面向液體運(yùn)載火箭的測(cè)發(fā)訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李 波，張海波，張 鑫，羅大雷，張志良，徐 昕

(1.上海航天計(jì)算機(jī)技術(shù)研究所，上海 201109；2.太原衛(wèi)星發(fā)射中心，山西 岢嵐 036304)

0 引言

運(yùn)載火箭測(cè)試發(fā)射控制系統(tǒng)[1]是對(duì)運(yùn)載火箭進(jìn)行射前測(cè)試并實(shí)施火箭發(fā)射控制的系統(tǒng)總稱。其主要功能是對(duì)火箭各系統(tǒng)進(jìn)行分系統(tǒng)測(cè)試和全系統(tǒng)總檢查測(cè)試流程控制，對(duì)箭上儀器進(jìn)行功能測(cè)試和發(fā)射過程中進(jìn)行供配電、射前方位瞄準(zhǔn)、火箭點(diǎn)火與發(fā)射控制。針對(duì)運(yùn)載火箭的實(shí)際測(cè)試和發(fā)射中的應(yīng)急控制，測(cè)發(fā)控系統(tǒng)發(fā)揮著重要作用。在發(fā)射場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試試驗(yàn)工作是運(yùn)載火箭離地飛向太空的最后一個(gè)步也是最重要的環(huán)節(jié)，如何使飛行器不帶隱患順利發(fā)射，提高訓(xùn)練和應(yīng)用能力則成為提高測(cè)試發(fā)射可靠性的關(guān)鍵因素，也是快速進(jìn)入空間的重要保障。

我國航天事業(yè)的迅猛發(fā)展，靶場(chǎng)航天發(fā)射任務(wù)日益繁重，呈現(xiàn)任務(wù)高密度常態(tài)化、任務(wù)并行多、技術(shù)狀態(tài)新、試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)高、安全要求嚴(yán)和組織指揮難度大等新特點(diǎn)。隨著航天任務(wù)的進(jìn)一步深入，要求火箭測(cè)發(fā)控崗位人員由操作型向技能型轉(zhuǎn)變，滿足運(yùn)載火箭測(cè)發(fā)控系統(tǒng)裝備化使用要求，加快人才培養(yǎng)，快速提高運(yùn)載火箭裝備模式下的綜合試驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

目前航天發(fā)射的訓(xùn)練技術(shù)和訓(xùn)練水平都存在明顯不足，主要體現(xiàn)在實(shí)物設(shè)備少，仿真軟件多，技術(shù)狀態(tài)變化適應(yīng)性差，訓(xùn)練實(shí)戰(zhàn)化不強(qiáng)，多數(shù)訓(xùn)練只能進(jìn)行單崗位訓(xùn)練，訓(xùn)練效果十分有限?，F(xiàn)有訓(xùn)練系統(tǒng)主要通過規(guī)程文件學(xué)習(xí)、口令合練和單兵操作訓(xùn)練，缺少系統(tǒng)級(jí)全箭狀態(tài)下全系統(tǒng)測(cè)發(fā)控流程模式下協(xié)同演練，同時(shí)學(xué)習(xí)方式較單一，記憶不深刻，無真實(shí)感，崗位人員培訓(xùn)效果不好，培訓(xùn)周期較長。

針對(duì)測(cè)發(fā)訓(xùn)練手段落后、單一的現(xiàn)狀和運(yùn)載火箭測(cè)發(fā)控系統(tǒng)裝備化使用需求，突破火箭全真等效技術(shù)、交互式電子手冊(cè)技術(shù)(IETM，interactive electronic technique manual)、測(cè)發(fā)控故障注入技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，基于某型號(hào)液體運(yùn)載火箭構(gòu)建實(shí)戰(zhàn)化、實(shí)物化測(cè)發(fā)訓(xùn)練系統(tǒng)，通過崗位人員快速高效的培訓(xùn)考核，達(dá)到測(cè)發(fā)控崗位技術(shù)要求，具備運(yùn)載火箭測(cè)發(fā)控參試能力，使參試人員由操作型向試驗(yàn)工程型轉(zhuǎn)變，加快人才培養(yǎng)，提高發(fā)射場(chǎng)綜合試驗(yàn)?zāi)芰桶l(fā)射成功率。

