本發(fā)明涉及安全控制領(lǐng)域，具體涉及一種包含火工裝置等危及衛(wèi)星安全的產(chǎn)品的安全控制方法。

背景技術(shù)：

返回式衛(wèi)星為了滿足衛(wèi)星在軌運行、載荷在軌實驗及返回艙正常返回的需要，往往需要安裝數(shù)量眾多的火工裝置，以完成天線罩和輻射器防護(hù)罩的彈拋，并完成返回段兩艙一次分離、二次分離、斷接器解鎖、開傘等動作，確保攜帶生命類樣品的回收艙順利回收。若在測試或在軌運行過程中出現(xiàn)火工裝置非預(yù)期起爆或不起爆，輕則導(dǎo)致產(chǎn)品損壞，重則導(dǎo)致衛(wèi)星實驗任務(wù)失敗，無法實現(xiàn)其科學(xué)目標(biāo)，同時帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟和政治影響。

通常的安全控制方法設(shè)計缺乏系統(tǒng)性，往往只從安全危險源自身的安全控制措施進(jìn)行考慮，對系統(tǒng)級安全控制方考慮較少，導(dǎo)致安全控制策略設(shè)計缺乏全面性和系統(tǒng)性，影響了整星安全控制有效性和可靠性的提升。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種返回式衛(wèi)星安全控制方法，從衛(wèi)星火工裝置安全控制、指令安全控制兩個方面進(jìn)行系統(tǒng)安全控制策略設(shè)計，保證衛(wèi)星從測試、在軌運行到返回全過程的安全控制，全面、系統(tǒng)，能夠有效提升整星安全控制的有效性和可靠性。尤其適用于包含大量火工裝置及有嚴(yán)格執(zhí)行時序要求的返回式衛(wèi)星的安全控制。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

一種返回式衛(wèi)星安全控制方法，包括如下安全控制手段：

一、新增火工品正線短路插頭和火工品負(fù)線接通插頭；所述火工品正線短路插頭中包括多路火工品的正負(fù)端短接線路；

其中，在地面測試和整星運輸過程中，用火工品正線短路插頭代替火工品正線插座連接到火工品正線插頭上，使得所有的火工品點火器的正、負(fù)端短接；火工品負(fù)線接通插頭在地面測試時連接負(fù)線/測試插座，從而將火工品負(fù)線端子和供電端子接通；在運載加注前，將火工品正線短路插頭去掉，連接火工品正線插頭與火工品正線插座；在射前準(zhǔn)備時將火工品負(fù)線接通插頭連接到負(fù)線/測試插座上；

二、在火工品點火電源供電母線上設(shè)置通斷由指令驅(qū)動的開關(guān)，該開關(guān)在衛(wèi)星入軌后通過地面發(fā)送的指令接通；

三、在火工品點火電源供電母線與每一火工裝置之間的供電線路上，設(shè)置通斷由指令驅(qū)動的開關(guān)，這些開關(guān)均是在入軌后通過地面發(fā)送的指令接通；

四、對于入軌過程中影響成敗的關(guān)鍵指令，同一條關(guān)鍵指令通過至少兩種通道進(jìn)行傳輸；

五、星上軟件中設(shè)置程返標(biāo)志，并通過地面注入程返指令解鎖；星上軟件執(zhí)行程返相關(guān)指令時，首先判斷程返標(biāo)志，僅在程返標(biāo)志為解鎖時才能執(zhí)行；

六、地面通過內(nèi)務(wù)指令的形式上注重要動作的執(zhí)行時刻T0，星上軟件將此執(zhí)行時間T0作為重要數(shù)據(jù)保存；在該執(zhí)行時刻T0尚未到達(dá)，且發(fā)生系統(tǒng)復(fù)位的情況下，星上在復(fù)位后自主進(jìn)行重要數(shù)據(jù)恢復(fù)。

