空間站夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙自10月31日成功發(fā)射并與核心艙完成對(duì)接以來(lái)，目前已在軌穩(wěn)定運(yùn)行近一個(gè)月。“解碼夢(mèng)天”第九期，帶你了解高效智能的“隨船秘書”。
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“隨船秘書”，身份從何來(lái)？
三十年前，中國(guó)載人航天工程正式立項(xiàng)實(shí)施。研制團(tuán)隊(duì)接到的首個(gè)任務(wù)就是研制神舟飛船的“隨船秘書”——系統(tǒng)控制器與多功能顯示器。二者的組合將建立航天員與飛船互動(dòng)的人機(jī)界面，通過(guò)無(wú)人驗(yàn)證，到最終載人飛行時(shí)直接輔助航天員完成空間試驗(yàn)、出艙、對(duì)接等飛船任務(wù)，是一個(gè)起點(diǎn)高、技術(shù)難度大、涉及多學(xué)科的綜合電子應(yīng)用系統(tǒng)。
神舟系列飛船上所有分系統(tǒng)的參數(shù)內(nèi)容都要通過(guò)數(shù)據(jù)管理分系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)到飛船儀表上顯示， “隨船秘書”能夠?qū)?fù)雜的參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)楹教靻T可以掌握的直觀數(shù)值，是與航天員直接實(shí)現(xiàn)交互的重要系統(tǒng)。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)飛船各分系統(tǒng)開始運(yùn)行時(shí)，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)會(huì)匯集到數(shù)管分系統(tǒng)，智能管理員對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，轉(zhuǎn)換為航天員可以直觀識(shí)別和操作的內(nèi)容，并在儀表上顯示出來(lái)。這樣，航天員通過(guò)飛船上的儀表就能直觀地了解與飛船有關(guān)的所有參數(shù)，時(shí)刻掌握飛船各部分的運(yùn)行狀態(tài)。
此外，“隨船秘書”能提供顯示飛船各部分情況，以及顯示世界地圖、航天員身體情況等相關(guān)內(nèi)容的頁(yè)面，它采用了獨(dú)特的圖形顯示技術(shù)，通過(guò)文字、圖形、動(dòng)畫的方式顯示出飛船軌跡、姿態(tài)、飛行狀態(tài)以及各分系統(tǒng)信息。這種獨(dú)特的圖形顯示技術(shù)，不僅能得到新穎的儀表控制器顯示效果，還實(shí)現(xiàn)了儀表中的圖形、文字的處理與顯示的空間智能化，為航天員執(zhí)行任務(wù)提供了清晰、直觀、舒適的顯示界面。
2003年，神舟五號(hào)飛船要實(shí)現(xiàn)首次載人飛行，“隨船秘書”要真正和航天員一起執(zhí)行任務(wù)。整個(gè)飛船系統(tǒng)高度重視航天員在執(zhí)行任務(wù)期間的生命安全，對(duì)產(chǎn)品的安全性、可靠性提出了近乎苛刻的要求。為保證系統(tǒng)控制器與多功能顯示器軟件的可靠性，顯示的每一個(gè)數(shù)據(jù)都要準(zhǔn)確無(wú)誤；為給航天員提供更友善的人機(jī)界面，設(shè)計(jì)師們克服非典疫情影響，迎難而上，按照更為嚴(yán)格的要求對(duì)軟件進(jìn)行了細(xì)致的優(yōu)化測(cè)試和聯(lián)試工作。
“隨船秘書”，邁向更大“舞臺(tái)”！
從首次載人的神舟五號(hào)飛船，到如今的神舟十四號(hào)飛船，從天宮一號(hào)目標(biāo)飛行器、天宮二號(hào)空間實(shí)驗(yàn)室，到如今的天宮空間站，包括軟件在軌更新、漢字輸入法、自主應(yīng)急返回等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)不斷“加碼”……研制團(tuán)隊(duì)不僅圓滿完成了每項(xiàng)任務(wù)，更積累了空間大容量信息處理、嵌入式顯示、軟件自主更新等寶貴的研制經(jīng)驗(yàn)。
對(duì)空間站而言，儀表計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件是實(shí)驗(yàn)艙儀表數(shù)據(jù)處理的中樞系統(tǒng)，作為航天員進(jìn)行夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙內(nèi)信息處理的“隨船秘書”，發(fā)揮著重要的作用。當(dāng)?shù)孛嫦驂?mèng)天實(shí)驗(yàn)艙發(fā)送指令后，“隨船秘書”就正式開始自主運(yùn)行。由于實(shí)驗(yàn)艙的儀表需要處理大容量數(shù)據(jù)，并且解算數(shù)據(jù)信息的方式各異，參數(shù)間的關(guān)聯(lián)紛繁復(fù)雜，尤其是總線需要的通信負(fù)荷量巨大。為解決這一難題，研制團(tuán)隊(duì)通過(guò)合理的任務(wù)分配及優(yōu)化算法，有效解決了總線通信吞吐量大和實(shí)時(shí)性高的問題。
夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙的“隨船秘書”在核心艙上功能不變的基礎(chǔ)上，增加了與核心艙和問天實(shí)驗(yàn)艙的數(shù)據(jù)交互，使數(shù)據(jù)量大幅增加，軟件功能更加強(qiáng)大。這意味著夢(mèng)天實(shí)驗(yàn)艙與核心艙完成對(duì)接后，三艙便形成了一個(gè)“工作群”，從而實(shí)現(xiàn)信息的交互。
此外，的“隨船秘書”還通過(guò)上注方式實(shí)現(xiàn)了在軌軟件系數(shù)和代碼更新技術(shù)，并采用了多項(xiàng)可靠性措施保障更新軟件的可靠性和安全性，在更新過(guò)程中也不影響軟件正常工作，確保它能在空間站長(zhǎng)達(dá)十余年的運(yùn)營(yíng)階段中保持穩(wěn)定運(yùn)行。
