Диссертация (Разработка и исследование прецизионной системы информационного обеспечения бортового комплекса управления космическим аппаратом научного назначения), страница 4

При этом в [109], [110], [111], [112] подробноописывается полученный при нештатных ситуациях опыт, возможные отказыприборов систем ориентации КА и использованные средства противодействияотказам.21Подходы к конструированию КА и БКУ КА рассмотрены в [129], [130],[131], [132], [133], [149]. Эти работы отечественных и зарубежных авторовсодержат описания функционирования, технические характеристик системразработанных ранее КА.Таким образом, на текущий момент времени накоплен огромный опыт вразработке и создании бортовых комплексов для космических аппаратовразличного назначения как отечественными, так и зарубежными фирмами [1], [2],[3], [5], [6], [7], [101], [129], [132], [133], [136]. Как говорилось ранее, при решенииразличных задач существует определенная специфика в построении как БКУ, таки самого КА [5], [101], [129], [136].

Но, несмотря на эту особенность, приборныйсостав БКУ во многом стал унифицированным. Так устойчиво в состав БКУвходят: двигатели маховики или гиродины; гироскопическиеизмерителиугловойскоростиразличногофизического принципа; звездные приборы.Тем не менее, состав подсистем БКУ, включая и программное обеспечение,привести к единообразию не представляется возможным. Единство задач БКУпривело к единому перечню задач существующих подсистем, но разделениефункций между подсистемами у каждого производителя остается свое. Различия враспределении функции между подсистемами представлено на диаграмме,представленной на Рисунке 1.1 [5], [7], [8], [101], [136].Все служебные платформы КА в настоящее время обеспечивают трехоснуюориентацию. Распространенные ранее варианты с одноосевой стабилизацией изакруткой КА в новых проектах используются только при НШС для реализациирежима сохранения.22Рисунок 1.1.

Диаграмма распределения функций между подсистемами БКУПри проведении анализа БКУ КА рассматривались КА астрофизические,гидрометеорологические и ДЗЗ с высокими требованиями к определениюориентации и стабилизации, поскольку во многих случаях базовые служебныеплатформы идентичны либо используют типовые эквиваленты по применению.Данные о КА и БКУ, участвовавших в анализе, представлены в Таблице 1.1.Качественное распределение данных по массам и орбитам КА представлено наКоличество, штРисунках 1.2 и 1.3.40302010000,511,522,533,544,5Масса КА, тРисунок 1.2. Распределение данных по массам КАТиповым приборным составом БКУ КА можно считать: высокочастотныезвездные приборы (5 и более Гц), датчики угловых скоростей, датчики Солнца иприборы спутниковой навигации (для НО).

Датчики Земли используются редко, восновном на платформах с историей, а также для резервирования. Солнечные23датчики применяются в основном для начального обеспечения энергопритока ипри НШС для режимов сохранения. Как правило, для обеспечения надежностиБКУ используют 2÷3 ЗП, гироизмеритель с резервным каналом или двагироизмерителя, в том числе различных по принципу действия, а также 2÷4солнечных датчика.Количество, шт3020100ССОГСОВЭОвысокие орбитыОрбитаРисунок 1.3. Распределение данных по орбитам КАСравнительный анализ вариантов построения БКУ для зарубежных ироссийских КА показывает, что в плане структур и номенклатуры датчиков иисполнительных органов имеется практически полное совпадение.

Во многихроссийских проектах используютсяизмерительныедатчики европейскогопроизводства (гироскопы, звездные и солнечные приборы).В плане обеспечения точности ориентации КА также используютсяидентичные подходы, основанные в первую очередь на использовании в контуреуправления точных и высокоточных приборов. В настоящее время сложиласьноменклатура зарубежных приборов систем определения ориентации полностьюобеспечивающих все существующие типы миссий КА, такие приборы как ИИБSSIRU и ЗП HAST2.

