内容简介
数智化正在改变航天发射质量保证的思维方式、工作程序、评价方法和改进工具。本书以航天发射工程实践为背景，阐述数智化历程、内涵、特点和构架，论证发射场数智化建设内容和途径，论述全维度数据驱动、故障模式逻辑决断和问题关联度分析等具体技术模型、方法和实践，阐述状态转移条件控制、数据云团距离分析、仪表在线监测、极端天气空调保障等技术内容和具体应用，最后展望了航天发射数智化的发展方向与路径。著作具有创新性、引领性和理论与实践相结合的特点，对航天领域组织管理人员、工程技术人员建立数智化思维以及开展相关的质量保证工作具有指导和参考作用，也可作为高等院校、研究院所开展教学研究的阅读书目。
目录
第1章 概 论
1.1 数智化背景 ／002
1.1.1 现状 ／002
1.1.2 差距 ／010
1.1.3 需求 ／014
1.2 数智化定义 ／018
1.2.1 内涵 ／018
1.2.2 要求 ／020
1.2.3 原则 ／022
1.3 数智化架构 ／024
1.3.1 正向 ／025
1.3.2 逆向 ／027
1.3.3 关联 ／029
第2章 发射场数智化建设
2.1 体系框架 ／032
2.1.1 总体目标 ／032
2.1.2 重点领域 ／033
2.1.3 关键要素 ／034
2.1.4 核心能力 ／036
2.2 总体设计 ／038
2.2.1 建设需求 ／038
2.2.2 建设思路 ／039
2.2.3 系统组成 ／041
2.2.4 总体构架 ／042
2.2.5 网络架构 ／042
2.2.6 数据架构 ／044
2.3 系统方案 ／046
2.3.1 物联网建设 ／046
2.3.2 数据平台建设 ／047
2.3.3 数智服务底座建设 ／047
2.3.4 智慧应用系统建设 ／049
2.3.5 配套基础设施建设 ／057
2.3.6 配套安全保密建设 ／058
2.3.7 配套标准规范建设 ／059
第3章 全维度数据驱动
3.1 全维度数据 ／062
3.2 数据类型 ／063
3.3 数据驱动模型 ／064
3.3.1 数据获取 ／065
3.3.2 Ⅰ类数据驱动 ／070
3.3.3 Ⅱ类数据驱动 ／071
3.3.4 Ⅲ类数据驱动 ／071
3.3.5 Ⅳ类数据驱动 ／073
3.3.6 Ⅴ类数据驱动 ／073
3.4 试验验证 ／074
3.4.1 数据验证 ／074
3.4.2 实践验证 ／077
第4章 故障模式逻辑决断
4.1 故障模式分类 ／084
4.2 故障逻辑决断表 ／085
4.3 逻辑决断方法 ／086
4.3.1 强制检验 ／087
4.3.2 Ⅰ类监视测量 ／088
4.3.3 Ⅱ类监视测量 ／088
4.3.4 趋势与波动分析 ／088
4.3.5 复核复查 ／089
4.4 试验验证情况 ／093
4.4.1 数据验证 ／093
4.4.2 实践验证 ／095
第5章 问题关联度分析
5.1 术语与规则定义 ／110
5.2 评估模型 ／111
5.2.1 数据分类统计 ／111
5.2.2 数据标准化 ／113
5.2.3 计算关联度 ／113
5.3 实例验证 ／114
5.3.1 数据录入 ／114
5.3.2 计算结果 ／116
5.3.3 数据判读 ／117
第6章 状态转移条件控制
6.1 基本原理 ／120
6.1.1 数学模型 ／120
6.1.2 实施方案 ／122
6.2 发射窗口 ／124
6.2.1 宽窗口发射 ／125
6.2.2 窄窗口发射 ／126
6.2.3 零窗口发射 ／128
6.3 状态转移 ／130
6.3.1 准时发射 ／130
6.3.2 安全转移 ／135
6.3.3 工程实例 ／137
第7章 数据云团距离分析
7.1 系统参数 ／142
7.1.1 系统状态参数定义 ／142
7.1.2 样本点模板定义 ／143
7.2 健康诊断 ／145
7.2.1 数据采集 ／145
7.2.2 健康分级 ／146
7.2.3 健康诊断 ／148
7.3 试验验证 ／148
7.3.1 数据调查整理 ／148
7.3.2 健康等级设计 ／150
7.3.3 系统健康评估 ／151
第8章 加注精度分析
前言/序言
2020 年后，人类迈进智能化大突破阶段，人工智能与大
数据深度渗透，AI 算法实现从数据处理向智能决策的新跨越。
在航天发射领域，NASA 的JSTRA（Joint Operations Center
Technology Refresh）数字孪生技术将整个飞行系统浓缩为可
在笔记本或云端运行的软件模型，彻底改变了传统的测试发
射模式。SpaceX 通过将Simulink 与FlightGear 联合仿真，使
猎鹰9 号着陆系统迭代周期从6 个月缩短至45 天，着陆精度
