空间站航天员信息管理技术初步研究

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1、工程报告载人航天2010年第4期空间站航天员信息管理技术初步研究蒋立正1刘伟波1陈金盾1夏云1刘淑茜2(I航天医学工程研究所2中国人民解放军63999部队)．摘要在空间站任务中，由于工程实施的复杂性及其在轨运行的长期性，航天员参与活动是整个任务的关键所在，而围绕航天员的信息管理必将成为其运营的核心技术之一。首先，详细分析了空间站航天员信息来源，进而研究其信息管理模式与软硬件配置需求，最后提出空间站航天员信息管理框架初步设想，可供工程实践参考。关键词空间站航天员信息管理配置总线分类号V476．1文献标识码A文章编号1674—5825(

2、2010)04-00053---051引言2空间站航天员所需信息分析空间站是一种可供多名航天员长期居住和工作的大型载人航天器，是由多舱段组成的复杂系统。航天员作为空间站的管理者，担负着站务管理、出舱活动、实验操作、航天器维护维修等重要工作，是飞行活动的核心。为了使航天员和地面全面掌握空间站的状态和运行情况，也为航天员工作、生活和活动提供信息支持，提高其工作效能，优化各方面工作的人时分配，需研究空间站航天员信息管理技术，对航天员信息进行采集、传输、存储、处理、分析、查询、显示以及下行等技术支持。由于航天员信息涉及航天器平台信息、航天员

3、活动信息、出舱活动信息、乘员物品管理信息、应用与科学实验信息和废弃物管理信息等多方面，信源多样，接口关系复杂多变，传输速率多变，因此，此类信息的采集、传输、预处理、组织管理及下传等是航天员医监医保、工作生活保障技术的核心之一。本文结合国外空间站信息管理系统建设及运行情况，分析空间站航天员信息需求、来源及分类，研究提出信息管理模式与软硬件配置需求，设计了空间站航天员信息管理系统框架，为我国空间站航天员信息管理提供了技术基础，具有一定的工程实践借鉴意义。按照信息的来源类别，可将空间站航天员信息源分为航天器平台信息、航天员活动信息、出舱活

4、动信息、乘员物品管理信息、应用与科学实验信息和废弃物管理信息等六种，如图l所示【lJ。2．I航天器平台信息航天器平台信息主要包括：舱内环境信息、设备运行状态信息、资源存量及趋势信息和维护维修信息等。(1)舱内环境信息指总压、氧分压、C02分压、温度、湿度等；(2)设备运行状态信息是指空间站各系统中影响空间站正常运行的设备关键状态信息，如设备工作周期和寿命，执行长期任务的负荷能力及运行阶段的性能评价信息等；(3)资源存量及趋势信息，即氧气，主要关注其总储量、余量、每日消耗量、日均消耗量等；(4)维护维修信息要求航天器平台能给出相关设备

5、维护维修提示。主要信息属性包括：设备、所属舱段、维护维修原因、操作事项、备件配件使用情况、操作时间等。2．2航天员活动信息航天员活动信息主要包括：医学监测信息、失重防护锻炼信息、营养摄取信息、站务管理信息、工作来稿日期：20LO-08—25；修回日期：20LO-II-30。作者简介：蒋立正(1978．04-)，男，博士，工程师，主要从事航天员系统总体工作。53(如照明装置、移动摄像装置、话音通信装置等)状态信息；出舱工具(系绳、锚、手脚限位器，扶手，工具装54应用与科学实验主要包括航天器应用与新技术试验、空间科学实验和航天医学实验三

6、方面的内容，工程报告载人航天2010年第4期需要管理的信息主要为：操作程序或手册状态、实验进度或过程数据、下行实验数据(如血液学、临床生化、尿分析、细菌学)和下行标本样本状态等。2．6废弃物管理信息此部分是为了确保正确的供给物品送抵空间站的同时，废弃物在正确的时间以正确的配置方式下行。废弃物主要包括生活废弃物(食物外包装及残渣、已使用卫生用品、电池等)、(生化)实验废弃物、报废件等。主要管理其类型、处置后体积、质量、存放位置等。3信息管理模式与配置研究3．1航天员信息特点分析．空间站的任务需求决定了其数据系统与执行常规任务的航天器数

7、据系统相比，具有更高的要求和一些新的特性。而对于航天员信息来说，主要体现在以下几方面：(1)信源的多样性：空间站航天员系统需要处理和传送各种不同性质、不同传输速率、不同步的数据信息，为了高效率利用空间站内部通信资源，需要对这些数据的处理、传送和存储进行统一的动态调度管理。(2)系统的高度复杂性和高度可靠性要求。空间站比起执行常规任务的航天器要复杂得多，它由更多的分系统、设备和有效载荷组成，需完成更为复杂的任务。而围绕航天员工作、生活及生命保障的数据管理系统需要进行更为复杂的信息处理工作；同时，空间站是一种需要长期运行的航天器，因而对

8、数据系统有着更高的可靠性要求。(3)通信系统的网络化。空间站在运行过程中，需要进行多种数据通信，在其内部，航天员系统与空间站各子系统及服务系统之间、有效载荷之间、有效载荷与服务系统之间都要进行大量的数据交换；另外，空间站要直接或通过中