通用的航天器地面測試床系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種通用的航天器地面測試床系統(tǒng)，其包括：測試床結(jié)構(gòu)；測試床仿真模擬設(shè)備，實現(xiàn)各類電接口的通用模擬、機電設(shè)備的電性能等效、在軌飛行環(huán)境模擬和外部系統(tǒng)的電接口模擬；前置測試設(shè)備；位于測試大廳的總控設(shè)備。測試床結(jié)構(gòu)采用可自由拆分與組合的開放式框架機柜，該開放式框架機柜采用承力桿、安裝板和承力桿接頭。測試床仿真模擬設(shè)備包括1553B總線模擬器、供電與配電模擬器、以太網(wǎng)通訊模擬器、通用電接口模擬器、仿真服務(wù)與控制器。本發(fā)明測試床系統(tǒng)能夠在單機設(shè)備未齊套之前提前開展系統(tǒng)級測試，方便高效地發(fā)現(xiàn)異常、拆卸問題單機，處理單機和分系統(tǒng)低層次問題，覆蓋各種正常和故障飛行模式，降低人力資源消耗。
【專利說明】
通用的航天器地面測試床系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于航天器電性能測試領(lǐng)域，具體涉及一種適用于航天器系統(tǒng)電性能設(shè)計集成驗證與測試的通用的航天器地面測試床系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]綜合測試是航天器系統(tǒng)集成與系統(tǒng)驗證中的一項重要工作，是保證航天器研制和生產(chǎn)制造質(zhì)量的最后環(huán)節(jié)。
[0003]傳統(tǒng)綜合測試技術(shù)測試效率較低、測試周期長、占用人力資源多且測試進度難以控制，其主要原因在于:
[0004]a.單機級、分系統(tǒng)級測試充分、有效性不足，狀態(tài)不受控，將問題推延到綜合測試階段，錯過了發(fā)現(xiàn)、解決問題的最佳時機與條件；
[0005]b.分系統(tǒng)間聯(lián)調(diào)狀態(tài)不受控，聯(lián)調(diào)的充分性、有效性難以保證。聯(lián)調(diào)后無法控制分系統(tǒng)更改接口狀態(tài)，綜合測試中仍會發(fā)現(xiàn)問題；
[0006]c.分系統(tǒng)驗收測試僅為靜態(tài)檢測，缺乏有效的驗收把關(guān)手段，將單機級、分系統(tǒng)級各種問題引入了綜合測試，問題排查困難，影響后期綜合測試效率；
[0007]d.部分分系統(tǒng)產(chǎn)品交付時間晚，先交付的產(chǎn)品只能存貯起來，造成綜合測試啟動時間晚，影響測試整體進度；
[0008]e.傳統(tǒng)的綜合測試模式僅僅基于不充分的遙測信息，且難以創(chuàng)造施加充分的測試激勵，測試的可觀性和可控性不佳，使得測試方案的設(shè)計受到很多制約，很多測試項目難以實施，測試充分性覆蓋性不足，可用于測試評估的信息資源也不足，出現(xiàn)問題時也缺乏排故所需的ig息；
[0009]f.由于不能保證分系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)的正確性，且綜合測試工作啟動時機晚，總裝工作完成后直接開展整器綜合測試，前期結(jié)果必然是問題大量集中爆發(fā)，綜合測試進程頻繁中斷，設(shè)備與測試人員處于無效的等待狀態(tài)，影響后期測試進度；
[0010]g.由于整器狀態(tài)下設(shè)備拆裝不便，排查問題的可用技術(shù)手段有限，一方面問題排查和設(shè)備拆裝會中斷和延誤綜合測試進程，另一方面對單機單位的排故、歸零、更改和復(fù)測的進度壓力大，容易留下隱患；
[0011]根據(jù)我國航天器發(fā)展規(guī)劃，未來我國的航天器研制發(fā)射密集，質(zhì)量要求更加嚴格，研制周期較更短，每顆航天器所分配的研制人員更少，以上特點都對航天器綜合測試提出了新的需求和挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的綜合測試技術(shù)必須轉(zhuǎn)型和創(chuàng)新才能滿足我國航天新時代發(fā)展的需要。