一种可重复使用运载器自主保障系统的制作方法

本发明涉及一种可重复使用运载器自主保障系统，属于航天器预测与健康管理设计领域。
背景技术：
：自主保障系统是运载器实现可重复使用的关键支持系统，其保障程度直接影响着运载器的任务目标、任务周期、再次执行任务准备时间和任务费用等。就重复使用运载器而言，需要经历①地面准备段->②上升段->③在轨运行段->④再入返回段->①地面准备段->……，各种飞行任务阶段恶劣的环境条件，导致运载器处于复杂的力、热及电磁与空间环境。与传统运载器不同，重复使用运载器需要实现再入返回和着陆检测维护后再次执行任务，需在运载器着陆后进行一系列的测试维护保障工作，这就对重复使用运载器的保障技术提出了更高的自主式要求。国内航天领域各型号大多采用人工的方式进行故障判读或维护保障规划，传递电子或纸质信息，传统综合保障效率较低，成本较高。区别于传统航天型号，可重复使用运载器具备快速往返、重复使用的特点，服役周期长，若仍采用此种方式，则投入的人力、物理、财力将是非常巨大的。此外，国内航天领域各类航天产品设备均有自己的产品代号，目前无论是火箭、卫星还是飞船都没有全系统单机产品统一编码，各单机研制单位代号形式种类繁多，这给型号信息化管理工作带来很多不便。区别于传统航天型号，可重复使用运载器具备快速往返、重复使用的特点，服役周期长，需要对其进行全寿命周期综合维护保障。可重复使用运载器系统组成十分复杂，运载器上产品具有信息量大、关联和处理规则复杂的特点，如何快速准确地实现运载器部装、维护、保障等流程，必须依靠先进的信息载体贯穿飞行器整个寿命周期，实现对飞行器全寿命周期的信息实时采集，保证飞行器上所有产品运行过程和信息流的实时同步，从而为工作人员做出实时、准确、可靠的计划和决策提供数据支撑。技术实现要素：本发明的技术解决问题是：克服现有维护保障技术不足，提供一种可重复使用运载器的自主保障系统，解决传统人工传递保障消息与需求导致保障效率低下的问题，对可重复使用运载器状态信息快速获取，同时解决可重复使用运载器产品状态数据信息繁杂且利用率低的问题，实现可重复使用运载器千余种单机部产品设备产品数据快速追溯，明确可重复使用运载器的技术状态码的更新流程，确保技术状态一致，提高了重复使用运载器的自主保障性。本发明的技术解决方案是：一种可重复使用运载器自主保障系统，该系统包括扫码器、数据服务器、编码输出器、遥测数据解码器和多个人机交互平台，其中：扫码器，用于扫描识别重复使用运载器上各产品设备上的技术状态码，并将其发送至数据服务器，所述技术状态码包含型号、系统隶属关系、装机状态、技术状态基线、飞行架次信息；编码输出器，接收数据服务器发送的重复使用运载器各产品设备的技术状态码，并打印输出；数据服务器，实时记录并显示重复使用运载器全寿命周期各产品设备的履历信息，所述履历信息包括重复使用运载器的所有产品设备的基本信息、技术状态码和测试数据；接收扫码器发送的技术状态码，根据该技术状态码匹配对应的设备履历信息，并实时更新技术状态码和设备履历信息；根据人工输入指令，向编码输出器输出重复使用运载器指定产品设备的技术状态码；接收并保存遥测数据解码器发送的遥测数据，对其进行解析，得到遥测参数，根据遥测数参数是否异常，确定故障传感器测试点，之后，根据故障传感器测试点和故障观测矩阵，推断出故障失效模式，再根据故障失效模式，索引内部存储的故障失效模式与产品设备对应表，生成维护保障需求项目单，发送至故障失效模式涉及的产品设备人机交互平台；遥测数据解码器，接收重复使用运载器下行无线遥测信号，解调得到遥测数据，发送至数据服务器；人机交互平台，接收维护保障需求项目单，由人工依据维护保障需求项目单，及时做出维护保障规划。所述技术状态码采用分层编码格式，由型号识别码、基本层次码、装机码、扩展代号码构成，其中：型号识别码，用于表示运载器型号；基本层次码，包含第1～N层次码，用于表示运载器所属分系统、子系统或单机；同一层次编码之间是并列关系，不交叉、不重复；下一位层次与上一层次编码之间是隶属关系；装机码，用于表示运载器处于“装机”状态或者“非装机”状态；扩展代号码，用于表示运载器运行状态，包括技术状态基线和架次号。