本發(fā)明屬于航天器電性能綜合測試技術領域，具體屬于航天器測試應用領域，具體涉及一種用于可重復使用航天器返回后電性能綜合測試方法。
背景技術：
隨著航天技術的發(fā)展，天地往返將成為常態(tài)，為了進一步降低航天發(fā)射成本，提高發(fā)射效率，發(fā)展可重復使用航天器是必然選擇。可重復使用航天器采用可重復使用技術，實現單次飛行的低成本與高效益。
在可重復使用航天器返回后，依據可重復使用設計，通過更換防熱結構、火工品裝置等部件，可使其具備再次飛行的物理狀態(tài)。但在再次上天飛行前，必須經過電性能綜合測試，驗證航天器各電性能設備飛行返回后的設備狀態(tài)及工作情況，驗證各功能系統設備的供電情況、電氣及信息接口、系統功能性能指標、系統間接口匹配情況等?；诤教炱髦貜桶l(fā)射飛行的特點，傳統的動輒1～2年的長周期測試流程及方法已經不再適用于可重復使用航天器返回后的電性能測試需求。
技術實現要素：
本發(fā)明的目的是提供一種可重復使用航天器返回后電性能綜合測試方法，驗證可重復使用航天器再次發(fā)射前的設備電氣性能，縮小測試周期。
本發(fā)明所采取的技術方案如下：
一種可重復使用航天器返回后電性能綜合測試方法，包括以下步驟：根據再次飛行任務需求明確測試需求；對電性能設備進行各個端口的阻值測試；將阻值測試結果與發(fā)射前、出廠前數據進行加權比較；對整個航天器進行供電檢查；對所述電性能設備供電檢查平臺參數進行基于在軌數據的均值、極值比較；依據測試項目，選擇相應的所述電性能設備進行對應功能匹配測試；對各所述電性能設備的所述參數進行基于先驗知識的曲線擬合系數比較，確定各所述電性能設備的狀態(tài)變化；對所述電性能設備進行基于在軌數據及供電檢查結果的剩余壽命分析；進行差異化比較測試：依據不同飛行任務對所述電性能設備的使用需求，結合測試比較出來的各所述電性能設備狀態(tài)的變化及剩余壽命，安排部分重點設備的強化測試，同時降低部分非重點設備的測試次數。
作為本發(fā)明上述可重復使用航天器返回后電性能綜合測試方法的改進，所述供電檢查步驟中，采用基于在軌飛行程序的序列化供電檢查，具體為：依據所述航天器在軌飛行程序中實際電性能設備加電順序，固化為地面測試序列，并依所述序列對整個所述航天器加電，進行各所述電性能設備的供電檢查測試序列測試。
作為本發(fā)明上述可重復使用航天器返回后電性能綜合測試方法的改進，所述曲線擬合系數比較步驟中，對在功能匹配測試中各所述電性能設備參數進行基于在軌飛行數據及出廠前數據兩次先驗知識的曲線擬合系數比較，利用最小二乘法對本次測試數據、出廠前數據、在軌飛行數據進行曲線擬合，之后進行擬合曲線系數比較，設本次測試數據曲線擬合系數為[A1，A2，A3，…，Ai]，出廠前數據曲線擬合系數為[B1，B2，B3，…，Bi]，在軌飛行數據為[C1，C2，C3，…，Ci]，其中，A1，A2，A3，…，Ai為航天器返回后測試時曲線擬合出的第1個系數值至第i個系數值；B1，B2，B3，…，Bi為出廠前數據曲線擬合出的第1個系數值至第i個系數值；C1，C2，C3，…，Ci為航天器在軌飛行數據曲線擬合出的第1個系數值至第i個系數值；i的取值范圍為4＜i＜11，且i為整數值；若矩陣
的奇異值小于5，則認為各所述電性能設備狀態(tài)無變化。
作為本發(fā)明上述可重復使用航天器返回后電性能綜合測試方法的改進，所述均值、極值比較步驟中，采用以下三個關系式：
Amax＜Zmax
Amin＞Zmin
(Aavr/Zavr)＜(Amax+Amin)/(Zmax-Zmin)