1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)原則

測(cè)發(fā)訓(xùn)練系統(tǒng)以某型號(hào)液體運(yùn)載火箭測(cè)試發(fā)射方案為藍(lán)本進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)測(cè)發(fā)訓(xùn)練使用需求，在繼承現(xiàn)有成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上，充分借鑒國內(nèi)外先進(jìn)測(cè)試與控制技術(shù)，保持現(xiàn)有系統(tǒng)接口，以實(shí)物訓(xùn)練系統(tǒng)打造實(shí)戰(zhàn)化指揮操作訓(xùn)練水準(zhǔn)，突出智能化、小型化設(shè)計(jì)，優(yōu)化人機(jī)界面，提供良好的用戶體驗(yàn)。測(cè)發(fā)訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則如下。

1)全流程訓(xùn)練原則：

測(cè)發(fā)訓(xùn)練系統(tǒng)能夠?qū)\(yùn)載火箭電氣系統(tǒng)操作崗位開展基本的設(shè)備操作和專業(yè)技能訓(xùn)練，能對(duì)系統(tǒng)指揮員開展故障排查、數(shù)據(jù)判讀、應(yīng)急處置和指揮崗位訓(xùn)練，能對(duì)高級(jí)指揮員開展測(cè)發(fā)方案籌劃和測(cè)發(fā)流程推演的訓(xùn)練，既可以作為上崗考核的方法手段，也可以開展專項(xiàng)指揮演練和全要素的指揮訓(xùn)練，提高崗位人員執(zhí)行航天發(fā)射任務(wù)的能力。

2)繼承性原則：

測(cè)發(fā)訓(xùn)練系統(tǒng)在技術(shù)方案上充分借鑒現(xiàn)役運(yùn)載型號(hào)地面測(cè)發(fā)控設(shè)備的成熟經(jīng)驗(yàn)，繼續(xù)秉承“一體化”[2-4]的設(shè)計(jì)理念，優(yōu)化設(shè)備形式和布局，沿用PLC、PXI、PCI、422、以太網(wǎng)等成熟測(cè)試通訊技術(shù)和總線技術(shù)，箭地接口保持現(xiàn)有狀態(tài)，外系統(tǒng)接口按照發(fā)射場(chǎng)需求設(shè)置。

3)創(chuàng)新性原則：

測(cè)發(fā)訓(xùn)練系統(tǒng)充分借鑒國內(nèi)外先進(jìn)測(cè)試與控制技術(shù)，突破火箭全真等效技術(shù)、IETM交互式電子手冊(cè)技術(shù)、測(cè)發(fā)控故障注入技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)載火箭實(shí)物測(cè)發(fā)訓(xùn)練系統(tǒng)。

4)智能化原則：

測(cè)發(fā)訓(xùn)練系統(tǒng)具備手動(dòng)測(cè)試和自動(dòng)測(cè)試的功能，具備特殊條件下應(yīng)急操作的能力；對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)可進(jìn)行自動(dòng)判讀分析，并輸出判讀結(jié)果；測(cè)試系統(tǒng)具備自診斷能力，可智能判別自身健康狀況。

5)集成化原則：

測(cè)發(fā)訓(xùn)練系統(tǒng)在保證可靠性和可維護(hù)性的前提下，進(jìn)一步采用小型化、簡易化的設(shè)計(jì)方案，采用集成度較高的商業(yè)化產(chǎn)品，方便設(shè)備的部署和移動(dòng)。

6)界面優(yōu)化原則：

測(cè)發(fā)訓(xùn)練系統(tǒng)突出人機(jī)交互、操作邏輯和界面美觀的整體設(shè)計(jì)，硬件操作面板和軟件操作界面簡單、舒適和自由。以文字、視頻、三維動(dòng)畫和游戲等多種形式開發(fā)教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)，使教學(xué)培訓(xùn)不再枯燥乏味，提高受訓(xùn)人員的積極性，降低受訓(xùn)人員的技術(shù)門檻。

7)安全可靠原則：

按照航天“六性”原則(可靠性、安全性、維修性、測(cè)試性、保障性、環(huán)境適應(yīng)性)開展測(cè)發(fā)訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)計(jì)。箭地接口安全隔離；供電信號(hào)與測(cè)試信號(hào)分離，避免干擾；地面電源具有過壓、過流和限流等保護(hù)措施；采用系列化、模塊化設(shè)計(jì)，便于維修維護(hù)，建立一定數(shù)量的備品備件，方便維護(hù)、更換與返修。

