基于橋接模式的雙網(wǎng)絡重復使用運載器控制系統(tǒng)冗余技術

漆光平 孫 鵬 李光杰

北京航天自動控制研究所，北京 100854

基于橋接模式的雙網(wǎng)絡重復使用運載器控制系統(tǒng)冗余技術

漆光平 孫 鵬 李光杰

北京航天自動控制研究所，北京 100854

根據(jù)重復使用運載器因面臨惡劣電磁環(huán)境而對控制系統(tǒng)提出的可重用、高可靠性要求，提出了一種基于橋接控制器的四余度1773A光纖總線雙網(wǎng)絡冗余控制系統(tǒng)方案。該方案在實時性、數(shù)據(jù)處理、緩解信息擁塞、電磁兼容性等方面具有較好的優(yōu)勢，控制系統(tǒng)實現(xiàn)了集控制、傳感、通信、網(wǎng)絡、故障診斷與容錯處理于一體的功能。通過對計算機、綜合控制器、伺服機構等關鍵部組件及系統(tǒng)級總線進行冗余設計，提高了系統(tǒng)的可靠性。

重復使用運載器;控制系統(tǒng);冗余技術;1773A總線;網(wǎng)絡

可重復使用的概念由馮·布勞恩和錢學森于20世紀中期提出?？芍貜褪褂眠\載器(Reusable Launch Vehicle，RLV)是指可重復使用、能夠快速穿越大氣層、自由往返于地球表面與太空之間的多用途飛行器。它既可以快速、便利地向空間運送有效載荷，也可以較長時間在軌停留和機動飛行，在完成任務后，又可安全、準確地降落在地面，是航空、航天技術高度結合的產物［1］?？芍貜褪褂眠\載器(RLV)通過提高運載器本身的可靠性，采用多次重復使用，費用均攤的原則，大大降低發(fā)射費用［2］。

從上世紀50年代至今，可重復使用運載器經(jīng)過六十多年的技術探索和發(fā)展，取得了不少顯著的研究成果［1-3］。美國在可重復使用運載器研究領域一直處于世界前列，代表著世界發(fā)展的最高水平。從上個世紀60年代開始，美國先后開展了航天飛機、X-34，X-37，X-43A 等十余項研發(fā)計劃，其中，只有航天飛機投入了實際使用。1981年哥倫比亞號航天飛機首飛成功標志著天地往返運輸系統(tǒng)實現(xiàn)了部分可重復使用。2010年4月以來，美國軌道試驗飛行器X-37B先后進行了2次成功飛行試驗，極大地轟動了國際航空航天界。X-37B由空軍快速能力辦公室負責研制，由運載火箭發(fā)射入軌，執(zhí)行在軌任務后可按需自主返回，水平降落在跑道上。X-37B可以在軌道停留270d，可自動離軌，再入大氣層后以自動駕駛模式返回地球，將為美國提供一種可重復使用的空間機動飛行器。

此外，俄羅斯能源火箭航天公司正在研發(fā)“快船號”新一代可重復使用載人航天飛行器，也倍受關注。歐洲、日本、印度等國家和地區(qū)也紛紛提出了可重復使用運載器的計劃和方案。

總的看來，當前世界各國的航天器基本上都是由一次性使用的運載火箭或航天飛機來發(fā)射，其發(fā)射費用過高，發(fā)射準備時間長，安全性也有待提高［4］。與運載火箭等一次性運載器相比，可重復使用運載器可再入大氣層、降落在指定地點，進行簡單維修或更換少量部件后又可再次執(zhí)行飛行任務，其成本相對較低。新一代可重復使用運載器在成本、發(fā)射周期、智能自主性、重用性、安全性和可靠性方面均具有較強的優(yōu)勢。

