美国宇航局 PCM 遥测处理站

2022-07-21浏览次数:229

美国宇航局 PCM 遥测处理站


NASA - Launch Control Center (LCC), Florida, USA
By Jake Rosenthal, Eastern Sales Manager, Dewesoft LLC, USA

记录和回放子系统(RPS)

对于新的太空发射系统(SLS)火箭,美国宇航局改变遥测系统的配置,全部基于以太数据包,使用 USGS DEM 标准空间文件格式,来解码所有的信息。


美国宇航局的太空发射系统(SLS)火箭



Dewesoft和实时回放子系统实验室联合开发了一个电源故障排除和数据采集工具: Dewesoft x 数采软件上的以太网接收器插件。最终,Dewesoft 交付了十一个最先进的数据采集系统,并给客户新的仪器配置了软件许可。

在美国宇航局肯尼迪航天中心空间站发射控制中心的4号发射室,监控发射奋进号航天飞机和开始STS-130任务。已经修改和升级39B 发射台。仍使用Dewesoft DAQ 软件。

美国国家航天局是美国联邦政府的一个独立机构,负责国家民用太空计划,以及航空和航天技术研究。
新的太空发射系统(SLS)是一个超重型一次性使用运载系统,2019年8月还在开发状态。它是美国宇航局深空探索计划的主要发射工具,包括策划的阿尔特弥斯计划的载人月球飞行和可能的后续人类火星任务。
发射控制中心(LCC),位于佛罗里达州梅里特艾兰的美国宇航局肯尼迪航天中心,在空间站发射中心39号区域大型运载火箭装配大楼东南角的一座四层建筑。
自1967年无人驾驶的阿波罗4号发射,LCC接管了航天器的发射,包括所有美国载人航天飞行。美国宇航局的52号航天飞机项目也使用了 LCC。该中心最近进行了翻修,为即将到来的 SLS 任务做准备,这些任务定于2020年与阿尔特弥斯1号一起开始运行。从2016年到2018年,已经完成对 SLS 火箭,猎户座飞船,以及商业合作伙伴需求的升级。39B 发射台已经完成修改和升级,配备了最先进的通信和气象仪器系统。
美国国家宇航局肯尼迪航天中心39B 发射综合设施


PCM 遥测实验室

地面控制中心与航天器装配大楼相连,包括了遥测、跟踪和仪表设备的办公室和实验室,自动发射处理系统,还有四个发射室。
LCC使用Dewesoft 的终端部门,是负责所有实时遥测数据处理的实时回放子系统实验室。这些系统在偏远或无法到达的地点采集数据或获得其他数据,并自动将这些数据发送给接收器进行监测和分析。
遥测监测系统独立检验数据,包括地面支持设备/火箭/航天器以及车辆和排除有效载荷故障的任务数据等,提供:
▶  在发射室控制台或在办公室提供 实时绘图和检索功能
▶  为异地用户提供 实时和接近实时的故障排除工具的数据
▶  数据转化成信息的能力,如数据融合,健康和持久数据
▶  模拟数据的数字存储和文件传输
▶  实时或测试后异常检测,测量缩放
▶  位级数据分析
▶  24/7智能化、自主化数据监控、数据采集、物理单位转换和分析
▶  各种数据输出方法和报告格式

LCC 从2008年开始使用 Dewesoft x 数据采集软件,应用 Dewetron 计算机和脉冲编码调制(PCM 编码器)遥测卡将模拟数据编译成串行数字格式,以便远距离传输。当模拟信号的信噪比因为衰减而恶化时,放大信号也会放大噪声。而数字信号更容易从噪声中分离出来,并且可以再生复原到原始状态。
然而,需要更换这些Dewetron 901数采系统上过时的 Dewesoft x 软件许可证。LCC 希望升级这些数据采集单元,但也保留和转让 Dewesoft x 软件许可证。

200.000通道的以太网数据


Dewesoft x 数采软件现在能够处理超过200.000通道的以太网数据,通过遥测射频信号天线实时接收SLS 火箭数据,包括 PLC 助推器数据,主引擎数据,发射器脐带控制数据(数据需要消耗品) ,火箭航空电子数据,第二级遥测,以及完整的遥测太空舱链接。
LCC 要有能力将这些数据处理成超过200.000个参数的可管理子集。因此,需要使用多个 Dewesoft 处理站将原始以太网信道分解为定义的物理量参数。挑战在于组态管理和在单个显示器中处理超过300个参数的显示。

