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2021年,星際榮耀計劃進行雙曲線二號可重複使用運載火箭一子級米級、公里級、百公里級垂直起降試驗。與火箭上升階段將載荷送入軌道相比,可重複使用運載火箭的回收階段工況更復雜、對落點精度要求更高(載荷入軌發射偏差在數公里範圍內均可判定為發射任務圓滿成功,而一子級回收的落點誤差僅允許控制在幾米甚至幾十釐米),需處理的資料呈幾何倍數增加,因此對箭載計算機的效能提出了更高的要求。為滿足公司自主研發的雙曲線二號、雙曲線三號可重複使用液體運載火箭的需求,能夠實現液體運載火箭的飛行及可回收的全過程控制,星際榮耀在第一代箭載智慧計算機“星控一號”(星際榮耀雙曲線一號首飛成功,揭秘火箭最強大腦)的基礎上推出新一代高可靠箭載綜合電子系統“星控二號”。目前產品已進入樣機功能驗證階段。

如果說星控一號是民營運載火箭上一代的“最強大腦”,讓國內民營商業運載火箭從“大哥大”時代進入到了“智慧機”時代,那麼星控二號的問世則可以類比為民營商業運載火箭從3G智慧時代進入到了4G智慧時代。其採用的基於先進處理器的多模冗餘設計方案,極大提高了系統可靠性和故障檢測處理能力;此外,其通用化、系列化、模組化的綜合電子系統設計思路也將成為後續降低發射服務費用、提升運載能力的有效手段。

星控二號以高可靠多模冗餘架構為基石,以高效能商用貨架晶片為核心,以高速互聯匯流排為網路神經,將傳統的控制系統與測量系統進行深度融合,實現航天器飛控系統指令的高可靠傳輸與控制。其採用一體化設計,將傳統部分硬體功能進行裁剪由軟體進行實現,大幅度減少電子部件種類和數量,提高了系統的整合度和系統的可靠性。

據產品技術負責人介紹:“星控二號是一款高效能自主可控的綜合電子系統,採用產品化、貨架式的設計思路,沿用傳統的可靠性設計準則,設計理念與市場接軌,可快速推向航天、軍工等高可靠應用場合。”

星控二號主要特點

星控二號作為星際榮耀新一代的“最強大腦”,在效能指標上已經超越星控一號。與傳統多模冗餘箭載計算機相比,星控二號有以下技術特點:

系統可靠性高,採用多模冗餘的整合設計方案,系統的工作時間及可靠性指標大幅度提高,達到了飛行器長時間在軌執行、可重複使用的目標。作為上面級、星箭一體化電氣系統使用時,具備飛向深空的能力

系統整合度高,將傳統控制系統與測量系統進行深度融合,一體化設計。星控二號作為綜合電子系統,除了將傳統分散式單機進行整合以外,還集成了遙測模組(傳統測量系統的中心程式器)等功能。

高效能計算,採用目前最先進的市購SOC晶片,片上整合多個異構CPU核、GPU核和大容量FPGA。具有強大的算力,突破了實時高速運算技術,實現了多核並行運算,在複雜系統控制及大型AI加速計算上都有著很好的應用。

高速互聯匯流排,互聯匯流排是連線星控二號中各個功能模組及星控二號之間的紐帶。機內採用電訊號傳輸,機外採用光訊號傳輸,傳輸速率達到1.25Gbps。匯流排具有良好的擴充套件性和伸縮性,拓撲結構支援星型、環形,支援雙冗餘通訊功能,具有多個NC、多個NT,NC可切換。

大資料儲存,擁有比傳統箭載計算機高几個數量級的儲存空間,單模的資料儲存器不小於64GB,後續將研製專用儲存模組,滿足箭上雲計算、大資料及AI演算法需求。

實時作業系統,基於大型嵌入式實時作業系統的飛行控制軟體系統的應用,採用低耦合實時多程序、多執行緒設計思想,大大提高箭上軟體系統平臺能力。

軟體架構及控制演算法先進,在多模冗餘排程上設計了滿足要求的軟體架構。另外為了滿足運載火箭回收利用的要求,設計了諸如凸最佳化等專門的控制演算法模組。

星控二號主要指標

注:衛星導航、遙測功能的技術指標較多,未一一列上。

星控二號應用領域

星控二號作為技術創新、技術拓展的基本平臺之一,肩負著驗證運載火箭可重複使用技術、箭上大資料雲技術、運載火箭人工智慧技術的任務,將在公司自主研發的雙曲線二號、雙曲線三號等可重複使用液體運載火箭中使用,是星際榮耀後續的主打航電產品。

星控二號相關技術,在滿足可重複使用液體運載火箭的需求基礎上,可應用於航天、軍工等其他領域,包括衛星、無人機、艦艇等等。對產品進行適應性修改,也可以廣泛應用於空間技術、石油、化工、核電站、機器人、民用航空、礦山開採、鐵路運輸、武器裝備、醫療儀器等安全關鍵領域。

星際榮耀已有航電產品

“星控二號”作為星控系列箭機家族的新成員,是“星控一號”的全新升級產品,兩款產品的定位和側重點有所不同。星控一號是一款低成本快響應的箭載計算機產品,側重於固體運載火箭的應用;星控二號作為高可靠冗餘的箭載綜合電子產品,側重於可重複使用液體運載火箭的應用。

星際榮耀目前擁有兩個系列的高可靠航電產品,除了星控系列箭載計算機以外,還有“貓頭鷹”系列低成本導控元件。貓頭鷹系列產品主要用在探空火箭以及各類戰術導彈、反坦克導彈、火箭彈等制導武器上。貓頭鷹Ⅱ型已透過某型號完成飛行驗證,靶試取得圓滿成功。

星際榮耀的航電產品主要聚焦於運載火箭智慧產品,同時拓展民用及新興技術行業領域。後續,公司將開發高效能自主可控國產化平臺、機器視覺人工智慧平臺等;進行新技術探索,包括影象處理、邊緣計算、人工智慧、5G應用等,在滿足自身應用、發展的同時,致力於讓航天技術廣泛深入地融入日常生活。

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