優(yōu)選地，進(jìn)一步新增火工品負(fù)線保護(hù)蓋，在整星運輸過程中，火工品負(fù)線保護(hù)蓋蓋在負(fù)線/測試插座上。

優(yōu)選地，進(jìn)一步設(shè)置緊急關(guān)機以及內(nèi)外電轉(zhuǎn)換開關(guān)，用于將衛(wèi)星的供電來源切換為星上或地面；該緊急關(guān)機以及內(nèi)外電轉(zhuǎn)換開關(guān)受內(nèi)外電轉(zhuǎn)換指令和緊急關(guān)機命令的控制；在臨射前，火工品正線接入、負(fù)線已接通、全星轉(zhuǎn)內(nèi)電、且脫插已經(jīng)脫落的情況下，一旦星上發(fā)生異常，通過緊急關(guān)機命令，令所述緊急關(guān)機以及內(nèi)外電轉(zhuǎn)換開關(guān)切換到地面電源供電。

優(yōu)選地，進(jìn)一步設(shè)置星箭分離開關(guān)，衛(wèi)星與運載分離的動作觸發(fā)星箭分離開關(guān)接通；星箭分離開關(guān)接通后，才能允許星上動作自主執(zhí)行。

優(yōu)選地，進(jìn)一步對所述程返標(biāo)志的鎖定狀態(tài)作為重要數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，并在系統(tǒng)復(fù)位后自動恢復(fù)。

優(yōu)選地，該方法在復(fù)位后恢復(fù)執(zhí)行時刻T0后，且在T0時刻到達(dá)后執(zhí)行相應(yīng)動作后，延遲設(shè)定時間再自主重復(fù)執(zhí)行一次。

有益效果：

衛(wèi)星安全控制策略設(shè)計是從頂層上保證衛(wèi)星壽命周期全過程安全的重要環(huán)節(jié)，也是保證衛(wèi)星能夠順利完成其使命的前提。根據(jù)返回式衛(wèi)星的特點，從火工裝置安全控制、指令安全控制等環(huán)節(jié)進(jìn)行了系統(tǒng)級安全控制方法設(shè)計，有效保證了整星安全，為其它同類航天器的安全控制設(shè)計提供了借鑒。

(1)本發(fā)明設(shè)計了火工品正線短路插頭，在運輸和測試時，將火工品正、負(fù)端短接，從而保證火工品使用前的安全。

(2)本發(fā)明設(shè)計了火工品負(fù)線接通插頭，僅在測試時和射前才連接到火工品負(fù)線和供電母線之間，從而保證射前的安全性。

(3)本發(fā)明在供電母線和每一火工裝置的供電線路上設(shè)置通/斷由指令驅(qū)動的開關(guān)，這些開關(guān)均是上天后才通過地面發(fā)送的指令接通，從而保證火工品在地面階段不會被觸發(fā)，而造成嚴(yán)重后果。

(4)本發(fā)明通過關(guān)鍵指令備份、程返鎖定/解鎖標(biāo)志、以及重要數(shù)據(jù)自動存儲與恢復(fù)功能，實現(xiàn)指令安全控制，從而保證關(guān)鍵指令的成功傳輸、程返指令的正常執(zhí)行，以及重要數(shù)據(jù)的保存和恢復(fù)，從而保證火工品的安全。

附圖說明

圖1為火工裝置點火控制電路圖。

圖2為供電母線控制相應(yīng)火工裝置的控制方案示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。

為確保在軌工作的正確性，從返回式衛(wèi)星研制到發(fā)射，從在軌飛行到返回落地，需經(jīng)過多次大型地面試驗的測試驗證。本發(fā)明根據(jù)整星產(chǎn)品配置、整星工作模式及工作流程，從產(chǎn)品的自身特性、安全控制因素及工作過程對影響整星安全控制策略設(shè)計的潛在環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，對影響整星安全的火工裝置安全控制、指令安全控制這兩個方面進(jìn)行系統(tǒng)安全控制策略設(shè)計，保證衛(wèi)星從測試、在軌運行到返回全過程的安全控制，這是衛(wèi)星地面測試及在軌運行安全的重要保證，也是試驗任務(wù)成功的前提。

