一种用于液体运载火箭的一体化测发控方法及设备与流程

1.本技术涉及航天技术领域，尤其涉及一种用于液体运载火箭的一体化测发控方法及设备。


背景技术：

2.随着航天技术的不断发展，我国的火箭发射事业越来越趋于成熟。由于火箭测发是一个复杂的过程，需要箭上和地面相互配合完成。期间由于各相关系统相互独立，各相关系统之间存在大量的信息交互环节，设备繁多，指挥口令繁杂，若相关系统间配合存在延迟或误差，则会导致严重的发射事故。
3.因此如何提高火箭在测发过程中各相关系统的集成化，防止因系统配合问题出现火箭发射事故，是目前亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种用于液体运载火箭的一体化测发控方法及设备，以解决或者部分解决因火箭在测发过程中各相关系统的集成化程度不高，因系统配合问题导致的火箭发射事故的技术问题，进而提高火箭在测发过程中的安全性。
5.为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于液体运载火箭的一体化测发控方法及设备，所述一体化测发控设备包括：通过电缆互连的第一测控组合和第二测控组合；
6.所述第一测控组合，网络连接后端控制计算机且电缆连接所述液体运载火箭，用于在所述液体运载火箭的测发过程中，接收所述后端控制计算机的控制并对箭上电气系统进行相关检控；
7.所述第二测控组合，网络连接所述后端控制计算机且电缆连接地面被控对象，用于在所述液体运载火箭的测发过程中，接收所述后端控制计算机的控制并对地面被控对象进行相关检控，以使所述地面被控对象和所述箭上电气系统在所述液体运载火箭的测发过程中相互适配。
8.优选的，所述第一测控组合具有双主控板热备份结构，所述双主控板通过通讯串口互连且互传信息，所述双主控板分别设置网络接口连接所述后端控制计算机，以并行接收所述后端控制计算机的控制；
9.其中，所述双主控板中的第一主控板用于接收所述后端控制计算机的控制并对箭上电气系统进行相关检控；所述双主控板中的第二主控板用于接收所述后端控制计算机的控制进行备份。
10.优选的，所述第一测控组合具有双电源热备份结构。
11.优选的，所述第一测控组合和所述第二测控组合结构相同。
12.优选的，所述第一测控组合，还用于传输第一关键硬信号给所述第二测控组合；其中，所述第一关键硬信号用于表征所述液体运载火箭在所述测发过程中的各阶段准备状态；
13.所述第二测控组合，还用于传输第二关键硬信号给所述第一测控组合；其中，所述第二关键硬信号用于表征所述地面被控对象在所述测发过程中的各阶段准备状态。
14.优选的，所述一体化测发控设备还包括：等效终端，分别通过电缆连接所述第一测控组合和所述第二测控组合，用于模拟所述箭上电气系统的实际状态和/或所述地面被控对象的实际状态，以对所述第一测控组合和所述第二测控组合进行闭环模拟测试。
15.优选的，所述等效终端，包括：利用通讯串口互连的可编程控制器装置和触摸屏；
16.其中，所述触摸屏，用于接收模拟所述箭上电气系统和/或所述地面被控对象的模拟状态参数；
17.所述可编程控制器装置，用于将所述模拟状态参数传输给所述第一测控组合和/或所述第二测控组合进行闭环模拟测试。
18.优选的，所述一体化测发控设备还包括：电源装置，用于为所述液体运载火箭和所述地面被控对象供电。
19.优选的，所述地面被控对象包括：加注系统、加气系统、地面支持系统。
20.本发明提供了一种用于液体运载火箭的一体化测发控方法，所述一体化测发控方法包括：
21.所述第一测控组合在所述液体运载火箭的测发过程中，接收所述后端控制计算机的控制并对箭上电气系统进行相关检控；
22.所述第二测控组合在所述液体运载火箭的测发过程中，接收所述后端控制计算机的控制并对地面被控对象进行相关检控，以使所述地面被控对象和所述箭上电气系统在所述液体运载火箭的测发过程中相互适配。
23.通过本发明的一个或者多个技术方案，本发明具有以下有益效果或者优点：