由此可見，運載器的重復使用是降低航天運輸成本和提高運載能力的重要措施。隨著美國X-37B兩次成功試飛，可以預見，不久的將來更多的新型重復使用運載器將出現(xiàn)［5］，重復使用運載器將成為航天運輸系統(tǒng)發(fā)展的重要方向。因此，開展可重用、高可靠性控制系統(tǒng)研究對于重復使用運載器的發(fā)展具有重要意義。

1 重復使用運載器控制系統(tǒng)構成

重復使用運載器的控制系統(tǒng)主要由導航與制導系統(tǒng)、姿控系統(tǒng)、地面測發(fā)控系統(tǒng)等組成?？刂葡到y(tǒng)的功能是控制運載器沿預定飛行程序角穩(wěn)定飛行，實施導航和制導控制，將衛(wèi)星等有效載荷按要求的參數(shù)準確送入預定軌道，并成功自主返回。在飛行過程中，按預定時間引爆相應的火工品，為運載器其它系統(tǒng)提供時間信號和狀態(tài)控制信號。

重復使用運載器的控制系統(tǒng)設備主要包括捷聯(lián)慣性測量組合、飛行控制計算機、配電器、綜合控制器、電源系統(tǒng)以及伺服子系統(tǒng)(包括舵機控制器及若干舵機)等。

各組成部分的功能如下:

1)飛行控制計算機作為控制系統(tǒng)的核心，實時進行導航信息提取、制導律和姿態(tài)控制律運算與指令輸出、時序控制、總線管理、信號采集及測試、任務規(guī)劃與管理等;

2)慣性測量組合用于測量運載器的線運動和角運動參數(shù)，提供制導、姿控系統(tǒng)用于解算位置、速度、姿態(tài)角等信息;

3)大視場星敏感器通過不同區(qū)域多次測星，利用多星矢量定姿技術，在線分離星敏感器安裝誤差及姿態(tài)偏差，為慣性導航提供修正;

4)太陽/地球敏感器用于在軌飛行時測量運載器軸線與太陽矢量、地球矢量之間的角度，以確定運載器在空間的姿態(tài);

5)大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)采樣運載器不同位置上的壓力傳感器輸出，根據(jù)壓力分布的數(shù)值，推算大氣數(shù)據(jù);

6)雷達高度表用于測量相對地理高度作為輔助導航信息，為著陸階段提供精確的高度信息;

7)儀表或微波著陸系統(tǒng)接收裝置，作為輔助導航設備，向著陸過程中的運載器提供著陸引導信息，獲取航向道、下滑道和距離等著陸信息;

8)綜合控制器接收飛行控制計算機的控制指令，對RCS噴管進行開關控制，還可根據(jù)飛行時序對相關火工品進行引爆控制，并將相關狀態(tài)信息至其他分系統(tǒng)(如遙測等);

9)配電器對電源系統(tǒng)的供電進行合理分配，實現(xiàn)控制系統(tǒng)儀器配電、轉電、斷電;

10)伺服子系統(tǒng)包括舵機控制器、舵機，飛行控制計算機輸出控制指令給伺服子系統(tǒng)，舵機控制器完成相關伺服小回路的校正網(wǎng)絡和信號驅動，實現(xiàn)對舵機的控制。

2 控制系統(tǒng)冗余技術

2.1 冗余技術現(xiàn)狀

冗余技術的內涵就是通過投入超過常規(guī)設計所需的外加資源，抵消故障產生的后果，達到提高可靠性的目的［6］。冗余技術是大幅度提高系統(tǒng)可靠性、安全性的有效手段，可提高系統(tǒng)抑制和校正整體性故障的能力［7］。對于重要的控制系統(tǒng)或控制系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，包括工業(yè)領域［8-9］和航空航天領域的控制系統(tǒng)［10］，均大量采用冗余技術以提高系統(tǒng)的可靠性。例如，美國大力神II導彈飛行控制系統(tǒng)增加冗余備份系統(tǒng)后，其可靠性從0.887提高至0.9995。

