航天器发射一体化监控平台

一、系统背景

航天发射的主要任务是:按照拟定的程序和要求,统一组织协调各系统完成推进剂加注,临射检查,飞行数据装订,实施火箭点火发射,并提供上升段测量控制,气象勤务保障等。航天发射主要包括运载火箭、航天器(含有效载荷)、发射场、测控通信及气象时统等勤务系统。

航天发射的复杂性与高成功率，对航天发射指挥控制系统的要求越来越高。航天发射是一项系统工程,各系统故障都可能给任务带来灾难性的后果，因此对各分系统的工作状态等数据进行实时、直观、可靠的监控尤为重要。

航天发射指挥监控是整个发射系统的重要组成部分。目前，航天发射各系统的研制与建设总体方案是统一的,这使得在此基础之上建立一个能对航天发射系统进行一体化监控的平台成为可能。

二、总体设计

目前，航天发射各系统在系统设计方式与实现上相对独立，如测试方法、信息处理要求的不同,给航天发射系统一体化建设带来困难。航天发射场一体化建设主要是指从系统上将航天发射技术各分系统建设统一考虑。体现在3个方面:一是系统功能综合设计;二是系统设计上相互兼容;三是系统间接口通用化。

图1 平台应用模式图

在继承和借鉴国内外设计思想的基础上,根据我国航天运载指挥发射的特点,采取“1个集中、2个独立、3个一体化设计”的总体设计思想,从而更好地适应现代航天发射监控指挥和发射控制的要求。

“1个集中”是指集中管理的发射场监控指挥系统。在航天发射场、运载火箭、航天器、测控通信及地面勤务系统完成各种综合测试、测量控制及发射任务,需要一个集中管理的监控指挥系统,此系统一方面监视各系统的各种测试参数和工作状态;另一方面指挥控制整个发射进程,完成最终的测试发射指挥控制任务。

“2个独立”是在进行航天产品(含运载火箭与航天器)的地面测试发控系统设计和发射场勤务系统设计时,各自采取独立的设计以完成相应的系统功能。

“3个一体化设计”是在上述2点总体设计思想的基础上,对于各系统采取一体化设计,即运载火箭地面测试发控系统一体化设计、航天器地面测试系统一体化设计和监控指挥系统(含发射场测控与勤务信息)一体化设计。

三、技术方案

图 2 航天器发射监控流程图
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四、系统组成

航天发射系统一体化监控平台是一个在线的实时系统,根据目前航天发射系统状况,平台可通过总体网获得平台所需数据来进行监控工作。所以首先需要设计数据接口模块来进行数据接收和预处理，同时，联入专家系统模块、数据判读模块，解释与评估模块、对策模块和相关的管理维护模块,目的是对原始数据进行处理、解读和过滤后，得到监控所涉及的数据。这其中包括：利用先验知识对数据进行简单的预先判断,异常出现时启动专家系统诊断模块,并且将其数据进行转换加入事实列表,与规则匹配经过逻辑推理后得到诊断结果；对于复杂情况,故障诊断专家系统提供了对于推理过程的解释功能,操作人员可以很清楚地看到诊断的全过程,便于理解故障机理同时也可以提高使用者对于诊断的信任度；对于检测过程中出现的故障或异常情况可以通过对策模块给出相应的解决方案供操作人员参考，等等。

图 3 系统组成示意图

以上所有数据，通过成熟、稳定、可靠、安全的网络通信方式，以图形化的形式，直观且形象地实时显示在监控界面上。