CN109597399A - 用于信息化火箭发射的信息控制平台 - Google Patents

Abstract

用于信息化火箭发射的信息控制平台，包括放置于机箱中的背板以及插装在背板上的电源管理模块、主控管理模块、计算资源模块、数据存储模块、通信管理模块和网络交换模块。电源管理模块为信息控制平台各模块供电；主控管理模块实现各模块的集中管控；计算资源模块用于完成地面测试流程、发射控制流程和指挥流程；数据存储模块为信息控制平台提供数据存储的共用空间；通信管理模块实现火箭发射平台前后端之间多种有线和/或无线通信；网络交换模块实现信息控制平台内部各模块的互连互通。本发明设备高度集成，网络管理和维护方便，能够满足快速机动发射的需求，接口简单，测试效率高，能够明显缩短商业火箭的发射周期。

Description

用于信息化火箭发射的信息控制平台

技术领域

本发明涉及一种用于信息化火箭发射的集成化、智能化信息控制平台，属于信息应用领域。

背景技术

以往商业火箭发射平台由发射塔架、地面测发控系统、地面测量系统、测发网络系统等多个系统组成，共同完成射前火箭的流程测试、参数测量和时序正确性的综合管理等功能。通过建立测控网络，实现各系统信息传输，综合利用火箭控制、测量、利用、动力系统以及发射场C³I系统的测试信息，指挥、监控火箭测试与发射。一般远控状态的液体火箭测试发控系统分为前端和后端，测控网络为各分系统前端和后端搭建测控网络信息交换平台，通过此平台实现了各分系统间的信息交换和信息共享。

a)当前地面系统规模庞大，设备众多，分散较广，网络管理和维护难度大，网络平台成本较高；

b)不能满足快速机动发射的需求，只能在固定场所远程测发模式下运用；

c)运行效率低，测试周期较长，导致整个商业火箭的发射周期过长，只能利用人为手段进行周期优化，缺少从设计源头和技术手段的本质改变。

迫切需要开发一种用于信息化火箭发射平台的集成化、智能化的信息控制平台，满足商业火箭快速高效测试发射的需要。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种用于信息化火箭发射的信息控制平台，设备高度集成，网络管理和维护方便，能够满足快速机动发射的需求，接口简单，测试效率高，能够明显缩短商业火箭的发射周期。

本发明的技术解决方案是：

用于信息化火箭发射的信息控制平台，包括放置于机箱中的背板以及插装在背板上的电源管理模块、主控管理模块、计算资源模块、数据存储模块、通信管理模块和网络交换模块；

电源管理模块：对外部输入电源进行滤波，为信息控制平台各模块供电；

主控管理模块：能够查询和配置各模块的工作参数，采集各模块信息并显示，实现各模块的集中管控；

计算资源模块：运行火箭发射平台各系统的应用软件，用于完成地面测试流程、发射控制流程、指挥流程；

数据存储模块：为信息控制平台提供数据存储的共用空间，用于实现火箭的地面测试流程、发射控制流程和指挥流程产生的测试数据的存储和备份；

通信管理模块：实现火箭发射平台前后端之间多种有线和/或无线通信；

网络交换模块：实现信息控制平台内部各模块的互连互通，以及信息控制平台与信息控制平台外部各系统之间的信息交换。

还包括健康管理诊断模块，主要是采集发射平台地面测发控系统、地面测量系统和测发网络系统运行过程数据，并结合历史信息进行处理和分析，据此诊断运载火箭的健康状态。

所述健康管理诊断模块包括流程诊断模块、实时监测模块、决策支持模块、预案管理模块、维修保障模块和知识库模块；

流程诊断模块根据知识库模块中的历史流程信息对分系统测试、地面功能检查测试、总检查测试和发射流程的执行顺序正确性及流程的耦合性进行检测及诊断，将顺序或耦合性异常的测试流程作为故障信息进行显示；

实时监测模块在火箭测试发射的各个测试阶段，对发射平台地面测发控系统、地面测量系统和测发网络系统的运行过程数据和射前必保参数进行实时采集、监测和显示，并结合历史信息对采集数据进行处理和分析，并对故障信息进行高亮显示；

预案管理模块对发射平台地面测发控系统、地面测量系统和测发网络系统的射前预案进行录入、管理和维护，并能根据实时监测模块以及流程诊断模块给出的故障信息进行射前预案查询，并将结果呈现给决策支持模块；

