Помощь студентам в учебе
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ СЕТЕЙ НА БАЗЕ SPACE WIRE ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССОВ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ НА БОРТУ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА
|
ВВЕДЕНИЕ 12
1 Технология Space Wire 14
1.1 Архитектура Space Wire 14
1.2 Структура данных 18
1.2.1 Пакеты 18
1.2.2 Физический интерфейс 19
1.3 Сетевой уровень. Методы маршрутизации 20
1.3.1 Червячная маршрутизация 20
1.4 Методы адресации 22
1.4.1 Путевая адресация 22
1.4.2 Логическая адресация 23
1.4.3 Регионально-логическая адресация 26
1.4.4 Групповая адаптивная адресация 26
1.5 Синхронизация времени 27
1.6 Применение технологии Space Wire 28
1.7 Элементная база электроники Space Wire 30
2 Бортовой комплекс контроля положения и формы рефлектора 37
2.1 Назначение и состав бортового комплекса 37
2.2 Специализированный лазерный сканер 38
2.3 Углоизмерительный прибор 39
2.4 Контрольные элементы 39
2.5 Пространственное размещение составных частей бортового комплекса . 40
3 Схема организации передачи фотоснимков на Землю 41
3.1 Выбор количества снимков 41
3.1.1 Работа УП в режиме фотографирования 41
3.1.2 Размещение УП на корпусе КА 51
3.1.3 Логика работы УП при раскрытии антенн 54
3.1.4 Предложение по количеству снимков в штатном режиме 55
3.2 Очередность передачи фотоснимков в штатном режиме 63
3.3 Штатный режим 63
3.4 Нештатный режим 64
4 Схема организации передачи информации 65
4.1 Исходные данные 65
4.2 Интерфейсы передачи информации 65
4.2.1 Передача с задействованием ресурса БЦВК (вариант 1 и 2) 66
4.2.2 Передача информации по линям связи БК КПФР-ЗЖ-КИС-Т (вариант 3) 68
4.2.3 Передача информации по линям связи БК КПФР - МКО SW- БЦВК -
МКО - БРТК (вариант 4) 68
4.3 Организация режима передачи информации 69
4.4 Оценка вариантов размеров передаваемого фотоснимка 70
4.5 Оценка реализуемости требований по передачи фотоснимков 74
5 Информационный обмен по интерфейсу Space Wire 80
5.1 Общие положения 80
5.2 Временные параметры изделия при работе по интерфейсу Space Wire. . 83
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 85
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 88
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 90
1 Технология Space Wire 14
1.1 Архитектура Space Wire 14
1.2 Структура данных 18
1.2.1 Пакеты 18
1.2.2 Физический интерфейс 19
1.3 Сетевой уровень. Методы маршрутизации 20
1.3.1 Червячная маршрутизация 20
1.4 Методы адресации 22
1.4.1 Путевая адресация 22
1.4.2 Логическая адресация 23
1.4.3 Регионально-логическая адресация 26
1.4.4 Групповая адаптивная адресация 26
1.5 Синхронизация времени 27
1.6 Применение технологии Space Wire 28
1.7 Элементная база электроники Space Wire 30
2 Бортовой комплекс контроля положения и формы рефлектора 37
2.1 Назначение и состав бортового комплекса 37
2.2 Специализированный лазерный сканер 38
2.3 Углоизмерительный прибор 39
2.4 Контрольные элементы 39
2.5 Пространственное размещение составных частей бортового комплекса . 40
3 Схема организации передачи фотоснимков на Землю 41
3.1 Выбор количества снимков 41
3.1.1 Работа УП в режиме фотографирования 41
3.1.2 Размещение УП на корпусе КА 51
3.1.3 Логика работы УП при раскрытии антенн 54
3.1.4 Предложение по количеству снимков в штатном режиме 55
3.2 Очередность передачи фотоснимков в штатном режиме 63
3.3 Штатный режим 63
3.4 Нештатный режим 64
4 Схема организации передачи информации 65
4.1 Исходные данные 65
4.2 Интерфейсы передачи информации 65
4.2.1 Передача с задействованием ресурса БЦВК (вариант 1 и 2) 66
4.2.2 Передача информации по линям связи БК КПФР-ЗЖ-КИС-Т (вариант 3) 68
4.2.3 Передача информации по линям связи БК КПФР - МКО SW- БЦВК -
МКО - БРТК (вариант 4) 68
4.3 Организация режима передачи информации 69
4.4 Оценка вариантов размеров передаваемого фотоснимка 70
4.5 Оценка реализуемости требований по передачи фотоснимков 74
5 Информационный обмен по интерфейсу Space Wire 80
5.1 Общие положения 80
5.2 Временные параметры изделия при работе по интерфейсу Space Wire. . 83
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 85
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 88
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 90
В настоящее время в ретрансляторах связных КА нашли широкое применение большеразмерные антенны, разворачиваемые в рабочее положение после выведения спутника на орбиту.
