航天試驗(yàn)指揮與信息綜合管理的研究

1、航天試驗(yàn)靶場(chǎng)試驗(yàn)指揮與信息綜合管理系統(tǒng)的研究 航天試驗(yàn)靶場(chǎng)試驗(yàn)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(shè)的“航天試驗(yàn)靶場(chǎng)系統(tǒng)試驗(yàn)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(jié)構(gòu)及各主要部分的功能，并給出了系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)時(shí)的一些關(guān)鍵技術(shù)，從而為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)“航天試驗(yàn)靶場(chǎng)系統(tǒng)試驗(yàn)指揮與信息綜合管理系

2、統(tǒng)”奠定了基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞 航天試驗(yàn)靶場(chǎng) 試驗(yàn)指揮 信息 管理系統(tǒng)1 引言航天試驗(yàn)是一項(xiàng)大規(guī)模的綜合性很強(qiáng)的科研試驗(yàn)，這個(gè)復(fù)雜的巨系統(tǒng)通常由航天器系統(tǒng)、運(yùn)載火箭系統(tǒng)、地面測(cè)試發(fā)射系統(tǒng)、跟蹤測(cè)控系統(tǒng)、指揮控制系統(tǒng)、時(shí)統(tǒng)通信系統(tǒng)、氣象保障系統(tǒng)和勤務(wù)保障系統(tǒng)等組成。隨著航天活動(dòng)信息化、軍事化、商業(yè)化的迅猛發(fā)展，對(duì)傳統(tǒng)的航天試驗(yàn)管理活動(dòng)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，美國(guó)、俄羅斯、歐洲航天局等航天大國(guó)和集團(tuán)，在航天信息化建設(shè)與組織管理方面

3、達(dá)到了較高水平，而我國(guó)航天試驗(yàn)指揮的現(xiàn)代化程度和信息化水平卻相對(duì)較低。近幾年我國(guó)正在完善建設(shè)的航天試驗(yàn)指揮與綜合信息網(wǎng)，將充分利用信息技術(shù)和現(xiàn)代科技，提高航天試驗(yàn)管理的效能，進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)航天事業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。本文在分析了“航天試驗(yàn)靶場(chǎng)系統(tǒng)試驗(yàn)指揮與信息綜合管理系統(tǒng)”的功能需求及總體結(jié)構(gòu)之后，著重探討了該系統(tǒng)所采用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、仿真技術(shù)及決策管理等手段。2 系統(tǒng)的需求與功能目前，在我國(guó)航天試驗(yàn)任務(wù)的組織指揮中，雖然已應(yīng)用了一些自動(dòng)化指揮監(jiān)測(cè)

4、手段，但手段比較單一，試驗(yàn)信息（命令、程序、狀態(tài)等）仍主要依賴(lài)于各級(jí)指揮員的口令調(diào)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(shù)、監(jiān)測(cè)技術(shù)和科學(xué)管理手段，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)信息資源管理的實(shí)時(shí)性、共享性和可靠性，以提高試驗(yàn)任務(wù)組織管理的有效性。因此，本系統(tǒng)基于“試驗(yàn)與訓(xùn)練結(jié)合，指揮與管理共用”的原則，以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，采用分布式控制與交互式仿真技術(shù)的主要形式，組成對(duì)試驗(yàn)全過(guò)程實(shí)施指揮與控制的“人－機(jī)”系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)任務(wù)

5、的組織指揮、試驗(yàn)信息的匯集和發(fā)送以及監(jiān)控信息的實(shí)時(shí)顯示、存貯處理，為指揮員匯集和提供準(zhǔn)確、形象、直觀(guān)，具有決策意義的試驗(yàn)數(shù)據(jù)、曲線(xiàn)、圖形和電視實(shí)況?？梢砸?guī)范試驗(yàn)指揮程序，加強(qiáng)訓(xùn)練與合練效果，提高系統(tǒng)聯(lián)調(diào)的效率，從技術(shù)手段上提高組織指揮水平。此外，通過(guò)有關(guān)設(shè)備狀態(tài)、數(shù)據(jù)及相關(guān)信息的仿真處理，可以進(jìn)行工程仿真的綜合訓(xùn)練?？紤]到系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的條件，將分階段進(jìn)行建設(shè)和完善，并且在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，充分借鑒和吸收國(guó)內(nèi)外同類(lèi)系統(tǒng)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，始