冗余按其實現(xiàn)原理可分為硬件冗余技術和解析冗余技術。早期的冗余技術為硬件冗余技術，是基于多個功能相同的硬件并聯(lián)實現(xiàn)的。硬件冗余技術雖然提高了系統(tǒng)的可靠性，但也有增加系統(tǒng)的成本、結構復雜、重量增加等不足;較為復雜的冗余技術是解析冗余技術。該技術通過利用系統(tǒng)不同部件之間的內在聯(lián)系和功能上的冗余來實現(xiàn)，不需要增加硬件設備，成本低，易于實現(xiàn)。常用的典型的硬件冗余結構有:串聯(lián)式結構、并聯(lián)式結構、串并或并串式結構、表決式冗余結構、儲備式結構等。冗余設計需要更多的資源，增加系統(tǒng)的復雜性，宜在采用其他可靠性設計不滿足可靠性要求時采用［6］。

對于可靠性要求高的復雜控制系統(tǒng)，如航天飛機、運載火箭、導彈等飛行控制系統(tǒng)，需考慮成本、復雜程度、工程實現(xiàn)性的問題，通常將上述冗余技術綜合應用，達到提高系統(tǒng)可靠性的目的。

2.2 冗余的必要性

控制系統(tǒng)作為重復使用運載器的核心系統(tǒng)，直接決定著飛行的成敗。重復使用運載器需多次重復使用，每次飛行過程中面臨溫差范圍大、發(fā)射及返航過載大、空間輻射干擾等惡劣工作環(huán)境，飛行時間長，飛行過程復雜，控制系統(tǒng)的電子設備容易受到單粒子效應的影響(主要包括:單粒子翻轉、單粒子擊穿等)。作為重復使用運載器神經(jīng)中樞的制導、導航與控制技術，在整個飛行過程中必須滿足組合體上升飛行、再入返回的要求。尤其是再入返回段，涉及多種工作方式和模式，對導航、制導和姿態(tài)控制技術的要求不僅是高精度，而且還要求運載器冗余度要高、可靠性要高?？刂葡到y(tǒng)的可靠性是決定重復使用運載器正常飛行和多次重復使用最為重要的關鍵因素之一。

控制系統(tǒng)可靠性可從三個方面采取措施［6］:1)采用高可靠性元器件或部件構建控制系統(tǒng)?？煽啃愿叩南到y(tǒng)要求使用高可靠性的元器件，采用降額設計，采取隔離或防護設計提高系統(tǒng)的環(huán)境適應性;

2)簡化系統(tǒng)結構，采用經(jīng)過充分考核成熟的設計。采用經(jīng)過充分考核成熟的設計，可以降低風險，可靠性得以保證;

3)采用冗余技術，冗余技術是提高可靠性設計的重要途徑之一。

對于重復使用運載器飛行控制系統(tǒng)，涉及到十幾種重要部組件，系統(tǒng)的組成復雜，需完成的自主控制功能多，對控制系統(tǒng)的可靠性提出了很高的要求。通常情況下，僅通過提高元器件的可靠性來保證系統(tǒng)的高可靠性，將給元器件制造帶來難以克服的困難，代價高昂。在一定的可靠性水平的元器件基礎上，采用冗余技術是提高控制系統(tǒng)可靠性，得到高可靠性系統(tǒng)的最有效的設計措施。特別是重復使用運載器飛行控制系統(tǒng)，面臨重復使用的需求，可靠性要求極高，為保證運載器的安全性，采用冗余技術是非常必要的。

2.3 控制系統(tǒng)冗余設計

控制系統(tǒng)總體方案采用冗余技術設計，在系統(tǒng)設計上保證全系統(tǒng)至少可在一度故障下完成飛行任務，核心控制單機及總線至少按三余度設計，保證控制系統(tǒng)在多模故障模式下飛行成功。