设置屏幕

此外,这些数据还必须送到发射室,实时显示以便工程师分析,并与美国宇航局制造的 SLS 火箭发射控制软件中的数据进行比较。

标准的IRIG 106 Chapter 10 Interface

Dewesoft 有多种数据采集硬件,可与市场遥测接口对接。使用 Dewesoft x DAQ 软件,可在以太网或预记录的Chapter 10文件中,实时从任何遥测数据记录器中读取和解码 IRIG 106。
它允许多数据源同步采集、存储、可视化和分析。该软件方案能够整合标准模拟数据采集与遥测数据,飞机总线数据(PCM,ARINC 492,MIL-STD-1553,iNet) ,视频和许多其他类型数据。
本案例中,解决方案是用 SIRIUS R3 DAQ 系统。3个 Windows 服务器匹配十一架 r 3机箱,带完整 Dewesoft 许可证。这3个服务器在一个虚拟机配置中运行 Dewesoft x 数采软件,作为数据还原和记录的主机处理站。

高采样率数采

SIRIUS R3 DAQ 系统内置于标准 PC 机箱中。R3具有双核ADC模拟输入,动态范围160 dB,采样率每通道200KHz或1MHz的高速放大器,通道可选配。
SIRIUS R3数采系统

一个 R3机箱最多可以容纳3个 SIRIUS DAQ 模块,共有48个模拟通道、24个计数器/编码器通道、72个数字通道和3个高速 CAN 总线端口。不同的放大器阵列可用于几乎任何信号和传感器。
SIRIUS R3数采系统可与任何19英寸的机架柜兼容

在 LCC,R3机箱装有额外的以太网端口卡。软件许可证可移植,每个系统都配备了专业开发人员使用的 Dewesoft x 软件、以太网接收器、 iNet 插件和用户-服务器的 Net 选项,以及 PCM 插件和Chapter 10插件。

PCM 地面站数据采集系统


数采软件 -ARINC 492,MIL-STD-1553

IRIG 106第10章是数字飞行数据记录标准 IRIG 106的一部分,这是一个全面的遥感勘测标准,以确保互操作性。第10章数字机载记录器标准规定了数字飞行数据记录器的操作和接口。
Dewesoft x 第10章插件是一个专门的插件,用于读取封闭的记录数据文件或 IRIG 106的实时以太网流。该插件从硬盘驱动器或实时以太网流的封闭文件重播中,获取第10章数据流,然后在第10章文件中找到嵌入的时间来设置 Dewesoft 主时钟。
然后,第10章插件准备数据流中的每个数据通道,以便处理。对于模拟数据、视频和离散数据,插件管理数据通道并适当处理和显示。更复杂的数据类型如 PCM 和 Arinc 429/MIL-STD-1553数据,会引流到 Dewesoft x 软件的适当插件中进一步处理。
通过组态管理工具,所有处理站都可以同时处理相同的数据。使用每个R3机箱里面的 Dewesoft IRIG-ACDC卡,可及时同步所有的系统,获得完美的数据关联。
脉冲编码调制(PCM)是波形编码的最简单形式。应用PCM 遥测编码器,把数据编译成串行数字格式,并通过载波传输到其他位置进行解码和分析。
Dewesoft x PCM 插件包括位同步、帧同步、 SIRIUS-2xPCM、 ulysansix 卡或 chapter10插件的解码。它可以从这些接口解码成千上万个通道,支持嵌入流和 ffi。使用IRIG,模拟数据和视频流数据可再次同步。

基于 Dewesoft 第10章的实时地面站

IRIG 106 - Chapter 10 Ground Station

使用 Dewesoft x 插件,可以完全解码、可视化和分析 IRIG 106第10章的数据,并使用遥测数据接口的标准输入格式,实时以太网数据包包括:
▶  PCM 数据(解包、打包和吞吐量)
  MIL-1553和 ARINC-429总线数据
  根据最新遥测标准记录 iNET 数据
  视频-标准视频和高速视频
  以太网和异步通道
  模拟数据
  以太网数据
  TMATS (设置通道)
  时间(绝对时间)

吞吐量打包和解包模式下,数据记录能力提供所需的灵活性,并为地面站提供一体化处理和记录的数据包。Dewesoft x 软件也可以重播第10章的文件。数据是帧同步和解码的,能够回放和处理第10章的文件,而不需要占用整个地面站。
Dewesoft IRIG 106-第10章地面站

Dewesoft 系统始终存储原始数据,提供离线数据处理和可视化最优方案。

总结

与像 LCC 这样的客户长期合作,创造了一种相互信任的关系。10多年来,Dewesoft 和 LCC 一直公开交流,共同努力扩大其实验室的能力——同时根据它们的反馈提高 Dewesoft 性能。
Dewesoft X3可以接收和解码来自多个以太网流的数据。有不同的过滤功能(TCP、 UDP、过滤数据) ,并支持各种格式的数据解码(Motorola、 Intel、 float、 signed、 unsigned...)。线性和非线性(多项式)缩放是可能的。
以太网接收器适用于工业市场,测试台数据采集和故障排除,遥测地面站等。