8)擴(kuò)展性原則：

測(cè)發(fā)訓(xùn)練系統(tǒng)按照某型號(hào)液體運(yùn)載火箭作為基線開展設(shè)計(jì)工作，研究成果可直接應(yīng)用于其他型號(hào)液體運(yùn)載火箭的測(cè)發(fā)訓(xùn)練；訓(xùn)練系統(tǒng)以火箭電氣系統(tǒng)接口模擬和數(shù)據(jù)模擬為主，具備功能拓展能力。

1.2 系統(tǒng)功能

測(cè)發(fā)訓(xùn)練系統(tǒng)按照一體化的設(shè)計(jì)理念，根據(jù)訓(xùn)練使用需求完成設(shè)備布局，模擬運(yùn)載火箭箭上控制系統(tǒng)、遙測(cè)系統(tǒng)、外安系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)的電氣接口和信號(hào)傳輸特征，模擬火箭測(cè)試發(fā)射過程中箭上狀態(tài)反饋和負(fù)載狀態(tài)，在運(yùn)載火箭模擬系統(tǒng)的等效狀態(tài)下，完成對(duì)火箭性能的自動(dòng)測(cè)試與控制，實(shí)施地面點(diǎn)火，同時(shí)具有緊急情況下的應(yīng)急控制功能。教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)擁有一套交互式多媒體電子技術(shù)手冊(cè)，對(duì)參訓(xùn)人員進(jìn)行理論學(xué)習(xí)和培訓(xùn)；故障注入系統(tǒng)具備對(duì)測(cè)試系統(tǒng)硬件電路和軟件狀態(tài)進(jìn)行故障注入的功能，通過模擬故障案例，訓(xùn)練參試人員故障排查、應(yīng)急處置的能力；考核評(píng)估系統(tǒng)具備對(duì)參訓(xùn)人員理論水平、實(shí)際操作、故障處置能力的考核評(píng)估功能，并建立參訓(xùn)人員訓(xùn)練情況數(shù)據(jù)庫。測(cè)發(fā)訓(xùn)練系統(tǒng)具備以下功能：

1)實(shí)現(xiàn)箭上電氣系統(tǒng)接口與信號(hào)特性的模擬；

2)實(shí)現(xiàn)箭上電氣系統(tǒng)的配電控制；

3)實(shí)現(xiàn)箭上電氣系統(tǒng)工作狀態(tài)的控制、查詢和顯示；

4)實(shí)現(xiàn)等效狀態(tài)下自動(dòng)或手動(dòng)發(fā)射控制、地面點(diǎn)火和緊急關(guān)機(jī)；

5)實(shí)現(xiàn)測(cè)試數(shù)據(jù)自動(dòng)判讀和比對(duì)；

6)實(shí)現(xiàn)崗位受訓(xùn)人員理論學(xué)習(xí)、培訓(xùn)和考核；

7)通過模擬故障案例，實(shí)現(xiàn)故障注入功能；

8)建立參訓(xùn)人員數(shù)據(jù)庫；

1.3 系統(tǒng)組成

測(cè)發(fā)訓(xùn)練系統(tǒng)以某型號(hào)液體運(yùn)載火箭測(cè)試發(fā)射方案為藍(lán)本進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要包括三個(gè)系統(tǒng)，即運(yùn)載火箭模擬系統(tǒng)、測(cè)發(fā)控測(cè)試系統(tǒng)和訓(xùn)練管理系統(tǒng)。三個(gè)系統(tǒng)相互結(jié)合，實(shí)現(xiàn)運(yùn)載火箭測(cè)發(fā)模擬訓(xùn)練，系統(tǒng)框架如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

1.3.1 運(yùn)載火箭模擬系統(tǒng)

運(yùn)載火箭模擬系統(tǒng)是箭上控制、遙測(cè)、外安和動(dòng)力電氣設(shè)備的模擬系統(tǒng)，根據(jù)箭上電氣設(shè)備種類、接口和信號(hào)傳輸特征，模擬火箭測(cè)試發(fā)射過程中箭上狀態(tài)反饋和負(fù)載狀態(tài)，為測(cè)發(fā)控測(cè)試系統(tǒng)提供信號(hào)輸入。運(yùn)載火箭模擬系統(tǒng)根據(jù)某型號(hào)液體運(yùn)載火箭構(gòu)型和接口方式，主要由火箭艙、接口適配器和火箭模擬裝置組成。