所述技术状态码作为产品标识附着在产品设备或者产品设备封装上。所述技术状态码的装机码信息默认为“非装机”状态，当选择任一产品设备进行运载器装配时，首先，更新数据服务器中技术状态码中的装机码为“装机”状态；然后，通过编码输出器输出技术状态码，将该技术状态码附着于产品上；地面测试或执行任务时，将该技术状态码与可重复运载器进行的测试数据进行绑定，作为检索查询测试数据的关键词；地面测试或执行任务后，对产品进行拆卸时，通过扫码器识别该产品的当前的技术状态码，再次更新技术状态码中的装机码为“非装机”状态，通过编码输出器输出技术状态码，将该技术状态码附着于产品上。所述重复使用运载器故障观测矩阵如下表所示：表中：Ti,i为正整数，i≥1,表示第i个传感器测点；FMi,i为正整数，i≥1,表示第i个失效模式；表中“1”表示其对应的纵向位置上的某个传感器测点出现故障与横向位置上的失效模式相关。所述故障观测矩阵通过下列方式建立：(1)、根据可重复使用运载器各分系统的功能性能，确定信号的出发点和终止点，结合传感器测试点位置，构建各分系统产品信号传播的多信号流图模型；(2)、根据各分系统多信号流图模型中的信号走向，确定系统产品设备的故障因果关系和传感器测试点与产品设备故障的依赖关系；(3)、传感器测试点测试的信号流经的设备，以此为索引将产品设备的失效模式和测试点进行关联，建立故障观测矩阵。所述数据服务器、遥测数据解码器、多个人机交互平台之间通过以太网交换数据信息。本发明与现有技术相比的有益效果是：(1)、本发明采用分布式信息化网络构建了一种适用于可重复使用运载器的自主保障系统，解决了传统人工传递保障消息与需求导致保障效率低下的问题，对重复使用运载器进行信息化自主保障，提高了重复使用运载器的保障性；(2)、本发明采用利用多信号流模型建立故障观测矩阵，通过故障观测矩阵实现对可重复使用运载器快速获取，并识别故障表征状态数据，进而更好地实现了自主保障；(3)、本发明采用层级编码格式设计技术状态码，解决了可重复使用运载器产品状态数据信息繁杂且利用率低的问题，实现了可重复使用运载器千余种单机部产品设备产品数据快速追溯，有利于对产品技术状态的把控，为可重复使用运载器全寿命周期自主精确保障提供技术支撑；(4)、本发明采用唯一的技术状态码将技术状态与设备关联，并明确了可重复使用运载器的技术状态码的更新流程，确保技术状态一致，为运载器实现可重复使用快速维护与保障提供了支撑。附图说明图1为本发明的可重复使用运载器自主保障系统设计。图2为本发明的可重复使用运载器智能分层编码方法。具体实施方式下面结合附图与具体实施例对本发明进行详细描述。如图1所示，一种可重复使用运载器自主保障系统由扫码器、数据服务器、编码输出器、遥测数据解码器和多个人机交互平台组成，其中：扫码器，用于扫描识别重复使用运载器上各产品设备上的技术状态码，并通过RS232总线将其发送至数据服务器，所述技术状态码包含型号、系统隶属关系、装机状态、技术状态基线、飞行架次信息；编码输出器，通过RS232总线接收数据服务器发送的重复使用运载器各产品设备的技术状态码，并打印输出；数据服务器，实时记录并显示重复使用运载器全寿命周期各产品设备的履历信息，所述履历信息包括重复使用运载器的所有产品设备的基本信息、技术状态码和测试数据，基本信息一般是产品设备的固有信息，如生产日期、厂家信息等；接收扫码器发送的技术状态码，根据该技术状态码匹配对应的设备履历信息，并实时更新技术状态码和设备履历信息；根据人工输入指令，通过RS232总线向编码输出器输出重复使用运载器指定产品设备的技术状态码；接收并保存遥测数据解码器发送的遥测数据，对其进行解析，得到遥测参数，根据遥测数参数是否异常，确定故障传感器测试点，之后，根据故障传