维修保障模块通过对知识库模块提供的维护维修手册数据进行关键词检索查询，快速为设备维护维修人员提供维修建议及更换方法，通过呈现向导式的解决措施，快速完成设备维修及更换；

知识库模块涵盖整个健康管理诊断模块运行的底层知识，包括历史信息、历史流程信息、发射平台故障模式、已知协议库、维护维修手册、最低发射条件和射前预案；

决策支持模块依据实时监测模块采集的数据、预案管理模块的射前预案以及知识库模块的最低发射条件，诊断运载火箭的健康状态，为指挥人员对现场异常情况的处置提供决策支持。

主控管理模块能够对信息控制平台进行自检测试，流程如下：

(S1)判断信息控制平台中各个模块的网络连接状态，如果连接正常，进入(S2)，否则，对连接不正常的模块进行显示；

(S2)根据协议告知链路连接正常的模块进行自检；

(S3)对各模块的自检信息(包括供电、电流和电压信息)进行采集，根据事先确定的判据判断各模块自检是否通过，如果均通过，则自检通过；否则进入步骤(S4)；

(S4)如果某个模块自检不通过，则对故障信息进行显示。

计算资源模块包括测发控计算模块、车控计算模块、信控计算模块和遥测处理计算模块，可采用集群的方式提供系统计算资源；

测发控计算模块：实现火箭测发流程的控制；

车控计算模块：实现火箭发射平台的运行控制；

信控计算模块：实现测发网络系统的数据、指令交互；

遥测处理计算模块：实现火箭遥测测试参数采集、处理和呈现。

通信管理模块以VPX总线为架构，内部集成了火箭发射平台原来分立的数据链端机、超短波电台、无线宽带车载终端、光纤通信设备、被复线通信设备、北斗车载终端以及守时设备。

通信管理模块内部采用以太网IP总线实现业务数据、信令数据、分组话音数据、话音业务的互连，能够完成信道分配、网间路由、信道组网链路层协议处理、自组网信道和透明传输信道的接入和控制、同步话音和分组话音综合处理，从而实现火箭发射平台前后端之间多种有线和/或无线通信。

网络交换模块内部集中整合了火箭发射平台原来的路由器以及地面测发控系统、地面测量系统和测发网络系统。

背板上加工有电源槽位和通用槽位，电源槽位用于插装电源管理模块，通用槽位用于插装主控管理模块、计算资源模块、数据存储模块、通信管理模块和网络交换模块。

网络交换模块通过以太网与其它模块连接，主控管理模块通过I²C与其它模块连接。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明对原来发射平台中的各个分立设备进行了高度集成和功能整合，精简了火箭发射平台地面系统规模，火箭发射平台地面系统各接口更加清晰，简化了网络管理和维护难度，降低了成本。

(2)本发明精简了火箭发射平台地面系统规模和设备数量，能够满足快速机动发射的需求。

(3)本发明相对于传统火箭发射平台，从设计源头和技术手段上进行了本质改变，集成化程度高，运行效率高，测试周期短，能够有效缩短整个商业火箭的发射周期。

(4)本发明信息控制平台还包括健康管理诊断模块，通过采集发射平台各系统运行过程数据诊断运载火箭的健康状态，能够专业高效的定位火箭发射前的故障，为可靠发射提供支撑。

(5)本发明主控管理模块能够实现其它各模块的自检测试，能够在测试开始时快速检查各组成模块的状态信息，提高了本发明信息控制平台的测试效率，保证测试结果的正确性。

附图说明

图1为本发明组成框图；

图2为模块间信息流图；

图3为健康管理诊断模块组成框图；

图4为主控管理模块自检测试流程。

具体实施方式

本发明提出了一种用于信息化火箭发射的信息控制平台，该平台是整个火箭测试发射流程指挥控制、网络连接控制、资源配置管理的中心，融合了以太网交换、三层路由、有线光纤通信、无线宽带通信等通信功能，以及地面测试流程、发射控制流程、指挥流程、指令上传下达、网络监控和健康监测等流程控制功能。

如图1所示，本发明的信息控制平台包括机箱背板以及插装在机箱背板上的电源管理模块、主控管理模块、计算资源模块、数据存储模块、通信管理模块和网络交换模块。

电源管理模块：对外部输入电源进行滤波，为信息控制平台各模块供电。

主控管理模块：能够查询和配置各模块的工作参数，显示各模块采集的信息，实现各模块的集中管控。

计算资源模块：运行火箭发射平台各系统的应用软件，用于完成地面测试流程、发射控制流程、指挥流程。包括四个计算模块，分别为测发控计算模块、车控计算模块、信控计算模块和诸元计算模块，可采用集群的方式提供系统计算资源。当然，也可以根据需要扩展计算模块。

