无人测发控系统设计及关键技术研究_王志红.pdf
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1、第 2 期2023 年 3 月No.2Mar.2023战术导弹技术Tactical Missile Technology无人测发控系统设计及关键技术研究王志红,万桂斌,李锁兰,魏敏,苏忠威(中国运载技术研究院,北京 100076)摘要:面向导弹武器快速机动发射的实战化需求,开展了新一代测发控系统需求分析,提出了一种基于发射区无人值守的测发控系统设计方法。该方法具有系统搭建便捷、数据处理集中化及通用化程度高等特点。完成了测发控系统架构设计,详细描述了关键设备测发控主机的硬件架构、外部通信、供配电和软件等设计要点,分析了实现无人测发控系统的自适应数据判读、自动化流程驱动和系统健康管理三项关键技术,
2、为导弹武器测发控系统的无人化发展提供支撑。关键词:无人化;测发控;导弹武器;快速机动;数据判读;健康管理;自动测试中图分类号:TJ760.6 文献标识码:A 文章编号:1009-1300(2023)02-0105-06DOI:10.16358/j.issn.1009-1300.20220592Research on design and key technology of unmanned test-launch control systemWang Zhihong,Wan Guibin,Li Suolan,Wei Min,Su Zhongwei(China Academy of Launch
3、 Vehicle Technology,Beijing 100076,China)Abstract:Aiming at the demand for rapid maneuver launch of missile weapons,the demand analysis of a new generation of test-launch control system is carried out.A design method of test-launch control system for the unattended launch area is proposed,which has
4、the advantages of convenient system construction,data processing centralization and high degree of generalization.The architecture design is completed,and the architecture design,communication interface design,power supply and distribution design and software design methods of the test-launch contro
5、l host are introduced in detail.The three key technologies of adaptive data interpretation,automated process driving,and system health management are discussed and analyzed for the application of unmanned test-launch control system,which can be helpful to promote the unmanned development of test-lau
6、nch control systems of missile weapon.Key words:unmanned;test-launch control;missile weapon;rapid maneuver;data interpretation;health management;automatic test 收稿日期:2022-03-30;修回日期:2022-07-20通讯作者:王志红,硕士研究生,主要研究方向为电气产品设计。引用格式:王志红,万桂斌,李锁兰,等.无人测发控系统设计及关键技术研究 J.战术导弹技术,2023(2):105-110.(Wang Zhihong,Wan G
7、uibin,Li Suolan,et al.Research on design and key technology of unmanned test-launch control system J.Tactical Missile Technology,2023(2):105-110.)第 2 期战术导弹技术1 引 言 无人作战平台不断用于局部战争与区域冲突并发挥出明显效果,其具有在恶劣环境下执行枯燥任务、高危任务的优势能力,为避免人员伤亡、减少操作失误、提升作战效率提供了新的解决方案,逐渐成为大规模体系化作战的重要组成单元1。导弹武器因威力大、射程远、精度高等特点逐渐成为新时期局部不对称
8、作战的主角,其快速机动发射能力是实战能力的重要标志2,国外在此领域已开展了大量研究工作3。在导弹武器系统组成中,测试发射控制系统(测发控系统)是导弹飞行前的流程控制中心,其操作方式、系统架构及流程设计对导弹武器的快速机动发射能力产生决定性作用。近年来,测发控系统领域的研究包括通过应用高速总线解决数据传输问题、通过应用标准化架构解决通用化问题以及通过应用无线通信技术解决长距离电缆铺设问题,并对无人化测发控系统的设计与应用提出了设想与展望4-6;通过应用并行测试、取消、重排、合并、简化等思想优化测试发射流程7-8等方向,对测发控系统的无人化设计研究较少,且测试发射流程的人因失误具有发生概率高、危害
9、性大等特点9。本文旨在通过研究测发控系统的无人值守设计技术,包括无人测发控系统需求分析、架构设计、关键单机软硬件设计及关键技术分析等内容,降低测试发射过程中人工参与对导弹武器的时效性影响,提升体系化作战能力、复杂环境作战能力及突发事件解决能力。2 系统需求分析 导弹测发控系统应具有体积小、操作简单、自动化程度高的特点,应解决传统测发控系统技术保障人员多、操作岗位种类多、测试方案效率低、发射准备工作多等问题,以智能、全面、便捷作为新一代测发控技术的发展方向10。其中,智能是指数据分析和判读的智能化,全面是指地面测试可覆盖飞行状态,便捷是指以发射区无人值守为代表的简化操作方法。本文参考以上测发控系
10、统设计思路,面向车载、水下预置、隐藏平台等多平台应用,以发射区无人值守为方向,以快速机动发射为目标,开展无人测发控系统设计,系统需求如下:(1)技术区全面测试能力。在试验室、总装厂等技术区的测试应覆盖导弹武器的所有使用模式,具备测试流程单步执行能力,具备弹上电气系统各项功能检查和环境状态参数测试能力。(2)流程自驱动能力。无人测发控系统应简化人机交互流程,在远端启动发射流程后,近端发射安全区无人值守,自驱动运行发射流程,实现弹上供电、诸元装订、电池激活、火工品点火等控制功能。(3)多源数据处理能力。通过弹地总线获取弹上控制系统数据、通过地面测量系统获取弹上测量系统数据等,测发控系统将多源数据进
11、行融合处理,为射前参数的准确判读提供支撑。(4)故障检测、诊断与预测能力。通过内建测试等方法,实现故障检测与功能测试一体化设计;通过分析实时数据与历史数据,实现导弹故障诊断与发射前健康状态分析。(5)设备通用化、机动性、便捷式等需求。测发控系统的多平台应用和灵活部署要求测发控系统的组成设备具有种类少、小型化等特点,如减少电缆铺设、单兵可手持的终端设计等。3 系统设计 3.1系统架构设计针对以上需求分析,结合导弹武器测发控系统的通用设计要求,本文提出了一种具有发射区无人值守、远程一键发射等特点的测发控系统,该系统由测发控主机、无线套件、显控终端与电源系统组成,系统架构见图1。其中,测发控主机是测
12、发控系统的核心设备,用于连接显控终端与弹上电气系统,实现测试发射流程控制与全流程数据处理;无线套件与显控终端均采用便携式设计,发射人员抵达发射点后立即携带显控终端撤离至安全区,远程完成发射任务,两套无线套件之间通过自定义无线网加密通信,无线套件与测106第 2 期王志红等:无人测发控系统设计及关键技术研究发控主机、显控终端通过100M以太网完成数据传输;电源系统可由发射平台提供或为导弹武器专用设备,为导弹武器电气系统提供测试发射的一次电源。该系统架构具有以下特点:(1)拓扑简单便于搭建。该系统组成设备较少,测发控主机、显控终端、无线套件均采取小型化设计方法,便于根据发射平台情况快捷搭建。(2)
13、集中化数据处理。该系统各项流程控制、数据采集与判读、状态监测均由测发控主机集中完成,对其他设备的性能和设备间数据传输的要求较低。(3)多源数据融合处理。该系统将弹上控制系统数据、弹上测量系统数据、测发控系统数据进行融合处理,综合分析武器系统的测试状态,并应用多源数据进行故障监测、诊断与预测。(4)全流程双模测试。该系统在发射阵地、技术阵地设备组成与测试方式保持一致,并在软件上设计了自动测试模式与手动测试模式,确保技术阵地测试覆盖全面。(5)通用化程度高。测发控主机采用开放式架构设计,通过更换功能模块的方式,可快速满足不同项目的功能与接口需求,系统其他设备均为系列化产品,可根据不同平台的接口要求
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