感器测试点和故障观测矩阵，推断出故障失效模式，再根据故障失效模式，索引内部存储的故障失效模式与产品设备对应表，生成维护保障需求项目单，通过以太网发送至故障失效模式涉及的产品设备人机交互平台，所述故障失效模式与产品设备对应表是产品设备厂家根据产品设备的自身结构特性，进行FMEA分析编制而成的，每种故障失效模式最好细化到故障树的底事件；遥测数据解码器，接收重复使用运载器下行无线遥测信号，解调得到遥测数据，按照以太网协议重新组帧发送至数据服务器；人机交互平台，接收维护保障需求项目单，由人工依据维护保障需求项目单，及时做出维护保障规划。上述重复使用运载器的自主保障系统分布式信息化网络的主要特点是分布式、信息化、自动化，由遥测数据解码器通过无线信道获取重复使用运载器上状态数据，再由遥测数据解码器将解码数据发送至自主保障内网数据服务器，再由数据服务器生成维护保障需求或具体诊断测试原因或测试建议等信息传输至相应的人机交互终端，信息交互采用以太网、RS232串口总线网络，实现状态信息快速获取与识别。所述技术状态码为重复使用运载器各产品设备技术状态的惟一识别码，用于在自主保障的流程中表征各产品设备的不同技术状态，从而实现追溯产品在全寿命周期内的各类信息。技术状态码采用分层编码格式，分层编码是按分类对象的从属、层次关系为排列顺序的一种代码、编码时将代码分成若干层级，并与分类对象的分类层级相对应。同一层次编码之间是并列关系，不交叉、不重复；下一位层次与上一层次编码之间是隶属关系。层次码用数字表示，每层数字分别对应于分层结构中的一个单元，构成相应的项目分解结构代码。代码自左至右，表示的层级由高到低。两位数字代表一个层级的编码从00开始，按升序排列，做多可编制99。三位数字代表一个层级的编码从000开始，按升序排列，做多可编制999。如图2所示，本发明技术状态码由型号识别码、基本层次码、装机码、扩展代号码构成。除了型号识别码用字母表示外，其他码均由数字组成。其中：型号识别码，用于表示运载器型号，如：SD；基本层次码，分为三层，分别表示运载器所属分系统、子系统或单机，可以对重复使用运载器上所有产品设备进行编码，编码细化到现场可更换单机(LRU)。其中：第1层用两位数表示，对产品主要结构进行编码，对应于各分系统。代码构成示例如下表所示：代码名称代码名称05总体电路分系统09着陆分系统24电源分系统19热防护分系统53结构分系统23遥测分系统58试验分系统34控制分系统57机构分系统71动力分系统第2层用两位数表示，对某一结构系统根据第1层的特征进行细分，隶属于第1层，对应于各子系统。系统一般按功能分解，结构一般按装配隶属关系分解。第3层用两位数字表示，对上一层的结构按照隶属关系再进行细分，对应于单机产品。还可以按照上述规则按具体情况分配更多层次的基本层级。装机码，用于表示运载器装机状态，表示目前是否装机，“999”表示装机；扩展代号码，用采用两段式表示，占3位，左起第一位为技术状态基线，所述技术状态基线信息是指在技术状态文件中规定的并且在产品(硬件、软件)中达到的功能特性和物理特性的状态信息，例如，初样、试样等状态或者软硬件版本状态。编号从1至9；后两位为架次号，表示第一次飞行，第二次飞行…,第N次飞行等信息，编号从01至99。该重复使用运载器技术状态码贯穿重复使用运载器整个寿命周期的信息载体，层次清晰、扩展性强。技术状态码同时作为产品标识附着在产品设备或者产品设备封装上。飞行器上各产品设备的技术状态码均采用“一物一码”的对应方式，每件产品(LRU)均具有独立的技术状态码。通过唯一的技术状态码，总体可以追溯产品在全寿命周期内的各类信息，且在全寿命周期内编码不做更改，不回收使用，主件与备件编号不做区分。