弹载遥测系统总体关键技术的研究与应用

弹载遥测系统主要用于导弹飞行试验过程中,完成导弹飞行试验数据的采编、调制、传输,与地面遥测设备配合完成试验数据远距离获取,即遥测任务。遥测数据为导弹及分系统设计验证、故障分析、试验结论评判等提供数据依据,是导弹研制过程中极其重要、必不可少的测量系统。结合导弹遥测系统技术发展趋势及笔者近年来创新性工程设计经验,详细阐述了包括弹载遥测系统架构设计、可编程式采编技术、优化供电技术及射频综合化技术等总体关键性技术,为弹载遥测系统提供总体设计新思路。     

模块化弹载测控设备内总线交互技术研究与应用

长期以来,模块化设计一直是弹载测控设备主流的实现方法。然而,模块间的信息交互方式没有统一的标准,研制单位根据自身的技术特点、信号特征进行定义,其定义的方式直接影响或决定了弹载测控设备实现的难易程度。为研发一种高效的弹载测控设备内部互联技术,使得在弹载测控设备性能要求越来越复杂的当下,让模块的连接更简单更高效,通用化程度更高,本文从功能上及硬件上对弹载测控设备进行精细化架构划分,分成三大核心模块及功能扩展模块,并定义一种高效的模块级内总线接口形式及协议。总线包含一次供电、二次供电及内部交联信号的输入输出,信号的交互采用半双工总线形式,各模块均可在线访问总线,在线编辑总线。经设计与实验验证,采用该总线的设计方法使得弹载测控设备对外接口交互简单,在线生成遥测PCM (Pulse Code Modulation,脉冲编码调制)码流便捷高效,功能扩展模块可自由地叠加或减少,不增加总线接口的硬件负担,使得弹载测控设备通用化程度很高。     

基于Zynq平台的弹载计算机设计

针对现代控制系统对弹载计算机提出的新要求,设计了一种以全可编程SoC芯片Zynq为核心处理器的弹载计算机,使其在运算性能、产品功耗、设备体积等方面产生了大幅提升。利用Zynq内嵌的ARM硬核来运行自检、装订、输出检查及导航制导控制算法等功能,通过芯片集成的可编程逻辑资源实现丰富的外围接口协议并设计为自定义IP,自定义IP通过标准的AXI总线连接到处理器的ARM内核上。给出了弹载计算机的硬件系统设计及软件系统设计方案,并详细分析介绍了各个电路模块的设计思路、软件系统模块化设计思路及系统工作流程。搭建了半实物仿真验证平台,通过试验,证明了该弹载计算机设计合理,各项功能工作正常,性能满足控制系统使用要求。     

某导弹小遥测系统遥测参数的分析与数据处理

根据某导弹战斗弹遥测系统的设计，论述了战斗弹遥测系统遥测参数的确定原则，对遥测参数在导弹习行靶试时所起的作用进行了分析，并给出了数据处理要求和处理形式。该战斗弹遥测系统采用FM／FM－FM遥测体制，现已成功地应用于某导弹的飞行试验。试验结果证明，对遥测数据的处理精度优于10，满足系统的使用要求。     

基于FPGA架构的高可靠在轨重构系统设计

航天设备与地面设备相比,制造成本高,对空间环境的适应性要求也高。为了延长航天器寿命,提高其在轨工作的可靠性,需要考虑航天器在空间环境下的可维护性需求。针对航天资产在轨软件实现功能维护的需求,研究空间环境应用背景下的高可靠在轨可重构技术。基于FPGA芯片在航天器领域中应用的广泛性、灵活性及可靠性,设计了一种FPGA架构下的高可靠在轨重构系统。该系统的优势在于充分利用星载设备中普遍使用的“SRAM型FPGA+反熔丝FPGA”的硬件架构,在实现SRAM型FPGA动态刷新功能的基础上仅通过软件更改来增加在轨重构功能,极大降低了硬件更改的成本,扩展了可重构功能的应用范围。在某航天器星载设备中应用该在轨重构系统,通过实际飞行经历,验证了该架构系统设计方案的可行性、可扩展性及可靠性。     

并行处理数据流结构可编程遥测地面站

本文首先就八十年代可编程遥测系统的特点作了说明,指出:八十年代遥测地面站的一个重要技术标志是全实时处理数据,具有接受多数据流的能力。在弹上,则发展智能化的弹上系统。不断提高码速率是一个发展趋势。要不断提高遥测产品的灵活性和适应性。然后对先进的并行处理数据流结构全实时可编程遥测地面站、ADS—100遥测前端机、LDF—100专用数据处理计算机等作了较细的介绍。最后,就发展我国遥测技术提出了建议。     

遥测参数实时判决系统的研制

导弹遥测数据实时判决系统充分利用遥测参数数据,通过字符滚动、时间历程曲线等形式实现实时显示,并判决弹上遥测参数的物理量信息,从而能够实时监视弹上设备的工作情况,为靶场对导弹试验的控制提供可靠的决策依据。     

基于虚拟仪器的便携式舰载导弹舰面测试监控系统设计

为实现舰载导弹弹舰协同作业时协同信号的在线监控，设计了一种便携式舰载导弹舰面测试系统。系统的总体设计方案采用虚拟仪器的思想，硬件设计选用PXI架构，软件设计采用层次化结构，并使用数据库技术对数据进行统一管理。系统功能强大、结构合理，且具有很强的可扩展性。     

基于六自由度模型的弹载计算机闭环仿真系统研究

提出了基于导弹六自由度模型,将弹载计算机置于导弹闭环仿真回路,从而构成对弹载计算机进行考核的半实物仿真方法。通过建立导弹六自由度模型,在分析弹载计算机信号接口和软件特点的基础上,对弹载计算机闭环仿真系统的硬件组成和工作原理进行了论述。通过采用高性能的仿真计算机、实时积分算法、智能化接口设备和基于PCI总线的数据通讯方式几个方面,保证了半实物仿真的实时性。     