24.本发明提供了一种用于液体运载火箭的一体化测发控方法及设备，该一体化测发控设备包括：通过电缆互连的第一测控组合和第二测控组合。在对液体运载火箭进行测发过程中，利用第一测控组合，通过网络连接后端控制计算机且通过电缆连接液体运载火箭，用以接收后端控制计算机的控制并对箭上电气系统进行相关检控，利用第二测控组合，通过网络连接后端控制计算机且通过电缆连接地面被控对象，用以接收后端控制计算机的控制并对地面被控对象进行相关检控。本发明通过第一测控组合和第二测控组合并行控制箭上电气系统和地面被控对象，能够实现箭上电气系统和地面被控对象的双重控制，提高了相关系统的集成化程度，并且能够促使箭上电气系统和地面被控对象在液体运载火箭的测发过程中相互适配，避免了因系统配合问题而导致的火箭发射事故，保证了火箭测发的安全性。
25.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
26.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
27.图1示出了根据本发明一个实施例的一种用于液体运载火箭的一体化测发控设备装置图；
28.图2示出了根据本发明一个实施例的第一测控组合的结构装置图；
29.图3示出了根据本发明一个实施例的测控组合间的关键硬信号传输示意图；
30.图4示出了根据本发明一个实施例的等效终端的示意图；
31.图5示出了根据本发明一个实施例的一种用于液体运载火箭的一体化测发控方法流程图。
32.附图标记说明：液体运载火箭001、地面被控对象002、测发控设备003、后端控制计算机004、电源装置301、箭上电源3011、地面电源3012、第一测控组合302、第二测控组合303、等效终端304。
具体实施方式
33.为了使本技术所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本技术，下面结合附图，通过具体实施例对本技术技术方案作详细描述。
34.为了解决因火箭在测发过程中各相关系统的集成化程度不高，因系统配合问题导致的火箭发射事故的技术问题，本发明公开了一种用于液体运载火箭的一体化测发控方法及设备，该一体化测发控设备包括：通过电缆互连的第一测控组合和第二测控组合。在对液体运载火箭进行测发过程中，利用第一测控组合，通过网络连接后端控制计算机004且通过电缆连接液体运载火箭，用以接收后端控制计算机004的控制并对箭上电气系统进行相关检控，利用第二测控组合，通过网络连接后端控制计算机004且通过电缆连接地面被控对象，用以接收后端控制计算机004的控制并对地面被控对象进行相关检控。本发明通过第一测控组合和第二测控组合并行控制箭上电气系统和地面被控对象，能够实现箭上电气系统和地面被控对象的双重控制，提高了相关系统的集成化程度，并且能够促使箭上电气系统和地面被控对象在液体运载火箭的测发过程中相互适配，避免了因系统配合问题而导致的火箭发射事故，保证了火箭测发的安全性。
35.为了详细的说明和解释本发明，下面请参考图1，本发明实施例公开了一种用于液体运载火箭的一体化测发控设备。
36.具体的，本实施例的测发控设备003包括：电源装置301、第一测控组合302、第二测控组合303、前端交换机(图中未示出)、等效终端304。
37.该测发控设备003采用上架式机柜形式，例如20u19寸机柜，将第一测控组合302、第二测控组合303、前端交换机、等效终端304、电源装置301都放置其中，形成一体化。
38.下面对上述各组合进行具体介绍。
39.第一测控组合302和第二测控组合303在机柜内通过电缆互连，以进行数据交互。
40.第一测控组合302，网络连接后端控制计算机004且电缆连接液体运载火箭001。具体的，第一测控组合302电缆连接同处于机柜的前端交换机，后端控制计算机004电缆连接后端交换机，通过前端交换机和后端交换器的网络通信，使第一测控组合302和后端控制计算机004网络连接并相互通信(例如数据采集、控制指令传输等等)。此外，第一测控组合302通过电缆(控制电缆和总线电缆)连接液体运载火箭001，以和处于液体运载火箭001内部的箭上电气系统相互通信(例如数据采集、控制指令传输等等)。进一步的，在液体运载火箭