為具備自主再入返航的能力，重復使用運載器控制系統(tǒng)的信息量相對于運載火箭而言，已大大增加，飛行時間也相對長，面臨的環(huán)境也相對復雜;與戰(zhàn)斗機控制系統(tǒng)相比，重復使用運載器控制系統(tǒng)無視頻信息傳輸，其信息量相對少，但面臨惡劣的空間電磁環(huán)境，且以自主控制方式為主。綜合考慮到信息量大小及其處理與傳輸要求、可靠性要求、實時性要求、系統(tǒng)的復雜程度等因素，重復使用運載器控制系統(tǒng)總體架構采用基于四余度的1773A總線進行系統(tǒng)級冗余設計，主要包括導航與制導系統(tǒng)、姿控系統(tǒng)、配電系統(tǒng)和時序控制系統(tǒng)，形成了集控制、傳感、通信、網(wǎng)絡、故障診斷與容錯處理于一體的高度綜合化計算機網(wǎng)絡，由2個局域網(wǎng)構成，局域網(wǎng)之間通過橋接計算機交換信息，如圖1所示。系統(tǒng)除了采用分系統(tǒng)級冗余技術外，對重要的部組件和電路級、元器件級也采用冗余設計，以提高系統(tǒng)整體的容錯能力和可靠度。

圖1 重復使用運載器控制系統(tǒng)總體架構

2.3.1 總線冗余結構設計

對于長導線、遠距離控制，從成本、可靠性和電磁兼容性角度來看，并行總線已不再適合應用，而常采用串行總線，既簡單又可靠。目前，常用的總線有汽車電子中常用的 CAN串行總線［11-12］、軍用1553B總線［13-14］、高檔轎車使用的MOST高速多媒體傳輸總線［15］、1773 光纖總線［16-18］、低速 LIN 串行總線、工業(yè)控制RS232/RS485串行總線和航空ARINC629總線［10］等。隨著光纖技術的不斷發(fā)展以及第四代航空電子系統(tǒng)傳輸視頻信息的應用需求，性能更高的SCI總線傳輸速率可達8～16Gb/s，而FC總線最高傳輸速率可達到1 ～4Gb/s［19］。

對于重復使用運載器控制系統(tǒng)無視頻信息的傳輸，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量不大，但對實時性、可靠性要求高。因此，選用傳輸速率適中的1553B總線或其光纖版1773A總線即可?？紤]到飛行過程中，面臨空間粒子輻射效應、雷擊、運載器內電子系統(tǒng)間電磁干擾、長導線效應、靜電釋放等影響系統(tǒng)正常運行的風險因素，如果系統(tǒng)電磁兼容性設計不夠合理，可能造成系統(tǒng)出現(xiàn)嚴重錯誤、甚至致命性的問題，采用屏蔽雙絞線的1553B總線已不能滿足運載器在惡劣電磁環(huán)境下高性能和高可靠性的數(shù)據(jù)傳輸要求，而1773A總線傳輸速率可達20Mb/s，具有重量輕、所占空間小、抗電磁干擾、不產生電磁干擾、電氣隔離性能好、無長導線效應等優(yōu)點，從性能和可靠性方面來看，重復使用運載器控制系統(tǒng)采用1773A總線更為合理。

在本系統(tǒng)中采用了2個四余度1773A總線網(wǎng)絡，滿足了數(shù)據(jù)傳輸、實時控制、故障判別與處理和地面測發(fā)控系統(tǒng)對運載器進行遠程測試的需求。其中，導航與制導系統(tǒng)由于需實時地長期與飛行控制計算機傳遞信息，信息量大，而獨占一個網(wǎng)絡。其余控制系統(tǒng)部分則構成另一個網(wǎng)絡，該網(wǎng)絡用于傳遞控制信號，完成驅動執(zhí)行機構、引爆火工品等控制，對實時性要求較高，網(wǎng)絡的負擔不能過重，避免系統(tǒng)對控制指令響應不及時的情況出現(xiàn)。2個網(wǎng)絡則通過一個三余度橋接計算機進行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)整個控制系統(tǒng)的信息傳遞與處理，橋接計算機將導航制導信息進行解析處理后再傳輸，可大大減小網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸量和飛行控制計算機的負擔。每個網(wǎng)絡中的三條總線用于數(shù)據(jù)傳輸，一條總線專用于故障診斷與處理。此種基于橋接模式的網(wǎng)絡結構不存在網(wǎng)絡傳輸性能的瓶頸問題。