Контроль процесса раскрытия антенн и контроль качества поверхности рефлектора в процессе длительной эксплуатации является одной из важней¬шей задачей обеспечения качества и надёжности целевого функционирования КА.
Бортовой комплекс контроля положения и формы рефлектора (БК КПФР) космического аппарата осуществляет контроль составных частей (СЧ) антенн в процессе их раскрытия и штатного функционирования. Для решения этих задач в состав БК КПФР входят углоизмерительные приборы (УП) и дальномеры.
В процессе проработки вариантов реализации задачи БК КПФР в части передачи фотоснимков необходимо решить следующие задачи:
1 Определить количество подготавливаемых и передаваемых фотоснимков в процессе раскрытия;
2 Обосновать выбор количества фотоснимков для анализа процесса раскрытия;
3 Определить оперативность и последовательность получения фотоснимков на Землю, сделанных при раскрытии;
4 Определить очерёдность передачи фотоснимков и в какие моменты времени они должны быть сделаны;
5 Определить порядок подготовки и получения фотоснимков в процессе штатной эксплуатации КА (после раскрытия конструкций антенн).
В данной работе будут рассмотрены вышеизложенные вопросы реализации задачи фотографирования БК КПФР.
Программная модель бортового комплекса контроля положения и формы рефлектора (БК КПФР) предназначена для моделирования на наземном отладочном комплексе (НОК) функционирования измерительной бортовой аппаратуры (БА) БК КПФР изделия под воздействием электрических и логических связей со стороны бортового комплекса управления (БКУ) и оптических связей со стороны рефлектора и облучателя антенны. Результатом моделирования является формирование полного набора управляющих и телеметрических параметров, характеризующих состояние аппаратуры БК КПФР. Программная модель БК КПФР является составной частью программной модели космического аппарата (ПМКА) и взаимодействует с моделями других бортовых систем.
Цель данной работы - разработка информационных сетей на базе Space Wire для передачи результатов контроля функционирования, положения и формы бортового комплекса, включающего в себя рефлекторы, антенны, фотокамеры и углоизмерительные приборы.
Контроль процесса раскрытия антенн и контроль качества поверхности рефлектора в процессе длительной эксплуатации является одной из важней¬шей задачей обеспечения качества и надёжности целевого функционирования КА.
Бортовой комплекс контроля положения и формы рефлектора (БК КПФР) космического аппарата осуществляет контроль составных частей (СЧ) антенн в процессе их раскрытия и штатного функционирования. Для решения этих задач в состав БК КПФР входят углоизмерительные приборы (УП) и дальномеры.
В процессе проработки вариантов реализации задачи БК КПФР в части передачи фотоснимков необходимо решить следующие задачи:
1 Определить количество подготавливаемых и передаваемых фотоснимков в процессе раскрытия;
2 Обосновать выбор количества фотоснимков для анализа процесса раскрытия;
3 Определить оперативность и последовательность получения фотоснимков на Землю, сделанных при раскрытии;
4 Определить очерёдность передачи фотоснимков и в какие моменты времени они должны быть сделаны;
5 Определить порядок подготовки и получения фотоснимков в процессе штатной эксплуатации КА (после раскрытия конструкций антенн).
В данной работе будут рассмотрены вышеизложенные вопросы реализации задачи фотографирования БК КПФР.
Программная модель бортового комплекса контроля положения и формы рефлектора (БК КПФР) предназначена для моделирования на наземном отладочном комплексе (НОК) функционирования измерительной бортовой аппаратуры (БА) БК КПФР изделия под воздействием электрических и логических связей со стороны бортового комплекса управления (БКУ) и оптических связей со стороны рефлектора и облучателя антенны. Результатом моделирования является формирование полного набора управляющих и телеметрических параметров, характеризующих состояние аппаратуры БК КПФР. Программная модель БК КПФР является составной частью программной модели космического аппарата (ПМКА) и взаимодействует с моделями других бортовых систем.
Цель данной работы - разработка информационных сетей на базе Space Wire для передачи результатов контроля функционирования, положения и формы бортового комплекса, включающего в себя рефлекторы, антенны, фотокамеры и углоизмерительные приборы.
