Бровкин А.Г., Бурдыгов Б.Г., Гордийко С.В. Бортовые системы управления космическими аппаратами (2010) (1246599), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Массивы категорий 1-5, 7 и частично 8 имеютфиксированный размер. Признаковые массивы и большинство массивов ЦТМИ КПУ могут иметь разную длину в зависимости от количества изменившихся слов, вследствие чего эти массивы имеютследующую особенность: сразу после времени формирования в информационной части следует служебное слово SWPR (2 байта), содержащее информацию о перечне признаковых слов, входящих в составданного массива. Например, если это слово имеет следующий вид:значение 0разряд00101115 14 13 12 11 10 9180706050413020100это означает, что массив содержит признаковые слова № 3, 8, 9, 10, 12из общего списка слов, входящих в состав этого массива.
Макси-ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВмально возможное количество слов, размещенных в признаковом массиве, равно 16, минимальное – 1. Таким образом, признаковые массивы имеют следующую структуру:LmasNmas Tctmi2 TctmiSWPRИнформационная часть(максимально 16 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);SWPR – служебное слово (2 байта).Собранная ЦТМИ может быть упакована двумя способами.Первый способ применяется для упаковки ТМИ, формируемойпрограммами сбора ЦТМИ, в буфере размером 2 КБайта, программноеобеспечение упаковки и передачи ЦТМИ считывает порциями по 30слов информацию из этого буфера, сдвигая соответствующий указатель на освободившееся место.
Чтение продолжается до тех пор, покане будет достигнут конец выданной ЦТМИ информации, точнее покав буфере не останется информации менее 30 слов. К 30-и словным пакетам информации (субкадрам) программное обеспечение упаковки ипередачи ЦТМИ добавляет идентификационное слово, в котором содержится информация о порядковом номере субкадра (младший байт)и указатель на начало целого первого массива в текущем субкадре(старший байт).
Нумерация субкадров ЦТМИ ведется от 0 до 254.Второй способ применяется для упаковки специальной ЦТМИ. ВОЗУ существуют буферы размером по 30 слов для формирования такназываемых специальных массивов:• массив меток времени (заполняется программным обеспечениемупаковки и передачи ЦТМИ 1 раз в 6000 тактов);• массив информации настраиваемых параметров – НП (заполняют программы сбора ЦТМИ 1 раз в 10 тактов по команде от программного обеспечения упаковки и передачи ЦТМИ);• массив информации о приходе командно-программной информации – КПИ (заполняет подсистема первичной обработки информа-229230БОРТОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИции от БАКИС не чаще одного раза в 15 тактов по приходу КПИ сЗемли);• массив информации особой важности (заполняется программнымобеспечением упаковки и передачи ЦТМИ один раз в 6000 тактов).Специальная ЦТМИ имеет наибольший приоритет и после формирования немедленно передается через канал МКО в СТИ.Такая система позволяла обеспечить сжатие признакового потокаинформации, но в ходе эксплуатации были выявлены следующие недостатки:– при потере части телеметрической информации было сложновосстановить картину признаковых параметров, так как их появлениев телеметрии происходит по факту их изменения;– невозможность контроля динамических параметров системы напротяжении всего полета, так как основные параметры движения КА выводились в телеметрию только при смене типовой полетной операции.Эти недостатки были устранены в системе сбора телеметрическойинформации БСУ «KазСат».
В этой системе каждые 100 минут происходит сброс всех массивов признаковой информации принудительно.Таким образом, даже при потере части телеметрии можно было в дальнейшем восстановить оперативную обстановку на борту. Однако прибыстром течении событий на борту, особенно при возникновении нештатных ситуаций, потеря части ЦТМИ могла повлечь за собой неполное восстановление цепочки событий, что затрудняло анализ итребовало привлечения для анализа дополнительных наземных средств.В системе сбора телеметрической информации был предусмотрен специальный режим телеметрирования динамических параметровна Землю с периодом в 20 секунд при условии, что не происходилсброс других массивов, связанных с исследовательским режимом работы БСУ.Кроме того, был предусмотрен каждые 12 часов сброс всех исследовательских параметров БСУ для получения начального срезаЦТМИ в случае утери предыдущей телеметрической информации.КА «KазСат» является геостанционарным спутником, которыйпредназначен для обеспечения связи [24].
Особенность его эксплуатации заключается в наличии постоянного канала обмена между аппаратомТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВи Землей, что снимает ряд ограничений на систему сбора телеметрической информации. По каналу обмена с Землей информация передаетсяс небольшой скоростью, однако то, что он включен постоянно, позволяет передавать достаточно большие суточные объемы информации.Максимальный объем телеметрической информации системы управления, передаваемый с борта КА, мог составлять до 27 Мбайт в сутки,тогда как для спутников дистанционного зондирования Земли и спутников с периодическими сеансами связи при современном отечественном состоянии бортовых телекомандных систем объемтелеметрической информации может составлять не более 1-3 Мбайтав сутки.Учитывая опыт эксплуатации аппаратов «Монитор-Э» и «KазСат»в МОКБ «Марс» предпринята попытка разработки универсальной системы сбора телеметрической информации.Система должна обеспечивать легкую настраиваемость на задачи,реализуемые в конкретном аппарате, и удовлетворять все вышеперечисленные требования к системам сбора телеметрическойинформации.Данная система строится на принципе разделения информации на:– признаковую,– периодическую и разовую.Вся признаковая информация кодируется в специальные отдельные посылки, которые передаются независимо в телеметрическую систему.