三余度橋接計算機可采用FPGA可編程控制器實現(xiàn)，相比通用CPU，DSP控制器而言，具有處理速度快、編程靈活、接口配置按需分配、硬件多線程運算等優(yōu)點。

2.3.2 四余度飛行控制計算機

由于重復使用運載器控制系統(tǒng)在飛行過程中容易受到空間粒子輻射，為滿足控制系統(tǒng)對飛行控制計算機高性能、高可靠的要求，飛行控制計算機方案設計時，重點考慮了計算機冗余體系架構、故障自檢和互檢、多模故障隔離、瞬態(tài)故障恢復、飛行控制計算機降模重構等技術難題。

重復使用運載器的飛行控制計算機采用4個CPU主板的冗余體系架構，其中，3個CPU用于冗余控制，1個CPU用于故障診斷與處理。每個控制CPU具有一定的自檢功能，每個CPU之間相互通信并具備一定的糾檢錯功能。在正常情況下，3個控制CPU通過2:1同步表決自檢和通信互檢發(fā)現(xiàn)故障或錯誤，對于瞬態(tài)故障，單個主機能夠復位恢復，對于永久性故障采用屏蔽法將故障隔離。故障診斷與處理故障CPU用于識別控制CPU故障，并將故障CPU盡可能地恢復，以保證飛行控制計算機可以恢復正常工作。當發(fā)生多模故障時，在故障診斷計算機的配合下，系統(tǒng)能夠實現(xiàn)從三模到單模的降模重構，達到保證運載器在多度故障情況下，仍能安全再入返航。

飛行控制計算機在結構設計時，4塊CPU的PCB主板按不同的方向安裝，避免被空間粒子同時擊穿多個CPU出現(xiàn)故障。

對于CPU器件的選用，可選用F-22戰(zhàn)機使用的Power PC系列處理器，主頻可達450MHz，處理器內部采用雙核結構，在實時性、運算能力等方面具有獨特的優(yōu)異性能;若選用國產 CPU，可考慮基于SPARC V8的處理器S698，主頻可達133MHz，接口豐富。

由于重復使用運載器飛行過程復雜，設備多，基于非操作系統(tǒng)的飛行軟件不能再勝任硬件管理的繁重工作，應采用操作系統(tǒng)來實現(xiàn)對硬件設備的集中管理。操作系統(tǒng)可選用VxWorks實時、多任務操作系統(tǒng)，適宜于航空、航天等領域對實時性要求較高的高精尖應用場合［20］。如果出于安全考慮，則可采用嵌入式Linux實時操作系統(tǒng)。

2.3.3 綜合控制器

系統(tǒng)配兩臺綜合控制器。由于綜合控制器輸出的信號將用于控制運載器的伺服機構及火工品等重要作動部分，其功能正常與否關系到飛行任務的成敗。因此，綜合控制器均采用冗余設計。其中對于火工品綜合控制器II采用元器件級三取二冗余設計，綜合控制器I則采用板級三冗余設計，綜合控制器的輸出全采用雙點雙線設計。綜合控制器接收飛行控制計算機通過1773A總線發(fā)出的控制指令，對RCS噴管進行開關控制。還可通過1773A總線接收并轉發(fā)飛行控制計算機指令和相關狀態(tài)信息至其他分系統(tǒng)。

