[发明专利]一种运载火箭控制系统及方法

权利要求书

1.一种运载火箭控制系统，其特征在于，所述系统包括地面测试发射控制系统、运载火箭箭体、传感器、中心计算机、输出控制器和执行机构，其中，所述输出控制器分别与所述地面测试发射控制系统、所述中心计算机，以及所述执行结构连接，所述运载火箭箭体分别与所述传感器和所述执行机构连接，所述传感器与所述中心计算机连接，针对所述运载火箭箭体的控制过程包括地面测试阶段、射前准备阶段以及飞行阶段；

其中，在所述地面测试阶段，所述中心计算机通过接收所述地面测试发射控制系统发送的测试数据和指令完成相应的测试工作；

在所述射前准备阶段，所述中心计算机通过接收所述传感器发送的传感数据和所述地面测试发射控制系统发送的测试数据和指令完成射前准备工作，得到所述运载火箭箭体的初始姿态信息；

在所述飞行阶段，所述中心计算机通过接收所述传感器发送的传感数据进行导航计算，得到所述运载火箭箭体的瞬时速度、位置、高度和姿态信息，并根据所述地面测试发射控制系统装订的参数、指令以及给定的控制率生成控制信号，所述中心计算机还通过所述输出控制器将所述控制信号发送给执行机构，所述执行机构根据所述控制信号执行针对所述运载火箭箭体的动作。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述中心计算机的硬件设备包括Zynq7000处理器、DDR3芯片、SPI Flash芯片、EMMC Flsh芯片、Gig Ethernet接口、USB接口、CAN接口、JTAG接口和Expansion IO接口；所述中心计算机嵌入有实时操作系统，所述实时操作系统中运行有飞行控制软件，所述飞行控制软件包括启动引导模块、操作系统模块、外设驱动模块、核心状态机模块、任务框架模块、在线升级模块，所述飞行控制软件的工作模式包括空闲模式、测试模式、飞行模式。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述启动引导模块用于进行Zynq 7000处理器初始化，RAM初始化，SOC外设初始化，以及Zynq PL端初始化，所述启动引导模块还用于加载操作系统镜像文件、比特流文件。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述操作系统模块用于提供应用程序的多任务功能、C/C++运行时动态装载、标准化驱动设备驱动、内存管理、调试功能、远程升级功能，所述操作系统模块由所述启动引导模块启动。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述外设驱动模块用于提供统一的标准IO操作接口，通过封装形成通用的应用调用接口，支持阻塞、非阻塞的设备数据操作，所述外设驱动模块还通过预设消息缓冲队列来存放未及时处理的数据，以防止数据丢包。

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述核心状态机模块使用单项链表的数据结构，通过初始化步骤向其中添加整个软件生命周期的阶段描述对象，并使用事件驱动类型设计，通过定时事件、数据收发事件来触发任务流程的运作，以时间加事务的方式，将软件功能分为多个阶段，以阶段为处理核心进行单项的任务调度。

7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述任务框架模块用于为应用提供周期任务、实时任务、数据收发任务，所述任务框架模块通过快速搭建对应需求的任务，将任务合理地运行在不同的处理器核心上，以保障任务处理性能的同时提高实时性和确定性。

8.一种运载火箭控制方法，其特征在于，所述方法执行于如权利要求1至7任一项所述的运载火箭控制系统，所述方法包括：

S1，在中心计算机的硬件设备上电之后，通过启动引导模块进行Zynq7000处理器初始化，RAM初始化，SOC外设初始化，以及Zynq PL端初始化，并加载操作系统镜像文件、比特流文件；

S2，执行实时操作系统；

S3，调度在线升级进程，在第一预设时间内，等待地面测试发射控制系统发送的在线升级命令，以执行在线升级进程；

S4，若在第一预设时间内没有收到在线升级命令，则执行飞行控制软件进程。