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AI與儀器儀表 共同助力航空事業
2021-06-17
北京時間2021年6月17日9時22分，搭載神舟十二號載人飛船的長征二號F遙十二運載火箭，在酒泉衛星發射中心點火發射。此后，神舟十二號載人飛船與火箭成功分離，進入預定軌道，順利將聶海勝、劉伯明、湯洪波3名航天員送入太空，飛行乘組狀態良好，發射取得圓滿成功。
儀器儀表已成為現代國防建設技術裝備的重要組成部分，我國航天工業的固定資產1/3是儀器儀表和計算機；運載火箭的儀器開支占全部研制經費的1/2左右；高精度制導、控制，航天精緯測量和紅外成像、專用高溫實驗設備等都是國防裝備中的重點產品。由此來看，火箭的運行，少不了儀器儀表。
運載火箭中的測量儀表是一個重要環節。測量儀表的用途是時刻檢測運載火箭的飛行狀況。例如飛行路線的校準，飛行姿態的評估，如果與預設有偏差則會發出信號以便及時改正。后執行機構將收到的信號轉化為各單位對應的設備并催使設備運作，就能讓運載火箭更好的完成自身的任務。
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主要儀器設備的專用艙段，而火箭上的飛行控制系統主要是由中間裝置(電子計算機等)、測試儀表(陀螺儀、加速度表等)、執行機構(中磁閥門、電爆器材、姿態噴管、發動機伺服機構等)和電源配電裝置(電池、二次電源、配電器等)組成。
詳細來講，中間裝置是火箭的“大腦”，它接到測量儀表發來的各種糾偏信號后，立即進行計算和綜合處理，并將信號放大后傳送給執行機構；測量儀表就好比是火箭的“眼睛”，能隨時監視運載火箭飛行路線是否對頭，飛行姿態是否正確，并及時發出糾偏信號；執行機構接到中間裝備傳來的命令后，把電信號轉變成一種相應的機械運動，準確地對火箭飛行路線或飛行姿態進行糾偏，使發動機能按時點火、關機和實現各級按時分離。所以執行機構好比是運載火箭的“手腳”。
AI在航天中的展望
AI+運載火箭—未來，將運載火箭設計階段梳理的飛行過程故障模式與傳感器參數相結合，研究基于人工智能的運載火箭飛行階段故障自診斷以及深度學習訓練方法，在分秒必爭的運載火箭飛行段完成故障預測、故障定位與故障隔離工作，并通過軌跡彈道重規劃、制導姿控模型重生成，有效隔離局部故障，規避失敗風險，化飛行軌跡與姿態控制，有效挖掘潛在運力資源。
AI+深空探測—基于人工智能、視覺計算、監控裝置的自動駕駛將大幅提高探測、地形勘測的效率。根據視頻攝像頭、雷達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、智能決策和智能控制技術可以實現行星探測車的自主行動，選取探測路線，智能避開障礙物體，以小的代價、的效率采集有用信息，大大輔助深空探測應用。
大數據人工智能等技術與航天裝備的結合是未來的發展趨勢，實現裝備信息智能采集、遠程保障、智能決策的融合并通過信息和通信技術的應用，加速對浩瀚太空探索的腳步。
儀器儀表已成為現代國防建設技術裝備的重要組成部分，我國航天工業的固定資產1/3是儀器儀表和計算機；運載火箭的儀器開支占全部研制經費的1/2左右；高精度制導、控制，航天精緯測量和紅外成像、專用高溫實驗設備等都是國防裝備中的重點產品。由此來看，火箭的運行，少不了儀器儀表。
運載火箭中的測量儀表是一個重要環節。測量儀表的用途是時刻檢測運載火箭的飛行狀況。例如飛行路線的校準，飛行姿態的評估，如果與預設有偏差則會發出信號以便及時改正。后執行機構將收到的信號轉化為各單位對應的設備并催使設備運作，就能讓運載火箭更好的完成自身的任務。
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主要儀器設備的專用艙段，而火箭上的飛行控制系統主要是由中間裝置(電子計算機等)、測試儀表(陀螺儀、加速度表等)、執行機構(中磁閥門、電爆器材、姿態噴管、發動機伺服機構等)和電源配電裝置(電池、二次電源、配電器等)組成。
詳細來講，中間裝置是火箭的“大腦”，它接到測量儀表發來的各種糾偏信號后，立即進行計算和綜合處理，并將信號放大后傳送給執行機構；測量儀表就好比是火箭的“眼睛”，能隨時監視運載火箭飛行路線是否對頭，飛行姿態是否正確，并及時發出糾偏信號；執行機構接到中間裝備傳來的命令后，把電信號轉變成一種相應的機械運動，準確地對火箭飛行路線或飛行姿態進行糾偏，使發動機能按時點火、關機和實現各級按時分離。所以執行機構好比是運載火箭的“手腳”。
AI在航天中的展望
AI+運載火箭—未來，將運載火箭設計階段梳理的飛行過程故障模式與傳感器參數相結合，研究基于人工智能的運載火箭飛行階段故障自診斷以及深度學習訓練方法，在分秒必爭的運載火箭飛行段完成故障預測、故障定位與故障隔離工作，并通過軌跡彈道重規劃、制導姿控模型重生成，有效隔離局部故障，規避失敗風險，化飛行軌跡與姿態控制，有效挖掘潛在運力資源。
AI+深空探測—基于人工智能、視覺計算、監控裝置的自動駕駛將大幅提高探測、地形勘測的效率。根據視頻攝像頭、雷達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、智能決策和智能控制技術可以實現行星探測車的自主行動，選取探測路線，智能避開障礙物體，以小的代價、的效率采集有用信息，大大輔助深空探測應用。
大數據人工智能等技術與航天裝備的結合是未來的發展趨勢，實現裝備信息智能采集、遠程保障、智能決策的融合并通過信息和通信技術的應用，加速對浩瀚太空探索的腳步。
（文章來源：儀表網）
TAGS : 儀表
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