Бровкин А.Г., Бурдыгов Б.Г., Гордийко С.В. Бортовые системы управления космическими аппаратами (2010) (1246599), страница 32
Текст из файла (страница 32)
– собранную с помощью специальной аппаратуры) и цифровую (которая образуется внутри бортовыхвычислительных комплексов). В свою очередь, цифровая телеметрическая информация подразделяется на признаковую, параметрическуюи кодовую. В дальнейшем под признаковой информацией будем понимать цифровую сигнальную информацию (например команды на включение или отключение различных устройств), полученную ввычислительной системе КА. Под параметрической информациейбудем понимать цифровую информацию вычислительной системы, позволяющую производить характеристическую оценку работы бортовых систем (навигационные параметры бортовой системы управления(БСУ), токи, температуры и т.д.).
Под кодовой информацией будем понимать информацию, передающую специальный код, однозначноопределяющий состояние КА или бортовой системы (например типпринятого полетного задания на КА «Экспресс-МД1» кодировался вТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВспециальном параметре и различные его значения обозначали, что наданный момент идет прием полетного задания (ПЗ) для управлениясистемой управления движением (СУД) или для управления системойтелеметрических измерений (СТИ). Такая классификация цифровойтелеметрической информации (ЦТМИ) позволяет упростить процесспроектирования системы цифрового телеметрического обеспечения.10.1.
Система формированияцифровой телеметрической информацииСистема формирования цифровой телеметрической информации(ТМИ) предназначена для сбора, упаковки и передачи на Землю данных о состоянии космического аппарата и его служебных систем.Система управления современного космического аппарата представляет из себя развернутую вычислительную сеть, где с помощьюцифровых каналов могут быть соединены более десятка вычислителей. Примером может служить структурная схема сбора телеметрической информации КА «Монитор-Э» (рис. 10.1).На схеме обозначено:БЦВС – бортовая цифровая вычислительная система;КПУ – коммутационно-преобразующее устройство;АД(0-2) – астродатчики;ПСА – панхроматическая съемочная аппаратура;РДСА – распределенного доступа съемочная аппаратура;АСН – аппаратура спутниковой навигации;СТИ – система телеметрических измерений;БАКИС – бортовая аппаратура командно-измерительной системы;АТМИ – аналоговая телеметрическая информация.В данной системе работает 19 цифровых вычислителей, поэтомуосновной поток информации о состоянии объекта представляет изсебя цифровую телеметрию, передаваемую по цифровому мультиплексному каналу обмена (МКО), функционирующему в соответствии сГОСТ Р 52070-2003 [8].
Система телеметрических измерений принимает ТМИ по аналоговым каналам, в основном это ТМИ системыэлектроснабжения (СЭС) и терморегулирования (СОТР) КА. Далее223224БОРТОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИРис. 10.1 Структурная схемасбора телеметрической информации КА «Монитор-Э»СТИ упаковывает собранные данные в пакеты объемом по 512 байт ипередает их на вход передающего устройства бортовой аппаратурыкомандно-измерительной системы (БАКИС), где происходит их преобразование к виду, пригодному для передачи по эфиру.ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВСТИ состоит из следующих функциональных устройств: вычислительного устройства приема ЦТМИ, устройства опроса аналоговойТМИ и устройства взаимодействия с БАКИС.
Устройство приемаЦТМИ обеспечивает прием по МКО до 14-ти посылок по 32 слова отцифровых абонентов СТИ. При приеме семи посылок СТИ (размеросновного кадра СТИ составляет 512 байт и может в себя включатьсемь фрагментов ЦТМИ, запись в запоминающее устройство (ЗУ) илипередачу информации в БАКИС СТИ осуществляет целыми кадрами),по окончании предыдущего цикла записи в ЗУ, формирует пакет информации и записывает его в ЗУ или на вход буфера обмена с БАКИСв зависимости от текущего режима. Устройство опроса аналоговойТМИ формирует пакет аналоговой ТМИ со скоростью опроса заданной БСУ или установленной по умолчанию и передает его в ЗУ илина вход буфера обмена с БАКИС в зависимости от текущего режима.Устройство взаимодействия с БАКИС предназначено для приема разовых команд для СТИ и передачи их в передающее устройство ТМИ.Вся активная телеметрическая информация о функционированииагрегатов и систем современного космического летательного аппаратапредставлена в цифровом виде.