6、終以建設(shè)具有先進(jìn)性、開(kāi)放性、可靠性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性、安全性、易維護(hù)性和可擴(kuò)充性的系統(tǒng)為最終目標(biāo)。3 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案總體方案要求：針對(duì)試驗(yàn)指揮管理的設(shè)備類(lèi)型多、分布范圍廣、技術(shù)層次高、信息量* “九五”重點(diǎn)科研資助項(xiàng)目這幾部分軟件在功能與結(jié)構(gòu)上相互獨(dú)立，但在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，其它子系統(tǒng)卻受控于中心控制軟件子系統(tǒng)。它以計(jì)劃調(diào)度和面向?qū)ο蟮姆绞?，?shí)現(xiàn)系統(tǒng)任務(wù)的可靠調(diào)度與運(yùn)行。試驗(yàn)指揮網(wǎng)系統(tǒng)軟件可分為三個(gè)層次，即指控中心級(jí)、測(cè)站級(jí)、前端級(jí)；由各級(jí)

7、分別按各自的功能編制相應(yīng)的應(yīng)用軟件，進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，滿(mǎn)足系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、可靠性、可維修性等要求，設(shè)計(jì)成多窗口、圖形化建模、自動(dòng)運(yùn)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(luò)的軟件環(huán)境以Ｗindows 下的分布交互式多媒體仿真開(kāi)發(fā)環(huán)境為基礎(chǔ)，它將仿真建模、實(shí)驗(yàn)運(yùn)行、設(shè)備控制和結(jié)果分析等功能融為一體，實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟮姆抡?。在?yīng)用軟件的設(shè)計(jì)上，以軟件工程的設(shè)計(jì)方法為主體，將各種軟件工具集成為一體，設(shè)計(jì)成多窗口、圖型化建模和運(yùn)行分析的仿

8、真環(huán)境。3.3.1 綜合管理級(jí)軟件在系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度管理下，運(yùn)行相應(yīng)的程序任務(wù)。系統(tǒng)任務(wù)管理包括：系統(tǒng)聯(lián)調(diào)指揮程序、數(shù)據(jù)通信程序、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)仿真、通信網(wǎng)絡(luò)管理、輔助決策程序等。3.3.2 測(cè)站級(jí)軟件它既要完成前端采集管理，又要應(yīng)答指控中心管理級(jí)的命令，同時(shí)要形成本級(jí)任務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)和實(shí)現(xiàn)對(duì)本級(jí)工作信息的實(shí)時(shí)監(jiān)視，其軟件功能模塊的劃分大體上與綜合管理級(jí)相似。3.3.3 前端采集級(jí)(現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控級(jí))軟件可以分為系統(tǒng)設(shè)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(kāi)發(fā)全面采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)和開(kāi)放式結(jié)構(gòu)。該環(huán)境提供給用戶(hù)一個(gè)方便的生成功能模塊，建立仿真模型，調(diào)試運(yùn)行和仿真結(jié)果分析，半實(shí)物仿真數(shù)據(jù)采集，故障診斷分析的工作平臺(tái)。它包括功能模塊生成系統(tǒng)、圖形化建模系統(tǒng)、仿真實(shí)驗(yàn)運(yùn)行系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析與處理系統(tǒng)、仿真數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)的仿真以我國(guó)在編的航天試驗(yàn)設(shè)備為仿真對(duì)象，在建立正確的物理與數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，利用面向?qū)ο蟮姆抡?、?shù)學(xué)建模等技術(shù)，將航天試驗(yàn)組織實(shí)施的全

10、過(guò)程和工作原理真實(shí)、直觀(guān)的表現(xiàn)出來(lái)，并提供交互式仿真用戶(hù)接口集中與分布式綜合開(kāi)發(fā)環(huán)境系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度指揮控 制 分系統(tǒng)系 統(tǒng) 聯(lián) 調(diào)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(luò)管 理 分系統(tǒng)校 飛 與 任 務(wù)信 息 監(jiān) 控 處 理試 驗(yàn) 過(guò) 程 仿 真訓(xùn) 練 仿 真故 障 仿 真測(cè) 站 級(jí) 管 理前 端 級(jí) 管 理試 驗(yàn) 進(jìn) 程安 全 控 制故 障 診 斷計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 管 理衛(wèi) 通 網(wǎng) 絡(luò) 管 理圖 2 系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)