火箭艙采用類似火箭的艙體，用于裝載接口適配器和火箭模擬裝置，配備液晶屏顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)。

接口適配器按照某型號(hào)液體運(yùn)載火箭構(gòu)型，分為一級(jí)適配器、二級(jí)適配器、三級(jí)適配器和儀器艙適配器，這些適配器主要用于模擬箭地接口接插件和電纜連接關(guān)系，用于接插件接插訓(xùn)練和脫插脫落訓(xùn)練，并提供仿真信號(hào)通路。

火箭模擬裝置主要用于模擬火箭箭上電氣單機(jī)產(chǎn)品的電氣性能，包括配電器模擬裝置、箭機(jī)模擬裝置、電子程配模擬裝置、慣組模擬裝置、伺服機(jī)構(gòu)模擬裝置、速率陀螺模擬裝置、檢波功放模擬裝置、二次電源模擬裝置、遙測(cè)模擬裝置、外安模擬裝置和動(dòng)力模擬裝置。

圖3 火箭模擬裝置信息流

火箭模擬裝置采用IPC+PLC的設(shè)計(jì)模式，充分利用兩種技術(shù)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)模擬裝置的高度集成。以基于PCI總線的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)為仿真計(jì)算機(jī)，并配置不同功能的PCI總線板卡，實(shí)現(xiàn)火箭全系統(tǒng)電氣信號(hào)的模擬[5]；采用綜合線路單元綜合火箭各系統(tǒng)電氣信號(hào)，使用PLC可編程邏輯控制器進(jìn)行控制與運(yùn)算，通過各級(jí)適配器和電纜網(wǎng)將信號(hào)傳輸至測(cè)發(fā)控測(cè)試系統(tǒng)，作為測(cè)發(fā)控測(cè)試系統(tǒng)的信號(hào)輸入來源；同時(shí)通過PLC模擬供配電邏輯，通過PLC檢測(cè)開關(guān)量信號(hào)，PLC程序邏輯運(yùn)算，輸出測(cè)發(fā)控測(cè)試系統(tǒng)需要的反饋信號(hào)。

1.3.2 測(cè)發(fā)控測(cè)試系統(tǒng)

測(cè)發(fā)控測(cè)試系統(tǒng)按照一體化的設(shè)計(jì)理念，根據(jù)發(fā)射場(chǎng)需求，使用前后端設(shè)備布局方案，具備發(fā)射場(chǎng)塔勤、動(dòng)力、時(shí)統(tǒng)和C3I等外系統(tǒng)接口，能夠在運(yùn)載火箭模擬系統(tǒng)等效狀態(tài)下，完成對(duì)火箭性能的自動(dòng)測(cè)試與控制，實(shí)施地面點(diǎn)火，同時(shí)具有緊急情況下的應(yīng)急控制功能。

測(cè)發(fā)控測(cè)試系統(tǒng)在某型號(hào)液體運(yùn)載火箭一體化測(cè)發(fā)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案基礎(chǔ)上進(jìn)行簡化設(shè)計(jì)，并結(jié)合新一代測(cè)發(fā)控系統(tǒng)通用化、集成化進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)采用前后端設(shè)備配置模式，前端設(shè)備包括電源機(jī)柜、配電機(jī)柜、測(cè)試機(jī)柜、前端數(shù)傳機(jī)柜、遙外測(cè)試設(shè)備、動(dòng)力系統(tǒng)測(cè)試設(shè)備、電爆電路電磁閥測(cè)試組合和電纜網(wǎng)；后端設(shè)備包括發(fā)控臺(tái)，后端數(shù)傳機(jī)柜和計(jì)算機(jī)終端。

測(cè)發(fā)控測(cè)試系統(tǒng)由主控微機(jī)實(shí)現(xiàn)測(cè)發(fā)控流程的調(diào)度控制，在測(cè)試和模擬發(fā)射過程中對(duì)測(cè)發(fā)流程有影響的測(cè)試數(shù)據(jù)需進(jìn)行判別，以確保測(cè)試和發(fā)射狀態(tài)的正確性。