001的测发过程中，第一测控组合302用于接收后端控制计算机004的控制指令，并对该液体运载火箭001的箭上电气系统进行相关检控。具体来说，可以包括对箭上电气系统的供配电的控制、箭上电气系统的安全机构工作状态的控制、箭上电气系统的各路电压的采集、检控等等。下述以对箭上电气系统的某电路电压进行采集为例进行说明，但并不形成限制。第一测控组合302接收后端控制计算机004的控制指令，该控制指令用于采集该电路的电压值，第一测控组合302根据该控制指令采集该路电压值，并通过前端交换机、后端交换机将采集到的该路电压值传输给后端控制计算机004进行分析，以对该路电压进行适应性调整。
41.第二测控组合303，网络连接后端控制计算机004且电缆连接地面被控对象002，具体的，第二测控组合303电缆连接同处于机柜的前端交换机，后端控制计算机004电缆连接后端交换机，通过前端交换机和后端交换器的网络通信，使第二测控组合303和后端控制计算机004网络连接并相互通信(例如数据采集、控制指令传输等等)。此外，第二测控组合303通过电缆(控制电缆和总线电缆)连接地面被控对象002，以和处于地面被控对象002的地面动力系统及地面支持系统的电气设备相互通信(例如数据采集、控制指令传输等等)。进一步的，在液体运载火箭001的测发过程中，第二测控组合303用于接收后端控制计算机004的控制指令，并对该地面被控对象002的地面动力系统及地面支持系统的电气设备进行相关检控。具体来说，可以包括对推进剂加注系统的检控、供气系统的检控、发射支持系统的检控等等。下述以对推进剂加注系统进行控制为例进行说明，但不形成限制。第二测控组合303接收后端控制计算机004的控制指令，该控制指令用于控制箭上加注的推进剂加注量，第二测控组合303根据该控制指令控制推进剂加注系统对箭上进行推进剂加注，并实时检测推进剂实际量，通过前端交换机、后端交换机将推进剂实际量传输给后端控制计算机004进行分析，以通过控制推进剂系统对箭上的推进剂加注量进行调整。
42.可见，通过第一测控组合和第二测控组合的相互配合，能够接使箭上电气系统和地面被控对象在该液体运载火箭的测发过程中相互适配。提高了箭上电气系统和地面被控对象的集成化。此外，由于第一测控组合仅电缆连接箭上电气系统进行控制，故减少了箭上配电、逻辑控制、数据采集的电缆数量。相对的，由于通过第一测控组合和第二测控组合的相互配合直接对地面被控对象的控制，无需再外接其他相关控制系统，能够简化液体火箭的动力加注、测试发射等流程，更便于地面指挥控制室对火箭的整个测试发射流程进行统一指挥调度。
43.在本说明书的一实施例中，第一测控组合302和第二测控组合303结构相同，下面针对第一测控组合302进行进行详细说明，第二测控组合303参考第一测控组合302的结构即可，不再赘述。
44.请参看图2，为第一测控组合302的结构示意图。第一测控组合302采用基于cpci(compact peripheral component interconnect，一种总线接口标准)总线架构的板卡组合，当然，也可以采用其他总线接口标准，对此本实施例不做限制。具体的，第一测控组合302包括：cpci底板，双主控板(第一主控板、第二主控板)、双电源板(第一电源板、第二电源板)、开关量输入板、开关量输出板、模拟量输入板、模拟量输出板。其中，双主控板、双电源板、开关量输入板、开关量输出板、模拟量输入板、模拟量输出板都集成在该板卡组合上，并利用cpci进行板内通信。
45.具体来说，第一测控组合302采用双主控板热备份结构，包括：第一主控板、第二主
控板，本实施例中的第一主控板和第二主控板可以通过通讯串口互连且互传信息，能够相互发送自己的心跳io信息到对方，两者互为热备份。具体来说，该双主控板分别设置网络接口连接后端控制计算机004，以并行接收后端控制计算机004的控制。具体的，双主控板分别设置网络接口连接前端交换机，通过前端交换机和后端交换器的网络通信，使双主控板分别和后端控制计算机004网络连接并相互通信。
46.本实施例以第一主控板为主要工作的主控板，第二主控板为备份热主控板为例进行说明，但并不形成限制。其中，第一主控板用于接收后端控制计算机004的控制并对箭上电气系统进行相关检控。第二主控板用于接收后端控制计算机004的控制进行备份，第二主控板时刻处于工作状态，与第一主控板同步，但不向板卡内部发送任何指令，以确保控制指令由唯一的输出通道输出，当第一主控板失灵时，可以随时启用第二主控板来代替。
