海量信息交互无忧,带你了解高效智能的“随船秘书”

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空间站梦天实验舱自10月31日成功发射并与核心舱完成对接以来,目前已在轨稳定运行近一个月。“解码梦天”第九期,带你了解高效智能的“随船秘书”。

 “随船秘书”,身份从何来?

三十年前,中国载人航天工程正式立项实施。研制团队接到的首个任务就是研制神舟飞船的“随船秘书”——系统控制器与多功能显示器。二者的组合将建立航天员与飞船互动的人机界面,通过无人验证,到最终载人飞行时直接辅助航天员完成空间试验、出舱、对接等飞船任务,是一个起点高、技术难度大、涉及多学科的综合电子应用系统。

神舟系列飞船上所有分系统的参数内容都要通过数据管理分系统转发到飞船仪表上显示, “随船秘书”能够将复杂的参数转变为航天员可以掌握的直观数值,是与航天员直接实现交互的重要系统。具体来说,当飞船各分系统开始运行时,产生的数据会汇集到数管分系统,智能管理员对数据进行汇总,转换为航天员可以直观识别和操作的内容,并在仪表上显示出来。这样,航天员通过飞船上的仪表就能直观地了解与飞船有关的所有参数,时刻掌握飞船各部分的运行状态。

此外,“随船秘书”能提供显示飞船各部分情况,以及显示世界地图、航天员身体情况等相关内容的页面,它采用了独特的图形显示技术,通过文字、图形、动画的方式显示出飞船轨迹、姿态、飞行状态以及各分系统信息。这种独特的图形显示技术,不仅能得到新颖的仪表控制器显示效果,还实现了仪表中的图形、文字的处理与显示的空间智能化,为航天员执行任务提供了清晰、直观、舒适的显示界面。

2003年,神舟五号飞船要实现首次载人飞行,“随船秘书”要真正和航天员一起执行任务。整个飞船系统高度重视航天员在执行任务期间的生命安全,对产品的安全性、可靠性提出了近乎苛刻的要求。为保证系统控制器与多功能显示器软件的可靠性,显示的每一个数据都要准确无误;为给航天员提供更友善的人机界面,设计师们克服非典疫情影响,迎难而上,按照更为严格的要求对软件进行了细致的优化测试和联试工作。

 “随船秘书”,迈向更大“舞台”!

从首次载人的神舟五号飞船,到如今的神舟十四号飞船,从天宫一号目标飞行器、天宫二号空间实验室,到如今的天宫空间站,包括软件在轨更新、汉字输入法、自主应急返回等多项关键技术不断“加码”……研制团队不仅圆满完成了每项任务,更积累了空间大容量信息处理、嵌入式显示、软件自主更新等宝贵的研制经验。

对空间站而言,仪表计算机应用软件是实验舱仪表数据处理的中枢系统,作为航天员进行梦天实验舱内信息处理的“随船秘书”,发挥着重要的作用。当地面向梦天实验舱发送指令后,“随船秘书”就正式开始自主运行。由于实验舱的仪表需要处理大容量数据,并且解算数据信息的方式各异,参数间的关联纷繁复杂,尤其是总线需要的通信负荷量巨大。为解决这一难题,研制团队通过合理的任务分配及优化算法,有效解决了总线通信吞吐量大和实时性高的问题。

梦天实验舱的“随船秘书”在核心舱上功能不变的基础上,增加了与核心舱和问天实验舱的数据交互,使数据量大幅增加,软件功能更加强大。这意味着梦天实验舱与核心舱完成对接后,三舱便形成了一个“工作群”,从而实现信息的交互。

此外,的“随船秘书”还通过上注方式实现了在轨软件系数和代码更新技术,并采用了多项可靠性措施保障更新软件的可靠性和安全性,在更新过程中也不影响软件正常工作,确保它能在空间站长达十余年的运营阶段中保持稳定运行。