針對上述傳統(tǒng)綜合測試存在各種問題和需要，本發(fā)明提出了一種通用的航天器地面測試床技術(shù)，它能夠?qū)崿F(xiàn)綜合測試重心前移，盡早開展測試工作，盡早發(fā)現(xiàn)解決并解決問題，提高總裝集成階段測試進度和效率；充分利用仿真模擬技術(shù)，提高測試覆蓋性、有效性和測試深度；有助于提升綜合測試能力，跟蹤國際先進測試技術(shù)，提高未來復(fù)雜航天器密集研制生產(chǎn)過程中的測試效率和效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的是提供一種通用的航天器地面測試床系統(tǒng)，在單機設(shè)備安裝到整器結(jié)構(gòu)之前，依次對交付的單機設(shè)備進行模塊化測試，以增量式逐漸構(gòu)建被測航天器，能夠在單機設(shè)備未齊套之前提前開展系統(tǒng)級測試；能方便高效地發(fā)現(xiàn)異常、拆卸問題單機，處理單機和分系統(tǒng)低層次問題；盡可能真實地仿真各種在軌飛行環(huán)境，覆蓋各種正常和故障飛行模式；大部分測試項目不需要所有分系統(tǒng)測試人員全部參加，能夠有效降低人力資源消耗。
[0013]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下:
[0014]—種通用的航天器地面測試床系統(tǒng)，包括:測試床結(jié)構(gòu)；測試床仿真模擬設(shè)備，實現(xiàn)各類電接口的通用模擬、機電設(shè)備的電性能等效、在軌飛行環(huán)境模擬和外部系統(tǒng)的電接口模擬；前置測試設(shè)備；位于測試大廳的總控設(shè)備。
[0015]作為本發(fā)明上述通用的航天器地面測試床系統(tǒng)的改進，所述的測試床結(jié)構(gòu)采用可自由拆分與組合的開放式框架機柜。
[0016]作為本發(fā)明上述通用的航天器地面測試床系統(tǒng)的進一步改進，所述的可自由拆分與組合的開放式框架機柜采用承力桿、安裝板和承力桿接頭；所述的承力桿采用導(dǎo)電金屬材料，為中空結(jié)構(gòu)，縱向一面開口，用于安裝固定安裝板，安裝位置可以沿開口上下調(diào)節(jié)；所述的承力桿接頭為方形套筒，在方形套筒一面的上下兩端分別設(shè)有定位孔，上下兩個承力桿插入承力桿接頭的空腔后，緊固件分別通過承力桿接頭兩端的定位孔連接上下兩個承力桿；所述的安裝板設(shè)有加強筋，通過耳片和定位孔安裝在承力桿的開口內(nèi)，安裝板底面設(shè)置安裝縫，用于固定被測電性設(shè)備，并可以按照安裝縫的走向調(diào)節(jié)安裝位置。
[0017]作為本發(fā)明上述通用的航天器地面測試床系統(tǒng)的進一步改進，所述的測試床仿真模擬設(shè)備包括:1553B總線模擬器，實現(xiàn)被測飛行器內(nèi)部1553B總線的指令、遙測數(shù)據(jù)搜集、RT終端管理、遙控分發(fā)和總線數(shù)據(jù)交換；供電與配電模擬器，模擬被測飛行器的電源和配電設(shè)備為器上負載供電；以太網(wǎng)通訊模擬器，模擬被測飛行器內(nèi)部以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通訊功能；通用電接口模擬器，實現(xiàn)除以太網(wǎng)接口和供電接口的其它所有電接口的模擬；仿真服務(wù)與控制器，完成仿真計算和通信控制功能。
[0018]作為本發(fā)明上述通用的航天器地面測試床系統(tǒng)的進一步改進，所述的1553B總線模擬器由器上1553B總線電纜和系統(tǒng)網(wǎng)控制仿真機組成。
[0019]作為本發(fā)明上述通用的航天器地面測試床系統(tǒng)的進一步改進，所述的供電與配電模擬器由母線切換與控制器、配電單元模擬器和器上電纜組成。
[0020]作為本發(fā)明上述通用的航天器地面測試床系統(tǒng)的進一步改進，所述的以太網(wǎng)通訊模擬器由以太網(wǎng)監(jiān)視主機、頂層交換機、接入交換機和網(wǎng)絡(luò)管理器組成。
[0021]作為本發(fā)明上述通用的航天器地面測試床系統(tǒng)的進一步改進，所述的仿真服務(wù)與控制器由仿真主控機、仿真服務(wù)器和反射內(nèi)存總線組成。
[0022]作為本發(fā)明上述通用的航天器地面測試床系統(tǒng)的進一步改進，所述的前置測試設(shè)備由分系統(tǒng)專用測試設(shè)備組成，前置測試設(shè)備通過有線或無線鏈路與空間站艙段連接，一方面為航天器供電，另一方面在計算機軟件的控制下與飛行器進行信息交互，交互的信息送數(shù)據(jù)服務(wù)區(qū)進行處理。
