航天試驗指揮與信息綜合管理的研究

1、航天試驗靶場試驗指揮與信息綜合管理系統(tǒng)的研究 航天試驗靶場試驗指揮與信息綜合管理系統(tǒng)的研究*天馬行空官方博客：http://t.qq.com/tmxk_docin ；QQ:1318241189；QQ 群：175569632摘要 本文以正在研究和建設的“航天試驗靶場系統(tǒng)試驗指揮與信息綜合管理系統(tǒng)”為背景，介紹了系統(tǒng)的總體結構及各主要部分的功能，并給出了系統(tǒng)在實現(xiàn)時的一些關鍵技術，從而為進一步開發(fā)“航天試驗靶場系統(tǒng)試驗指揮與信息綜合管理系

2、統(tǒng)”奠定了基礎。關鍵詞 航天試驗靶場 試驗指揮 信息 管理系統(tǒng)1 引言航天試驗是一項大規(guī)模的綜合性很強的科研試驗，這個復雜的巨系統(tǒng)通常由航天器系統(tǒng)、運載火箭系統(tǒng)、地面測試發(fā)射系統(tǒng)、跟蹤測控系統(tǒng)、指揮控制系統(tǒng)、時統(tǒng)通信系統(tǒng)、氣象保障系統(tǒng)和勤務保障系統(tǒng)等組成。隨著航天活動信息化、軍事化、商業(yè)化的迅猛發(fā)展，對傳統(tǒng)的航天試驗管理活動提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。經(jīng)過多年的發(fā)展，美國、俄羅斯、歐洲航天局等航天大國和集團，在航天信息化建設與組織管理方面

3、達到了較高水平，而我國航天試驗指揮的現(xiàn)代化程度和信息化水平卻相對較低。近幾年我國正在完善建設的航天試驗指揮與綜合信息網(wǎng)，將充分利用信息技術和現(xiàn)代科技，提高航天試驗管理的效能，進一步促進我國航天事業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。本文在分析了“航天試驗靶場系統(tǒng)試驗指揮與信息綜合管理系統(tǒng)”的功能需求及總體結構之后，著重探討了該系統(tǒng)所采用的網(wǎng)絡技術、仿真技術及決策管理等手段。2 系統(tǒng)的需求與功能目前，在我國航天試驗任務的組織指揮中，雖然已應用了一些自動化指揮監(jiān)測

4、手段，但手段比較單一，試驗信息（命令、程序、狀態(tài)等）仍主要依賴于各級指揮員的口令調度，信息的反饋也是有限的。因而有必要利用現(xiàn)代化的信息技術、監(jiān)測技術和科學管理手段，實現(xiàn)試驗信息資源管理的實時性、共享性和可靠性，以提高試驗任務組織管理的有效性。因此，本系統(tǒng)基于“試驗與訓練結合，指揮與管理共用”的原則，以計算機網(wǎng)絡環(huán)境為系統(tǒng)運行的基礎，采用分布式控制與交互式仿真技術的主要形式，組成對試驗全過程實施指揮與控制的“人－機”系統(tǒng)，可以實現(xiàn)試驗任務

5、的組織指揮、試驗信息的匯集和發(fā)送以及監(jiān)控信息的實時顯示、存貯處理，為指揮員匯集和提供準確、形象、直觀，具有決策意義的試驗數(shù)據(jù)、曲線、圖形和電視實況?？梢砸?guī)范試驗指揮程序，加強訓練與合練效果，提高系統(tǒng)聯(lián)調的效率，從技術手段上提高組織指揮水平。此外，通過有關設備狀態(tài)、數(shù)據(jù)及相關信息的仿真處理，可以進行工程仿真的綜合訓練?？紤]到系統(tǒng)功能實現(xiàn)的條件，將分階段進行建設和完善，并且在系統(tǒng)開發(fā)的過程中，充分借鑒和吸收國內外同類系統(tǒng)的先進經(jīng)驗和技術，始