数据存储模块：为信息控制平台提供数据存储的共用空间，用于实现火箭的地面测试流程、发射控制流程和指挥流程产生的测试数据的存储和备份。

通信管理模块：实现火箭发射平台前后端之间多种有线和/或无线通信。通信管理模块以VPX总线为架构，内部集成了火箭发射平台原来分立的数据链端机、超短波电台、无线宽带车载终端、光纤通信设备、被复线通信设备、北斗车载终端以及守时设备，形成通信控制组合，减少设备数量，优化各功能模块配置，增强各模块的功能复用。

通信管理模块内部采用以太网IP总线实现业务数据、信令数据、分组话音数据、话音业务的互连，能够完成信道分配、网间路由、信道组网链路层协议处理、自组网信道和透明传输信道的接入和控制、同步话音和分组话音综合处理，从而实现火箭发射平台前后端之间多种有线和/或无线通信。

网络交换模块：将火箭发射平台原来的路由器以及地面测发控系统、地面测量系统和测发网络系统中的各台交换机集中整合，实现信息控制平台内部各模块的互连互通，以及信息控制平台与信息控制平台外部各系统之间的信息交换。

如图2所示，背板上加工有电源槽位和通用槽位，电源槽位用于插装电源管理模块，通用槽位用于插装主控管理模块、计算资源模块、数据存储模块、通信管理模块和网络交换模块。网络交换模块通过以太网与其它模块连接，主控管理模块通过I²C与其它模块连接。

还包括健康管理诊断模块，主要是采集发射平台地面测发控系统、地面测量系统和测发网络系统运行过程数据，并结合历史信息进行处理和分析，据此诊断运载火箭的健康状态。

如图3所示，健康管理诊断模块包括流程诊断模块、实时监测模块、决策支持模块、预案管理模块、维修保障模块和知识库模块；

流程诊断模块根据知识库模块中的历史流程信息对分系统测试、地面功能检查测试、总检查测试和发射流程的执行顺序正确性及流程的耦合性进行检测及诊断，将顺序或耦合性异常的测试流程作为故障信息进行显示；

实时监测模块在火箭测试发射的各个测试阶段，对发射平台地面测发控系统、地面测量系统和测发网络系统的运行过程数据和射前必保参数进行实时采集、监测和显示，并结合历史信息对采集数据进行处理和分析，并对故障信息进行高亮显示；

预案管理模块对发射平台地面测发控系统、地面测量系统和测发网络系统的射前预案进行录入、管理和维护，并能根据实时监测模块以及流程诊断模块给出的故障信息进行射前预案查询，并将结果呈现给决策支持模块；

维修保障模块通过对知识库模块提供的维护维修手册数据进行关键词检索查询，快速为设备维护维修人员提供维修建议及更换方法，通过呈现向导式的解决措施，快速完成设备维修及更换；

知识库模块涵盖整个健康管理诊断模块运行的底层知识，包括历史信息、历史流程信息、发射平台故障模式、已知协议库、维护维修手册、最低发射条件和射前预案；

决策支持模块依据实时监测模块采集的数据、预案管理模块的射前预案以及知识库模块的最低发射条件，诊断运载火箭的健康状态，为指挥人员对现场异常情况的处置提供决策支持。

如图4所示，主控管理模块能够对信息控制平台进行自检测试，流程如下：

(S1)判断信息控制平台中各个模块的网络连接状态，如果连接正常，进入(S2)，否则，对连接不正常的模块进行显示；

(S2)根据协议告知链路连接正常的模块进行自检；

(S3)对各模块的自检信息(包括接口、供电、核心电路的电流和电压信息)进行采集，根据事先确定的判据判断各模块自检是否通过，如果均通过，则自检通过；否则进入步骤(S4)；