2.3.4 飛行控制執(zhí)行機構

重復使用運載器的飛行動作控制執(zhí)行機構主要包括3個部分:機動發(fā)動機伺服、RCS電磁閥和氣動舵機。為滿足運載器再入返回、重復使用的需求，必須提高伺服、舵機等執(zhí)行機構的可靠性，采用冗余技術可以較圓滿地解決這一難題。

飛行控制計算機在不同的飛行階段通過1773A總線輸出控制指令給綜合控制器I控制機動發(fā)動機、RCS和氣動舵。伺服子系統(tǒng)包括伺服機構4臺(每個搖擺發(fā)動機采用2臺伺服驅動，當一臺伺服機構發(fā)生故障時可通過故障吸收仍能保證發(fā)動機的搖擺)、舵機共需16臺，采用多冗余液壓伺服系統(tǒng)方案。對于RCS噴管開關式姿態(tài)控制系統(tǒng)，由電動閥門控制，一般不單獨對開關電路進行冗余設計，采用與噴管一起增加數(shù)量形成整體冗余方案［21］。

2.3.5 傳感信息系統(tǒng)

傳感信息系統(tǒng)是導航與制導系統(tǒng)和姿控系統(tǒng)必不可少的組成部分，其可靠性和精度將直接關系到重復使用運載器的入軌精度、返航能否準確入場，實現(xiàn)成功著陸。在不同的飛行段，運載器使用的傳感信息不同。傳感系統(tǒng)的設計主要依據(jù)導航與制導系統(tǒng)以及姿控系統(tǒng)所需的輸入信息。導航與制導信息的冗余通過衛(wèi)星導航、大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)、冗余光學慣組、雷達高度表及微波著陸裝置在不同的飛行段組合實現(xiàn);姿控信息則通過星敏感器、太陽地球敏感器、冗余光學慣組實現(xiàn)姿控信息獲取的冗余。

其中，慣組采用兩套七表光學捷聯(lián)慣組冗余、共基準安裝并行工作，通過故障吸收進行冗余管理，可增強系統(tǒng)的可靠性。每一套捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)分別由3個單自由度的陀螺和4個單自由度的加速度計構成余度慣性組件。兩套慣組的3個陀螺分別沿3個正交軸安裝，構成冗余系統(tǒng)。4個加速度表也以相似方式實現(xiàn)加速度表的冗余。慣組信息為導航與制導系統(tǒng)和姿控系統(tǒng)共用。

雷達高度表用于測量相對地理高度作為輔助導航信息，3臺高度表互為冗余備份，為著陸階段提供精確的高度信息，通過總線完成與飛行控制計算機的數(shù)據(jù)交換。

2.3.6 電源系統(tǒng)

電源系統(tǒng)對控制系統(tǒng)至關重要，如果出現(xiàn)掉電或供電不足的問題，將直接導致飛行的失敗。借鑒當前飛機電氣系統(tǒng)的供電思想，重復使用運載器的電源系統(tǒng)采用了多種電源，以集中分散方式供電，可保證在任何情況下都能保證系統(tǒng)的供電正常，從系統(tǒng)的角度實現(xiàn)了電源的冗余設計。

電源系統(tǒng)通過冗余配電器進行供配電，可根據(jù)飛行階段和飛行任務的要求，對控制系統(tǒng)部分單機進行分時供電和斷電控制，從而降低功耗，提高電池續(xù)航能力。

主電源采用太陽電池陣和鋰離子蓄電池組聯(lián)合供電。太陽電池陣展開之前，主電源中的鋰離子蓄電池供電;在軌運行期間，主電源太陽電池陣和鋰離子蓄電池聯(lián)合供電，并為鋰離子蓄電池充電;返回段，控制系統(tǒng)由主電源中的鋰離子蓄電池供電;電動舵機功率用電由專用鋅銀蓄電池供電。

2.3.7 地面測發(fā)控系統(tǒng)

