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空间物资管理系统无线射频识别技术论文空间物资管理系统无线射频识别技术论文１引言“国际空间站”（ＩＳＳ）是迄今为止规模最大、技术最复杂、寿命最长的载人空间飞行器。ＩＳＳ运输和管理的物资超过５０万件，约有３％的空间站物资失踪或损坏，如在２００６年３月２３日用于净化航天服二氧化碳的４个罐在空间站失踪。ＩＳＳ采用基于条码的物资信息查询系统对物资进行管理。条码阅读器逐一扫描货包上的条码标签获得货物的信息，通过无线或有线的方式更新物资信息管理数据库，实现空间站在轨物资信息识别。物资信息管理数据库存放于空间站的笔记本电脑和地面电脑上，通过上传和下传的ｄｅｌｔａ文件进行同步更新，条码阅读器的缺点有：人工操作，清点货包内物品时须要移动货包和物品，将条码移到条码阅读器能扫描的位置，逐一扫描，完成清点后再将所有的物品重新装包；无法实现准确位置定位；条码信息无法修改；易损坏，耐久性差，寿命短。因此，站上使用的物资信息查询系统操作工作量大。在零重力环境下，每人每天平均花费２０ｍｉｎ时间用于清点在轨存货。在ＩＳＳ生活过的航天员提出应采用先进的物资信息管理系统，以便航天员在长期航天飞行任务中能以简易、方便和快捷的操作了解站上存有哪些物品，这些物品存放在什么地方，按计划在什么时候使用。当前，我国载人空间站工程正处于工程研制阶段，有必要对站上的物资管理提前进行研究和系统顶层设计。基于此，本文吸取ＩＳＳ物资管理效率低的教训，提出一种应用无线射频识别（ＲａｄｉｏＦｒｅ－ｑｕｅｎｃｙＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ＲＦＩＤ）技术的空间物资管理系统，可实现对站上物资高效、简易、方便和快捷操作的目标。２空间物资管理任务需求２．１空间物流系统空间物流系统是指全生命周期任务内空间物资的需求规划、研制、运输和信息管理等要素集成。载人航天工程须依赖空间物流系统实现地面对空间站物资的后勤服务。这些服务包括：补给空间站舱内空气和发动机推进剂，运送空间站的维修更换设备；运输航天员生活、工作用品和出舱活动消耗品；运送空间科学实验设备和实验样品；对空间站在轨产生的废弃物和垃圾进行存放跟踪管理。空间物流系统由支持空间站运作的物资规划、物资管理、空间物资、运输载体组成。物资管理是其中的一个重要组成部分，它由地面物资管理和在轨存货使用管理两部分组成，可实现天地同步管理，支持地面人员和在轨航天员掌握和控制地面上行物资的运输、空间站在轨存放的各类备用物资、废弃物全生命周期的信息流和物资供应链。２．２地面物资管理地面物资管理的任务是跟踪和记录空间物资供应中上行物资的地面交付、装载信息，为空间站在轨存货使用管理提供信息。典型的地面物资管理过程，以上行物资配套及运输要求为起点，以运输飞行器待命发射为终点。地面物资管理的主要工作包括：（１）根据发射任务物资规划，将上行货物和需通过运输飞行器下行废弃物的要求信息录入物资管理计算机中；（２）根据任务要求，运输飞行器系统完成物资运输方案后，将物资的装载布局初步信息录入物资管理计算机中（后面实施过程进行确认、修订）；（３）定制物资装载设备的同时，将用于管理物资装载和位置信息的装载设备信息录入物资管理计算机中；（４）在物资地面交付、验收过程中，将空间物资详细接口、性能等信息录入物资管理计算机中并确认；（５）在地面总装和测试期间，记录、跟踪空间物资在运输飞行器上的位置信息、产品状态信息，并录入物资管理计算机中；（６）发射前，将地面最终状态的物资信息上行注入空间站。２．３在轨存货使用管理在轨存货使用管理由航天员对在轨存货管理和地面对在轨存货管理两部分组成，航天员对在轨存货管理中包含废弃物的存放跟踪管理。航天员对在轨存货管理的任务包括：定期查询货物的存放位置、货舱的装货状态；对货物取用、转移、存放及废弃物存放进行信息管理操作；识别和跟踪货物供应中在轨存放、使用和废弃物管理等信息。航天员通过在轨存货管理可为地面制定订货、存货及规划货物补给提供依据。地面对在轨存货管理的任务包括：地面人员跟踪和掌握在轨存货、使用状态，制定订货、存货及规划货物补给。目前，ＩＳＳ上这部分工作由专门的物流中心负责。３物资管理系统方案３．１系统组成物资管理系统的任务是实现对上行物资和下行废弃物的全生命周期管理，包括地面物资管理和在轨存货使用管理两项任务。该管理系统由物资信息识别和物资信息管理两部分组成（见图６）。硬件设备包括ＲＦＩＤ标签、ＲＦＩＤ读写器和管理计算机，软件包括存储于管理计算机中的物资信息数据库和管理软件系统。其核心技术为ＲＦＩＤ技术。３．２ＲＦＩＤ技术ＲＦＩＤ采用无线电技术，利用射频信号通过空间耦合（电感或电磁耦合）实现无接触的信息传输，并通过传输的信息识别物体。ＲＦＩＤ技术可识别高速运动物体，并可同时识别多个标签，操作快捷方便；识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。ＲＦＩＤ系统一般