CN109737828A

CN109737828A - 一种火箭起飞状态判别方法，系统及设备

Info

Publication number: CN109737828A
Application number: CN201910031706.7A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Beijing Interstellar Glory Space Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Interstellar Glory Space Technology Co Ltd
Priority date: 2019-01-14
Filing date: 2019-01-14
Publication date: 2019-05-10

Abstract

本发明提供一种火箭起飞状态判别方法，系统及设备，火箭矗立在发射台上，火箭发射台支撑力与火箭自身的重力平衡；火箭发射，判断火箭与发射台的物理连接是否断开；根据火箭轴向过载进行起飞状态的备保判别。当运载火箭矗立在发射台上时，火箭发射台支撑力与火箭自身的重力平衡。当火箭推力大于自身重力时，火箭离开发射台起飞。通过两种相互备保的方式实现对火箭起飞状态准确可靠的判别。本发明真实硬件起飞信号与过载备保判别措施保证起飞信号判别的可靠性。过载备保判别措施利用已有惯性器件敏感信息，无需任何额外硬件信号。

Description

一种火箭起飞状态判别方法，系统及设备

技术领域

本发明涉及航天技术领域，尤其涉及一种火箭起飞状态判别方法，系统及设备。

背景技术

目前大多数固体运载火箭起飞信号判别采用起飞触点硬件信号外加时间的备保的方式进行。如果起飞触电硬件信号失效，只能采用时间备保的方式判别起飞状态。但是固体发动机推力上升较快，而且受到温度影响较大，难以用时间精确判断。用时间备保判别起飞与真实起飞状态存在较大的时间差，将影响后续的火箭控制。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种火箭起飞状态判别方法，一种火箭起飞状态判别方法，方法包括：