弹载遥测传输设备回顾与展望

分三个阶段对北京遥测技术研究所弹箭遥测传输设备五十年来的发展历程作了简要回顾,阐述了遥测传输设备在不同时期的技术应用与发展,总结现阶段遥测传输设备的技术状况,并提出未来几年弹载遥测的发展方向及需要解决的问题。     

一种通用型箭载数据采集传输设备的设计与实现

本文结合国内外运载型号的发展趋势,梳理现役火箭遥测系统的应用需求,实现了一种基于VPX （新一代高速串行总线标准）总线架构的通用型箭载数据采集传输设备设计方案,对其关键技术如结构标准化技术、总线通用化技术、模块化技术等进行了重点分析。该方案对箭上设备的系统架构状态进行统一,大幅度提升设备的性能、集成度和通用性,满足型号未来应用需求,在航天领域具有广阔的发展前景。本文最后给出了该通用型箭载数据采集传输设备相比现役产品的优势。     

缩短遥测系统测试时间技术措施初探

针对遥测系统特点,提出缩短测试时间的两项应对措施:一是履行可靠性设计和长期稳定性设计,达到少测或免测的目的;二是发展机内自检(B IT)技术和研发外激式自动检测设备(ATE),提高自动测试水平。充分利用现代硬件和软件成果,实现快速测试、快速处理及快速显示的目标。     

单次特快波形信号的实时传输技术

论述一种单次特快波形信号的实时传输技术，介绍弹载遥测发射设备的工作概况，该设备从射频频率的角度看，它是一种调频体制的，从射频功率的角度看，它是一种脉冲体制的。该设备不但能传输特快波形信号，而且能传输缓变的常规遥测信号，设计方案新颖，是一种多用途的弹上遥测发射设备。     

提高红外仿真系统精度与可信度研究

为提高半实物仿真技术在便携式红外旋转导弹制导系统设计和研制中的应用效果。就提高红外系统仿真精度与可信度的理论与方法进行了研究。建立系统误差数学模型，分析主要误差源，并采取针对性措施。经与数字仿真和靶试结果比较，证实改进后的系统具有较高的精度和可信度，在某定型型号导弹导引头性能、制导系统关键技术研制以及故障诊断、复现中，发挥了重要作用。     

宽频段一体化硬件处理平台设计

为解决传统通讯卫星面临的问题,针对微纳卫星发展趋势和方向,将具备核心功能的载荷微小型化,提出了一种宽频段多功能一体化硬件平台设计方案,搭建的硬件平台具有体积小、重量轻、功耗低、集成度高、可重构的特点。为解决传统硬件平台功能固化,不能满足功能多、快速响应的问题,提出了一种基于软件无线电设计思想,构建宽频带可重构通用信号处理平台,最大限度使功能软件化,通过加载存储芯片中不同程序实现不同的算法功能,通过一体化设计有效实现高功能密度,大幅度地降低成本,缩短研制周期,通过部组件产品模块化、接口标准化,制定即插即用标准规范,从而构建面向不同应用场合和需求的硬件平台,为传统硬件平台提供了一种新思路,是未来硬件平台的发展趋势。     

环境减灾-1A、1B卫星供配电测试系统设计

描述了环境减灾-1A、1B卫星供配电测试系统的设计与构建方法,系统采用一套设备完成了双星的测试任务,具有集成度、可靠性高等特点。文章首先介绍了HJ-1A、1B双星供配电测试系统的硬件架构,主要包括数字量采集与控制集成化措施,基于星地隔离与卫星安全的内部功能模块设计方法,以及作为自动化测试对测试设备统筹管理的远程控制功能实现方法;其次介绍了控制与采集软件的结构与功能设计,以及软件设计过程中所采取的抗干扰措施;最后提出了供配电测试系统的设计原则,可为后续测试设备的设计提供理论与工程基础。     

一种支持任意码率的PCM-FM遥测接收机设计

PCM-FM调制技术是遥测系统中应用最广泛的调制体制,遥测接收机是遥测系统的重要单机。针对目前遥测接收机系统复杂、体积笨重、操作不便、采购成本高昂的痛点,设计了一款通用便携遥测接收机,采用了任意采样率转换技术、坐标旋转数字计算方法 CORDIC(Coordinate Rotation Digital Computer)鉴频、多普勒频移控制技术和位同步控制技术,具有硬件资源消耗少、支持任意码率可调、易于集成和小型化设计等优点。     

信息集成在航天运输控制系统中的应用研究

文章从信息集成的角度提出四项一体化设计方法。制导与弹道的一体化设计,采用联立法实现用统一的架构解决复杂约束下飞行器自主动态轨迹规划问题。结果表明这种架构能够灵活处理各种约束条件并具有很高的控制精度,后续的重点是进一步提高计算效率。自检测BIT与地面测试的一体化设计,通过基于高速测量总线的窃听技术、基于模型和数据驱动的自动判读技术以及系统在回路的综合测试技术,实现快速发射和减少技术保障人员的目标,并已逐步开始应用。控制与测量系统的一体化设计,通过平台化的设计方案实现功能模块的集成、重用和重组,降低开发成本,避免重复投资。模型驱动的软硬件一体化设计,通过构建软硬件协同设计平台,实现算法、软件、硬件的并行设计和综合仿真,为系统方案的选择提供定量分析工具。上述信息集成技术为基础理论研究、系统实现和设计方法学等提供新的思路,提升控制系统的自主性和适应性,拓展控制系统的作用,增强快速反应能力,并能有效降低成本。