47.进一步的，第一测控组合302还采用双电源板热备份结构。包括：第一电源板和第二电源板，本实施例中的第一电源板和第二电源板互为热备份，同时工作。具体来说，本实施例以第一电源板为主供电电源板，第二电源板为备份电源板为例进行说明，但并不形成限制。第一电源板为第一测控组合302供电，若第一电源板出现故障时，系统将自动切换至第二电源板来给第一测控组合302供电，同时隔离第一电源板，从而保障第一测控组合302在测发工作中的正常运行。
48.进一步的，开关量输入板与开关量输出板相结合，用于接收双主控板的数字量控制信号，并将该数字量控制信号传输给箭上电气系统进行相应操作，以对箭上电气系统进行相关检控；同理，用于接收箭上电气系统的数字量采集信号，并传输给双主控板和/或后端控制计算机004进行处理。此外，还用于和等效终端304相互通信进行闭环模拟测试。关于等效终端304的具体结构后续会详细说明，故在此处不再赘述。
49.进一步的，模拟量输入板与模拟量输出板相结合，用于接收双主控板的模拟量控制信号，并将该模拟量控制信号传输给箭上电气系统进行相应操作，以对箭上电气系统进行相关检控；同理，用于接收箭上电气系统的模拟量采集信号，并传输给双主控板和/或后端控制计算机004进行处理。此外，还用于和等效终端相互通信进行闭环模拟测试。
50.此外，第一测控组合302采用健康管理概念，主控板、开关量输出板、开关量输入板、模拟量输出板、模拟量输入板等均采用智能处理器，可以检测板卡状态。在整机上电，运行程序后首先进行自检，检测各个板卡的状态，并回复主控自检相关的指令。
51.在本说明书的一实施例中，为了使箭上和地面的适配性更高，当一体化测发控设备003检控箭上电气系统和地面被控对象002的各阶段符合测发要求时，第一测控组合302和第二测控组合303之间会相互传输对应阶段的关键硬信号，以对箭上电气系统和地面被控对象002进行后一阶段的检测和控制。故，为了提高箭上和地面的控制程度，第一测控组合302和第二测控组合303会互传关键硬信号。请参看图3，是测控组合间的关键硬信号传输示意图。其中，第一测控组合302，用于将第一关键硬信号传输给第二测控组合303。具体来说，第一关键硬信号是用于表征液体运载火箭001在测发过程中的各阶段准备状态，将第一关键硬性传输给第二测控组合303后，第二测控组合303可根据第一关键硬性号对地面被控对象002进行相应阶段的检测和控制。第一关键硬信号包括：电脱好、起飞、泄回开始、着陆等关键硬信号。
52.第二测控组合303，还用于将第二关键硬信号传输给第一测控组合302；具体来说，
第二关键硬信号是用于表征地面被控对象002在测发过程中的各阶段准备状态，第二关键硬信号包括：预冷好、加注好、增压好、动力连接脱好等关键硬信号。
53.在本说明书的一实施例中，该一体化测发控设备003还包括：电源装置301，用于为液体运载火箭001和地面被控对象002供电。具体来说，电源装置301包括地面电源3012和箭上电源3011。地面电源3012为地面被控对象002供电，例如：动力系统地面电源、控制系统地面电源、伺服系统地面电源等。箭上电源3011例如箭上电池模拟电源。上述各电源分别通过网线连接前端交换机。在测试过程中，电源装置301可以通过以太网来接收后端指挥控制计算机的命令，在对应的时间点输出对应的电源通道，以保障能给对应的对象供电。
54.在本说明书的一实施例中，当箭上和/或地面被控对象002不满足条件或需对测发控设备003进行自检时，可利用等效终端304来模拟箭上和/或地面被控对象002的实际状态，对第一测控组合302和/或第二测控组合303进行闭环模拟测试。
55.具体来说，在需要闭环模拟测试的过程中，等效终端304通过电缆(例如控制电缆)分别连接第一测控组合302和第二测控组合303。等效终端304用于模拟箭上电气系统的实际状态和/或地面被控对象002的实际状态，以对第一测控组合302和/或第二测控组合303进行闭环模拟测试。
