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地面计算机系统:指挥控制的灵魂

http://www.sina.com.cn  2008年09月29日12:35   中国电子报

  在我国航天史上,载人航天工程是规模最大、系统最复杂、技术难度最高的航天系统工程,它标志着我国航天事业进 入了具有里程碑意义的崭新阶段。而在此工程中,载人飞船从发射升空、在太空遨游直至安全返回地面,都是由地面测控中心 计算机系统控制和管理的,如果没有计算机系统,飞船就会像断线的风筝一样失去控制,不知漂向何方,后果将不堪设想。因 此可以说,载人航天地面支持计算机系统是对飞船进行指挥控制的灵魂,是信息交换的枢纽和信息处理的中心,在载人航天工 程中起着举足轻重的作用。而地面测控中心计算机系统都由哪些部分组成,系统又如何实现对载人飞船的远程控制,一直是鲜 为人知的问题。

  三大中心保障飞船出行

  “神舟七号”载人航天工程由测控通信系统、着陆场系统、发射场系统、航天员系统、飞船系统、火箭系统、空间应 用系统七大部分组成。发射场系统指挥控制中心计算机系统(简称“地面支持计算机系统”)由中电科技集团第十五所主要承 担,该系统包括发射场系统中的测发指挥监控系统和测控通信系统中的计算机系统。其中,地面测控中心计算机系统是载人航 天地面测控系统的核心,为整个载人航天活动的指挥控制提供决策依据。

  在整体地面支持计算机系统中,北京航天指挥控制中心、东风指挥控制中心、西安卫星测控中心三个中心计算机系统 可谓是其中三大核心系统。其中,北京航天指挥控制中心是我国航天活动和其他试验项目的指挥控制和决策中心,承担着载人 航天飞船的飞行控制和回收着陆控制任务。

  该中心的计算机系统是航天活动地面测控系统的信息交换枢纽和信息处理中心,负责遥、外测数据的接收、处理和显 示,遥控指令和注入数据的生成与实施,飞行计划的生成,飞船飞行轨道及姿态的计算、确定与控制,飞船的返回控制与监视 ,返回舱的回收、搜救以及对留轨舱的管理与控制等。为飞行中的飞行器变轨、调姿、制动、返回控制和机动飞行等提供决策 依据,并实施指挥控制。

  东风指挥控制中心则是我国航天飞行器发射的指挥控制中心,该中心的计算机系统是发射场区地面测控系统的信息处 理中心及信息交换枢纽,对飞行器上升段飞行及安全逃逸负有全面的责任,该计算机系统也可用于其他航天器发射和武器试验 任务。西安卫星测控中心是我国卫星测控领域对外开放的重要窗口,在载人航天工程中,从载人航天的高可靠性出发,西安中 心是北京中心的备份中心,以确保整个飞船的运行控制和返回控制与管理的绝对可靠,该中心的计算机系统既可用于载人航天 活动,也可为卫星的测控和管理及其他试验任务服务。

  陆海远程监控架起通信桥梁

  在载人航天飞船运行过程中,如何更好地保障与飞船的实时数据传输,以及对飞船进行实时监测、管理和指挥,是保 障飞船正常运行和宝贵数据回收的关键。在这方面,陆上固定站USB远程监控系统和海上测量船成为地面支持计算机系统中 的两把利剑。

  东风测发指挥监控系统是载人航天飞船系统发射场的一个重要组成部分。该系统在东风中心的统一指挥管理下,在载 人飞船系统测试发射过程中担负着对火箭、飞船和发射场勤务设备的指挥、管理、监测、监视、控制和辅助决策、数据处理方 面的职能。

  从地域分布来看,它分别设置在国内和国外两部分,国内的USB活动站主要完成载人航天工程飞船返回段的测控任 务,设在境外的USB活动站主要完成载人航天工程飞船返回制动段的测控任务。在地面支持计算机系统中,有6个陆上固定 站USB远程监控系统。这是我国新建的S波段航天测控网计算机系统,它由陆站、船站和车载站构成S波段航天测控网。

  USB远程监控计算机系统能够实时将测控设备测得的数据传向指控中心,实时处理外遥测数据,以及应急发送遥控 指令,计算并预报飞行器的特点等。在海上计算机系统中,远望1、2、3、4、5、6号测量船是我国航天测控网中的海上 站,远望船实时中心计算机系统是船内的信息交换和处理的中枢。

  技术创新构筑坚实后盾

  载人航天工程地面支持计算机系统交付使用后,成功执行了神一至神七飞船试验任务。据了解,十五所在从1995 年至2008年的13年间,共为载人航天工程研制开发完成了20多套计算机系统。

  这些为载人航天工程提供坚实保障的地面支持计算机系统,其本身包含了多项卓越的技术创新成果。

  例如,在航天测控领域里首次创建并实现了基于网络的功能分布式计算机系统体系结构,并将此结构成功地运用于强 实时系统;在西安中心计算机系统中,首次实现了由硬件支持的n+k多机实时动态备份技术,大大提高了系统的可靠性和效 率,这种n台工作,k台备份((k≤n)的做法是我国航天测控史上对双工体制的突破,在国际航天领域处于领先地位;首 次在中心计算机系统中实现了对控制航天器指令和注入数据的透明传愉以及对USB测控站的透明工作模式;在网络应用中首 次在我国测控网中采用TCP/IP协议作实时控制和信息传输;在神七任务中首次采用十五所最新研制的SCS-32-2 通信服务器、同步双工控制器、CDC-8同步通信双工拉制器等等。


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