摘要
针对航天测控装备在役考核标准缺乏的问题,分析了航天测控(Space tracking telemetry and control,TTC)标准的现状,梳理了可用于在役考核的现有航天装备相关标准。提出了航天测控装备考核跟踪质量稳定性的参考标准,分析了标准对在役考核要求的适用性,并对跟踪质量稳定性考核科目进行了修正扩展。实际工程算例表明考核效果合理有效,跟踪质量稳定性考核标准可为在役考核标准制定提供借鉴参考。
近年来,中国航天测控航天测控(Space tracking telemetry and control,TTC)装备已逐步按照新模式开展装备的试验鉴定工作,包括性能试验、工程试验及在役考
针对在役考核缺乏标准的问题,文献[
航天装备建设从“能用”“管用”到“好用”,实现了全方位的提升。在役考核更关注装备的适用性、质量稳定性、经济性、适配性和保障
中国的航天测控数传设备分布在遍布全国的地面站及海上测量船上,对合作目标信号的发射、接收、解调及传输处理,需要统一的信号频点、统一的时间基准及统一的信号格式等。航天信息标准的研制,呈现多元化特点。国际标准、国家标准、行业标准及国家军用标准都有航天测控相关的标准。
在航天标准化领域,据统计,航天测控标准有国军标42项,航天行业标准23
在役考核是考核装备适用性、质量稳定性、适编性等。对航天装备的在役考核而言,有3项影响广泛、适用性高的标准:国家军用标准GJB 7063—2010《航天测控设备跟踪与控制质量评估方法
航天测控装备(包括无线电测控设备及光学测量设备)主要是完成对航天器进行跟踪测量及遥测遥控等。装备对用户的适用性主要表现在装备的可靠性及维修性,可以用装备的平均完好率、平均故障间隔时间及平均故障修复时间等考核。装备工作质量的稳定性主要从任务出发,通过航天装备跟踪测量的精度及任务成功率等来考核评估。基带设备主要完成信号的调制解调任务,功能共性成分集中,方便形成标准化的产品。
对航天装备进行在役考核,满足质量稳定性需求,可以从服役复杂机电装备的标准体系出
该标准首先应定义考核跟踪质量常用的术语,在此基础上制定相应的考核科目,规范科目的计算方法。考核术语包括:跟踪测量元素、跟踪弧段符合率及测量数据使用率等。
质量考核的科目指标包括:弧段符合率、测量元素精度比、测量数据使用率、遥测接收质量、遥控发送质量、建链时间比。
上述科目的具体计算方法如下:
设备跟踪弧段符合率
(1) |
式中: 表示设备实际跟踪时段;表示设备计划跟踪时段。
测量元素精度比
(2) |
式中:表示测量元素精度指标;表示测量元素实测精度或设备测量误差。
设备测量数据使用率
(3) |
式中: 表示实际采用测量数据量;表示测量数据量,参与轨道确定的测量数据总点数。
遥测接收质量(遥测帧有效率)
(4) |
式中:表示遥测有效接收总帧数;表示遥测计划接收总帧数。
遥控发送质量(遥控指令注入成功率)
(5) |
式中:表示遥控注入成功次数;表示遥控注入总次数。
建链时间比
(6) |
式中: 表示实际建链时间,表示建链时间技术指标。
科目的评估方法通过科目权重的分配综合形成跟踪质量的评估值。方法有单一跟踪圈次评估及多圈次跟踪综合评估,具体计算方法如下:
单次评估得分
(7) |
式中:表示科目评估结果;表示科目对应权重,表示考核科目集的科目个数。
综合评估得分
(8) |
式中:表示科目单次评估结果,表示参加综合考核的单次评估量。
标准对选择质量评估科目(项目)和科目的权重分配进行了规范。考核科目根据不同任务特点对陆基、海基及天基测控设备进行了划分,科目的权重也不尽相同,各有侧重。权重分配反映了航天测控任务的每个科目的重要程度,在地面测控中,遥控发令质量尤为重要,其权重分配较大。对统一测控设备的分配具体如
以某在役陆地固定航天测控设备跟踪某星为例,对跟踪质量的稳定性进行考核评估。该设备某天计划跟踪弧段为8 h 05 min 00 s~8 h 15 min 40 s,整个跟踪时间640 s,该圈次有高仰角状态。高仰角跟踪低轨目标时,目标方位速度有可能无穷大,天线此时跟踪不上目标,会出现信号失锁现象。同样,过低仰角,路径反射会引起信号不稳。这些现象都是天线结构或地球结构的问题,与设备运行无关,不应在考核范围内。考核弧段取仰角5°~70°,对应时间8 h 05 min 49 s~8 h 08 min 50 s,8 h 11 min 50 s~8 h 14 min 50 s。设备跟踪细节见
该测控设备符合考核的实际3个跟踪弧段 8 h 05 min 49 s~8 h 07 min 50 s,8 h 08 min 25 s~8 h 08 min 48 s,以及8 h 11 min 48 s~8 h 14 min 48 s,共计时间324 s。单次考核计算结果见
考虑到设备跟踪不同目标、不同时间的差异,考察设备不同时段、对不同目标的多次跟踪结果,形成10组单次跟踪考核结果如
对于航天装备在役考核使用的装备质量稳定性考核标准,本文利用已有的设备跟踪质量评估标准,分析了航天地面设备多次跟踪目标效果,根据单次跟踪的多重任务要求,提出了标准的补充修正方法。按照这种方法和标准要求,对某设备跟踪实际数据进行了计算评估,结果表明了装备跟踪质量稳定性的评估有效性,可以为相关标准的制定提供参考。