1)供配電：

配電機(jī)柜中的發(fā)控組合通過以太網(wǎng)接收服務(wù)器配電指令，并通過硬線電路將指令發(fā)送給電源輸出控制組合。接通組合內(nèi)部接觸器，來控制箭上供電、模擬供電以及電池加溫的通斷。同時(shí)，對(duì)程控電源總的輸出母線電壓和消耗電流進(jìn)行采集，和程控電源本體的電源數(shù)據(jù)形成備保。

2)發(fā)控狀態(tài)控制：

配電機(jī)柜中的發(fā)控PLC通過網(wǎng)絡(luò)直接接收經(jīng)過服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)的主機(jī)指令，通過外部繼電器隔離或轉(zhuǎn)接硬線指令，完成對(duì)箭上配電、轉(zhuǎn)電、斷電等功能，并查詢PLC端口，檢測(cè)指令操作后的箭上返回結(jié)果；實(shí)現(xiàn)動(dòng)力系統(tǒng)增壓和七管脫落的控制功能。

3)測(cè)控：

主控微機(jī)[6]通過服務(wù)器和數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)將測(cè)試指令傳遞到測(cè)試機(jī)柜，測(cè)試機(jī)柜中的多種PXI總線功能模塊完成火箭模擬量測(cè)試，繼電器控制和激勵(lì)輸出，測(cè)試數(shù)據(jù)在顯示終端中處理和顯示。

主控微機(jī)通過服務(wù)器和數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)將指令傳遞給遙外測(cè)試組合，實(shí)現(xiàn)外安地面綜測(cè)儀加/斷電和開關(guān)發(fā)射控制，并實(shí)時(shí)顯示測(cè)試數(shù)據(jù)。遙外測(cè)試組合具備遙測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸。

電爆電路測(cè)試組合和電磁閥測(cè)試組合采用分布式的測(cè)試方式，通過以太網(wǎng)接口設(shè)備完成對(duì)火箭火工品時(shí)串測(cè)試和電磁閥波形測(cè)試。

4)點(diǎn)火控制：

當(dāng)滿足點(diǎn)火條件時(shí)，可通過主控計(jì)算機(jī)或發(fā)控臺(tái)點(diǎn)火按鈕向發(fā)控PLC發(fā)出“點(diǎn)火”信號(hào)，發(fā)控PLC控制點(diǎn)火PLC向箭上發(fā)點(diǎn)火信號(hào)。

5)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)：

采用網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)終端完成主控計(jì)算機(jī)與配電機(jī)柜、測(cè)試機(jī)柜及測(cè)試設(shè)備之間指令、測(cè)試結(jié)果的傳輸；通過網(wǎng)絡(luò)向各顯示終端傳送。

測(cè)發(fā)控測(cè)試系統(tǒng)信息流見圖4所示。

圖4 測(cè)發(fā)控測(cè)試系統(tǒng)信息流

1.3.3 訓(xùn)練管理系統(tǒng)

訓(xùn)練管理系統(tǒng)[7]包括教學(xué)培訓(xùn)子系統(tǒng)、故障注入子系統(tǒng)和考核評(píng)估子系統(tǒng)。教學(xué)培訓(xùn)子系統(tǒng)通過一套基于網(wǎng)絡(luò)的擁有文字、視頻和三維動(dòng)畫等多種形式的交互式電子手冊(cè)[8]實(shí)現(xiàn)參訓(xùn)人員理論學(xué)習(xí)和培訓(xùn)；教學(xué)培訓(xùn)子系統(tǒng)通過單機(jī)訓(xùn)練和測(cè)發(fā)流程訓(xùn)練，培養(yǎng)參訓(xùn)人員的實(shí)際操作能力；故障注入子系統(tǒng)具備對(duì)測(cè)發(fā)控測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行故障注入的功能，通過模擬故障案例，訓(xùn)練參試人員故障排查、應(yīng)急處置的能力?？己嗽u(píng)估子系統(tǒng)，具備對(duì)參訓(xùn)人員理論水平、實(shí)際操作、故障處置能力的考核評(píng)估功能，并建立參訓(xùn)人員訓(xùn)練情況數(shù)據(jù)庫。

圖5 多媒體電子技術(shù)手冊(cè)