(一)火工裝置安全控制

火工裝置的點火安全控制設(shè)計思路是：針對火工裝置的各點火條件，通過設(shè)置火工裝置正線、火工裝置負(fù)線、供電母線控制及點火指令輸出與控制4個安全控制環(huán)節(jié)實現(xiàn)火工裝置安全控制。要使火工裝置點火，必須使包括火工裝置的電路形成回路，且有使之起爆的工作電流。火工裝置正線代表火工品本身，火工裝置正線的接入是火工裝置點火的前提，火工裝置負(fù)線則連接供電電源負(fù)極，供電母線控制工作電源的通斷，點火指令則是控制火工裝置起爆的最后環(huán)節(jié)。

(1)火工裝置正線、火工裝置負(fù)線的安全控制環(huán)節(jié)

如圖1所示，新增火工品正線短路插頭1、火工品負(fù)線保護(hù)蓋2和火工品負(fù)線接通插頭3。圖中的火工品的正線插頭4和正線插座5為已有的。火工品正線短路插頭1中包括多路火工品的正負(fù)端短接線路。

在整星運輸過程中，火工品正線插頭4與火工品正線插座5需要保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，本發(fā)明用火工品正線短路插頭1代替火工品正線插座5連接到火工品正線插頭4上，使得所有的火工品點火器的正、負(fù)端短接。同時，火工品負(fù)線保護(hù)蓋2蓋在負(fù)線/測試插座6上，以杜絕外部干擾導(dǎo)致火工品負(fù)線與電源的誤連接。其中，負(fù)線/測試插座6包含了負(fù)線插座和測試插座，共享同一插座體。負(fù)線/測試插座6具體包括火工品地面測試端子、限流電阻阻值測試端子、負(fù)線端子和供電端子；火工品地面測試端子有n個，一對一的連接火工品正線插座5中n個火工品的正線，限流電阻阻值測試端子分出n條支路，每條支路通過一個限流電阻連接n個火工品的正線；負(fù)線端子連接n個火工品的負(fù)線；供電端子通過開關(guān)連接火工品點火電源供電母線。

在平時地面測試時，如果是測試正線，則火工品正線短路插頭1連接到火工品正線插頭4上，火工品正線插座5接用于模擬火工品阻值的火工品等效器，火工品負(fù)線保護(hù)蓋2去掉，火工品負(fù)線接通插頭3接入負(fù)線/測試插座6的火工品負(fù)線端子和供電端子之間，從而將二者接通。這里，火工品負(fù)線端子連接火工品正線插座5中各個火工品的負(fù)線端子?；鸸て坟?fù)線接通插頭3只有在測試時才連接負(fù)線/測試插座6的負(fù)線插座部分，以確保安全性。

在平時地面測試時，如果是測試限流電阻，則連接方式與測試正線基本相同，只是不需要連接火工品等效器。測試儀從負(fù)線/測試插座6的火工品地面測試點和限流電阻阻值測試點之間進(jìn)行限流電阻測試。

在運載加注前，將火工品正線短路插頭1去掉，連接火工品正線插頭4與火工品正線插座5。在射前準(zhǔn)備時將火工品負(fù)線接通插頭3接通，以確保安全。

(2)供電母線控制環(huán)節(jié)

設(shè)置火工裝置點火電源供電母線，該母線的通/斷由指令驅(qū)動的開關(guān)。要使火工裝置點火除了需要發(fā)出點火指令外，星上電路還需要供電母線通、火工品正線插頭與插座連接好、火工品負(fù)線接通插頭連接，這樣保證了火工品控制的安全性。母線控制開關(guān)在圖1和圖2中均有顯示。圖1中的多個火工品組合成一個火工裝置。圖2是多個火工裝置的示意圖。多個火工裝置共享一條供電母線，在該母線上設(shè)置由通/斷由指令驅(qū)動的開關(guān)。該開關(guān)在衛(wèi)星入軌后才通過地面發(fā)送的指令接通。

(3)點火指令輸出與控制環(huán)節(jié)

如圖1和圖2所示，在母線與每一火工裝置之間的供電線路上，設(shè)置通/斷由指令驅(qū)動的開關(guān)，這些開關(guān)均是衛(wèi)星入軌后才通過地面發(fā)送的指令接通。