参考文献
曹裕华, 孟礼. 典型航天装备试验鉴定总体策略研究[J]. 国防科技, 2020, 41(5): 59-66. [百度学术]
CAO Yuhua, MENG Li. Research on the general strategy of typical space equipment test and evaluation[J]. National Defense Technology, 2020, 41(5):59-66. [百度学术]
钱昭勇, 曹裕华, 燕如意,等. 基于数据挖掘的装备在役考核评估研究[J]. 兵器装备工程学报, 2020, 41(8): 158-162. [百度学术]
QIAN Zhaoyong, CAO Yuhua, YAN Ruyi, et al. Research of data mining on equipment assessment in service[J]. Journal of Ordnance Equipment Engineering, 2020, 41(8): 158-162. [百度学术]
高强, 叶红菲. 地面设备研制程序探讨[J]. 航天标准化, 2020, 37(4): 1-3,14. [百度学术]
GAO Qiang, YE Hongfei. Investigation on the development procedure of ground equipment[J]. Aerospace Standardization, 2020, 37(4): 1-3,14. [百度学术]
孟庆均, 郭齐胜,曹玉坤,等. 装备在役考核评估指标体系[J]. 装甲兵工程学院学报, 2018, 32(1): 18-24. [百度学术]
MENG Qingjun, GUO Qisheng, CAO Yukun, et al. Evaluation indicators system of equipment assessment in service[J]. Journal of Academy of Armored Force Engineering, 2018, 32(1): 18-24. [百度学术]
刘党辉. 卫星在役考核相关问题研究[J]. 国防科技, 2017, 38(6): 16-21. [百度学术]
LIU Danghui. Research on test and evaluation of served satellites[J]. National Defense Technology, 2017, 38(6): 16-21. [百度学术]
孟庆均, 曹玉坤, 张宏江,等. 装备在役考核的内涵与工作方法[J]. 装甲兵工程学院学报, 2017, 31(5):18-22. [百度学术]
MENG Qingjun, CAO Yukun, ZHANG Hongjiang, et al. Connotation and working method of equipment assessment in service[J]. Journal of Academy of Armored Force Engineering, 2017, 31(5): 18-22. [百度学术]
陈晨, 陆静. 浅谈国内外航天测控标准化的基本状况[J]. 航天标准化, 2005, 22(4): 9-14. [百度学术]
CHEN Chen, LU Jing. Brief talk on the basic situation of aerospace TTC standardization at home and abroad[J]. Aerospace Standardization, 2005, 22(4): 9-14. [百度学术]
中国人民解放军第二十六试验训练基地.航天测控设备与跟踪质量评估方法:GJB 7063—2010[S]. [S.l.]:中国人民解放军总装备部, 2010. [百度学术]
中国人民解放军第二十六试验训练基地.航天测控多功能数字基带设备规范: GJB 6901—2009[S]. [S.l.]:中国人民解放军总装备部, 2009. [百度学术]
中国人民解放军第二十六试验训练基地.地面统一S频段测控系统通用规范:GJB 4227—2001[S]. [S.l.]:中国人民解放军总装备部, 2001. [百度学术]
李庆先, 刘良江, 王晋威, 等. 复杂机电系统服役质量评估与维护质量控制标准体系研究[J]. 中国标准化, 2020, 47(6): 154-158. [百度学术]
LI Qingxian, LIU Liangjiang, WANG Jinwei, et al. Research on service quality evaluation and maintenance quality control standard system of complex electromechanical system[J]. China Standardization, 2020, 47(4): 154-158. [百度学术]