Среди отечественных приборов наблюдается сильноеотставание по достигнутым точностным характеристикам.Таблица 1.1.Состав БКУ отечественных и зарубежных КА различного назначенияНазваниеТип/ОрбитаСтрана/ФирмаТочностьИзмерительныеИсполнительныеустройстваустройства БКУБКУ64-битнаяБЦВМ, MILSTD-1553BRUAGERC-32,6MB RAM,8Gbit Flash,Mil-155324ЯпонияALOS (AdvancedДЗЗ/ СлСО (JAXA, NEC, Определение: 3 ЗП, GPS, ДЗ,LandObservingДМ, МИО, ЖРД(691км)Toshiba,±0.0002ºДС, ИИБSatellite) / DaichiMitsubishi)НаучныйDM-Aeolus(ДЗЗ,ММ, ГДС, ГДЗ,(Atmosphericметео)/ЕС (ESA)/–/ЗП, ДУС, ИИБ, ДМ, МИО, ЖРДDynamicsСлСОGPSMission)(400км)ASNARO(AdvancedОпытныйЯпонияSatellite with NewЗП, ГДС, ИИБ,ДЗЗ/ СлСО (NEC / JAXA и/–/ДМ, МИО, ГДsystemGPS504кмдр.)ARchitecture forObservation)DMC-3 (Disaster ДЗЗ / –ЕС/ SSTLДМMonitoring/–//–/(1.5Нмс, 0.11Нм)Constellation-3)Поддержание: ИИБ (три 2-хДМ (15Нмс,ДЗЗ/±0.05ºосевых ДНГ),0.3Нм), МИОCartoSat-2СлСО,Индия/ ISROОпределение:ЗП SED26,(3шт.), ЖРД635км0.01ºGPS, ММ, СД(8шт.

х 1Н)Процессор/ШинаБЦВМSpaceCube2,SpaceWireПлатформаSSTL-300S1Flash- 128ГбДублированный ЦП,ЗУ 64 Гбит,MIL-STD-1553ОпытныйEO-1(EarthДЗЗ/Observing-1)СлСО705кмСША/ATKSpacecraftSystems andServices0.03°ЗП, GPS, ИИБ,ГДС, ММCopernicus:Sentinel-1/2/3 —ДЗЗ (РЛ)/The SAR ImagingСлСОConstellation for700-800кмLand and OceanServicesЕС/ EADS,ThalesПоддержание:0.01°ЗП, ТДС, ДУС(MEMS), GPSKazEOSat-1 (HighResolution EarthObservationSatellite),KazakhstanДЗЗ/СлСО,705кмДЗЗ / –JWST(Jamesнаучный(WebbSpaceИК)/ L2Telescope)США/GDAISОпределения:≤ 0.0017°3 ЗП(1резервный),ИИБ, 12 ГДС,GPS, ММКазахстан/AstriumПоддержание:0.028°Определение:0.0017°GPS, ЗП(HYDRA),ИИБ, СД(BASS)/–/Датчик Гида,ГДС(4 шт.),ТДС(2 шт.)ИИБ,ЗП (3 шт.)США/NASA4 УДМ, МИО,14 РДШиныMil-1553 иSpaceWireУДМ (6шт.),МИО, РДЦПRAD750,шина MILSTD-1553B,SSD 4 TB @BOL, 3.1 TB@ EOL4ДМ, МИО,ГС, ЖРД(гидрозин)/–/ДМ (6шт.), ЖРДПлатформаКА Chandra471Gb SSD25Landsat-8 / LDCM(LandsatDataContinuityMission)Таблица 1.1.