火箭发射，判断火箭与发射台的物理连接是否断开；

根据火箭轴向过载进行起飞状态的备保判别。

优选地，判断火箭与发射台的物理连接是否断开还包括：

判断发射台上的硬件与火箭之间的物理连接信号是否中断；

如检测到发射台上的硬件与火箭之间的物理连接信号中断，则火箭起飞；

记录火箭起飞时的时间T_qf＝0，T_qf为起飞零点；

火箭正常起飞后不再进行起飞备保的判别。

优选地，根据火箭轴向过载进行起飞状态的备保判别还包括：

火箭处于尚未正常起飞状态时，按照下列步骤进行起飞备保判别；

对轴向过载N_x1大小进行判别；

当满足N_x1>N_qf时，计数器C累加一次，即计数器C表示满足过载判别条件的次数；k_qf为满足轴向过载条件的次数，k_qf为10到20；

当满足N_x1<＝N_qf时，计数器C清零；

当C>＝k_qf时，即判定火箭备保起飞；

判定备保起飞时刻相对于真实起飞零点的时间为T_qf＝k_qf×Step；Step为火箭飞行控制软件的计算时间步长；

判断出备保起飞后，不再判断火箭与发射台的物理连接是否断开。

优选地，火箭轴向是指沿运载火箭主对称轴方向；

N_qf是轴向过载判别门限，对应火箭自身重量的1.1到1.3之间；

表示连续u个计算周期内的轴向过载平均值；

N_x1,k为第k计算周期的轴向过载；

u一般取5到10。

优选地，方法还包括：

判断发射台上的硬件与火箭之间的物理连接信号是否中断；

同时进行根据火箭轴向过载进行起飞状态的备保判别；

或，

先进行根据火箭轴向过载进行起飞状态的备保判别；

再判断发射台上的硬件与火箭之间的物理连接信号是否中断；

或，

先判断发射台上的硬件与火箭之间的物理连接信号是否中断；

再进行根据火箭轴向过载进行起飞状态的备保判别。

一种火箭起飞状态判别系统，包括：发射台数据处理模块以及备保判别处理模块；

发射台数据处理模块用于获取火箭发射台当前感应的支撑力；

以及火箭发射时，判断火箭与发射台的物理连接是否断开；

备保判别处理模块用于根据火箭轴向过载进行起飞状态的备保判别。

优选地，发射台数据处理模块还用于判断发射台上的硬件与火箭之间的物理连接信号是否中断；

记录火箭起飞时的时间T_qf＝0，T_qf为起飞零点。

优选地，备保判别处理模块还用于火箭处于尚未正常起飞状态时，按照下列步骤进行起飞备保判别；

对轴向过载N_x1大小进行判别；

当满足N_x1<＝N_qf时，计数器C清零；

当C>＝k_qf时，即判定火箭备保起飞；

判定备保起飞时刻相对于真实起飞零点的时间为T_qf＝k_qf×Step；Step为火箭飞行控制软件的计算时间步长。

优选地，还包括：火箭起飞状态判别执行模块；

火箭起飞状态判别执行模块用于根据预设起飞状态判别执行控制指令，执行发射台数据处理模块，使发射台数据处理模块判断发射台上的硬件与火箭之间的物理连接信号是否中断；

同时执行备保判别处理模块进行根据火箭轴向过载进行起飞状态的备保判别；

或用于根据预设起飞状态判别执行控制指令，

先执行备保判别处理模块进行根据火箭轴向过载进行起飞状态的备保判别；

再执行发射台数据处理模块判断发射台上的硬件与火箭之间的物理连接信号是否中断；

或用于根据预设起飞状态判别执行控制指令，

先执行发射台数据处理模块判断发射台上的硬件与火箭之间的物理连接信号是否中断；

再执行备保判别处理模块进行根据火箭轴向过载进行起飞状态的备保判别。

一种执行火箭起飞状态判别方法的设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序及火箭起飞状态判别方法；

处理器，用于执行所述计算机程序及火箭起飞状态判别方法，以实现火箭起飞状态判别方法的步骤。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明中，当运载火箭矗立在发射台上时，火箭发射台支撑力与火箭自身的重力平衡。当火箭推力大于自身重力时，火箭离开发射台起飞。通过两种相互备保的方式实现对火箭起飞状态准确可靠的判别。

其中一种方式是起飞中断信号，当火箭离开发射台后，火箭与发射台的物理连接断开，通过硬件及电气设计保证起飞中断信号的发出与接收。

另一种方式根据火箭轴向过载进行起飞状态的备保判别。火箭推力大于自身重力后，运载火箭在高度方向上逐渐加速离开发射台。火箭发动机工作过程中火箭自重持续减少，但是推力持续上升直至保持基本恒定。火箭的轴向过载也随之持续增大。

本发明真实硬件起飞信号与过载备保判别措施保证起飞信号判别的可靠性。而过载备保判别措施利用已有惯性器件敏感信息，无需任何额外硬件信号；过载备保判别措施不受发动机推力建立时间的影响；过载备保判别利用起飞过程中的真实物理运动过程，可以客观反映其真实起飞状态。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为火箭起飞状态判别方法流程图；

图2为火箭起飞状态判别方法实施例流程图；

图3为火箭起飞状态判别方法实施例流程图；

图4为火箭起飞状态判别系统示意图；

图5为火箭起飞状态判别系统实施例示意图。

具体实施方式

本发明提供一种火箭起飞状态判别方法，如图1所示，方法包括：

S1，火箭发射，判断火箭与发射台的物理连接是否断开；

本发明中可以理解的是，火箭矗立在发射台上，火箭发射台支撑力与火箭自身的重力平衡；

其中，本发明中的技术领域涉及固体运载火箭的航天发射领域，适用于以固体发动机为动力的运载火箭研制，包括但不限于方案设计、工程研制、飞行试验等科学研究的试验和有效载荷的商业发射等。

火箭在发射前安置在发射台上，发射台所承受的火箭的重力即为发射台支撑力，火箭支撑力与火箭自身的重力平衡。

火箭未发射前通过线缆与发射台的物理连接，基于地面监控中心进行数据交互，火箭在起飞时需要断开与发射台的物理连接，通过断开信号来判别火箭起飞的状态。

S2，根据火箭轴向过载进行起飞状态的备保判别。

当火箭推力大于自身重力时，火箭离开发射台起飞。通过两种相互备保的方式实现对火箭起飞状态准确可靠的判别。

其中，火箭推力大于自身重力后，运载火箭在高度方向上逐渐加速离开发射台。火箭发动机工作过程中火箭自重持续减少，但是推力持续上升直至保持基本恒定。火箭的轴向过载也随之持续增大。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将运用具体的实施例及附图，对本发明保护的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。

本发明提供的实施例中，如图2所示，判断火箭与发射台的物理连接是否断开还包括：

S11，判断发射台上的硬件与火箭之间的物理连接信号是否中断；

如未中断则表明发射台上的硬件与火箭之间的物理连接还在保持。

S12，如检测到发射台上的硬件与火箭之间的物理连接信号中断，则火箭起飞；

S13，记录火箭起飞时的时间T_qf＝0，T_qf为起飞零点；

S14，火箭正常起飞后不再进行起飞备保的判别。

通过上述方式判断了火箭起飞，并脱离了发射台，火箭正常起飞后不再进行起飞备保的判别，只进行火箭与发射台的物理连接是否断开的条件判断。

这里所描述的技术可以实现在硬件，软件，固件或它们的任何组合。所述的各种特征为模块，单元或组件可以一起实现在集成逻辑装置或分开作为离散的但可互操作的逻辑器件或其他硬件设备。在一些情况下，电子电路的各种特征可以被实现为一个或多个集成电路器件，诸如集成电路芯片或芯片组。

