本發(fā)明涉及火箭回收控制，特別涉及一種液體可回收運載火箭控制系統(tǒng)及控制方法。

背景技術：

1、回收復用火箭，就是能夠在完成發(fā)射任務后，將火箭的部分關鍵部件，如一級火箭甚至上面級火箭等安全地返回地面，并經(jīng)過檢測、修復和維護等一系列流程后，再次用于后續(xù)的航天發(fā)射任務的火箭。傳統(tǒng)火箭通常是一次性使用，在發(fā)射后各部件基本都會被丟棄，而回收復用火箭打破了這一常規(guī)模式，旨在通過重復利用來降低航天發(fā)射成本、提高發(fā)射效率。

2、發(fā)明人在日常實踐中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的技術方案存在如下問題：

3、現(xiàn)有運載火箭電氣系統(tǒng)架構均較為落后，不能滿足回收復用火箭需求。有鑒于此，實有必要提供一種新的技術方案以解決上述問題。

技術實現(xiàn)思路

1、為解決上述技術問題，本技術提供一種液體可回收運載火箭控制系統(tǒng)及控制方法，能夠滿足運載火箭發(fā)射和回收的有效控制，為運載火箭的回收提供必要的控制系統(tǒng)。

2、為實現(xiàn)上述目的，本技術采用如下技術方案：一種液體可回收運載火箭控制系統(tǒng)，包括：飛行控制組合、回收控制組合、慣性測量組合、電池、安控組合、發(fā)動機控制器、光學靶標相機、激光測距儀、綜合采編裝置、中繼測控終端和天基遙測相控陣天線；

3、所述回收控制組合、所述光學靶標相機和所述激光測距儀均設置于火箭一子級；

4、所述飛行控制組合、所述安控組合、所述中繼測控終端和所述天基遙測相控陣天線均設置于火箭二子級；

5、所述慣性測量組合包括設置于火箭一子級的一級慣性測量組合和設置于火箭二子級的二級慣性測量組合；

6、所述發(fā)動機控制器包括設置于火箭一子級的一級發(fā)動機控制器和設置于火箭二子級的二級發(fā)動機控制器；

7、所述綜合采編裝置包括設置于火箭一子級的一級綜合采編裝置和設置于火箭二子級的二級綜合采編裝置；

8、所述電池包括設置于火箭一子級的一級供電電池和設置于火箭二子級的二級供電電池；

9、所述中繼測控終端與所述天基遙測相控陣天線通信連接；

10、所述一級慣性測量組合、所述一級發(fā)動機控制器、所述光學靶標相機、所述激光測距儀、所述一級綜合采編裝置和所述一級供電電池均與所述回收控制組合通信連接；

11、所述二級慣性測量組合、所述安控組合、所述二級發(fā)動機控制器、所述中繼測控終端、所述二級綜合采編裝置和所述二級供電電池均與所述飛行控制組合通信連接；

12、所述飛行控制組合與所述回收控制組合通信連接。

13、優(yōu)選的，所述飛行控制組合與所述回收控制組合之間通過雙路熱備份的rs422總線進行通信連接。

14、優(yōu)選的，所述一級慣性測量組合包括第一慣性測量組合和第二慣性測量組合；所述二級慣性測量組合包括第三慣性測量組合和第四慣性測量組合；在默認狀態(tài)下，發(fā)射飛行段以所述二級慣性測量組合為主進行火箭姿態(tài)測量，所述一級慣性測量組合輔助進行火箭姿態(tài)信息測量；在故障狀態(tài)下，所述一級慣性測量組合可獨立進行火箭姿態(tài)信息測量。

15、優(yōu)選的，所述第一慣性測量組合、所述第二慣性測量組合、所述一級發(fā)動機控制器、所述一級綜合采編裝置均通過1553b總線與所述回收控制組合通信連接；

16、所述中繼測控終端通過rs422總線與所述二級綜合采編裝置通信連接；

17、所述第三慣性測量組合、所述第四慣性測量組合、所述安控組合、所述二級發(fā)動機控制器和所述二級綜合采編裝置均通過1553b總線與所述飛行控制組合通信連接；

18、所述光學靶標相機和所述激光測距儀均通過rs422總線與所述回收控制組合通信連接。

19、優(yōu)選的，還包括設置于火箭一子級的一級攝像裝置和設置于火箭二子級的二級攝像裝置；所述一級供電電池和所述二級供電電池均包括電池管理系統(tǒng)電路和電芯；