(продолжение)Рад. стойкийЦП4 ЖРД, ДМ,MongooseV,МИО, 1 ЭРДУ12 MHz, RISCMIL-STD-1773GOES-N, O, PSatellites(extended2ndgeneration series)Метео/ГСОСША/SSL/LoralGeoEye-1(OrbView-5)ДЗЗ/СлСО,681кмСША/ GDMTG(MeteosatThird Generation)Метео/ГСОЕС/AleniaOrbView-4ДЗЗ/СлСОЕС/EADSAstrium и др.США/OSCОпределение:0.07º (x), 0.10º(y), 0.17º (z)ДЗ, ДС,гироскопы,Поддержание: ЗП (2шт.), СД,<0.028°ММ, ДУС, GPSДМ(40Нмс),МИО, ЖРД(16шт.)/–/ДМ(4, из них 1 врезерве),РД, МИО/–/26MetOp(MeteorologicalМетео/OperationalСлСО,Satellite Program полярнаяof Europe)Таблица 1.1. (продолжение)РезервированДМ (0,2Нм,Поддержание:ЗП, ТВГ, ДЗ,ная БЦВМ,75Нмс), 12ЖРД0.01°ДСшина(2-х комп.)MIL-STD-1553ЦПRAD750Поддержание:CPU на платеЗП (2ОГ), ИИБ,0.02°ДМ (8шт.), ЖРДcPCIГДС (10ФД),Определение:(8 шт.), МИОШина MILGPS (2 шт.)0.0001°STD-1553B1 Tbit ЗУБЦВМ, 2БУ,шина OBDH/–/ДЗ, ДС/–/(On-BoardDataHandling)Pleiades-HR(High-ResolutionOpticalImagingConstellationofCNES)RapidEyeEarthObservationConstellationSEOSat/Ingenio Imaging mission ofSpainСич-2(OpticalObservationMission-2)Таблица 1.1.

(продолжение)БЦВМSPARC ERCГС, ЖРД32, шинаMIL-STD1553BДМ(4шт.), МИОБЦВМ(дублированные), OBC386 иЭРДУ, ГДшина CANДМ (4шт.),ШинаМИО,MIL-STDЖРД (4шт.)1553BДЗЗ/СлСОФранция/–/ЗП (3 SED36),ВОГ(Astrix 200),ДЗЗ/СлСОЕС / –0.2°ДС, ММ, ЗП(Altair HB)ДЗЗ / –Испания/EADS CASA/–/ЗП, ГДС, ММ,GPSДЗЗ / –Украина0.2°0,005°/сЗП, ММ, ДУС,ДСДМ, МИОБЦВМMAS281(16 бит),шины OBDHESA/NASAОпределение:0.0028°ТДС, ЗП, ДУСДМ(4 шт.),ЖРД (16 шт.)ДЗЗ/ СлСОЕС/EADSAstriumПоддержание:0.028°Определение:0.0017°GPS, ЗП(HYDRA),ИИБ, ДС(BASS)ГС, МИО,СГ, ЖРД(гидрозин)ОС RTEMSЗУ 850 ГбитSolar-B / Hinode Научный/MissionСлСОЯпония/MitsubishiОпределение:0.000028°ИИБ, ДУС, 2типа ДС(CCD),ЗПДМ(4шт.),ЗУ 8ГбитSPOT-6SPOT-7CommercialImagingConstellationand27SOHO (Solar andНаучный/HeliosphericL1Observatory)/–/SORCE(SolarRadiationand Научный /США/Climate–NASA,OSCExperiment)STEREO(SolarTerrestrialНаучный /США/NASARelations–Observatory)ДЗЗTerraMissionнаучный/ США/NASA(EOS/AM-1)СлСОДЗЗ/СлСОEgyptSat-2ДЗЗ/СлСОРесурс-ДК/ПДЗЗ/СлСОЭлектро-ЛМетео/ГСОСША/ BallAerospaceПоддержание:0.017°Определение:0.01°ГДС, ТДС, ЗП/–/Датчик Гида,ДС, ЗП, БИНСДМ (4шт.,75мНм, 12Нмс),ЖРД(12шт.)Шина MILSTD 1553B/–/ИИБ, ЗП, ГДС,ТДС, ММДМ, ЖРД, МИО/–/ГСБЦВМ: BAESystemsRAD750ЗУ 2.2 Тбит/–/ЗП, ИИБ, GPSЗП (3 SED-26),РФ / Энергия/–/ДУС (ГИВУС), ДМ (8шт.), МИО/–/АСНДЗ (2хИКПВ),ЗППоддержание: (4хБОКЗ М60), ГС (6шт.), МИО,РФ/ ЦСКБ/–/0.033°ИИБ (ВОГ иЖРДМТ, КДУакселерометры),АСН, ММДС, ЗПБЦВМ Марс,Определение:ДМ (4шт.),РФ/НПО Л(3хАД1),Шина MIL0.0025°ЖРД(16шт.)ГИВУСSTD 1553B28WorldView-2,3Таблица 1.1.