本发明还提供一实施例，如图3所示，根据火箭轴向过载进行起飞状态的备保判别还包括：

S21,火箭处于尚未正常起飞状态时，按照下列步骤进行起飞备保判别；

S22,对轴向过载N_x1大小进行判别；

过载是运载火箭领域的公知术语，是一种表征火箭飞行的客观物理量；

轴向是指沿运载火箭主对称轴方向。

S23,当满足N_x1>N_qf时，计数器C累加一次，即计数器C表示满足过载判别条件的次数；k_qf为满足轴向过载条件的次数，k_qf为10到20；

S241,当满足N_x1<＝N_qf时，计数器C清零；

S242,当C>＝k_qf时，即判定火箭备保起飞；

S25,判定备保起飞时刻相对于真实起飞零点的时间为T_qf＝k_qf×Step；Step为火箭飞行控制软件的计算时间步长；

S26,判断出备保起飞后，不再判断火箭与发射台的物理连接是否断开。

其中，N_qf是轴向过载判别门限，一般对应火箭自身重量的1.1到1.3之间，根据火箭理论起飞状态进行设定；

其中表示最近连续u个计算周期内的轴向过载平均值；

N_x1,k为第k计算周期的轴向过载；

u一般取5到10；

Step为火箭飞行控制软件的计算时间步长；

k_qf为满足轴向过载条件的次数，一般为10到20；

其中，载备保判别措施不受发动机推力建立时间的影响；过载备保判别利用起飞过程中的真实物理运动过程；客观反映其真实起飞状态。

上述实施方式都是基于火箭发射，判断火箭与发射台的物理连接是否断开；以及根据火箭轴向过载进行起飞状态的备保判别的单一判断方式来进行。为了保证火箭起飞判别的可靠性，本发明还提供一实施例，火箭矗立在发射台上，火箭发射台支撑力与火箭自身的重力平衡之后还包括：

判断发射台上的硬件与火箭之间的物理连接信号是否中断；

同时进行根据火箭轴向过载进行起飞状态的备保判别；

这里是将判断发射台上的硬件与火箭之间的物理连接信号是否中断以及进行根据火箭轴向过载进行起飞状态的备保判别，同时进行，二个判断方式均判断火箭起飞后，即为火箭已经进入正常起飞，如果二者判断结果不一致，则用户需要查找问题，这样保证火箭起飞判断的可靠性。

还可以采用先进行根据火箭轴向过载进行起飞状态的备保判别；再判断发射台上的硬件与火箭之间的物理连接信号是否中断。

这里是在对火箭轴向过载进行起飞状态的备保判别之后，进行判断发射台上的硬件与火箭之间的物理连接信号是否中断。

如果对火箭轴向过载进行起飞状态的备保判别为起飞状态后，通过判断发射台上的硬件与火箭之间的物理连接信号是否中断来进行有效的验证。

还可以采用先判断发射台上的硬件与火箭之间的物理连接信号是否中断；再进行根据火箭轴向过载进行起飞状态的备保判别。

这里是在判断发射台上的硬件与火箭之间的物理连接信号是否中断之后，再进行根据火箭轴向过载进行起飞状态的备保判别。

如果判断发射台上的硬件与火箭之间的物理连接信号中断后，进行根据火箭轴向过载进行起飞状态的备保判别来进行有效的验证，验证火箭起飞是否成功。

上述实施方式中，进行起飞备保判别过程中，可以将过载折算成视加速度或加速度进行替换同样可以达到发明目的。

当运载火箭矗立在发射台上时，火箭敏感到地面支撑力与火箭自身的重力平衡。当火箭推力大于自身重力时，火箭离开发射台起飞。通过两种相互备保的方式实现对火箭起飞状态准确可靠的判别。

本发明还提供一种火箭起飞状态判别系统，如图4所示，包括：发射台数据处理模块1以及备保判别处理模块2；

发射台数据处理模块1用于获取火箭发射台当前感应的支撑力；以及火箭发射时，判断火箭与发射台的物理连接是否断开；

备保判别处理模块2用于根据火箭轴向过载进行起飞状态的备保判别。

本发明中的模块设计代码或指令，可以是软件和/或固件由处理电路包括一个或多个处理器执行，如一个或多个数字信号处理器(DSP)，通用微处理器，特定应用集成电路(ASICs)，现场可编程门阵列(FPGA)，或者其它等价物把集成电路或离散逻辑电路。因此，术语“处理器，”由于在用于本文时可以指任何前述结构或任何其它的结构更适于实现的这里所描述的技术。另外，在一些方面，本公开中所描述的功能可以提供在软件模块和硬件模块。

本发明中，发射台数据处理模块1还用于判断发射台上的硬件与火箭之间的物理连接信号是否中断；如检测到发射台上的硬件与火箭之间的物理连接信号中断，则火箭起飞；记录火箭起飞时的时间T_qf＝0，T_qf为起飞零点。