В результате проведенной работы был разработан план фотосъемки средствами БК КПФР составных частей крупногабаритных трансформируемых антенн (рефлекторов и облучателей):
1 В процессе раскрытия и штатной эксплуатации в течение всего САС, с учетом размещения и полей зрения УП, определены:
- моменты фотосъемки;
- количество фотоснимков;
- привязка моментов фотосъемки к основным ТМ-параметрам и времени с учетом допусков;
- приоритетность передачи фотоснимков на Землю.
2 При возникновении нештатных ситуаций определена логика создания и передачи фотоснимков:
- в процессе раскрытия СЧ антенн;
- после раскрытия СЧ антенн в процессе всего САС.
Так как при разработке плана фотосъемки освещенность СЧ антенн не учитывалась, то рекомендуется организовать работу по анализу освещенности элементов конструкций антенн во время их раскрытия и при штатной эксплуатации после раскрытия, а также провести оценку качества фотоснимков с учетом освещенности и прохождения теневых участков.
При дальнейшей работе был разработан план фотосъемки с помощью УП крупногабаритных трансформируемых антенн в процессе раскрытия и штатной эксплуатации в течение всего САС, а именно:
1 Была разработана циклограмма фотосъемки процесса раскрытия антенн в штатном режиме с определением моментов съемки и количества снимков исходя из анализа критичных моментов раскрытия СЧ антенн, времени раскрытия и полей зрения УП. Моменты съемки имеют привязку к основным ТМ-параметрам и времени с учетом допусков. Также была определена приоритетность передачи фотоснимков на Землю.
2 Определена логика создания и передачи фотоснимков при нештатной ситуации в процессе раскрытия СЧ антенн.
3 Разработана логика работы УП после раскрытия антенн в течение всего САС с учетом нештатных ситуаций.
По способу управления процессом передачи фотоснимков возможны два варианта передачи фотоснимков на НКУ.
В первом варианте управление передачей фотоснимка осуществляется с НКУ: каждый отчет, содержащий блок фотоснимка, передается после вы¬дачи команды управления по радиолинии. Такой подход позволит контролировать процесс передачи каждого отчета и обеспечить достоверную передачу отчетной информации. Недостатком подхода является большое количество команд выдаваемых с НКУ. Время передачи одного фотоснимка составляет:
21.8 мин. (сжатый с 75% качества, в режиме передачи телеметрии НП1), 56.5 мин. (сжатый без потерь качества, в режиме передачи телеметрии НП1).
Во втором варианте управление передачей фотоснимка осуществляется от ПО БК КПФР: каждый отчет, содержащий блок фотоснимка, передается через заранее настроенный интервал времени. Такой подход позволит значительно сократить количество команд с НКУ и объем ручной работы оператора. Недостатком подхода является значительное увеличение времени (подготовка, закладка МКПИ; повторна передача недостоверных отчетов) передачи фотоснимка в случае получения недостоверных отчетов за выбранный интер-вал между двумя последовательными отчетами. Время передачи одного фотоснимка составляет: 17 мин. (сжатый с 75% качества, в режиме передачи телеметрии НП1), 65 мин. (сжатый без потерь качества, в режиме передачи телеметрии НП1).
По умолчанию выбран режим передачи фотоснимков по командам с НКУ. Решение о переходе в режим передачи фотоснимков по командам от ПО БК КПФР будет приниматься в процессе летных испытаний.
В случае нештатной ситуации раскрытия конструкций антенн Ан11 и Ан12 единичные фотоснимки целесообразно передавать сжатыми с 75 % качества (уточняется на этапе отработки БК КПФР при его работе по реальному объекту измерения). При таком сжатии обеспечивается наименьшее время передачи фотоснимка на Землю, при условии приемлемого качества изображения.
Все фотоснимки наиболее целесообразно передавать, сжатые без потери качества. Время передачи всех фотоснимков (136 шт.) равно (с учетом сеансной работы: 4 часа раз в 12 часов): режим по командам с НКУ - 10 суток, режим по командам от БПО - 5 сутки (в режиме передачи телеметрии НП3).
Передача фотоснимков будет осуществляться по тракту УП - МКО/SW - БЦВК- SW- БАТС - RS- КИС/КИС-Т.
Применение Space Wire для контроля процессов функционирования механических систем не борту космических аппаратов позволит определить количество подготавливаемых и передаваемых фотоснимков в процессе раскрытия рефлекторов; определить порядок подготовки и получения фотоснимков в процессе штатной эксплуатации космического аппарата после раскрытия конструкций антенн; обосновать выбор количества фотоснимков для анализа процесса раскрытия рефлекторов и определить оперативность и последовательность получения фотоснимков на Землю, сделанных при раскрытии рефлекторов.