控制在10 m 内，并能在强风干扰下将着陆姿态偏差控制在
0.3°。欧洲在Ariane 6 的系统研发中应用数字孪生与智能制造
技术，计划将成本降低50%。我国的CZ-2F 运载火箭，通过
发射场诸元设计系统，构建起覆盖发射全周期的数字化平台，
实现了从设计到执行的全流程质量追溯，并在神舟二十号发
射任务中首次成功应用。
在全球数智化突破发展的大背景下，2021 年我们着手立
项研究航天发射质量保证数智化技术，从质量保证正向、逆
向和关联三个维度探索质量保证数智化的方法，尤其是深入
研究、创新发展如何有效利用数智化方法，将传统的零缺陷
质量保证方法用机器智能的方式来实现。
“履不必同，期于适足；治不必同，期于利民。”国情有
别、行业有异，领先者的足迹不一定是最好的方向；“世异则
事异、事异则备变”，传统航天发射的质量保证无论有多完
美，在航天发射数智化的汹涌大潮下，也需要进行颠覆性创
新。为寻见“风正一帆悬”，我们砥砺前行，历经5 年的实践
到理论、理论到实践的多次反复迭代，凝练获得了航天发射
质量保证数智化理论技术的一些体会和做法，主要体现在：
1）提出了基于“正向、逆向和关联”的三维航天发射质
量保证数智化体系架构；
2）基于数据驱动思维，创建了全维度数据驱动、故障模
式逻辑决断、问题关联度分析和状态转移条件控制等具有普
适性的质量保证新模式；
3）针对具体应用场景，开发了基于历史数据云团距离的
加注系统在线健康诊断和基于进出功率平衡的电力仪器在线
监测等数智化模型，提出了常规推进剂加注精度分析和极限
天气条件下空调保障能力分析等技术方法；
4）提出了未来航天发射数智化发展的主要方向、实现途
径和发展路线。
2024 年3 月，我们开始组织本书的撰写，共分11 章论述
航天发射数智化技术方法和发展历程及方向。
第1 章 概论。阐述了航天发射数智化现状和差距，定义
了航天发射质量保证数智化概念，构建了航天发射质量保证
数智化体系的基本架构。
第2 章 发射场数智化建设。论述了航天发射场数智化建
设的体系框架、总体设计和系统方案。
第3 章 全维度数据驱动。论述了全维度数据内涵、类型，
提出全维度数据驱动模型，并阐述了相关试验验证结果。
第4 章 故障模式逻辑决断。论述了故障模式分类、故障
逻辑决断表编制和逻辑决断方法，阐述了故障逻辑决断方法
的试验验证情况。
第5 章 问题关联度分析。讨论了问题关联度定义，提出
了问题关联度评估模型，并通过具体实例对问题关联度分析
方法的有效性进行了验证。
第6 章 状态转移条件控制。讨论了状态转移条件控制基
本原理，提出了状态转移控制的基本方法，并通过工程实例
论证了状态转移条件控制的现实意义。
第7 章 数据云团距离分析。讨论了数据云团距离计算的
基本方法，提出了利用数据云团距离进行系统健康诊断的数
学模型，并通过具体实例对模型有效性进行了验证。
第8 章 加注精度分析。分析了常规推进剂加注误差的主
要来源，讨论了流量计计量和外管线冷热带来的误差大小。
第9 章 仪表在线监测。提出了基于电力进出功率平衡，
使用计算机深度学习算法在线监测电力仪表的方法，并通过
实测数据验证了方法的可行性。
第10 章 极端天气空调保障。依据空调升、降温试验结
果，推定了极端天气条件下空调保障能力模型、保障参数调
节优化模型，并对推进剂热容影响进行了量化分析。
第11 章 数智化未来。重点讨论了航天发射数智化未来发
展的主要方向、实现途径和发展路线问题。
董学军主持了航天发射数智化项目的研究工作，董学军、
薛辉负责本书的策划、设计和统稿工作，董学军撰写第1、3、
4、5、6、7 章，并参与其余各章的撰写；胡永刚撰写第8、9、
10 章，并参与第2 章撰写；薛辉、张洗撰写第2 章，薛辉还
参与3、4、5、6 章撰写；刘欢撰写第11 章；李立洁参与了3、
4、5 章撰写，并组织了本书的出版；冯丑明、杜建洲、邬仲
勋、曾亮、刘巧玲、唐志强、张华、樊剑博和郭涛等分别参
与了相关章节的撰写工作。
感谢航天系统部对航天发射质量保证数智化研究与实践工
作的大力支持，感谢酒泉卫星发射中心、太原卫星发射中心、
西昌卫星发射中心、西安卫星测控中心、海上卫星测控部等
单位在课题研究和本书编著过程中给予的巨大帮助。航天工
程大学侯兴明教授，航天工程研究所胡金科高工、王东锋研
究员，酒泉卫星发射中心技术部谌廷政首席、王国宝正高级
工程师、刘兴威正高级工程师、樊忠泽正高级工程师等在本
书成稿过程中提出了宝贵意见，同时提供了重要数据和资料，
在这里一并表示感谢！
航天发射质量保证数智化技术尚处于研究探索阶段，本书
汇集了我们在研究过程中获得的几点体会和认知，离系统化
理论方法体系还有很大差距，不当和疏漏之处在所难免，敬
请读者批评指正。
