箭载计算机在运载火箭中的功能研究.doc

箭载计算机在运载火箭中的功能研究.doc箭载计算机在运载火箭中的功能研究
箭载计算机是现代运载火箭控制系统中的重要组成部分。60年代以来,微电子技术与计算机技术迅速发展,特别是在70年代微处理机问世之后, 数字计算机在运载火箭上的应用日益广泛,现代运载火箭控制系统中的各种计算功能越来越多地采用数字计算技术完成。因此,箭载计算机在运载火箭中的地位尤为重要。
关键词:箭载计算机惯性制导捷联制导积分运算
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箭载计算机的功能和作用箭载计算机在运载火箭
中的功能研宄
可以从控制计算和辅助计算两方面来论述。

在弹道导弹中,通常采用惯性制导技术。惯性制导箭载计算机接收来自惯性器件的测量参数值,按惯性制导的功能要求,计算出相应的指令。
由于惯性器件不能直接测出箭体运动的位置,而只
能测出箭体运动的加速度或速度,位置数据则是用计算机对速度完成一次积分,或对加速度完成二次积分得到的。因此,积分计算是箭载计算机的典型运算之一,如何有效地实现积分运算是箭载计算机设计的关键。积分运算有许多方法,可根据使用要求与实现条件来选择。其中集成电路技术对计算机的发展起着替代的作用。每一代新工艺都导致一种新型箭载计算机的产生。当小规模集成电路(SSI)出现的时候,可以采用增量计算机的机器结构,能进一步提高积分运算的速度。当中规模集成电路(MSI)可用的时候,可以采用字并行位串行的数字积分的机器结构,能进一步提高积分运算的速度,并缩小机器的体积。大规模集成电路(LSI)出现以后,便可采用位并行字串行的微型计算机,并允许用更普通的数值计分方法来完成积分运算。
在捷联制导系统中,惯性器件测得的是沿箭体轴向的加速度,需要用数学方法将箭体牵连坐标系的轴向加速度换算成惯性坐标系的轴向加速度。因此, 角函数计算与矩阵计算是箭载计算机的典型运算之一也是选择机器体系结构时要重点考虑的一个方面。火箭控制系统除了制导系统外,还有姿态控制系统,其
功能是保证火箭稳定飞行。在姿态控制计算中,主要是数字网络方程的计算,一般用z变换来表示。改写成计算机上能直接编写程序的代数方程后,不难看出, 在数字网络方程计算中,乘法的出现频率是很高的。所以,为了提高控制计算的速度,使用惯性制导的计
f机能将单片机乘法器作为协处理器使用也是很有利
为了提高运载火箭的入轨精度,除了使用惯性制
导外,在飞行弹道的中段和末段,采用天文制导和雷达制导等技术是当前制导技术发展的趋势。根据复合制导的复杂程度不同,所用的计算机可以就是用于惯性制导的单计算机,通过延长工作时间来解决。但一般而言,在复合制导系统中,由于增加了匹配计算, 需要利用超大规模集成技术(VLSI)以及设计专用的相关处理机来实现。这种箭载计算机就是一个多处理机系统。

随着计算机技术的进步,箭载计算机的功能也在不断扩充。例如,在火箭起飞前,为确保可靠性,需要对整个系统进行全面测试。由于计算机在箭上处于控制中枢的有利位置,与箭上被测设备之间存在着有机的电气联系,因而利用箭载计算机完成测试的箭测
方法不仅在实现上更为灵活,而且测试精度更高,对改善全箭的机动能力和提高反应速度也是极为有利的O 测试与装订程序自动化也是实时性要求决定的。
在火箭发射前