航天器通用設(shè)備接口數(shù)據(jù)重用技術(shù)研究

于 偉 王 璐 王志佳 魏 平

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航天器通用設(shè)備接口數(shù)據(jù)重用技術(shù)研究

于 偉 王 璐 王志佳 魏 平

（北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部，北京 100094）

針對(duì)航天器研制過(guò)程中通用化設(shè)備接口數(shù)據(jù)在不同型號(hào)中重復(fù)填報(bào)、簽署，難以復(fù)用的現(xiàn)狀，提出了一種基于屬性差分的兩級(jí)通用庫(kù)構(gòu)建方法，不同型號(hào)可以對(duì)通用產(chǎn)品庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行引用，配以嚴(yán)格的更新同步機(jī)制，實(shí)現(xiàn)通用設(shè)備接口數(shù)據(jù)在不同型號(hào)間的數(shù)據(jù)重用。經(jīng)工程驗(yàn)證表明，這種機(jī)制降低了航天器研制過(guò)程中單機(jī)設(shè)備接口控制的復(fù)雜度，并且有利于通用設(shè)備應(yīng)用情況的統(tǒng)計(jì)分析。

設(shè)備接口數(shù)據(jù)；IDS；數(shù)據(jù)重用

1 引言

航天器設(shè)備接口數(shù)據(jù)[1]反映了航天器總體與分系統(tǒng)、分系統(tǒng)與分系統(tǒng)間數(shù)據(jù)接口關(guān)系。航天器設(shè)備接口數(shù)據(jù)單（Interface Data Sheet，IDS）作為航天器設(shè)備接口數(shù)據(jù)的載體，用表格化的形式分類記錄了航天器設(shè)備機(jī)、電、熱等不同接口狀態(tài)參數(shù)，經(jīng)利益相關(guān)方會(huì)簽認(rèn)可后的接口數(shù)據(jù)單是開(kāi)展航天器詳細(xì)設(shè)計(jì)和設(shè)備投產(chǎn)、協(xié)調(diào)、驗(yàn)收的重要依據(jù)性文件[2]。為了便于接口數(shù)據(jù)的采集、簽署、查詢統(tǒng)計(jì)等，自主研發(fā)了航天器設(shè)備接口數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱“IDS系統(tǒng)”），實(shí)現(xiàn)了設(shè)備接口數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化管理，電子化的并行會(huì)簽流程也提高了航天器設(shè)備接口數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)受控的效率。通常情況下，設(shè)備接口數(shù)據(jù)審簽流程是先由型號(hào)總體設(shè)計(jì)人員進(jìn)行接口數(shù)據(jù)采集模板的確定、設(shè)備配套信息的創(chuàng)建、下發(fā)；分系統(tǒng)協(xié)調(diào)人組織設(shè)備IDS數(shù)據(jù)填寫、文件收集（分系統(tǒng)/單機(jī)承研人員進(jìn)行設(shè)備IDS數(shù)據(jù)離線填寫/修改）；分系統(tǒng)協(xié)調(diào)人進(jìn)行設(shè)備IDS文件上報(bào)；總體接口控制組人員進(jìn)行IDS數(shù)據(jù)電子會(huì)簽，如果全部數(shù)據(jù)會(huì)簽通過(guò)則完成數(shù)據(jù)文件的入庫(kù)和版本生成，如果數(shù)據(jù)會(huì)簽不通過(guò)，則設(shè)備IDS文件自動(dòng)進(jìn)入打回庫(kù)，分系統(tǒng)人員接收打回的設(shè)備IDS文件，然后組織進(jìn)行文件的修改，重新提交分系統(tǒng)協(xié)調(diào)人再次上報(bào)會(huì)簽。IDS系統(tǒng)使得航天器研制具備了可控的設(shè)備接口數(shù)據(jù)庫(kù)，提高了航天器設(shè)備接口數(shù)據(jù)管理的可靠性，已經(jīng)應(yīng)用到了導(dǎo)航、遙感、深空探測(cè)、通信、載人航天、小衛(wèi)星等領(lǐng)域百余個(gè)型號(hào)。