20、所述一級攝像裝置和所述一級供電電池的電池管理系統(tǒng)電路均通過以太網(wǎng)與所述回收控制組合通信連接；

21、所述二級攝像裝置和所述二級供電電池的電池管理系統(tǒng)電路均通過以太網(wǎng)與所述飛行控制組合通信連接。

22、優(yōu)選的，還包括用于測量推進劑貯箱內(nèi)推進劑液位的液位相機；所述液位相機包括設置于火箭一子級的一級燃箱液位相機和一級液氧液位相機以及設置于火箭二子級的二級燃箱液位相機和二級液氧液位相機。

23、優(yōu)選的，所述一級燃箱液位相機和所述一級液氧液位相機通過rs422總線與所述回收控制組合通信連接；所述二級燃箱液位相機和所述二級液氧液位相機通過rs422總線與所述飛行控制組合通信連接。

24、優(yōu)選的，還包括用于對液體可回收運載火箭進行測試的地面設備；所述地面設備通過以太網(wǎng)與所述飛行控制組合和所述回收控制組合通信連接。

25、根據(jù)本技術的另一方面，還提供一種液體可回收運載火箭控制方法，利用所述液體可回收運載火箭控制系統(tǒng)對液體可回收運載火箭進行控制，包括：

26、當液體可回收運載火箭控制系統(tǒng)處于地面測試狀態(tài)時，液體可回收運載火箭控制系統(tǒng)接收地面設備通過以太網(wǎng)發(fā)送的所有合法指令，并對接收到的合法指令進行動作響應；

27、當液體可回收運載火箭控制系統(tǒng)由地面測試狀態(tài)切換至飛行狀態(tài)時，飛行控制組合和回收控制組合在收到點火指令后，不再響應地面設備通過以太網(wǎng)發(fā)送的所有指令；

28、當液體可回收運載火箭控制系統(tǒng)處于正常飛行狀態(tài)時，飛行控制組合和回收控制組合之間通過雙路熱備份的rs422總線中的a總線進行通信，回收控制組合向飛行控制組合周期性上報火箭一子級工作狀態(tài)；

29、當該條rs422總線中的a總線出現(xiàn)連續(xù)未響應時，由飛行控制組合和回收控制組合主動切換至b總線進行通信，且不再切回rs422總線中的a總線；

30、當飛行控制組合和回收控制組合之間的雙路熱備份的rs422總線中的a總線和b總線均處于異常狀態(tài)，且回收控制組合無法通過兩路熱備份rs422通道收到飛行控制組合周期性指令動作，且一段時間內(nèi)無法恢復，則由回收控制組合根據(jù)一級慣性測量組合收集的信息自主繼續(xù)實現(xiàn)后續(xù)控制解算、擺角輸出和時序動作并等候通信恢復。

31、優(yōu)選的，當液體可回收運載火箭控制系統(tǒng)處于地面測試狀態(tài)時，火箭一子級和火箭二子級單獨進行地面測試或火箭一子級和火箭二子級進行聯(lián)合地面測試；

32、當火箭一子級和火箭二子級進行聯(lián)合地面測試時，地面設備通過以太網(wǎng)與飛行控制組合進行通信，飛行控制組合通過rs422總線與回收控制組合進行信息交互。

33、與現(xiàn)有技術相比，本技術至少具有以下有益效果：

34、1、本發(fā)明能夠滿足運載火箭發(fā)射和回收的有效控制，為運載火箭的回收提供必要的控制系統(tǒng)。

35、2、本發(fā)明液體可回收運載火箭控制系統(tǒng)中的一二級可獨立工作，兩臺控制組合實現(xiàn)部分熱備份，提高了系統(tǒng)的可靠性。在力學環(huán)境最惡劣、最危險的一級飛行段，回收控制組合可作為飛行控制組合的熱備份執(zhí)行工作，即使二級火箭異常導致飛行失利也不會影響一子級正常回收。

36、3、本發(fā)明火箭一二級之間的核心控制總線均采用1553b總線；與飛行成敗無關總線的測量系統(tǒng)、地面測試用總線、鋰電池控制及遙測信息均采用普通以太網(wǎng)傳輸；回收相關的信息傳輸均采用獨立的rs422總線傳輸；火箭一二級控制系統(tǒng)聯(lián)系采用雙冗余rs422總線實現(xiàn)關鍵數(shù)據(jù)交互。

37、4、本發(fā)明火箭一二級推進劑貯箱均使用攝像頭進行液位測量，并通過rs422總線將液位結果直送控制器，有效提高了液位測量的準確性。