56.进一步的，请参看图4，等效终端304包括：利用通讯串口互连的可编程控制器装置和触摸屏。可编程控制器装置和触摸屏为一体化设计。在本实施例中，触摸屏用于接收用于模拟所述箭上电气系统和/或所述地面被控对象002的模拟状态参数。具体的，触摸屏上显示用户登录界面，或参数设置界面。此外还可以显示箭上当前状态、地面当前状态等等。测试人员在触摸屏设置针对箭上电气系统和/或地面被控对象002的模拟状态参数，以模拟箭上电气系统和/或地面被控对象002实际状态。
57.可编程控制器装置，用于将所述模拟状态参数传输给所述第一测控组合302和/或所述第二测控组合303进行闭环模拟测试。
58.具体来说，可编程控制器装置为机箱形式，其中包括：cpu模块、电源模块、开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块。其中，电源模块为等效304终端提供电源。而模拟状态参数根据其信号类型选用对应的模拟量输入输出模块或者开关量输入输出模块进行传输，并且根据模拟状态参数的模拟对象而选择性传输给对应的测控组合。例如模拟状态参数为针对箭上电气系统的数字量信号，则由开关量输入模块传入cpu模块。cpu模块对模拟状态参数进行相应处理，再经由开关量输出模块传输给第一测控组合302进行处理。
59.相对的，所述第一测控组合302，用于根据等效终端304模拟的地面被控对象002的实际状态调整所述箭上电气系统，以进行适配。第二测控组合303，用于根据等效终端304模拟的箭上电气系统的实际状态调整地面被控对象002，以进行适配。
60.在本实施例中，通过等效终端304的使用，能够模拟出箭上电气系统和/或地面被控对象002实际状态来对第一测控组合302和/或所述第二测控组合303进行闭环模拟测试，尤其当测发控设备003没有接入箭上电气系统和/或地面被控对象002时，可采用等效终端304分别与第一测控组合302、第二测控组合303进行闭环测试模式，此种方式可以真实地模拟现场状态，保证测控组合的功能正常。
61.可见，在本方案中，将相对独立的各系统进行集成化设计，统一管理，精简了现场
设备，节省硬件和人工成本，提高了液体火箭的测试发射效率和安全性。
62.基于与前述实施例中相同的发明构思，本发明实施例还公开了一种用于液体运载火箭的一体化测发控方法，下面请参考图5，其方法包括以下步骤：
63.步骤501：第一测控组合在液体运载火箭的测发过程中，接收后端控制计算机的控制并对箭上电气系统进行相关检控。
64.步骤502：第二测控组合在液体运载火箭的测发过程中，接收后端控制计算机的控制并对地面被控对象进行相关检控。
65.在上述方案中，通过第一测控组合和第二测控组合的相互配合，使地面被控对象和所述箭上电气系统在所述液体运载火箭的测发过程中相互适配。
66.由于本实施例所介绍的一体化测发控方法为实施本发明实施例中一体化测发控设备中的具体实施原理，故而基于本发明实施例中所介绍的一体化测发控设备，本领域所属技术人员能够了解本实施例的一体化测发控方法的具体实施方式以及其各种变化形式，所以在此对于如何实现本发明实施例中的方法不再详细介绍。
67.通过本发明的一个或者多个实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：本发明提供了一种用于液体运载火箭的一体化测发控方法及设备，该一体化测发控设备包括：通过电缆互连的第一测控组合和第二测控组合。在对液体运载火箭进行测发过程中，利用第一测控组合，通过网络连接后端控制计算机且通过电缆连接液体运载火箭，用以接收后端控制计算机的控制并对箭上电气系统进行相关检控，利用第二测控组合，通过网络连接后端控制计算机且通过电缆连接地面被控对象，用以接收后端控制计算机的控制并对地面被控对象进行相关检控。本发明通过第一测控组合和第二测控组合并行控制箭上电气系统和地面被控对象，能够实现箭上电气系统和地面被控对象的双重控制，提高了相关系统的集成化程度，并且能够促使箭上电气系统和地面被控对象在液体运载火箭的测发过程中相互适配，避免了因系统配合问题而导致的火箭发射事故，保证了火箭测发的安全性。
68.尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
69.显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。