技术状态码通常采用打包、挂牌、张贴标签、喷漆、粘贴、激光刻字等方式附着在对应的产品上，对于编码与实物的关联方式，根据不同产品结构特点及的特点，可分为以下几种方式：a)编码粘贴于产品合格证上；b)对外形要求不高的产品，通过实物激光打标机将编码打在产品表面；c)对于体积较小的产品，选择用包装袋存放的方式，将编码粘贴在包装袋上，或利用记号笔等，进行手工标识于产品上；d)对于体积较大的精密型产品，既不能在产品表面打码，又不能装袋存放，可选择用打标机将编码打在铭牌上，挂在产品上。重复使用运载器故障观测矩阵如下表所示：表中：Ti,i为正整数，i≥1,表示第i个传感器测点；FMi,i为正整数，i≥1,表示第i个失效模式；表中“1”表示其对应的纵向位置上的某个传感器测点的故障与横向位置上的失效模式相关。例如：由传感器测点T1报故，状态为“1”时，可得知失效模式FM1/FM2故障，由传感器测点T2报故，状态为“1”时，可得知失效模式FM2/FM3/FM4故障等。根据该故障观测矩阵，可以明确具体故障原因，并根据故障等级给出对应的维护保障需求，如无法定位具体故障原因，形成模糊组原因，并给出进一步的测试建议等信息。故障观测矩阵通过下列方式建立：(1)、根据可重复使用运载器各分系统的功能性能，确定信号的出发点和终止点，结合传感器测试点位置，构建各分系统产品信号传播的多信号流图模型；(2)、根据各分系统多信号流图模型中的信号走向，确定系统产品设备的故障因果关系和传感器测试点与产品设备故障的依赖关系；(3)、传感器测试点测试的信号流经的设备，以此为索引将产品设备的失效模式和测试点进行关联，建立故障观测矩阵。以电源分系统为例，电池负责为电源控制器供电，在电源控制器中设置传感器测点T1，监测二次电源电压，该二次电源为电源控制器控制板供电，则多信号流图模型为由电池输出一次电压->输入至电源控制器->电源控制器电压变换->转换为电源控制器二次电压->传感器T1监测。传感器T1测试点异常可能是电源控制器二次电源电压异常(FM2)，也可能是电池输出一次电压异常(FM1)，因此，故障观测矩阵中T1与FM2交点处置“1”，T1与FM1交点也处置“1”,以此建立故障观测矩阵。产品交付之后，总装前，根据产品基本信息形成技术状态码，输入到数据库服务器，所述技术状态码中的装机码默认为“非装机”状态；当选择具有同一代号、不同编号的多台(套)产品中的一台用于执行任务装配时，首先，更新技术状态码中的装机码为“装机”状态；然后，通过编码输出器输出技术状态码，将该技术状态码附着于产品上；随后，执行任务，并将可重复运载器进行的一系列测试数据与该技术状态码进行绑定，亦即与该产品进行绑定；当重复使用运载器执行任务后，执行地面自主保障与维护时，对产品进行拆卸，通过扫码器识别该产品的当前的技术状态码，更新技术状态码中的装机码为“非装机”状态，同时更新“任务执行次数”等到数据库服务器的履历信息中，通过编码输出器输出技术状态码，将该技术状态码附着于产品上，随后由外场转内场进行保障维护并记录。自主保障系统用于发送由外场转内场的维护保障需求和具体诊断测试原因等信息至远程人机交互平台，具体流程为：当产品需要进行进一步测试、维修或保养等，首先由数据库服务器识别到产品状态降级或异常，数据库服务器经诊断无法给出降级或异常原因，或能够给出需要维修或保养的需求，则由数据库服务器端生成需求项目单，经外场技术人员确认无误后发送至相关的远程人机交互平台，由该远程人机交互平台进行分析，并制定维护保障规划，通过反馈外场数据库服务器端，辅助外场技术人员决策，所述需求项目单包括产品状态降级或异常初步诊断结果、进一步测试需求、人员、经费、周期等信息。本发明利用分层编码可实现运载器全寿命周期数字化管理，由于飞行器系统组成复杂且具备可重复使用特点，飞行产品信息化数字化管理对于飞行器全寿命周期综合保障意义重大，因此，对飞行器各产品进行分层次的统一编码是关系飞行器能重复使用的重要因素。根据本发明的重复使用运载器自主保障系统、实施流程及各种方法等等，均属于本发明的保护范围。本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。当前第1页1 2 3