教學(xué)培訓(xùn)子系統(tǒng)以多媒體技術(shù)為基礎(chǔ)，開發(fā)用于測(cè)試發(fā)射系統(tǒng)理論教學(xué)的交互式電子技術(shù)手冊(cè)，作為訓(xùn)練系統(tǒng)的輔助設(shè)備。多媒體電子技術(shù)手冊(cè)(IETM)[9]內(nèi)容制作滿足GJB6600[10-11]對(duì)數(shù)據(jù)內(nèi)容模式的要求，資料模式應(yīng)包括描述類、操作類、程序類、圖解零部件類等，各模式下的信息主要由文字、技術(shù)插圖、表格、視頻及動(dòng)畫等數(shù)據(jù)格式內(nèi)容組成。電子技術(shù)手冊(cè)展示內(nèi)容包括系統(tǒng)原理、接口原理、系統(tǒng)電路、綜合測(cè)試、歷次測(cè)試發(fā)射數(shù)據(jù)、故障案例和航天史話等內(nèi)容，可以用來原理學(xué)習(xí)和資料查詢。

故障注入系統(tǒng)[12-13]通過模擬歷次任務(wù)中出現(xiàn)的典型故障案例和應(yīng)急預(yù)案作為模擬故障設(shè)定在系統(tǒng)中，從故障分類、排故方法、故障樹建立和定位、處理措施、驗(yàn)證方法等來培養(yǎng)受訓(xùn)者分析問題和解決問題的能力。故障分類主要包括運(yùn)載火箭在發(fā)射場(chǎng)測(cè)試過程中產(chǎn)生故障的一般原因和故障類型；建立故障案例數(shù)據(jù)庫，為受訓(xùn)者排除測(cè)試中出現(xiàn)的故障提供技術(shù)支持、指導(dǎo)典型故障的排除并提供排除故障的途徑和方法。

故障注入系統(tǒng)功能包括軟件模擬故障注入和通過測(cè)發(fā)控測(cè)試系統(tǒng)預(yù)設(shè)硬件開關(guān)狀態(tài)實(shí)現(xiàn)故障注入功能。故障模式和訓(xùn)練方法如下：

1)狀態(tài)連接和狀態(tài)設(shè)置錯(cuò)誤：

模擬關(guān)鍵的系統(tǒng)連接狀態(tài)錯(cuò)誤和設(shè)備狀態(tài)開關(guān)設(shè)置錯(cuò)誤，通過崗位人員查找分析過程，使其掌握系統(tǒng)的接口關(guān)系和連接方法，以及地面設(shè)備的初始狀態(tài)設(shè)置要求。

2)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)連鎖條件缺失：

模擬關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)連鎖條件的缺失，通過崗位人員查找分析的過程，使其掌握基本的發(fā)控邏輯條件。

圖6 故障注入軟件流程

3)手動(dòng)操作練習(xí)：

訓(xùn)練基本的脫插電纜、擺桿電纜和模擬電纜的連接操作，通過常見的錯(cuò)誤方法展示，提醒操作人員正確的操作方法。

4)設(shè)備單項(xiàng)試驗(yàn)操作方法：

模擬設(shè)置關(guān)鍵設(shè)備(如箭機(jī)、慣組、伺服機(jī)構(gòu)等)初始加電后的參數(shù)異常情況，培養(yǎng)崗位人員在試驗(yàn)中觀察電器參數(shù)的習(xí)慣以及應(yīng)急斷電操作的方法。

5)分系統(tǒng)測(cè)試故障：

模擬分系統(tǒng)測(cè)試過程中各類出錯(cuò)，訓(xùn)練崗位人員根據(jù)試驗(yàn)現(xiàn)象和測(cè)試數(shù)據(jù)逐步分析故障定位的方法，通過查找分析的過程，使其掌握基本的測(cè)試原理、信號(hào)走向和輸入輸出關(guān)系。

圖7 考核評(píng)估系統(tǒng)組成框圖

6)總檢查測(cè)試故障：

模擬總檢查測(cè)試過程中各類出錯(cuò)，通過訓(xùn)練和排故的過程，幫助崗位人員掌握全系統(tǒng)測(cè)試過程中的系統(tǒng)接口關(guān)系、測(cè)試原理和發(fā)射流程等內(nèi)容。

7)通訊故障：

模擬網(wǎng)絡(luò)通訊故障和箭地串口通訊故障，通過實(shí)物系統(tǒng)演練基本的應(yīng)急處置方法。

8)應(yīng)急預(yù)案演練：

模擬關(guān)鍵流程節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)各類故障，通過實(shí)物系統(tǒng)演練基本的應(yīng)急處置方法。