其中，Amax、Amin、Aavr分別為地面供電檢查測試中參數的極大值、極小值、均值；Zmax、Zmin、Zavr分別為在軌飛行時加電序列中參數的極大值、極小值、均值；若同時滿足三個所述關系式，則認為設備加電工作正常。
作為本發(fā)明上述可重復使用航天器返回后電性能綜合測試方法的改進，所述加權比較步驟中采用下式：
e＝|1-R/(0.8Rm+0.2Rn)|
其中，R為阻值測試結果，Rm為發(fā)射前阻值測試結果，Rn為出廠前阻值測試結果，e為加權比較值；若e＜0.05，則認為阻值測試結果正常，否則，認為設備異常。
作為本發(fā)明上述可重復使用航天器返回后電性能綜合測試方法的改進，所述剩余壽命分析步驟中，對于含特定壽命要求的所述電性能設備進行剩余壽命分析，若滿足下列條件，則認為滿足可重復使用壽命要求：
P＜(1-10*e)*(N-M1-M2)
其中，N為電性能設備的給定壽命次數，M1為發(fā)射前動作次數，M2為在軌動作次數，P為再次飛行所需動作次數，e為加權比較值。
對于上述可重復使用航天器返回后電性能綜合測試方法，在所述明確測試需求的步驟中，確定測試項目大類，同時進行差異化比較，區(qū)分哪些設備需要重點測試檢測，哪些設備只需驗證接口，哪些設備可弱化測試次數。
本發(fā)明的有益成果如下：
1)通過基于在軌數據的供電檢查數據均值極值比較、基于先驗知識的曲線擬合系數比較、基于在軌飛行程序的序列化供電檢查等測試方法可以簡單快速的比較出各電性能設備發(fā)射前至返回后的電性能狀態(tài)、信號輸出狀態(tài)、接口匹配狀態(tài)變化，從而驗證航天器再次發(fā)射前的設備電氣性能；
2)通過電性能設備阻值測試的加權比較、基于在軌數據及供電檢查結果的剩余壽命分析、差異化比較等方法可以合理安排測試項目，優(yōu)化測試流程，采用盡可能少的測試用例完成對所有電性能設備工作狀態(tài)及工作壽命全周期的覆蓋，從而縮小測試周期，縮減測試成本，提高可重復使用航天器的實際經濟效益。
附圖說明
圖1是可重復使用航天器返回后電性能綜合測試流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖詳細描述本發(fā)明的具體實施方式。
不同于一般航天器出廠前電性能綜合測試流程及方法，可重復使用航天器返回后的電性能綜合測試的目的是為了驗證所有電性能設備的工作狀態(tài)是否依然正常，比較在經歷了火箭發(fā)射、在軌飛行、著陸返回等過程后各設備加電后輸出信號的狀態(tài)變化，分析航天器各功能系統間電氣接口的協調匹配情況，評估電性能設備的剩余壽命是否滿足再次飛行任務需求。同時，在完成上述工作的基礎上，盡可能的縮小測試周期、縮減測試成本，從而提高可重復使用航天器的經濟效益。
綜上，本發(fā)明在設計技術方案時需考慮以下幾點：
1)如何提供相對固化的測試用例，采用自動化的方法，得到設備狀態(tài)的相對穩(wěn)定的數據比較及狀態(tài)評估；
2)如何采用定量比較的數學方式簡單快速的比較出各電性能設備發(fā)射前至返回后的電性能狀態(tài)、信號輸出狀態(tài)、接口匹配狀態(tài)變化，從而驗證航天器再次發(fā)射前的設備電氣性能；
3)如何有效的對電性能設備進行剩余壽命計算，判定是否滿足再次飛行需求；
4)如何安排測試項目，優(yōu)化測試流程，采用盡可能少的測試用例完成對所有電性能設備工作狀態(tài)的覆蓋，從而縮小測試周期。
結合可重復使用航天器飛行返回后的實際加電測試情況及發(fā)射前測試經驗，本發(fā)明擬采取以下方法進行電性能綜合測試：