备保判别处理模块2还用于火箭处于尚未正常起飞状态时，按照下列步骤进行起飞备保判别；对轴向过载N_x1大小进行判别；当满足N_x1>N_qf时，计数器C累加一次，即计数器C表示满足过载判别条件的次数；k_qf为满足轴向过载条件的次数，k_qf为10到20；当满足N_x1<＝N_qf时，计数器C清零；当C>＝k_qf时，即判定火箭备保起飞；判定备保起飞时刻相对于真实起飞零点的时间为T_qf＝k_qf×Step；Step为火箭飞行控制软件的计算时间步长。

如果在硬件中实现，本发明涉及一种装置，例如可以作为处理器或者集成电路装置，诸如集成电路芯片或芯片组。可替换地或附加地，如果软件或固件中实现，所述技术可实现至少部分地由计算机可读的数据存储介质，包括指令，当执行时，使处理器执行一个或更多的上述方法。例如，计算机可读的数据存储介质可以存储诸如由处理器执行的指令。

本发明中，如图5所示，还包括：火箭起飞状态判别执行模块3；

火箭起飞状态判别执行模块3用于根据预设起飞状态判别执行控制指令，执行发射台数据处理模块，使发射台数据处理模块判断发射台上的硬件与火箭之间的物理连接信号是否中断；

火箭起飞进程可以由用户自行设置，选择相应的判断方式。具体判断方式可以采用本申请的实施方式。

或用于根据预设起飞状态判别执行控制指令，

本发明还提供一种执行火箭起飞状态判别方法的设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序及火箭起飞状态判别方法；

可能以许多方式来实现本发明的方法以及装置。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本发明的方法以及装置。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本发明的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本发明实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本发明的方法的机器可读指令。因而，本发明还覆盖存储用于执行根据本发明的方法的程序的记录介质。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种火箭起飞状态判别方法，其特征在于，方法包括：

火箭发射，判断火箭与发射台的物理连接是否断开；

根据火箭轴向过载进行起飞状态的备保判别。

2.根据权利要求1所述的火箭起飞状态判别方法，其特征在于，

判断火箭与发射台的物理连接是否断开还包括：

判断发射台上的硬件与火箭之间的物理连接信号是否中断；

记录火箭起飞时的时间T_qf＝0，T_qf为起飞零点；

火箭正常起飞后不再进行起飞备保的判别。

3.根据权利要求1或2所述的火箭起飞状态判别方法，其特征在于，

根据火箭轴向过载进行起飞状态的备保判别还包括：

对轴向过载N_x1大小进行判别；

当满足N_x1<＝N_qf时，计数器C清零；

当C>＝k_qf时，即判定火箭备保起飞；

4.根据权利要求3所述的火箭起飞状态判别方法，其特征在于，

火箭轴向是指沿运载火箭主对称轴方向；

N_qf是轴向过载判别门限，对应火箭自身重量的1.1到1.3之间；

表示连续u个计算周期内的轴向过载平均值；

N_x1,k为第k计算周期的轴向过载；

u一般取5到10。

5.根据权利要求1或2所述的火箭起飞状态判别方法，其特征在于，方法还包括：

判断发射台上的硬件与火箭之间的物理连接信号是否中断；

同时进行根据火箭轴向过载进行起飞状态的备保判别；

或，

先进行根据火箭轴向过载进行起飞状态的备保判别；

或，

再进行根据火箭轴向过载进行起飞状态的备保判别。

6.一种火箭起飞状态判别系统，其特征在于，包括：发射台数据处理模块以及备保判别处理模块；

以及火箭发射时，判断火箭与发射台的物理连接是否断开；

7.根据权利要求6所述的火箭起飞状态判别系统，其特征在于，

发射台数据处理模块还用于判断发射台上的硬件与火箭之间的物理连接信号是否中断；

记录火箭起飞时的时间T_qf＝0，T_qf为起飞零点。

8.根据权利要求6所述的火箭起飞状态判别系统，其特征在于，

备保判别处理模块还用于火箭处于尚未正常起飞状态时，按照下列步骤进行起飞备保判别；

对轴向过载N_x1大小进行判别；

当满足N_x1<＝N_qf时，计数器C清零；

当C>＝k_qf时，即判定火箭备保起飞；

9.根据权利要求6所述的火箭起飞状态判别系统，其特征在于，

还包括：火箭起飞状态判别执行模块；

或用于根据预设起飞状态判别执行控制指令，

10.一种执行火箭起飞状态判别方法的设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序及火箭起飞状态判别方法；

处理器，用于执行所述计算机程序及火箭起飞状态判别方法，以实现如权利要求1至5任意一项所述火箭起飞状态判别方法的步骤。