6、終以建設具有先進性、開放性、可靠性、實用性、經(jīng)濟性、安全性、易維護性和可擴充性的系統(tǒng)為最終目標。3 系統(tǒng)的結構方案總體方案要求：針對試驗指揮管理的設備類型多、分布范圍廣、技術層次高、信息量* “九五”重點科研資助項目這幾部分軟件在功能與結構上相互獨立，但在整個系統(tǒng)運行時，其它子系統(tǒng)卻受控于中心控制軟件子系統(tǒng)。它以計劃調度和面向對象的方式，實現(xiàn)系統(tǒng)任務的可靠調度與運行。試驗指揮網(wǎng)系統(tǒng)軟件可分為三個層次，即指控中心級、測站級、前端級；由各級

7、分別按各自的功能編制相應的應用軟件，進行模塊化設計，滿足系統(tǒng)的實時性、可靠性、可維修性等要求，設計成多窗口、圖形化建模、自動運行分析和程序控制以及信息傳輸處理的綜合環(huán)境。系統(tǒng)仿真網(wǎng)絡的軟件環(huán)境以Ｗindows 下的分布交互式多媒體仿真開發(fā)環(huán)境為基礎，它將仿真建模、實驗運行、設備控制和結果分析等功能融為一體，實現(xiàn)面向對象的仿真。在應用軟件的設計上，以軟件工程的設計方法為主體，將各種軟件工具集成為一體，設計成多窗口、圖型化建模和運行分析的仿

8、真環(huán)境。3.3.1 綜合管理級軟件在系統(tǒng)任務調度管理下，運行相應的程序任務。系統(tǒng)任務管理包括：系統(tǒng)聯(lián)調指揮程序、數(shù)據(jù)通信程序、系統(tǒng)聯(lián)調仿真、通信網(wǎng)絡管理、輔助決策程序等。3.3.2 測站級軟件它既要完成前端采集管理，又要應答指控中心管理級的命令，同時要形成本級任務數(shù)據(jù)庫和實現(xiàn)對本級工作信息的實時監(jiān)視，其軟件功能模塊的劃分大體上與綜合管理級相似。3.3.3 前端采集級(現(xiàn)場測控級)軟件可以分為系統(tǒng)設置、信息采集、信息傳輸和狀態(tài)顯示等功能模

9、塊。3.3.4 仿真系統(tǒng)軟件仿真環(huán)境的開發(fā)全面采用面向對象的技術和開放式結構。該環(huán)境提供給用戶一個方便的生成功能模塊，建立仿真模型，調試運行和仿真結果分析，半實物仿真數(shù)據(jù)采集，故障診斷分析的工作平臺。它包括功能模塊生成系統(tǒng)、圖形化建模系統(tǒng)、仿真實驗運行系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析與處理系統(tǒng)、仿真數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)的仿真以我國在編的航天試驗設備為仿真對象，在建立正確的物理與數(shù)學模型的基礎上，利用面向對象的仿真、數(shù)學建模等技術，將航天試驗組織實施的全

10、過程和工作原理真實、直觀的表現(xiàn)出來，并提供交互式仿真用戶接口集中與分布式綜合開發(fā)環(huán)境系統(tǒng)任務調度指揮控 制 分系統(tǒng)系 統(tǒng) 聯(lián) 調系統(tǒng)仿 真 分系統(tǒng)信息采 集 分系統(tǒng)輔助決 策 分系統(tǒng)網(wǎng)絡管 理 分系統(tǒng)校 飛 與 任 務信 息 監(jiān) 控 處 理試 驗 過 程 仿 真訓 練 仿 真故 障 仿 真測 站 級 管 理前 端 級 管 理試 驗 進 程安 全 控 制故 障 診 斷計 算 機 網(wǎng) 絡 管 理衛(wèi) 通 網(wǎng) 絡 管 理圖 2 系統(tǒng)的軟件結構