[0023]作為本發(fā)明上述通用的航天器地面測試床系統(tǒng)的更進一步改進，所述的總控設(shè)備包括數(shù)據(jù)服務(wù)區(qū)設(shè)備和測試應(yīng)用區(qū)設(shè)備。
[0024]本發(fā)明采用可自由拆分與組合的開放式框架機柜與測試床仿真模擬設(shè)備對航天器開展總裝前的系統(tǒng)級電性能測試，測試過程設(shè)備及電纜定位快捷、拆裝方便，能夠使用真實設(shè)備和電纜，電性能一致性高，可以取得如下有益效果:
[0025]a.測試有效性高。測試床采用真實電子設(shè)備和電纜，其布局和走向與設(shè)計狀態(tài)基本一致，測試床仿真模擬設(shè)備產(chǎn)生的測試激勵與真實飛行狀態(tài)更加真實，安裝在測試床上的被測航天器在電性能上與真實航天器一致性高，因此整器的測試有效性高，與總裝后的綜合測試相比能達到98%以上；
[0026]b.測試效率得到提高。一方面測試床的被測設(shè)備和電纜拆裝方便，有效測試時間比例得到提高；另一方面測試床采用模塊化和增量式測試模式，逐步構(gòu)建完整的被測航天器，能夠避免低層次問題進入后續(xù)測試，整體測試效率高；同時系統(tǒng)采用自動化測試架構(gòu)，進一步提尚效率，總體預(yù)計能提尚30%以上。
[0027]c.整器測試覆蓋率得到較大提高。與傳統(tǒng)綜合測試模式相比，測試床能夠連接更多的地面設(shè)備和輔助測試設(shè)備，能夠獲得更多的測試數(shù)據(jù)，能夠進行分系統(tǒng)和功能模塊級驗收測試，分系統(tǒng)間電接口覆蓋性得到較大提高。仿真模擬可以覆蓋大部分故障飛行模式，預(yù)計總的測試覆蓋率能提高20%左右。
[0028]d.能夠提前進行系統(tǒng)級電性能測試，根據(jù)不同航天器型號的研制情況，提前時間為3?6個月左右。
【附圖說明】
[0029]圖1測試床系統(tǒng)組成及功能框圖
[0030]圖2測試床系統(tǒng)平面布局示意圖
[0031]圖3測試床單艙主結(jié)構(gòu)三視圖
[0032]圖4承力桿三視圖
[0033]圖5設(shè)備安裝板三視圖
[0034]圖6承力桿接頭三視圖
[0035]圖7測試床仿真模擬功能層次圖
[0036]圖8測試床仿真模擬設(shè)備組成框圖
[0037]圖9測試床仿真模擬信息流圖
[0038]圖10測試床測試流程圖
【具體實施方式】
[0039]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細說明。
[0040]如圖1所示，本發(fā)明的通用的航天器地面測試床系統(tǒng)包括測試床結(jié)構(gòu)、測試床仿真模擬設(shè)備、前置測試設(shè)備和位于測試大廳的總控設(shè)備。
[0041]如圖2所示，測試床結(jié)構(gòu)為簡易艙體結(jié)構(gòu)，采用可自由拆分與組合的開放式框架機柜代替真實艙體結(jié)構(gòu)，利用一套與設(shè)計狀態(tài)一致的測試電纜，能夠方便、安全和靈活地承載、操作和連接被測電性設(shè)備和測試專用的監(jiān)測設(shè)備。被測設(shè)備安裝方式參考設(shè)備在艙內(nèi)實際安裝布局形式，確保設(shè)備安裝方位與實際情況近似，不安裝管路、推進劑儲箱、物品箱等與電性能無直接關(guān)系的設(shè)備，若需要此類設(shè)備采用測試床仿真模擬設(shè)備替代。
[0042]如圖2所示，被測飛行器電性設(shè)備均安裝在可自由拆分與組合的開放式框架機柜里，該開放式框架機柜主要由承力桿、安裝板和承力桿接頭構(gòu)成。
[0043]承力桿為機柜的主承力部件，采用導(dǎo)電金屬材料，根據(jù)具體需要確定不同的長、寬、高參數(shù)，如圖4所示，承力桿為中空結(jié)構(gòu)，縱向一面開口，用于安裝固定安裝板，安裝位置可以沿開口上下調(diào)節(jié)。
[0044]如圖6所示，承力桿接頭為方形套筒，在方形套筒一面的上下兩端分別設(shè)有定位孔，上下兩個承力桿插入承力桿接頭的空腔后，緊固件分別通過承力桿接頭兩端的定位孔連接上下兩個承力桿。
[0045]如圖5所示，安裝板主要用于安裝被測電性設(shè)備，設(shè)置有加強筋做為機柜的次承力部件，通過耳片和定位孔安裝在承力桿的開口內(nèi)，安裝板底面設(shè)置安裝縫用于固定被測電性設(shè)備，可以按照縫的走向調(diào)節(jié)安裝位置。
[0046]測試設(shè)備機柜為在市場采購的標準機柜，規(guī)格尺寸按照測試設(shè)備的數(shù)量、尺寸和功率需求等確定。