地面測發(fā)控系統(tǒng)主要考慮了有線測發(fā)控和無線測發(fā)控兩種運行模式實現(xiàn)冗余。尤其是著陸階段，如果運載器自主著陸出現(xiàn)故障，則可通過控制系統(tǒng)的無線通訊接口從自主控制切換為人工導引著陸模式，保證運載器成功返航著陸。地面測發(fā)控系統(tǒng)由于對飛行成敗影響不大，因此，其冗余設計僅設計為雙機主從熱備份即可。

3 冗余效能分析

采用冗余技術可較大幅度的提高飛行可靠性。冗余度是冗余與非冗余所用資源的比值，冗余度越高，飛行可靠性提高的幅度就越大，在仍能完成飛行任務所容許的故障數(shù)就越多，但需要的資源(軟、硬件)代價也越大。理論上講是冗余度越高可靠性越高，但隨冗余度的增加提高的幅度越來越小，投入效益比越小。因此，冗余度要適度，不宜過高。

控制系統(tǒng)冗余可分成分系統(tǒng)、儀器整機、電路及元器件等不同級別。在代價相同或相近的情況下，應盡可能地實現(xiàn)低級別的冗余設計，這樣可獲得更高的可靠性［6］。采用分系統(tǒng)級并聯(lián)冗余，其可靠度相對較低，代價較大，因此，基本不采用如圖2(a)所示的冗余結構。在本方案中，主要采用了電路級和儀器整機級冗余技術。重復使用運載器控制系統(tǒng)冗余的方式主要以雙點雙線并聯(lián)、三取二表決及整機儀器交聯(lián)解析結構方式實現(xiàn)。在相同硬件配置情況下，圖2(b)冗余結構的可靠性高于圖2(a)冗余結構的可靠性。

圖2 系統(tǒng)級并聯(lián)冗余結構(a)與解析冗余結構(b)

4 結論

由于重復使用運載器控制系統(tǒng)內部子系統(tǒng)間通信數(shù)據(jù)量較大且控制系統(tǒng)對可重用、可靠性的要求高，在當前先進軍用飛機及運載火箭控制系統(tǒng)的冗余技術基礎上，提出了一種基于橋接模式的四余度1773A光纖總線雙網(wǎng)絡冗余控制系統(tǒng)方案。對控制系統(tǒng)的計算機、綜合控制器、伺服機構等關鍵部組件單機，系統(tǒng)級總線拓撲架構等解析冗余技術進行了分析，以較為合理的代價，提高了系統(tǒng)的可靠性，解決了重復使用運載器控制系統(tǒng)可重用問題。

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The Redundant Technology Based on Bridge-Control-Double-Networks for Reusable Launch Vehicle Control System

QI Guangping SUN Peng LI Guangjie
Beijing Aerospace Automatic Control Institue，Beijing 100854，China

According to the reusable and reliable requirements for the reusable launch vehicle flying in the wicked electromagnetism condition，a scheme，based on the redundant technology of current plane and launch vehicle，is proposed in this paper．The two local networks are included in the scheme，which can communicate each other by one bridgeCPU．The communication media is four-backup1773Afiber-optic bus，which has many virtues such as excellent ant-jamming，high communication throughput and simple structure．The bridge-connection based on networks enables the control system has the abilities such as control，sense，communication，networks，fault detection and management．Furthermore，the redundant technologies are adopted in the key modules of the control system．The core-computer，colligation controller，servo mechanism and data bus makes up of the control system with adequate fault tolerance．The control system is realized with reasonable cost and high reliability．

Reusable launch vehicle;Control system;Redundant technology;1773Afiber-optic bus;Networks

TP273;TP336

A

1006-3242(2012)02-0089-07

2011-12-21

漆光平(1977-)，男，四川人，博士，工程師，主要研究方向為控制系統(tǒng)綜合設計;孫 鵬(1979-)，男，哈爾濱人，碩士，高級工程師，主要研究方向為控制系統(tǒng)綜合設計;李光杰(1972-)，男，北京人，研究員，主要研究方向為控制系統(tǒng)綜合設計。