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揭秘民营火箭控制大脑

已有 930 次阅读 2019-9-6 19:08 |系统分类:科研笔记

 

725日,星际荣耀的双曲线一号遥一运载火箭在中国酒泉卫星发射中心成功发射,按飞行时序将多颗卫星及有效载荷精确送入预定300公里圆轨道,发射任务取得圆满成功,实现了中国民营运载火箭零的突破。

                                             

双曲线一号运载火箭首飞成功

火箭最强大脑

火箭点火升空后,双曲线一号的最大飞行速度将达到每秒7.9公里,这意味着如果一秒钟不对它进行控制,就会产生7.9公里的飞行偏差,因此计算机的精准控制至关重要。在本次飞行中,作为火箭控制大脑的箭载一体化智能综合电子计算机(下称综合电子计算机”)表现完美。

综合电子计算机由星际荣耀独立研制,具有核心知识产权,研制周期短,是一款性价比极高的产品。产品能够实现运载火箭的各项功能,包括多类型实时总线通讯调度、导航制导控制解算、供配电控制、时序控制、自主安控等火箭业务功能,在地面测发控系统的配合下,实现对箭测试和发射流程控制。

综合电子计算机所采用的软硬件技术方案在同类产品中已经达到世界领先水平,配置多核全可编程SOC处理器、大型嵌入式实时操作系统及箭上以太网,设计了多种人工智能算法,为箭上智能故障诊断、专家知识库、智能应急处理等应用奠定了硬件基础,称为民营运载火箭最强大脑毫不为过。

运载火箭核心处理器

伴随着双曲线一号首飞成功,综合电子计算机在运载火箭中也创造了多个首次:

  1. 采用了电气系统智能集成一体化设计,首次采用了全可编程SOC解决方案,大大提高了系统集成度,为运算人工智能算法提供硬件环境。具备一定的抗辐照能力,为飞向深空奠定了基础;

  2. 配备大容量数据存储器,快速吞吐设计,具备箭上BIT功能。采用了高速总线和低速总线技术融合设计,融合了FC-AE-1553B/RS422/以太网/CAN等丰富通信接口及大数据传输功能,可以方便扩展到其他领域;

  3. 首个部署的应用于运载火箭的基于大型嵌入式实时操作系统的飞行控制软件系统,采用低耦合实时多进程、多线程设计思想,大大提高箭上软件系统平台能力;

  4. 首个采用web网络技术服务系统构建的火箭交互模型,实现箭上地面高速互联,发射服务网络化、智能化,使用远程网络调试技术,实现飞控软件高效设计验证;

  5. 设计开发了一套适用于火箭强实时飞行控制软件架构组件,提供实时数据交互接口模块和任务调度模型,开放式高效控制算法模块和各类算法加速接口;

  6. 火工品引爆电路采用的MOS管体积很小,但流过的电流很大,在一块印制板上可以集成几十路甚至上百路火工品引爆电路,大大减小了仪器的体积。智能配电中采用的MOS管内阻很小,流过的大电流基本不会发热,降低了对仪器散热设计的工作量。

团队技术过硬

综合电子计算机助力双曲线一号创造了历史,而创造综合电子计算机却是人员有限的项目团队,可以说项目团队也是我国民营航天的最强大脑。

项目团队成员

项目团队6人,平均工作年限10年以上,100%硕士研究生以上学历,其中博士2人。团队人员作风精干,从设计到生产,包括方案设计、硬件电路、FPGA编程、软件调试样样精通。

综合电子计算机设计中大量采用工业级元件,合理裁剪试验条件,节省了时间和经费,生产成本比传统设计下降50%。从方案论证到成品完成飞行试验验证仅用了大半年时间,项目团队加班加点,经常是007的工作状态,最终按时完成了近二十台产品的交付任务,为双曲线一号首飞成功奠定了坚实的基础。

市场应用广阔

综合电子计算机研制成功后,试验验证及取得的成果丰富,所有试验验证及飞行试验,工作均正常。

20193月,完成了产品单机级力学和环境试验。

20194月,完成了产品单机级鉴定试验考核。

20195月,完成了产品系统级试验和整箭出厂试验。

2019525日,产品作为星际荣耀公司运载火箭智慧控制系统的硬件核心,助力智慧控制系统夺得2019数博会人工智能大赛全球冠军。

2019725日,做为SQX-1 Y1火箭的大脑,完成了产品飞行试验的考核。

201987日,产品参加2019海淀高价值专利培育大赛复赛,以第二名的成绩成功晋级全国总决赛。

综合电子计算机产品

星际荣耀的一小步,民营商业航天的一大步。综合电子计算机将持续助力星际荣耀、助力商业航天大踏步前进。目前产品已经实现批量生产,后续将形成系列化、型谱化,满足不同领域的需求。基于综合电子计算机产品,目前公司还能提供导弹及运载火箭等飞行器的电气系统产品服务,测试发射软硬件服务,导航制导控制设计服务,箭上、地面软件开发服务,飞行器仿真试验服务等,提供飞行器飞行控制系统的全系统解决方案和服务。

太空经济爆发时代已经近在咫尺,对于我们抬头所见的浩瀚星空,想象力有多深邃,未来就有多广阔。我们将和合作伙伴一道,共创美好前景。



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4 吴斌 张国宏 王安良 杨正瓴

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