考核評(píng)估子系統(tǒng)考核部分可分為實(shí)操考核和理論考核。實(shí)操考核通過建立服務(wù)器數(shù)據(jù)庫與測(cè)發(fā)控測(cè)試系統(tǒng)連通，將參訓(xùn)人員在測(cè)發(fā)控測(cè)試系統(tǒng)中的操作結(jié)果體現(xiàn)在考核評(píng)估系統(tǒng)。理論考核主要為試題庫考核。

考核評(píng)估子系統(tǒng)主要具備以下功能：

1)針對(duì)運(yùn)載火箭各系統(tǒng)基本原理與系統(tǒng)內(nèi)軟、硬件操作，進(jìn)行相應(yīng)考核；

2)能對(duì)受訓(xùn)者訓(xùn)練成效進(jìn)行檢查，評(píng)估其業(yè)務(wù)能力；

3)可及時(shí)統(tǒng)計(jì)受訓(xùn)者考試成績并存檔，受訓(xùn)者可查閱歷次考試試題及正確答案；

4)能組隊(duì)實(shí)戰(zhàn)模擬測(cè)試發(fā)射流程并進(jìn)行團(tuán)隊(duì)任務(wù)考核；

5)建立訓(xùn)練數(shù)據(jù)庫上傳受訓(xùn)者的學(xué)習(xí)記錄和考核成績，結(jié)合個(gè)人檔案(如性別、年齡、專業(yè)、項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)、入職年限等)和考核成績，分析受訓(xùn)者訓(xùn)練偏向，根據(jù)相關(guān)項(xiàng)目對(duì)應(yīng)關(guān)系和其中規(guī)律，針對(duì)個(gè)人制定一對(duì)一教學(xué)模式和考核方法。

考核評(píng)估子系統(tǒng)通過建立訓(xùn)練數(shù)據(jù)庫，針對(duì)測(cè)發(fā)控設(shè)備的操作流程和操控特點(diǎn)，完成任務(wù)、設(shè)備、人員三個(gè)層面構(gòu)建訓(xùn)練評(píng)估任務(wù)。本系統(tǒng)利用實(shí)時(shí)訓(xùn)練數(shù)據(jù)和離線訓(xùn)練數(shù)據(jù)，分別從操作時(shí)間符合度、操作步驟符合度和操作順序符合度三個(gè)方面量化訓(xùn)練評(píng)估指標(biāo)，最終形成評(píng)估報(bào)告和評(píng)估結(jié)果可視化展現(xiàn)。

評(píng)估模塊在實(shí)施模擬訓(xùn)練時(shí)，可為不同專業(yè)、不同訓(xùn)練對(duì)象的模擬訓(xùn)練質(zhì)量與效果進(jìn)行定量與定性分析評(píng)估，從而對(duì)訓(xùn)練活動(dòng)進(jìn)行精確調(diào)控，大大提高訓(xùn)練效益。評(píng)估模塊由方案管理、模型管理、運(yùn)行調(diào)度和報(bào)告可視化生成三部分組成。評(píng)估方案管理主要用于管理評(píng)估方案，根據(jù)評(píng)估目的、內(nèi)容及對(duì)象等，從評(píng)估資源庫中選擇合適的評(píng)估方法、評(píng)估模型等基礎(chǔ)評(píng)估資源；評(píng)估模型定制主要根據(jù)評(píng)估管理選擇的評(píng)估模型，針對(duì)本次評(píng)估方案，自主編輯或定制分層評(píng)估指標(biāo)體系、評(píng)估算子，設(shè)置評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，形成針對(duì)本次的評(píng)估模型。同時(shí)還可根據(jù)不同專業(yè)評(píng)估需求，加載專業(yè)評(píng)估模型；綜合評(píng)估主要包括評(píng)估數(shù)據(jù)采集、評(píng)估數(shù)據(jù)預(yù)處理、單項(xiàng)評(píng)估及綜合評(píng)估等功能模塊，還可根據(jù)不同專業(yè)評(píng)估需求，加載專業(yè)評(píng)估構(gòu)件；評(píng)估結(jié)果分析與展示主要包括訓(xùn)練結(jié)果分析、訓(xùn)練結(jié)果展示、評(píng)估報(bào)告生成等功能模塊；評(píng)估資源管理主要對(duì)評(píng)估方法、評(píng)估模型、評(píng)估規(guī)則、評(píng)估案例等各類評(píng)估資源進(jìn)行綜合管理。

