运载火箭数字化智能数据评估系统

论文摘要

航天科学技术是一个国家军事、经济和科技实力的综合标志,是各个国家竞相发展的关键领域。运载火箭作为重要的航天运输工具,是航天科学技术运用的综合体现。以长征3号,长征5号为代表的运载火箭具有发射成功率高,运载能力强的特点,新型大推力运载火箭更肩负着未来运载大吨位空间站、登月工程等重大任务。运载火箭结构复杂,体系庞大,造价昂贵,只有发射前具备实装条件,严重制约后备技术人员培训和运载火箭测发经验的积累,即便在有实装的情况下,运载火箭的上电测试会降低电子元件使用寿命,影响发射成功率。为确保运载火箭测试发射“万无一失”的目标,运载火箭数字化测试仿真系统被应用开发,该系统对运载火箭测试发射各系统和设备进行数据和视景仿真,模拟火箭实装测试发射,设立故障模型,达到训练技术人员测发操作和增强技术人员应对突发情况的能力。本论文研究和开发的运载火箭数字化智能数据评估系统,是作为运载火箭数字化测试仿真系统的一部分。本系统通过测试数据服务器,从阵地C3I网、遥测数据光盘、飞行数据关盘、笔录仪文件等途径获取运载火箭测试数据,建立基于长征系列运载火箭测试的数据仓库,集合测试数据仓库、故障知识库,测试仿真模型库,视景仿真模型库,数值仿真模型库及测试设备模件库构建运载火箭数据中心,作为运载火箭数字化智能测试仿真系统的底层支持,实现运载火箭测试数据的接收、储存、显示及智能判读,达到减少人为干预错误,提高测试精确度的目的。该系统主要在三个方面做了大量工作:一,对运载火箭测试仿真系统充分研究和对本系统具体要求充分了解的基础上,提出了本数字化智能数据评估系统的总体思路和具体设计方案;二,在windows 2003 Server,Windows XP操作系统上,用Microsoft Visual Net 2005为软件开发工具,实现了本系统主要功能;三,对本系统进行功能行实验,分析其性能。本论文主要运用了两个关键技术:一,基于XML的数据表示格式,可以充分利用标准的优势,在技术上获得更多的工具支持;二,基于中介者和职责链模式的多线程通信,解决了系统实时性差的问题。论文的创新点主要包括两个方面:首次在火箭数据判读中对一致性的评价引入定量标准,通过在接受转发上对全局信息进行统一处理,避免了各评估终端重复劳动;首次使用相关系数描述火箭参数的趋势和同步变化情况,表征了两个参数相关性的强弱,比以往的描述方法更加准确,能直观反映参数的趋势和同步变化,便于判断和决策。通过对软件的测试和性能分析,该软件实现了一个实时的,多用户的分布式系统,具有良好的人机交互界面、效率高、维护性强和防误操作等优点。在效率上:本软件占用的CPU开销不超过配置计算机的35%,内存开销不超过75%;指显画面显示刷新周期1S,服务器、接口微机双机切换响应时间<1.2s;在可维护性上:软件易于测试、易于修改维护、易于增加、删除个别功能;在容错性上:对错误的数据和操作具有报警功能,能够防止用户误操作。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 课题来源及研究意义
• 1.1.1 相关概念及课题背景
• 1.1.2 课题来源
• 1.1.3 研究意义
• 1.2 仿真数据评估国内外研究现状
• 1.3 本文主要研究内容及结构组织
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 结构组织
• 第二章 系统相关理论
• 2.1 系统相关理论
• 2.1.1 软件设计原理
• 2.1.2 面向对象的方法
• 2.1.3 软件多线程技术
• 2.1.4 接口设计原则
• 2.2 运载火箭测试发射
• 2.2.1 遥测数据处理
• 2.2.2 C3I 系统与仿真
• 2.2.3 运载火箭仿真训练
• 2.3 关键支撑理论
• 2.3.1 基于中介者和职责链模式的多线程通信调度
• 2.3.2 基于XML 数据表示格式
• 2.4 本章小结
• 第三章 运载火箭数字化智能数据评估系统设计
• 3.1 系统任务分析
• 3.2 系统构架设计
• 3.2.1 数据转发模块
• 3.2.2 数据评估模块
• 3.2.3 数据评估数据库模块
• 3.2.4 数据显示模块
• 3.3 系统软件实现功能需求分析
• 3.3.1 数据导入
• 3.3.2 实时接收 C3I 系统转发的信息
• 3.3.3 支持人工录入数据
• 3.3.4 数据自动判读
• 3.3.5 数据分析比对
• 3.3.6 数据评估参数选择设计
• 3.3.7 参数模板功能需求
• 3.3.8 数据显示方式设计
• 3.4 系统设计方法
• 3.4.1 基于XML 的数据表示格式设计方法
• 3.4.2 基于流程管理的显示设计方法
• 3.4.3 基于3σ统计评估方法
• 3.5 本章小结
• 第四章 运载火箭数字化智能数据评估系统实现
• 4.1 数据评估系统环境搭建
• 4.1.1 系统硬件环境
• 4.1.2 系统软件结构
• 4.2 数据接口部件实现
• 4.2.1 数据库管理
• 4.2.2 数据库远程访问
• 4.3 服务器双工部件实现
• 4.3.1 自动切换功能
• 4.3.2 人工切换功能
• 4.4 客户数据库管理实现
• 4.5 本章小结
• 第五章 运载火箭数字化智能数据评估系统测试
• 5.1 运载火箭数字化智能数据评估系统测试流程
• 5.2 RPS 软件功能及数据管理测试
• 5.2.1 RPS 软件功能界面
• 5.3 DbManage 软件功能及测试
• 5.3.1 任务管理
• 5.3.2 项目管理
• 5.3.3 测试参数管理
• 5.4 Estimator 软件功能及测试
• 5.4.1 基于流程的显示
• 5.4.2 相关性分析
• 5.5 系统性能总结
• 5.5.1 系统运行质量
• 5.5.2 系统合格性
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论和展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献