Периодическая и разовая информация формируется попризнакам от подсистем. Размер массива такой информации кратенразмеру телеметрического субкадра, отправляемого в телеметрическую систему (для современных телеметрических систем космических аппаратов размер такого субкадра равен максимальномуфрагменту передачи по мультиплесному каналу обмена и составляет64 байта информации). Такие массивы получили наименования массивов разовых срезов. Все массивы признаковых параметров легко настраиваются и реализованы в специальных модулях, что позволяетавтоматизировать процесс создания программных модулей. Крометого, в полете предусмотрена настройка перечня признаковых параметров.
Массивы разовых срезов также реализованы в специальной231232БОРТОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИформе и легко доступны для редактирования, однако условия выдачимассивов разовых срезов имеют достаточно широкий диапазонпрограммных реализаций, что, к сожалению, не позволяет полностьюпровести процесс автоматизации компоновки программных модулей,отвечающих за разовые срезы. Поэтому на данный момент реализована только автоматическая компоновка состава массивов разовых срезов, а модули, реализующие выдачу разовых срезов, создаютсяручным способом.В связи с этим в настоящее время в полете предусмотрена возможность блокировки вывода в телеметрию произвольного количества массивов разовых срезов, а также имеются специальныеинструменты для составления собственных массивов разовых срезовдля передачи их на Землю с заданной частотой.10.2. Работа телеметрической системы космического аппаратаРаботу телеметрической системы рассмотрим на примере космического аппарата «Монитор-Э».
Для описания введем понятия режимов системы телеметрической информации (СТИ).10.2.1. Режимы системы телеметрической информацииПереключение режимов СТИ осуществляется с помощью двухисточников:– разовые команды (РК) с Земли через БАКИС;– команды управления (КУ) от БСУ.С помощью разовых команд СТИ может перейти:– в режим передачи информации по радиокоманде «НП2» – соскоростью 1 кбит/с, по радиокоманде «НП1» – со скоростью 8 кбит/си по радиокоманде «НП3» – со скоростью 32 кбит/с;– в режим, установленный до выдачи радиокоманды «НПi» с помощью команды «ЗАП»;– в начальное состояние путем рестарта по радиокоманде «НОВ».Команды управления для бортовой системы управления (БСУ) выдаются из полетного задания системы телеметрической информации.Их можно условно разделить на две категории – команды и режимы.ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВКоманды предназначены для настройки работы СТИ на существенный промежуток времени (вплоть до окончания полета).
Для КА«Монитор-Э» реализованы следующие команды:– Команда «ЗАП К» предназначена для переключения ЗУ СТИ врежим кольцевого буфера (данный режим установлен по умолчаниюпосле включения или рестарта).– Команда «ЗАП Л» предназначена для переключения ЗУ СТИ врежим линейного буфера (в отличие от кольцевого режима запись вЗУ прекращается не по достижении логического конца ЗУ, а по достижении физического конца ЗУ).– Команда «ВОСР К» предназначена для установки режима воспроизведения по кольцу, по достижении физической границы ЗУ, СТИначинает опрос ЗУ с начала физического ЗУ и продолжает опрос додостижения логического конца записи (данный режим установлен поумолчанию).– Команда «ВОСР П» предназначена для установки режима линейного воспроизведения, опрос ЗУ прекращается либо по достижении верхней физической границы ЗУ, либо по достижении концазаписанной области ЗУ.– Команда «ВОСР О» предназначена для установки режима обратного воспроизведения, опрос ЗУ происходит от последней записив порядке уменьшения адресов до достижения либо начала записи,либо нижней физической границы адресов.В штатной работе будет использоваться набор режимов «ЗАП К»– «ВОСПР К», в нештатных ситуациях возможен набор «ЗАП Л» –«ВОСПР О».Режимы предназначены для настройки работы СТИ на короткийпромежуток времени.
Для КА «Монитор-Э» существуют следующиережимы.Режимы записи:– «Нулевой режим», в этом режиме СТИ записывает в ЗУ СТИтолько цифровые массивы (режим установлен по умолчанию).– Режим записи аналоговой информации «ЗАППр1», предназначен для записи аналоговой и цифровой информации, поступление аналоговой информации в ЗУ СТИ со скоростью 1 кбит/с.233234БОРТОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИ– Режим записи аналоговой информации «ЗАППр2», предназначен для записи аналоговой и цифровой информации, поступление аналоговой информации в ЗУ СТИ со скоростью 8 кбит/с.– Режим записи аналоговой информации «ЗАППр3», предназначен для записи аналоговой и цифровой информации, поступление аналоговой информации в ЗУ СТИ со скоростью 32 кбит/с.Режимы воспроизведения:– Режим «НП».
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