2 通用化設(shè)備IDS狀態(tài)控制面臨的問(wèn)題

隨著航天器研制任務(wù)的增多，系列化、批量化研制特征進(jìn)一步顯現(xiàn)，成熟單機(jī)、通用化單機(jī)在后續(xù)型號(hào)中普遍應(yīng)用。這類通用化設(shè)備機(jī)、電、熱接口相對(duì)固定，如果按照上文提到的常規(guī)的簽署工作流程，則當(dāng)這樣的設(shè)備應(yīng)用于不同的型號(hào)時(shí)，分系統(tǒng)/單機(jī)承研單位都要重新填寫各個(gè)接口的數(shù)據(jù)，重復(fù)工作量大；另外，型號(hào)總體接口控制人員在進(jìn)行IDS簽署時(shí)，每個(gè)型號(hào)也要重新逐項(xiàng)進(jìn)行狀態(tài)確認(rèn)，型號(hào)總體人員審簽的工作量也非常大，IDS整體審簽效率較低；再者，由于應(yīng)用到不同型號(hào)的設(shè)備數(shù)據(jù)都是重新填報(bào)，在系統(tǒng)中并沒(méi)有建立設(shè)備間關(guān)聯(lián)關(guān)系的信息，對(duì)通用設(shè)備應(yīng)用情況的統(tǒng)計(jì)十分不利。

經(jīng)過(guò)IDS系統(tǒng)的長(zhǎng)期應(yīng)用，IDS數(shù)據(jù)庫(kù)中已經(jīng)規(guī)范存儲(chǔ)了幾萬(wàn)臺(tái)單機(jī)的接口數(shù)據(jù)，具備開(kāi)展設(shè)備接口數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)重用的基礎(chǔ)。通用化單機(jī)設(shè)備的接口數(shù)據(jù)在每個(gè)型號(hào)中都完全重新填寫、審核的機(jī)制已經(jīng)變得十分不合時(shí)宜，亟需一種能夠讓通用化的設(shè)備IDS數(shù)據(jù)能跨型號(hào)、方便、可靠復(fù)用的機(jī)制，減少設(shè)備接口數(shù)據(jù)重復(fù)填寫工作，降低接口數(shù)據(jù)審簽、技術(shù)狀態(tài)控制的復(fù)雜度，提高型號(hào)研制過(guò)程中設(shè)備IDS簽署的效率。

3 構(gòu)建通用設(shè)備IDS通用庫(kù)

按照航天器設(shè)備接口數(shù)據(jù)單填寫標(biāo)準(zhǔn)要求，IDS數(shù)據(jù)采集模板涵蓋了設(shè)備機(jī)械特性、熱特性、遙測(cè)參數(shù)、遙控指令、電接口特性等全部接口類別，如果對(duì)每個(gè)類別中的屬性項(xiàng)分析就會(huì)發(fā)現(xiàn)這些屬性既包含有描述設(shè)備固有特性的項(xiàng)目，又有描述當(dāng)該設(shè)備應(yīng)用于具體型號(hào)中時(shí)表現(xiàn)出的特定屬性（又稱型號(hào)應(yīng)用屬性）的項(xiàng)目。對(duì)設(shè)備的不同接口類別的屬性全集進(jìn)行了抽取、拆分和重新歸集，得到新的集合定義，如表1所示。

假設(shè)描述設(shè)備的全部接口屬性集合={∪}。其中，={1,2,…,}為設(shè)備固有屬性集合，即該儀器設(shè)備無(wú)論應(yīng)用到哪個(gè)型號(hào)都不會(huì)改變的屬性描述信息；={1,2,…,}為型號(hào)應(yīng)用屬性集合，即根據(jù)型號(hào)任務(wù)要求不同會(huì)表現(xiàn)出差異的屬性信息（如以載人型號(hào)為例，設(shè)備在發(fā)射段、交會(huì)對(duì)接段、分離段等不同工作階段中的功耗等）。圖1是屬性集合劃分示例。

建設(shè)通用設(shè)備IDS通用庫(kù)，就是要將這類通用設(shè)備的屬性集合進(jìn)行固化，當(dāng)具體型號(hào)在研制過(guò)程從通用設(shè)備庫(kù)選用設(shè)備時(shí)，其IDS內(nèi)容自動(dòng)完成復(fù)用，并且實(shí)現(xiàn)屬性集合部分的凍結(jié)，屬性集合部分開(kāi)放修改；不改動(dòng)的部分不需要進(jìn)行重新審簽，只有改動(dòng)部分通過(guò)軟件提示重新進(jìn)行審簽。