[0047]測試床仿真模擬設(shè)備實現(xiàn)各類電接口的通用模擬、機電設(shè)備的電性能等效、在軌飛行環(huán)境模擬和外部系統(tǒng)的電接口模擬等。仿真模擬功能層次劃分如圖7所示，仿真模擬設(shè)備組成如圖8所示，分為1553B總線模擬器、供電與配電模擬器、以太網(wǎng)通訊模擬器、通用電接口模擬器、仿真服務(wù)與控制器5個部分，以及輔助測試設(shè)備，所有的計算機設(shè)備均配置以太網(wǎng)卡，接收來自總控的仿真配置命令。仿真模擬設(shè)備與被測設(shè)備和測試床其它組成設(shè)備的信息交互關(guān)系如圖9所示。
[0048]1553B總線模擬器由器上1553B總線電纜和系統(tǒng)網(wǎng)控制仿真機組成，實現(xiàn)被測飛行器內(nèi)部1553B總線的指令、遙測數(shù)據(jù)搜集、RT終端管理、遙控分發(fā)和總線數(shù)據(jù)交換等功能。供電與配電模擬器由母線切換與控制器、配電單元模擬器和器上電纜組成，模擬被測飛行器的電源和配電設(shè)備為器上負載供電。以太網(wǎng)通訊模擬器由以太網(wǎng)監(jiān)視主機、頂層交換機、接入交換機和網(wǎng)絡(luò)管理器組成，模擬被測飛行器內(nèi)部以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通訊功能。通用電接口模擬器實現(xiàn)除以太網(wǎng)接口和供電接口的其它所有電接口的模擬，包括1553B(RT)接口、LVDS接口、RS422接口、模擬量遙測輸出接口、模擬量遙測采集接口、開關(guān)指令輸出接口、開關(guān)指令采集接口、OC門令接口、壓點開關(guān)接口、行程開關(guān)接口、熱敏電阻采集通道接口、熱敏電阻接口等。仿真服務(wù)與控制器由仿真主控機、仿真服務(wù)器和反射內(nèi)存總線組成，完成仿真計算和通信控制功能。
[0049]前置測試設(shè)備的功能和組成與傳統(tǒng)綜合測試系統(tǒng)的對應(yīng)功能相同，主要由分系統(tǒng)專用測試設(shè)備(SCOE)組成，前置測試設(shè)備通過有線或無線鏈路與空間站艙段連接，一方面為航天器供電，另一方面在計算機軟件的控制下與飛行器進行信息交互，交互的信息送數(shù)據(jù)服務(wù)區(qū)進行處理。
[0050]總控設(shè)備的功能和組成與傳統(tǒng)綜合測試系統(tǒng)的對應(yīng)功能相同，包括數(shù)據(jù)服務(wù)區(qū)設(shè)備和測試應(yīng)用區(qū)設(shè)備。
[0051]航天器地面測試床系統(tǒng)的測試分為兩個階段:驗收測試和整器測試。
[0052]如圖10所示，驗收測試是以功能模塊為單位進行電性能測試，覆蓋功能、性能、電接口、通訊協(xié)議和故障模式等測試項目，主要目的是檢查功能模塊間接口設(shè)計實現(xiàn)與總體協(xié)議文件規(guī)定的一致性，檢查分系統(tǒng)功能設(shè)計實現(xiàn)與總體技術(shù)要求的一致性，避免低層次問題進入后續(xù)整器系統(tǒng)級電性能測試。驗收通過的分系統(tǒng)設(shè)備留在測試床，待所有分系統(tǒng)驗收測試完成后，將器上設(shè)備和電纜連接在一起組成電性飛行器，進行單艙段模塊的整器級電性能測試，驗證整器電性能設(shè)計的正確性，包括分系統(tǒng)間接口匹配、整器功能、飛行程序、正常飛行模式、故障飛行模式和大系統(tǒng)間接口等。正樣階段驗收測試的測試項目與初樣相同，測試床電集成測試主要是為了完成系統(tǒng)設(shè)計與級技術(shù)狀態(tài)更改驗證。
[0053]整器測試與常規(guī)的綜合測試流程基本相同。
[0054]本發(fā)明中未說明部分屬于本領(lǐng)域的公知技術(shù)。
[0055]以上結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作了詳細說明，但本發(fā)明不局限于所描述的實施方式。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下對這些實施方式進行多種變化、修改、替換和變型仍落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種通用的航天器地面測試床系統(tǒng)，其特征在于，包括: 測試床結(jié)構(gòu)； 測試床仿真模擬設(shè)備，實現(xiàn)各類電接口的通用模擬、機電設(shè)備的電性能等效、在軌飛行環(huán)境模擬和外部系統(tǒng)的電接口模擬； 前置測試設(shè)備； 位于測試大廳的總控設(shè)備。