长二F火箭遥测系统成功应用高码率传输技术

4月24日，伴随着长征二号F（简称“长二F”）遥二十运载火箭的成功发射，长二F火箭遥测系统成功完成了一项重要的技术改进——5Mbps码率传输技术的创新应用。这一改进标志着“神箭”长二F火箭在延续成功传统的基础上，进一步积极探索、守正创新，在数字化转型上阔步前行。

“载人航天 人命关天。” 长二F火箭作为“航天员专列”。从冗余设计到故障预案再到应急救援措施的不断完善，多年来，火箭持续的技术改进和优化中，贯穿着长二F火箭研制队伍对于“航天员安全第一”的坚持。5Mbps码率传输技术的应用同样是出于更好保证航天员生命安全的原则。

“把数据采编好，确保真实有效；把数据传输好，确保没有误码和失帧，让载人航天工作标准落实在这项岗位工作中。”火箭院俞达介绍，5Mbps遥测数据传输技术替代了长二F火箭以往延用的2Mbps遥测数据传输技术，显著提升了数据传输速率，为大量数据的快速回传提供了坚实的技术支撑。他进一步解释，“这意味着所有影响飞行成败、关乎航天员生命安全的重要参数能够更加快速、可靠、大数据量地从箭上传输到地面，支撑技术人员对火箭飞行情况的实时判读，对航天员安全情况的实时监测。”

一直以来，覆盖全型号的可靠性设计准则是长二F火箭保持高可靠性、高安全性的重要基石，在5Mbps遥测数据传输技术的应用中，冗余设计、裕度设计等可靠性设计技术得到了创新性传承。在方案设计中，研制团队采用了“实时传输+延时传输”双备保的冗余传输技术方案，并在以往的两条数据传输通道上增加了一条新的数据传输通道。

俞达介绍，“通俗来讲，这套技术方案确保了高码率数据传输技术在火箭上的工程化应用，同时通过可靠性设计技术，对数据传输资源进行动态灵活的合理调配，确保关键参数全程通过‘主+备’两条数据通道进行传输，确保对关键动作执行的重点监测能够得到充足的传输资源支撑。”

既要可视化 更要“无损化”

在火箭飞行过程中，参数判读是对火箭和航天员安全状态进行监测的重要技术手段。在此基础上，图像数据的高质量回传则提供了更加有力的“可视化”辅助，让实时监测变得如临其境，达到“一图胜千言”的效果。

“目视获取信息占人日常获取信息的80%以上，想要更好了解火箭飞行中的实时情况，首先就要在箭上安置更多‘眼睛’，替我们进行观测。”俞达介绍，长二F火箭的摄像头系统实现了“质”和“量”的升级，主要体现在摄像性能的提升和摄像头数量的增加上：8路分时高清图像采集摄像头取代了以往的3路分时标清图像采集摄像头，这些摄像头两两一组，覆盖全部重要的监测点位和关键视角。

俞达举了很生动的例子——通过增设“火箭朝前看”的拍摄视角，技术人员可以对整流罩、逃逸塔等部段分离动作执行情况进行直观监测。

更加丰富的细节和更高的清晰度使回传的箭上图像全方位、多角度、更直观。俞达介绍，“例如，以前只有一台摄像头对两个助推、整流罩进行拍摄，我们只能看到单侧的画面，无法自主监测另一侧，而现在通过两台摄像头对它们进行360°的拍摄，就能够看到执行动作的完整情况，帮助我们挖掘更深层次的火箭动作信息。”

“不仅更加清晰，而且更加流畅。”俞达介绍，研制团队设计了“分时传输”的工作模式，通过“实时传输+延时传输”双数据通道的传输方式，在火工品爆炸、箭体振动、火焰、穿云等影响因素导致卡滞，画面出现“蓝屏”“马赛克”时，延时传输可以对关键画面进行“缓存”，确保重要时序的全程监测。此外，研制团队还通过算法增加了画面“平滑切换”、画质修复等功能，显著提升了图像的细节表现。可以说，通过这一套技术“组合拳”，箭上回传图像朝着无损化的“出片”质感，实现了跨越式的进步。

 向创新要“增量” 关键靠软件

“这是一次很有代表性的技术更改。”自长二F火箭诞生以来，本着对载人航天事业和对航天员生命极端负责的精神，研制团队一直坚持“以可靠性为中心的设计”，因此遥测系统一直延用2Mbps码率传输技术，确保稳妥可靠。

“这次的改进一方面体现了研制团队对长二F火箭技术成熟度的信心，也展现了我们在数字化转型方向上的决心。”俞达深有感触地说。

到底能不能在不影响火箭可靠性、保证航天员生命安全的基础上，提升火箭性能？遥测系统对5Mbps码率传输技术的创新应用是第一处“试点”，是里程碑式的第一步。要知道，火箭的任何一项技术状态更改都不是“单点式”的，而是“系统式”的。比如火箭的结构总体为适应本次5Mbps码率传输技术应用就新增了59个力矩控制项目，遥测系统也进行了包括细化漏电故障排查步骤、光传设备异常排查步骤在内的多项预案更新等。长二F火箭的技术改进必须基于充分且扎实的“与改进同步的可靠性分析”——通过分析各项设计改进对载人飞行可靠性所造成的影响，以及各分系统的协同，采取相应的抑制举措，消除新技术和改进设计带来的风险。

牵一发而动全身，不好改、却一定要改，这背后又是出于怎样的考虑？俞达介绍，以“软件算法实现”为代表的数字化技术手段能够极大地降低火箭研制风险，降低火箭研制成本和开发难度，能够进一步缩短研制周期，提高火箭的国产化自主可控水平，一举多得。

“比如我们这次通过软件算法实现图像的‘软切换’，代替了箭上实体的图像切换控制器，不仅节约了飞行设备的购置成本，大幅压缩研制周期，而且最突出的优势在于软件代码一次迭代成功后，后续延用只需要对参数进行微调，并重新装订在flash芯片中即可完成配置，更加灵活便捷。”俞达还进一步表示：“可以说，数字化转型是后续长二F火箭创新发展的一条重要路径。当前，总体研制团队正在这方面开展大量的研制工作，力争在推进运载领域全面数字化转型的工作中树立一个标杆。”

与时代同行、向创新而生，朝着更高质量的成功迈进，长二F火箭成长的每一步都写满了奋斗的故事，凝结着研制团队的心血和智慧。5Mbps码率传输技术的创新应用，让我们看到了长二F研制团队“准确识变、主动求变”的更高追求，在数字化转型的道路上，长二F火箭还将实现更多的创新突破。