2013-01-26 星期六 农历腊月十五

让运载火箭“大脑”更发达

2012-10-12 13:02:22  来源:中国航天报 整理:中国行业报协会

  让运载火箭“大脑”更发达——中国航天科技集团公司推动火箭控制系统SoC技术发展记

  当我们的手机、电脑处理器逐渐向四核时代过渡的时候,中国航天科技集团公司研制的火箭控制系统处理器芯片也已经开始向这个方向迈进了。

  “未来,集团公司还将组织实施航天SoC技术发展与应用专项工程,实现航天型号装备的自主创新发展。”集团公司总经理马兴瑞如此表示。

  控制运载飞行器的“大脑”

  “运载飞行器控制系统里面最核心的就是它的控制芯片系统,就如同人的大脑一样,能对飞行过程中采集到的各种数据图像进行判断处理,并根据处理结果向飞行器的各部位发出行动指令。”

  这是集团公司一院12所宇航智能控制技术国家级重点实验室SoC技术项目负责人蒋彭龙做出的形象描述。

  SoC,又称片上系统集成,通俗地讲是在一块处理器芯片上集成了功能强大的软件系统。“处理器芯片的运算速度越快,它处理的信息就越多,会使飞行定位更精准。”

  作为正致力于实施航天SoC技术发展与应用专项工程的集团公司,目前正在积极推动SoC技术发展并在航天型号中推广应用。为此,总装备部副部长刘国治对集团公司的做法给予了充分肯定,并认为,“这是实现航天型号自主可控发展的重要机遇”。

  小芯片凝聚航天人多年心血

  一元硬币大小的处理器芯片,让人很难想象如此小的体积内集成了信息采集、处理、存储、输出等功能模块,将原来一堆部件整合在一起,体积只有原来的几十分之一。

  “这块处理器芯片已经在某些型号上成功应用了,而且后续还要承担更加重要的任务。下一步我们研究的方向是速度更快的处理器芯片。”蒋彭龙介绍。

  这一枚小小的芯片凝聚了航天人长期付出的心血,从2000年开始,集团公司就着手研制微型控制芯片系统。

  随着我国月球、深空探测、空天运输系统等航天任务的需求不断增加,航天飞行器的应用领域也在不断扩大。这对运载飞行器的信息与控制系统提出了高性能、高集成、高承载比、高可靠性等要求。

  之前,由于该系统的很多核心技术都掌握在国外生产厂商的手中。“要突破这些障碍,实现我国航天处理器芯片的完全自主研发,必须走出一条属于我们自己的路。”集团公司科技委主任包为民表示。

  研制工作不能仅凭经验

  2006年发生的一件事,让SoC技术研发团队难以忘怀,他们对于SoC技术的研发也开始有了新的认识。

  起初,他们把以前成熟型号中验证正确的电路进行了整合,将设计方案直接搬到了集成芯片上。在抽检没发现问题后,于是便组装到箭上计算机中进行测试。

  麻烦随之而来。测试过程中有几个数据参数显示异常,将导致起飞后箭体姿态失稳。

  SoC技术研发团队立刻连夜对所有芯片进行测试,结果发现每个芯片都存在类似问题。一个不起眼的小问题变成了拦路虎,让整个试验停顿了下来。

  在专家会诊后,大家通过对故障的复现,最终解决了问题。不过,这耗费了两个月的时间,影响了型号试验进度。

  这给了SoC技术研发团队一次沉重的打击,让他们深深认识到研制工作不能仅凭经验,更不能为了赶进度而忽视细节。

  新一代芯片研制破冰成功

  大伙儿迅速汲取了经验教训。2008年夏季,几十块刚生产好的芯片由厂家交到技术人员手上。技术人员放弃休息时间,在两周内对芯片完成了人工测试。

  2009年初,由12所研制的SoC处理器芯片系统被列入国家重点型号的应用规划。按照要求,该所必须尽快拿出新一代芯片产品。

  SoC技术研发团队开始投入到更为紧张的工作中。蒋彭龙甚至都没有赶上看父亲最后一眼;儿子出生了,也只在医院陪了妻子三天就匆匆踏上了出差的路途。

  有了这些努力,集团公司的首枚完全自主研发的新一代SoC处理器芯片投入使用,有望打破一些国家在该领域的长期垄断。

  该芯片不但有效确保了安全性,还大幅度提高了可靠性和通用性。就像电脑CPU一样,能在多种型号的箭上设备和地面设备中使用。

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