1)采用電性能設備阻值測試結果加權比較的方法識別電性能設備狀態(tài)
可重復使用航天器最大的特點在于經歷了發(fā)射、飛行、返回等各種嚴酷的環(huán)境條件，容易造成航天器內電性能設備接插件松動、電路板焊接件短路等情況，因此，可通過在整個航天器加電測試前通過對各臺電性能設備正負供電端、信號輸入輸出端、接地端等端口進行負載阻值測試的方法識別電性能設備狀態(tài)，之后采用加權比較的方法，引入發(fā)射場測試結果及出廠前測試結果的兩次量值，通過賦予不同的權重來評估電性能設備的阻值結果。
2)采用基于在軌飛行程序的測試指令序列化的方法固化測試用例
隨著航天器的重復發(fā)射使用，航天器的測試也由“小作坊”式的模式向“量產”模式逐漸過渡。為了能夠在航天器返回后再測試過程中有相對固定的測試方法及測試用例，可以采用對單個測試項目使用基于在軌飛行程序測試指令序列的方法固化測試用例，同時固化不同指令間的發(fā)送時間間隔，形成一套完整的測試序列，在進行不同的設備測試時采用相對應的測試序列，便于整個航天器的差異化比較。
3)采用基于在軌數據的供電檢查數據均值極值比較的方法確定電性能設備狀態(tài)
可重復使用航天器與其他航天器最大的區(qū)別在于經歷了一次正式上天飛行，故真實在軌數據為返回后再次測試提供了比較的基準，基于在軌較為惡劣的環(huán)境，其供電檢查數據的包絡應該大于在地面良好的空間環(huán)境下測試的數據包絡，故采用供電檢查數據均值極值比較的方法確定電性能設備狀態(tài)。
4)采用基于先驗知識的曲線擬合方法比較狀態(tài)變化
在采用固定的測試指令序列對相同設備進行加電測試后，可采用基于先驗知識的曲線擬合系數比較的方法來比較相同輸入條件下的不同輸出變化，從而比較電性能設備狀態(tài)變化，定位設備問題。
在可重復使用航天器返回后電性能綜合測試中，如將指令序列執(zhí)行過程中整器電流的變化情況，或將地面測試序列的模飛過程中整器溫度變化繪制為曲線，之后可以將類似曲線與在軌及出廠前的相同序列的先驗知識曲線進行曲線擬合，將曲線擬合系數矩陣相比，通過比較矩陣奇異值的大小，從而得出曲線系數差異，進一步確定各電性能設備的狀態(tài)變化。
5)基于在軌數據及供電檢查結果的剩余壽命分析
可重復使用航天器中返回后測試中，對含有繼電器等特定壽命要求的電性能設備進行剩余壽命分析，采用給定壽命減去實際使用壽命之后，將電性能設備阻值測試結果作為一個權重值引入到剩余壽命計算的過程中，使阻值與壽命產生耦合關系，更加細致的考量電性能設備的剩余壽命。
6)采用差異化比較的方法縮減測試項目
相比較于一般的航天器飛行任務，可重復使用航天器在經歷了首次測試及飛行任務之后，狀態(tài)相對固定，與各大系統間接口、飛行程序、故障預案等已經經過驗證，且軟件已經落焊，在保證各電性能設備工作正常的情況下上述功能不會發(fā)生變化。同時，基于每次飛行任務側重點的不同及通過測試比較出來的各電性能設備狀態(tài)的輕微變化，可以安排部分重點設備的強化測試，同時降低部分非重點設備的測試次數，以達到對所有電性能設備的測試覆蓋，同時縮減測試周期，降低測試成本。
圖1是可重復使用航天器返回后電性能綜合測試流程圖，如圖1所示，本發(fā)明的可重復使用航天器返回后電性能綜合測試方法，包括以下步驟：
步驟1、根據再次飛行任務需求明確測試需求；
根據再次飛行任務需求明確測試需求，確定測試項目大類，同時進行差異化比較，區(qū)分哪些設備需要重點測試檢測，哪些設備只需驗證接口，哪些設備可以弱化測試次數。
