儀器儀表已成為現(xiàn)代國防建設(shè)技術(shù)裝備的重要組成部分,我國航天工業(yè)的固定資產(chǎn)1/3是儀器儀表和計算機(jī);運(yùn)載火箭的儀器開支占全部研制經(jīng)費(fèi)的1/2左右;高精度制導(dǎo)、控制,航天精緯測量和紅外成像、專用高溫實(shí)驗設(shè)備等都是國防裝備中的重點(diǎn)產(chǎn)品。由此來看,火箭的運(yùn)行,少不了儀器儀表。
運(yùn)載火箭中的測量儀表是一個重要環(huán)節(jié)。測量儀表的用途是時刻檢測運(yùn)載火箭的飛行狀況。例如飛行路線的校準(zhǔn),飛行姿態(tài)的評估,如果與預(yù)設(shè)有偏差則會發(fā)出信號以便及時改正。后執(zhí)行機(jī)構(gòu)將收到的信號轉(zhuǎn)化為各單位對應(yīng)的設(shè)備并催使設(shè)備運(yùn)作,就能讓運(yùn)載火箭更好的完成自身的任務(wù)。
火箭上的儀器艙一般在有效載荷艙的下面,它是安裝飛行控制系統(tǒng)主要儀器設(shè)備的專用艙段,而火箭上的飛行控制系統(tǒng)主要是由中間裝置(電子計算機(jī)等)、測試儀表(陀螺儀、加速度表等)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)(中磁閥門、電爆器材、姿態(tài)噴管、發(fā)動機(jī)伺服機(jī)構(gòu)等)和電源配電裝置(電池、二次電源、配電器等)組成。
詳細(xì)來講,中間裝置是火箭的“大腦”,它接到測量儀表發(fā)來的各種糾偏信號后,立即進(jìn)行計算和綜合處理,并將信號放大后傳送給執(zhí)行機(jī)構(gòu);測量儀表就好比是火箭的“眼睛”,能隨時監(jiān)視運(yùn)載火箭飛行路線是否對頭,飛行姿態(tài)是否正確,并及時發(fā)出糾偏信號;執(zhí)行機(jī)構(gòu)接到中間裝備傳來的命令后,把電信號轉(zhuǎn)變成一種相應(yīng)的機(jī)械運(yùn)動,準(zhǔn)確地對火箭飛行路線或飛行姿態(tài)進(jìn)行糾偏,使發(fā)動機(jī)能按時點(diǎn)火、關(guān)機(jī)和實(shí)現(xiàn)各級按時分離。所以執(zhí)行機(jī)構(gòu)好比是運(yùn)載火箭的“手腳”。
AI在航天中的展望
AI+運(yùn)載火箭—未來,將運(yùn)載火箭設(shè)計階段梳理的飛行過程故障模式與傳感器參數(shù)相結(jié)合,研究基于人工智能的運(yùn)載火箭飛行階段故障自診斷以及深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練方法,在分秒必爭的運(yùn)載火箭飛行段完成故障預(yù)測、故障定位與故障隔離工作,并通過軌跡彈道重規(guī)劃、制導(dǎo)姿控模型重生成,有效隔離局部故障,規(guī)避失敗風(fēng)險,化飛行軌跡與姿態(tài)控制,有效挖掘潛在運(yùn)力資源
AI+深空探測—基于人工智能、視覺計算、監(jiān)控裝置的自動駕駛將大幅提高探測、地形勘測的效率。根據(jù)視頻攝像頭、雷達(dá)傳感器以及激光測距器來了解周圍的地形狀況,利用圖像識別等智能感知技術(shù)、智能決策和智能控制技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)行星探測車的自主行動,選取探測路線,智能避開障礙物體,以小的代價、的效率采集有用信息,大大輔助深空探測應(yīng)用。
大數(shù)據(jù)人工智能等技術(shù)與航天裝備的結(jié)合是未來的發(fā)展趨勢,實(shí)現(xiàn)裝備信息智能采集、遠(yuǎn)程保障、智能決策的融合并通過信息和通信技術(shù)的應(yīng)用,加速對浩瀚太空探索的腳步。