1.3.4 輔助器材

為方便學(xué)員操作演練，測(cè)發(fā)訓(xùn)練系統(tǒng)還配套一些輔助器材，包括萬用表、示波器、兆歐表、穩(wěn)壓電源、五金工具、電纜轉(zhuǎn)接盒、網(wǎng)絡(luò)耗材、光纖耗材等，方便學(xué)員開展全方位的狀態(tài)準(zhǔn)備操作和測(cè)發(fā)演練。

2 系統(tǒng)驗(yàn)證與結(jié)果分析

測(cè)發(fā)訓(xùn)練系統(tǒng)建成后，能夠?qū)\(yùn)載火箭各系統(tǒng)操作崗位開展基本的設(shè)備操作和專業(yè)技能訓(xùn)練，能對(duì)系統(tǒng)指揮員開展故障排查、數(shù)據(jù)判讀、應(yīng)急處置和指揮崗位訓(xùn)練，能對(duì)高級(jí)指揮員開展測(cè)發(fā)流程籌劃和推演的訓(xùn)練。既可以作為上崗考核的方法手段，也可以開展專項(xiàng)指揮演練和全要素的指揮訓(xùn)練，提高崗位人員執(zhí)行航天發(fā)射任務(wù)的能力。

測(cè)發(fā)訓(xùn)練系統(tǒng)按照某型號(hào)液體運(yùn)載火箭作為基線開展設(shè)計(jì)研制工作，研究成果可直接應(yīng)用于其他型號(hào)液體運(yùn)載火箭的測(cè)發(fā)訓(xùn)練；訓(xùn)練系統(tǒng)以火箭控制系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)和動(dòng)力系統(tǒng)接口模擬和數(shù)據(jù)模擬為主，具備功能拓展能力。

測(cè)發(fā)訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)置超過30個(gè)訓(xùn)練崗位，通過訓(xùn)練，可讓相關(guān)參訓(xùn)人員深入掌握設(shè)備原理、測(cè)試原理，熟悉操作方法，按崗位、系統(tǒng)級(jí)開展訓(xùn)練，并在實(shí)物條件下鍛煉應(yīng)急處置、故障排查能力，為快速上崗提供培訓(xùn)手段、為提高崗位人員專業(yè)技能、知識(shí)水平提供途徑。

測(cè)發(fā)訓(xùn)練系統(tǒng)為測(cè)發(fā)流程[14-15]優(yōu)化研究提供測(cè)試環(huán)境?；趯?shí)物的訓(xùn)練系統(tǒng)包含真實(shí)測(cè)發(fā)控設(shè)備及火箭模擬系統(tǒng)，具備真實(shí)的測(cè)試發(fā)射環(huán)境，通過各類演練，促進(jìn)測(cè)發(fā)流程的不斷優(yōu)化。

測(cè)發(fā)訓(xùn)練系統(tǒng)為開展全系統(tǒng)全要素的測(cè)發(fā)演練提供仿真平臺(tái)。訓(xùn)練系統(tǒng)建成之后，可基于各類任務(wù)想定，構(gòu)建模擬測(cè)發(fā)環(huán)境，為開展向全系統(tǒng)、全流程、全要素的任務(wù)演練提供條件支撐，為進(jìn)一步促進(jìn)測(cè)發(fā)人員能力提升奠定訓(xùn)練基礎(chǔ)。

3 結(jié)束語

測(cè)發(fā)訓(xùn)練系統(tǒng)在充分借鑒某型號(hào)液體運(yùn)載火箭測(cè)發(fā)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，經(jīng)過調(diào)研國內(nèi)外先進(jìn)航天測(cè)發(fā)控技術(shù)和商業(yè)應(yīng)用技術(shù)，提出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路和方案。在滿足某型號(hào)液體運(yùn)載火箭測(cè)發(fā)控需求的基礎(chǔ)上，結(jié)合發(fā)射場(chǎng)使用要求，通過運(yùn)載火箭全真等效、測(cè)發(fā)控測(cè)試系統(tǒng)和訓(xùn)練管理系統(tǒng)的建立，構(gòu)建實(shí)戰(zhàn)化、實(shí)物化的液體運(yùn)載火箭測(cè)發(fā)訓(xùn)練系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)載火箭全真模擬訓(xùn)練的突破。