步驟2、對電性能設備進行各個端口的阻值測試；
對電性能設備進行各個端口的阻值測試，包括設備正負供電端、信號輸入輸出端、接地端等端口等，識別設備狀態(tài)。
步驟3、將阻值測試結果與發(fā)射前、出廠前數據進行加權比較；
阻值測試結果為R，發(fā)射前阻值測試結果為Rm，出廠前阻值測試結果為Rn，則加權比較方法為：
e＝|1-R/(0.8Rm+0.2Rn)|
若e＜0.05，則認為阻值測試結果正常，否則，認為設備異常。
步驟4、對整個航天器進行供電檢查；
對航天器的供電檢查可采用基于在軌飛行程序的序列化供電檢查，即：依據航天器在軌飛行程序中實際電性能設備加電順序，固化為地面測試序列，并依此序列對整個航天器加電，進行各電性能設備的供電檢查測試序列測試。
步驟5、對電性能設備供電檢查平臺參數進行基于在軌數據的均值、極值比較；
對電性能設備的供電檢查中的諸如電壓、特征電流、轉速、流量等平臺參數，進行基于在軌飛行數據的極值比較，比較方法為：
地面供電檢查測試中參數的極大值為Amax，極小值為Amin，均值為Aavr；在軌飛行時加電序列中參數的極大值為Zmax，極小值為Zmin，均值為Zavr，若同時滿足以下三個條件，則認為設備加電工作正常：
Amax＜Zmax
Amin＞Zmin
(Aavr/Zavr)＜(Amax+Amin)/(Zmax-Zmin)
步驟6、依據測試項目，選擇相應的電性能設備進行對應功能匹配測試；
步驟7、對各電性能設備參數進行基于先驗知識的曲線擬合系數比較，確定狀態(tài)變化；
對在功能匹配測試中各電性能設備諸如電流、溫度等參數進行基于在軌飛行數據及出廠前數據等兩次先驗知識的曲線擬合系數比較，從而確定各電性能設備的狀態(tài)變化。比較方法為：利用最小二乘法對本次測試數據、出廠前數據、在軌飛行數據進行曲線擬合，之后進行擬合曲線系數比較，設本次測試數據曲線擬合系數為[A1，A2，A3，…，Ai]，出廠前數據曲線擬合系數為[B1，B2，B3，…，Bi]，在軌飛行數據為[C1，C2，C3，…Ci]，其中，A1，A2，A3，…，Ai為航天器返回后測試時曲線擬合出的第1個系數值至第i個系數值；B1，B2，B3，…，Bi為出廠前數據曲線擬合出的第1個系數值至第i個系數值；C1，C2，C3，…，Ci為航天器在軌飛行數據曲線擬合出的第1個系數值至第i個系數值；i的取值范圍為4＜i＜11，且i為整數值，則若矩陣
的奇異值小于5，則認為各電性能設備狀態(tài)無變化；
步驟8、對電性能設備進行基于在軌數據及供電檢查結果的剩余壽命分析；
對于含諸如繼電器等特定壽命要求的電性能設備進行剩余壽命分析，如設備給定壽命為N次，發(fā)射前動作M1次，在軌動作M2次，再次飛行所需動作P次，若滿足下列條件，認為滿足可重復使用壽命要求：
P＜(1-10*e)*(N-M1-M2)
其中e為步驟3中加權比較值。
步驟9、進行差異化比較測試；
依據不同飛行任務對電性能設備的使用需求，結合前述測試比較出來的各電性能設備狀態(tài)的變化及剩余壽命，安排部分重點設備的強化測試，同時降低部分非重點設備的測試次數，縮減測試項目。
本發(fā)明中未說明部分屬于本領域的公知技術。
以上結合附圖對本發(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。對于本領域的技術人員而言，在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下對實施方式進行的變化、修改、替換和變型仍落入本發(fā)明的保護范圍內。