[发明专利]一种运载火箭控制系统及方法

说明书

本申请涉及航天航空技术领域，揭示了一种运载火箭控制系统及方法。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。本申请实施例的技术方案具有实时性强、可靠性高、多任务处理、易扩展等优点。

技术领域

本申请涉及航天航空技术领域，特别地，涉及一种运载火箭控制系统及方法。

背景技术

运载火箭是以火箭发动机为动力，由控制系统控制其按预定弹道飞行、将有效载荷送入预定轨道的飞行器。运载火箭是航天运载工具，它的有效载荷是航天器(人造地球卫星、载人飞船、航天站或空间探测器等)。

飞行控制软件是运载火箭的核心，用于实现飞行控制，配合完成地面测试发射控制。随着航天技术的发展，对运载火箭提出了高可靠、快速响应、密集发射等要求，飞行控制软件还面临着规模和复杂程度急剧增加、研制周期越来越短的现状。传统的飞行控制软件使用裸机开发的方式，采用前后台软件架构设计，实时性较差，耦合性强，架构复杂，不易于移植和快速迭代开发。另外，受限于硬件平台资源，也难以满足飞行控制系统对硬件资源的需求。

发明内容

本申请的目的在于提供一种运载火箭控制系统及方法，使运载火箭具备实时性强、可靠性高、多任务处理、易扩展等优点。

本申请的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本申请的实践而习得。

根据本申请实施例的一个方面，提供了一种运载火箭控制系统，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。

在本申请的一个实施例中，所述中心计算机的硬件设备包括Zynq 7000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。

在本申请的一个实施例中，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。

在本申请的一个实施例中，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。