圖1 設(shè)備固有屬性和應(yīng)用屬性劃分

為了便于接口數(shù)據(jù)的管理和數(shù)據(jù)復(fù)用工作的開(kāi)展，考慮兩級(jí)通用設(shè)備IDS通用庫(kù)的建設(shè)，如圖2所示，按照設(shè)備類別建立第一級(jí)通用設(shè)備IDS庫(kù)，如控推類產(chǎn)品庫(kù)、熱控類產(chǎn)品庫(kù)、電源類產(chǎn)品庫(kù)等，這級(jí)通用產(chǎn)品庫(kù)的會(huì)簽由產(chǎn)品承制方組織相關(guān)接口控制人員進(jìn)行控制；在這級(jí)通用庫(kù)之上，再按照型號(hào)領(lǐng)域建設(shè)領(lǐng)域通用設(shè)備通用IDS庫(kù)，如遙感衛(wèi)星領(lǐng)域通用設(shè)備IDS庫(kù)，導(dǎo)航衛(wèi)星領(lǐng)域通用設(shè)備IDS庫(kù)，通信衛(wèi)星領(lǐng)域通用設(shè)備IDS庫(kù)等，這級(jí)通用設(shè)備庫(kù)的會(huì)簽由相應(yīng)領(lǐng)域成立領(lǐng)域級(jí)產(chǎn)品接口控制組控制。當(dāng)真實(shí)某個(gè)型號(hào)需要IDS簽署時(shí)，直接從所屬領(lǐng)域的通用產(chǎn)品IDS通用庫(kù)中選取設(shè)備，實(shí)現(xiàn)通用化設(shè)備引用，IDS填寫人員只需且只能修改設(shè)備的型號(hào)應(yīng)用屬性，該型號(hào)的總體接口控制組人員也只需審核這部分有修改的內(nèi)容，別的內(nèi)容不用核對(duì)。

圖2 兩級(jí)IDS通用庫(kù)

4 工程應(yīng)用情況

目前，在IDS系統(tǒng)中采用上述思路實(shí)現(xiàn)了通用設(shè)備IDS數(shù)據(jù)的復(fù)用。在被標(biāo)記為“通用庫(kù)”的設(shè)備庫(kù)中，提供了通用化規(guī)則設(shè)置功能，即可以針對(duì)每一類接口，設(shè)定哪些接口數(shù)據(jù)項(xiàng)是產(chǎn)品本身屬性，哪些接口數(shù)據(jù)項(xiàng)是產(chǎn)品應(yīng)用屬性，當(dāng)設(shè)備應(yīng)用到其他型號(hào)后，只有設(shè)備應(yīng)用屬性部分才可以被修改。具體型號(hào)在創(chuàng)建設(shè)備時(shí)，提供從通用庫(kù)中選擇設(shè)備的功能，實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間引用關(guān)系的建立。另外，當(dāng)通用庫(kù)的設(shè)備屬性變更后，提供了變更通知，設(shè)備重用方可以一鍵更新設(shè)備本身屬性變化的部分。該成果已經(jīng)應(yīng)用到了控制推進(jìn)類通用設(shè)備IDS通用庫(kù)的建設(shè)以及遙感領(lǐng)域通用產(chǎn)品IDS通用庫(kù)的建設(shè)，并在遙感領(lǐng)域某型號(hào)進(jìn)行了應(yīng)用，降低了IDS簽署的復(fù)雜度和簽署周期，取得了良好的應(yīng)用效果。

5 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)通用化設(shè)備在航天器研制過(guò)程中IDS簽署面臨的問(wèn)題，提出了在IDS系統(tǒng)中建立兩級(jí)通用產(chǎn)品IDS庫(kù)，并通過(guò)相應(yīng)的規(guī)則設(shè)置，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品IDS數(shù)據(jù)的復(fù)用和有效的狀態(tài)控制，經(jīng)工程應(yīng)用驗(yàn)證，這種機(jī)制減少了設(shè)備接口數(shù)據(jù)的重復(fù)會(huì)簽，通過(guò)本方法建立了設(shè)備接口數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，能夠有效地對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤和控制，有利于通用化單機(jī)應(yīng)用情況統(tǒng)計(jì)工作的開(kāi)展，具有重要的工程價(jià)值。

1 徐福祥. 衛(wèi)星工程[M]. 北京：中國(guó)宇航出版社，2002

2 魏平等. 面向航天器多學(xué)科參數(shù)采集處理的IDS系統(tǒng)插件技術(shù)研究[J]. 航天制造技術(shù)，2016(2)：54～56

Research on Interface Data Reuse of Spacecraft General Equipment

Yu Wei Wang Lu Wang Zhijia Wei Ping

(Beijing Institute of Spacecraft System Engineering, Beijing 100094)

Aiming at the status quo of the common equipment interface data in the development of spacecraft in different models, a two-level general library construction method based on attribute difference is proposed. The equipment interface data in the general library can be referenced in different models, with a strict update synchronization mechanism to achieve the reuse of interface data between different models. The engineering verification shows that this mechanism reduces the complexity of the interface control of the equipment during the development of the spacecraft and is favorable to the statistical analysis of the general equipment application.

equipment interface data；IDS；data re-use

于偉（1980-），碩士，飛行器設(shè)計(jì)專業(yè)；研究方向：工程數(shù)字化相關(guān)技術(shù)及其在航天領(lǐng)域的應(yīng)用。

2017-03-13