(4)其它開關(guān)控制

設(shè)置緊急關(guān)機以及內(nèi)外電轉(zhuǎn)換開關(guān)。

該開關(guān)受內(nèi)外電轉(zhuǎn)換指令和緊急關(guān)機命令的控制。在臨射前，通過內(nèi)外電轉(zhuǎn)換指令星上供電切換為星上電池自主供電，即全星轉(zhuǎn)內(nèi)電。在火工品正線接入、負(fù)線已接通、全星轉(zhuǎn)內(nèi)電、且脫插已經(jīng)脫落的情況下，一旦星上發(fā)生異常，可以通過緊急關(guān)機命令，令緊急關(guān)機以及內(nèi)外電轉(zhuǎn)換開關(guān)切換到地面電源供電，及時切斷星上電池供電。由于地面電源的通斷是可控的，因此這樣的設(shè)計可以避免火工裝置誤起爆，盡可能減小異常情況所造成的危險。

其次，設(shè)置星箭分離開關(guān)，星箭分離開關(guān)是機械開關(guān)，當(dāng)衛(wèi)星與運載分離時，通過機械觸發(fā)令開關(guān)接通。星箭分離開關(guān)接通后，才能允許星上動作自主執(zhí)行。否則，火工品的控制信號，解鎖信號等動作均勻不能執(zhí)行。

此外，衛(wèi)星返回前，衛(wèi)星解鎖指令必須在相應(yīng)母線接通的條件下，將供電送到儀器艙才能執(zhí)行，從而保證不會由于誤指令導(dǎo)致火工裝置誤點火，而造成嚴(yán)重后果。

(二)指令安全控制

指令安全控制方法包括3個方面：(1)對于入軌過程中影響成敗的關(guān)鍵指令，均設(shè)計不同類型或不同通道的指令相互備份；(2)通過軟件設(shè)計鎖定/解鎖狀態(tài)標(biāo)識，只有處于解鎖狀態(tài)時，軟件才能執(zhí)行相應(yīng)的關(guān)鍵動作，而狀態(tài)標(biāo)識的改變需通過地面上注指令實現(xiàn)；(3)設(shè)置重要數(shù)據(jù)自動存儲和恢復(fù)程序，發(fā)生復(fù)位的情況下，星上能夠自主進(jìn)行重要數(shù)據(jù)恢復(fù)。

具體來說：

(1)對于入軌過程中影響成敗的關(guān)鍵指令，同一條關(guān)鍵指令可以通過直接指令、間接指令和總線指令中的至少2種進(jìn)行傳輸，以實現(xiàn)不同類型或不同通道的指令相互備份。從而對于影響成敗的關(guān)鍵指令，保證指令安全性、可靠性，從而保證入軌過程所使用的火工品的成功動作。

(2)星上軟件中設(shè)置程返鎖定/解鎖標(biāo)志。星上軟件執(zhí)行(自主執(zhí)行或地面上注)程返相關(guān)指令時，需要首先判斷程返標(biāo)志是否鎖定。當(dāng)程返指令鎖定時，星上軟件禁止執(zhí)行程返指令。程返指令鎖定狀態(tài)需要作為重要數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，初始值為鎖定狀態(tài)，只有當(dāng)?shù)孛孀⑷氤谭抵噶罱怄i指令后，程返標(biāo)志變?yōu)榻怄i，才執(zhí)行相應(yīng)的程返指令，從而保證與程返相關(guān)的火工品的安全。

(3)本發(fā)明設(shè)計重要數(shù)據(jù)自動存儲與恢復(fù)功能。衛(wèi)星執(zhí)行重要動作前，地面通過內(nèi)務(wù)指令的形式上注相應(yīng)總線指令的執(zhí)行時刻T0，星上軟件將此執(zhí)行時間T0作為重要數(shù)據(jù)保存，在該執(zhí)行時刻T0尚未到達(dá)，且發(fā)生系統(tǒng)復(fù)位的情況下，星上在復(fù)位后自主進(jìn)行重要數(shù)據(jù)恢復(fù)；進(jìn)一步地，執(zhí)行T0時刻的總線指令后，星上在延遲一定時間后再自主重復(fù)執(zhí)行該指令一次。對于已經(jīng)執(zhí)行的指令，再次執(zhí)行不會對控制對象有影響。例如接通開關(guān)后再次發(fā)送接通指令。

綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。