图3

加电测试指挥子系统主要应用于火箭加电测试过程中，实行显示当前测试流程，包括当前测试项目、测试现象与状态、注意事项、关键操作、紧急预案等。

加电测试指挥子系统工作流程如图3。

3.1.3 测试数据记录子系统

工艺人员根据检测的要求编写一条产品测检项要求，并可对其修改和删除，要求中一个测试项对应一个测点。在产品进行检查的过程中，测试人员根据工艺人员编写的产品测检项进行填写，实现数据结果的即时写入功能，并可对数据进行修改。数据记录完毕后，指挥、测试岗位号手、检验需对状态与数据进行确认。测试数据记录工作流程如下图4。

图4

3.2 硬件架构（图5）

图5

指挥显示终端以外，该平台还设立八个移动终端，分别是箭上仪器舱号手终端、箭上三级号手终端、箭上二级号手终端、箭上一级及助推号手终端、控制台号手终端、计算机号手终端、多屏笔录仪号手终端、前端号手终端。各号手终端显示当前测试口令及下一口令的状态现象及操作。

3.3 系统架构（图6)

图6

3.4 接口设计（图7）

3.4.1 工艺设计系统接口

系统设计时，预先考虑与工艺设计系统的接口关系，在后续与工艺系统集成后，系统内工艺准备的信息内容，应从与工艺设计系统的接口中获得。

3.4.2 质量信息系统接口

测试过程中记录的测试数据，最终应保存到质量信息系统中去，系统应提供预留接口，在后续的集成中让质量系统能够从接口中提取测试数据记录。

图7

4 应用情况

目前本系统在某重点系列火箭出厂测试状态控制工作得到了广泛应用，大幅度减少出厂测试状态控制工作的人员保障的环节，提高测试状态划分、梳理环节以及指挥程序控制环节中可靠性程度，更好的保证测试产品的质量。通过建立测试项目状态控制模块，利用状态数据库、终端信息确认等技术，可以在测试流程各个项目加电工作前准确、全面地保障状态的正确性。建立自动化指挥程序平台后，终端系统根据测试流程显示口令下达的内容、时间，避免了口令不规范、下达时间不准确可能产生的质量问题。后续将对使用过程中发现的问题进行不断改进与完善，不断优化运载火箭出厂测试状态控制流程。