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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，搭載神舟十二號載人飛船的長征二號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(jì)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(yàn)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(gè)重要環(huán)節(jié)。測量儀表的用途是時(shí)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(huì)發(fā)出信號以便及時(shí)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(jì)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(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(jì)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(shí)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(shí)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(dòng)，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(dòng)機(jī)能按時(shí)點(diǎn)火、關(guān)機(jī)和實(shí)現(xiàn)各級按時(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，將運(yùn)載火箭設(shè)計(jì)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(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—基于人工智能、視覺計(jì)算、監(jiān)控裝置的自動(dòng)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(dòng)，選取探測路線，智能避開障礙物體，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。
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(jì)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(yàn)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(gè)重要環(huán)節(jié)。測量儀表的用途是時(shí)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(huì)發(fā)出信號以便及時(shí)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(jì)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(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(jì)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(shí)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(shí)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(dòng)，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(dòng)機(jī)能按時(shí)點(diǎn)火、關(guān)機(jī)和實(shí)現(xiàn)各級按時(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，將運(yùn)載火箭設(shè)計(jì)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(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—基于人工智能、視覺計(jì)算、監(jiān)控裝置的自動(dòng)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(dòng)，選取探測路線，智能避開障礙物體，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。
（文章來源：儀表網(wǎng)）
TAGS : 儀表
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