(S4)如果某个模块自检不通过，则对故障信息进行显示。

本发明中，背板上可以插桩其他可扩展的通用模块，也就是说本发明具备可扩展性。

实施例：

信息控制平台主要由机箱、背板、电源管理模块、主控管理模块和其他通用模块组成。

(1)机箱和背板

机箱采用全铝加固设计，实现各功能模块的快速插拔方便维修；采用导冷+风冷的散热方式，具有良好的环境适应性。

背板是机箱中所有模块的载体，为信息控制平台内部所有模块提供总线互联和电源互联。

电源管理模块中的滤波器安装在机箱内部，外部输入的电源首先经过滤波器滤波，滤波后的电源通过电源管理模块为各个功能模块提供+12V、+3.3V工作电压，模块所需的其他电源由模块自身产生。

如图2所示，机箱的背板上加工有电源槽位、主控槽位、网络交换槽位以及其它通用槽位。主控槽位为网络交换槽位以及其它通用槽位分别提供2路I²C总线；网络交换槽位则分别为每块通用模块提供2路10/100/1000M自适应以太网接口，网络交换模块具有48口千兆网络交换能力，能够支持各类二、三层网络协议。

(2)电源管理模块

电源管理模块为机箱内部板卡及风扇供电，采用1+1冗余设计，支持20V-31V电压范围输入，输出12V及3.3V_AUX，并且12V电源采用5路分组设计。

(3)主控管理模块

主控管理模块实现对组合机箱中各模块的硬件状态监测、业务配置管理以及业务信息读取等功能。

(4)计算资源模块

计算资源模块采用龙芯3A2000搭配RS780E+SB710的解决方案，同时配置了Intel高性能Intel82574以太网驱动器的方案，并用四块计算资源模块构建高可用集群系统，实现计算资源热备份，为应用软件提供稳定而可靠的运行环境。

(5)数据存储模块

数据存储模块采用飞思卡尔嵌入式MPC8379E处理器，配合外围器件集成在一块6U标准VPX卡中。并通过嵌入式Linux操作系统和相关协议栈实现了NAS和IP-SAN混合支持。使用该模块，用户可以通过千兆以太网访问存储的磁盘阵列，从而实现了数据的存储，共享和恢复。

相对于X86系统和桌面式操作系统构建的IP-SAN，该嵌入式高性能网络存储控制模块具备更小的体积、重量，更低的功耗，可忽略的噪音和更加紧凑的结构。

数据存储模块采用基于双千兆网络的RAID磁盘阵列，支持iSCSI协议，具备网络存储能力。

(6)通信管理模块

通信管理模块以VPX总线为架构，内部集成了火箭发射平台原来分立的数据链端机、超短波电台、无线宽带车载终端、光纤通信设备、被复线通信设备、北斗车载终端以及守时设备。

通信控制模块内部采用以太网IP总线实现业务数据、信令数据、分组话音等数据、话音业务的互连，功能上主要包括信道分配、网间路由、信道组网链路层协议处理、自组网信道和透明传输信道的接入和控制、同步话音和分组话音综合处理等。

(7)网络交换模块

网络交换模块的交换芯片采用博通公司的交换芯片BCM56150，提供以太网数据帧的接收、存储、转发功能，支持多种二层三层协议，从硬件上实现了二层及三层数据的全线速转发，网络交换模块提供了48个10/100/1000M以太网电接口，通过标准VPX连接器接到背板，用于数据信息传输、控制信息采集和传输。

上述实施例通过一台设备完成了原有16台设备才能完成的工作，方便了设备转运以及安装调试，同时主控管理模块还具备自检功能，实现整机快速自检测试，提升了设备的智能化水平，将测试周期缩短了2/3。

本发明未进行详细描述部分属于本领域技术人员公知常识。

Claims (10)

1.用于信息化火箭发射的信息控制平台，其特征在于：包括放置于机箱中的背板以及插装在背板上的电源管理模块、主控管理模块、计算资源模块、数据存储模块、通信管理模块和网络交换模块；

电源管理模块：对外部输入电源进行滤波，为信息控制平台各模块供电；

主控管理模块：能够查询和配置各模块的工作参数，采集各模块信息并显示，实现各模块的集中管控；

计算资源模块：运行火箭发射平台各系统的应用软件，用于完成地面测试流程、发射控制流程、指挥流程；

数据存储模块：为信息控制平台提供数据存储的共用空间，用于实现火箭的地面测试流程、发射控制流程和指挥流程产生的测试数据的存储和备份；

通信管理模块：实现火箭发射平台前后端之间多种有线和/或无线通信；

网络交换模块：实现信息控制平台内部各模块的互连互通，以及信息控制平台与信息控制平台外部各系统之间的信息交换。

2.根据权利要求1所述的用于信息化火箭发射的信息控制平台，其特征在于：还包括健康管理诊断模块，主要是采集发射平台地面测发控系统、地面测量系统和测发网络系统运行过程数据，并结合历史信息进行处理和分析，据此诊断运载火箭的健康状态。