Также в цифровом виде может бытьпредставлена некоторая пассивная информация.Под активной информацией будем понимать все виды информации, участвующие в процессе управления аппаратом, в том числе ичерез наземный контур управления. Под пассивной информациейбудем понимать информацию системы, по которой не производитсяуправление.Для оценки состояния бортовых систем космического аппарата восновном необходима активная составляющая всей информации космического аппарата. Пассивная информация может передаваться наЗемлю только для анализа состояния агрегатов космического аппарата(при различных нештатных ситуациях (НШС)) или для диагностики иопределения степени износа агрегатов.Передача различных видов телеметрической информации наЗемлю должна обеспечивать диагностику функционирования системКА, диагностику возможности выполнения КА своей целевой функции в случае возникновения различных НШС и возможность выяв-225226БОРТОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИления причин, повлекших возникновения отказов, для обеспечениянадежности будущих изделий.Современная система управления является достаточно сложнойлогической системой.
Взаимодействие между компонентами осуществляется в основном посредством выставления различных флагов состояний. Поэтому очень большая часть активной информации являетсяпризнаковой. Признаковая информация обладает некоторыми особымисвойствами: признаковые параметры изменяют свои значения толькопри прохождении определенных изменений.
Таким образом, у каждогопризнакового параметра существует некая максимальная частота обновления, которая зависит от частоты изменения состояний телеметрируемой системы.Кроме признаковой информации на борту формируются физические параметры, являющиеся также активной информацией. Данныепараметры могут изменяться с любой частотой, доступной в системе(либо с частотой вычисления параметра, либо с частотой опроса параметра). Большинство пассивных параметров являются физическимипараметрами.Основные задачами при проектировании системы сбора и передачи телеметрической информации:– обеспечение максимальной степени сжатия телеметрическогопотока;– обеспечение минимальных затрат вычислительной мощностина кодирование потока телеметрической информации;– обеспечение максимальной защиты от искажений телеметрической информации.Решение данных задач может достигаться различными способами.Однако выбор оптимального решения в каждом конкретном случаедолжен производиться по специальным методикам.Например, для низколетящего спутника дистанционного зондирования Земли «Монитор-Э» была разработана следующая системаупаковки ЦТМИ.Весь возможный объем телеметрируемых параметров подразделяется на следующие категории.ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ1.
Параметры для контроля выполнения типовых полетных операций (ТПО), включающие в себя мгновенные значения данных, фиксирующих условия при смене ТПО, которые при необходимости могутбыть использованы как начальные условия для проведения моделирования процесса отработки ТПО на Земле.2. Параметры обобщенных оценок изменения состояния бортовых систем в процессе выполнения ТПО, которые формируются разработчиками систем и выдаются по признаку окончания ТПО.Телеметрирование параметров контроля ТПО выполняется прикаждой смене ТПО.3.
Группы параметров для контроля конкретной подсистемы БСУили исполнительного органа/датчика этой подсистемы.Параметры записываются в виде временного процесса. Переченьпараметров, частота их регистрации, временной интервал записи определены разработчиком подсистемы.4. Особые исследовательские режимы, в которых адреса исследуемых ячеек задаются кодовыми командами.5. Группа параметров для реализации «черных ящиков» подсистем, передаваемых в случае интегрального отказа информационнойсистемы/исполнительного органа.Телеметрия из этой группы записывается в оперативное запоминающее устройство бортовой цифровой вычислительной системы(ОЗУ БЦВС) по принципу «кольцевого буфера» длительностью t сек.Передача и запись в СТИ параметров «черного ящика» производитсяпри наличии признака интегрального отказа через время t/2 после момента Т0 формирования признака.
Таким образом, параметры «черного ящика», передаваемые в СТИ, будут зафиксированы на интервалевремени (Т0 t/2) (Т0 + t/2).Перечень параметров «черных ящиков», частота их регистрациии потребная временная длина кольцевого буфера определяются разработчиками подсистем БСУ.6. Группа признаковых слов.В эту группу входят специально сформированные для ЦТМИслова, состоящие из наиболее важных для оценки работоспособности227228БОРТОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИподсистем битовых признаков, причем признаки отказов должны бытьсгруппированы в отдельные слова.Регистрация и передача в СТИ признаковых слов производитсяпо факту их обновления 1 раз за 6-10 циклов счета БЦВС (один циклсчета осуществляется за 100 мс), при этом регистрируются толькоизменившиеся слова.
Для уменьшения времени работы программногообеспечения (ПО) на каждом такте опрашиваются слова только из одного массива.7. Группа параметров режима непосредственной передачи.Массив параметров данной группы формируется только при непосредственной передаче по команде из БЦВС и записывается в ЗУСТИ отдельным потоком.8. Массивы цифровой телеметрической информации коммутационно-преобразующего устройства.Все массивы ЦТМИ имеют следующий формат:LmasNmas Tctmi2 Tctmi Информационная часть (до 42 слов)где Lmas – общая длина массива, слов (1 байт);Nmas – номер массива (1 байт);Tctmi – время формирования массива (2 байта);Tctmi2 – счетчик обнулений времени Tctmi (2 байта).Информационная часть массивов имеет фиксированный состав,задаваемый в программе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