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用的航天器地面測試床系統(tǒng)，其特征在于，所述的測試床結(jié)構(gòu)采用可自由拆分與組合的開放式框架機柜。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通用的航天器地面測試床系統(tǒng)，其特征在于，所述的可自由拆分與組合的開放式框架機柜采用承力桿、安裝板和承力桿接頭；所述的承力桿采用導(dǎo)電金屬材料，為中空結(jié)構(gòu)，縱向一面開口，用于安裝固定安裝板，安裝位置可以沿開口上下調(diào)節(jié)；所述的承力桿接頭為方形套筒，在方形套筒一面的上下兩端分別設(shè)有定位孔，上下兩個承力桿插入承力桿接頭的空腔后，緊固件分別通過承力桿接頭兩端的定位孔連接上下兩個承力桿；所述的安裝板設(shè)有加強筋，通過耳片和定位孔安裝在承力桿的開口內(nèi)，安裝板底面設(shè)置安裝縫，用于固定被測電性設(shè)備，并可以按照安裝縫的走向調(diào)節(jié)安裝位置。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的通用的航天器地面測試床系統(tǒng)，其特征在于，所述的測試床仿真模擬設(shè)備包括: 1553B總線模擬器，實現(xiàn)被測飛行器內(nèi)部1553B總線的指令、遙測數(shù)據(jù)搜集、RT終端管理、遙控分發(fā)和總線數(shù)據(jù)交換； 供電與配電模擬器，模擬被測飛行器的電源和配電設(shè)備為器上負載供電； 以太網(wǎng)通訊模擬器，模擬被測飛行器內(nèi)部以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通訊功能； 通用電接口模擬器，實現(xiàn)除以太網(wǎng)接口和供電接口的其它所有電接口的模擬； 仿真服務(wù)與控制器，完成仿真計算和通信控制功能。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的通用的航天器地面測試床系統(tǒng)，其特征在于，所述的1553B總線模擬器由器上1553B總線電纜和系統(tǒng)網(wǎng)控制仿真機組成。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的通用的航天器地面測試床系統(tǒng)，其特征在于，所述的供電與配電模擬器由母線切換與控制器、配電單元模擬器和器上電纜組成。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的通用的航天器地面測試床系統(tǒng)，其特征在于，所述的以太網(wǎng)通訊模擬器由以太網(wǎng)監(jiān)視主機、頂層交換機、接入交換機和網(wǎng)絡(luò)管理器組成。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的通用的航天器地面測試床系統(tǒng)，其特征在于，所述的仿真服務(wù)與控制器由仿真主控機、仿真服務(wù)器和反射內(nèi)存總線組成。9.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的通用的航天器地面測試床系統(tǒng)，其特征在于，所述的前置測試設(shè)備由分系統(tǒng)專用測試設(shè)備組成，前置測試設(shè)備通過有線或無線鏈路與空間站艙段連接，一方面為航天器供電，另一方面在計算機軟件的控制下與飛行器進行信息交互，交互的信息送數(shù)據(jù)服務(wù)區(qū)進行處理。10.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的通用的航天器地面測試床系統(tǒng)，其特征在于，所述的總控設(shè)備包括數(shù)據(jù)服務(wù)區(qū)設(shè)備和測試應(yīng)用區(qū)設(shè)備。
【文檔編號】G05B17/02GK105892305SQ201410775351
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年12月15日
【發(fā)明人】凍偉東, 胡駿, 張強, 潘順良
【申請人】北京空間技術(shù)研制試驗中心