3.根据权利要求2所述的用于信息化火箭发射的信息控制平台，其特征在于：所述健康管理诊断模块包括流程诊断模块、实时监测模块、决策支持模块、预案管理模块、维修保障模块和知识库模块；

流程诊断模块根据知识库模块中的历史流程信息对分系统测试、地面功能检查测试、总检查测试和发射流程的执行顺序正确性及流程的耦合性进行检测及诊断，将顺序或耦合性异常的测试流程作为故障信息进行显示；

实时监测模块在火箭测试发射的各个测试阶段，对发射平台地面测发控系统、地面测量系统和测发网络系统的运行过程数据和射前必保参数进行实时采集、监测和显示，并结合历史信息对采集数据进行处理和分析，并对故障信息进行高亮显示；

预案管理模块对发射平台地面测发控系统、地面测量系统和测发网络系统的射前预案进行录入、管理和维护，并能根据实时监测模块以及流程诊断模块给出的故障信息进行射前预案查询，并将结果呈现给决策支持模块；

维修保障模块通过对知识库模块提供的维护维修手册数据进行关键词检索查询，快速为设备维护维修人员提供维修建议及更换方法，通过呈现向导式的解决措施，快速完成设备维修及更换；

知识库模块涵盖整个健康管理诊断模块运行的底层知识，包括历史信息、历史流程信息、发射平台故障模式、已知协议库、维护维修手册、最低发射条件和射前预案；

决策支持模块依据实时监测模块采集的数据、预案管理模块的射前预案以及知识库模块的最低发射条件，诊断运载火箭的健康状态，为指挥人员对现场异常情况的处置提供决策支持。

4.根据权利要求3所述的用于信息化火箭发射的信息控制平台，其特征在于：主控管理模块能够对信息控制平台进行自检测试，流程如下：

(S1)判断信息控制平台中各个模块的网络连接状态，如果连接正常，进入(S2)，否则，对连接不正常的模块进行显示；

(S2)根据协议告知链路连接正常的模块进行自检；

(S3)对各模块的自检信息(包括供电、电流和电压信息)进行采集，根据事先确定的判据判断各模块自检是否通过，如果均通过，则自检通过；否则进入步骤(S4)；

(S4)如果某个模块自检不通过，则对故障信息进行显示。

5.根据权利要求1所述的用于信息化火箭发射的信息控制平台，其特征在于：计算资源模块包括测发控计算模块、车控计算模块、信控计算模块和遥测处理计算模块，可采用集群的方式提供系统计算资源；

测发控计算模块：实现火箭测发流程的控制；

车控计算模块：实现火箭发射平台的运行控制；

信控计算模块：实现测发网络系统的数据、指令交互；

遥测处理计算模块：实现火箭遥测测试参数采集、处理和呈现。

6.根据权利要求1所述的用于信息化火箭发射的信息控制平台，其特征在于：通信管理模块以VPX总线为架构，内部集成了火箭发射平台原来分立的数据链端机、超短波电台、无线宽带车载终端、光纤通信设备、被复线通信设备、北斗车载终端以及守时设备。

7.根据权利要求6所述的用于信息化火箭发射的信息控制平台，其特征在于：通信管理模块内部采用以太网IP总线实现业务数据、信令数据、分组话音数据、话音业务的互连，能够完成信道分配、网间路由、信道组网链路层协议处理、自组网信道和透明传输信道的接入和控制、同步话音和分组话音综合处理，从而实现火箭发射平台前后端之间多种有线和/或无线通信。

8.根据权利要求1所述的用于信息化火箭发射的信息控制平台，其特征在于：网络交换模块内部集中整合了火箭发射平台原来的路由器以及地面测发控系统、地面测量系统和测发网络系统。

9.根据权利要求1所述的用于信息化火箭发射的信息控制平台，其特征在于：背板上加工有电源槽位和通用槽位，电源槽位用于插装电源管理模块，通用槽位用于插装主控管理模块、计算资源模块、数据存储模块、通信管理模块和网络交换模块。

10.根据权利要求9所述的用于信息化火箭发射的信息控制平台，其特征在于：网络交换模块通过以太网与其它模块连接，主控管理模块通过I²C与其它模块连接。