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AI與儀器儀表 共同助力航空事業(yè)
2021-06-17
北京時(shí)間2021年6月17日9時(shí)22分，搭載神舟十二號(hào)載人飛船的長(zhǎng)征二號(hào)F遙十二運(yùn)載火箭，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火發(fā)射。此后，神舟十二號(hào)載人飛船與火箭成功分離，進(jìn)入預(yù)定軌道，順利將聶海勝、劉伯明、湯洪波3名航天員送入太空，飛行乘組狀態(tài)良好，發(fā)射取得圓滿成功。
儀器儀表已成為現(xiàn)代國(guó)防建設(shè)技術(shù)裝備的重要組成部分，我國(guó)航天工業(yè)的固定資產(chǎn)1/3是儀器儀表和計(jì)算機(jī)；運(yùn)載火箭的儀器開(kāi)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(cè)量和紅外成像、專(zhuān)用高溫實(shí)驗(yàn)設(shè)備等都是國(guó)防裝備中的重點(diǎn)產(chǎn)品。由此來(lái)看，火箭的運(yùn)行，少不了儀器儀表。
運(yùn)載火箭中的測(cè)量?jī)x表是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。測(cè)量?jī)x表的用途是時(shí)刻檢測(cè)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(píng)估，如果與預(yù)設(shè)有偏差則會(huì)發(fā)出信號(hào)以便及時(shí)改正。后執(zhí)行機(jī)構(gòu)將收到的信號(hào)轉(zhuǎn)化為各單位對(duì)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(zhuān)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(jì)算機(jī)等)、測(cè)試儀表(陀螺儀、加速度表等)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)(中磁閥門(mén)、電爆器材、姿態(tài)噴管、發(fā)動(dòng)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(lái)講，中間裝置是火箭的“大腦”，它接到測(cè)量?jī)x表發(fā)來(lái)的各種糾偏信號(hào)后，立即進(jìn)行計(jì)算和綜合處理，并將信號(hào)放大后傳送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)；測(cè)量?jī)x表就好比是火箭的“眼睛”，能隨時(shí)監(jiān)視運(yùn)載火箭飛行路線是否對(duì)頭，飛行姿態(tài)是否正確，并及時(shí)發(fā)出糾偏信號(hào)；執(zhí)行機(jī)構(gòu)接到中間裝備傳來(lái)的命令后，把電信號(hào)轉(zhuǎn)變成一種相應(yīng)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，準(zhǔn)確地對(duì)火箭飛行路線或飛行姿態(tài)進(jìn)行糾偏，使發(fā)動(dòng)機(jī)能按時(shí)點(diǎn)火、關(guān)機(jī)和實(shí)現(xiàn)各級(jí)按時(shí)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(lái)，將運(yùn)載火箭設(shè)計(jì)階段梳理的飛行過(guò)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(zhēng)的運(yùn)載火箭飛行段完成故障預(yù)測(cè)、故障定位與故障隔離工作，并通過(guò)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(xiǎn)，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(cè)—基于人工智能、視覺(jué)計(jì)算、監(jiān)控裝置的自動(dòng)駕駛將大幅提高探測(cè)、地形勘測(cè)的效率。根據(jù)視頻攝像頭、雷達(dá)傳感器以及激光測(cè)距器來(lái)了解周?chē)牡匦螤顩r，利用圖像識(shí)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(cè)車(chē)的自主行動(dòng)，選取探測(cè)路線，智能避開(kāi)障礙物體，以小的代價(jià)、的效率采集有用信息，大大輔助深空探測(cè)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(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，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(guò)信息和通信技術(shù)的應(yīng)用，加速對(duì)浩瀚太空探索的腳步。
儀器儀表已成為現(xiàn)代國(guó)防建設(shè)技術(shù)裝備的重要組成部分，我國(guó)航天工業(yè)的固定資產(chǎn)1/3是儀器儀表和計(jì)算機(jī)；運(yùn)載火箭的儀器開(kāi)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(cè)量和紅外成像、專(zhuān)用高溫實(shí)驗(yàn)設(shè)備等都是國(guó)防裝備中的重點(diǎn)產(chǎn)品。由此來(lái)看，火箭的運(yùn)行，少不了儀器儀表。
運(yùn)載火箭中的測(cè)量?jī)x表是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。測(cè)量?jī)x表的用途是時(shí)刻檢測(cè)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(píng)估，如果與預(yù)設(shè)有偏差則會(huì)發(fā)出信號(hào)以便及時(shí)改正。后執(zhí)行機(jī)構(gòu)將收到的信號(hào)轉(zhuǎn)化為各單位對(duì)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(zhuān)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(jì)算機(jī)等)、測(cè)試儀表(陀螺儀、加速度表等)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)(中磁閥門(mén)、電爆器材、姿態(tài)噴管、發(fā)動(dòng)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(lái)講，中間裝置是火箭的“大腦”，它接到測(cè)量?jī)x表發(fā)來(lái)的各種糾偏信號(hào)后，立即進(jìn)行計(jì)算和綜合處理，并將信號(hào)放大后傳送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)；測(cè)量?jī)x表就好比是火箭的“眼睛”，能隨時(shí)監(jiān)視運(yùn)載火箭飛行路線是否對(duì)頭，飛行姿態(tài)是否正確，并及時(shí)發(fā)出糾偏信號(hào)；執(zhí)行機(jī)構(gòu)接到中間裝備傳來(lái)的命令后，把電信號(hào)轉(zhuǎn)變成一種相應(yīng)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，準(zhǔn)確地對(duì)火箭飛行路線或飛行姿態(tài)進(jìn)行糾偏，使發(fā)動(dòng)機(jī)能按時(shí)點(diǎn)火、關(guān)機(jī)和實(shí)現(xiàn)各級(jí)按時(shí)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(lái)，將運(yùn)載火箭設(shè)計(jì)階段梳理的飛行過(guò)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(zhēng)的運(yùn)載火箭飛行段完成故障預(yù)測(cè)、故障定位與故障隔離工作，并通過(guò)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(xiǎn)，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(cè)—基于人工智能、視覺(jué)計(jì)算、監(jiān)控裝置的自動(dòng)駕駛將大幅提高探測(cè)、地形勘測(cè)的效率。根據(jù)視頻攝像頭、雷達(dá)傳感器以及激光測(cè)距器來(lái)了解周?chē)牡匦螤顩r，利用圖像識(shí)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(cè)車(chē)的自主行動(dòng)，選取探測(cè)路線，智能避開(kāi)障礙物體，以小的代價(jià)、的效率采集有用信息，大大輔助深空探測(cè)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(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，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(guò)信息和通信技術(shù)的應(yīng)用，加速對(duì)浩瀚太空探索的腳步。
（文章來(lái)源：儀表網(wǎng)）
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