1 В процессе раскрытия и штатной эксплуатации в течение всего САС, с учетом размещения и полей зрения УП, определены:
- моменты фотосъемки;
- количество фотоснимков;
- привязка моментов фотосъемки к основным ТМ-параметрам и времени с учетом допусков;
- приоритетность передачи фотоснимков на Землю.
2 При возникновении нештатных ситуаций определена логика создания и передачи фотоснимков:
- в процессе раскрытия СЧ антенн;
- после раскрытия СЧ антенн в процессе всего САС.
Так как при разработке плана фотосъемки освещенность СЧ антенн не учитывалась, то рекомендуется организовать работу по анализу освещенности элементов конструкций антенн во время их раскрытия и при штатной эксплуатации после раскрытия, а также провести оценку качества фотоснимков с учетом освещенности и прохождения теневых участков.
При дальнейшей работе был разработан план фотосъемки с помощью УП крупногабаритных трансформируемых антенн в процессе раскрытия и штатной эксплуатации в течение всего САС, а именно:
1 Была разработана циклограмма фотосъемки процесса раскрытия антенн в штатном режиме с определением моментов съемки и количества снимков исходя из анализа критичных моментов раскрытия СЧ антенн, времени раскрытия и полей зрения УП. Моменты съемки имеют привязку к основным ТМ-параметрам и времени с учетом допусков. Также была определена приоритетность передачи фотоснимков на Землю.
2 Определена логика создания и передачи фотоснимков при нештатной ситуации в процессе раскрытия СЧ антенн.
3 Разработана логика работы УП после раскрытия антенн в течение всего САС с учетом нештатных ситуаций.
По способу управления процессом передачи фотоснимков возможны два варианта передачи фотоснимков на НКУ.
В первом варианте управление передачей фотоснимка осуществляется с НКУ: каждый отчет, содержащий блок фотоснимка, передается после вы¬дачи команды управления по радиолинии. Такой подход позволит контролировать процесс передачи каждого отчета и обеспечить достоверную передачу отчетной информации. Недостатком подхода является большое количество команд выдаваемых с НКУ. Время передачи одного фотоснимка составляет:
21.8 мин. (сжатый с 75% качества, в режиме передачи телеметрии НП1), 56.5 мин. (сжатый без потерь качества, в режиме передачи телеметрии НП1).
Во втором варианте управление передачей фотоснимка осуществляется от ПО БК КПФР: каждый отчет, содержащий блок фотоснимка, передается через заранее настроенный интервал времени. Такой подход позволит значительно сократить количество команд с НКУ и объем ручной работы оператора. Недостатком подхода является значительное увеличение времени (подготовка, закладка МКПИ; повторна передача недостоверных отчетов) передачи фотоснимка в случае получения недостоверных отчетов за выбранный интер-вал между двумя последовательными отчетами. Время передачи одного фотоснимка составляет: 17 мин. (сжатый с 75% качества, в режиме передачи телеметрии НП1), 65 мин. (сжатый без потерь качества, в режиме передачи телеметрии НП1).
По умолчанию выбран режим передачи фотоснимков по командам с НКУ. Решение о переходе в режим передачи фотоснимков по командам от ПО БК КПФР будет приниматься в процессе летных испытаний.
В случае нештатной ситуации раскрытия конструкций антенн Ан11 и Ан12 единичные фотоснимки целесообразно передавать сжатыми с 75 % качества (уточняется на этапе отработки БК КПФР при его работе по реальному объекту измерения). При таком сжатии обеспечивается наименьшее время передачи фотоснимка на Землю, при условии приемлемого качества изображения.
Все фотоснимки наиболее целесообразно передавать, сжатые без потери качества. Время передачи всех фотоснимков (136 шт.) равно (с учетом сеансной работы: 4 часа раз в 12 часов): режим по командам с НКУ - 10 суток, режим по командам от БПО - 5 сутки (в режиме передачи телеметрии НП3).
Передача фотоснимков будет осуществляться по тракту УП - МКО/SW - БЦВК- SW- БАТС - RS- КИС/КИС-Т.
Применение Space Wire для контроля процессов функционирования механических систем не борту космических аппаратов позволит определить количество подготавливаемых и передаваемых фотоснимков в процессе раскрытия рефлекторов; определить порядок подготовки и получения фотоснимков в процессе штатной эксплуатации космического аппарата после раскрытия конструкций антенн; обосновать выбор количества фотоснимков для анализа процесса раскрытия рефлекторов и определить оперативность и последовательность получения фотоснимков на Землю, сделанных при раскрытии рефлекторов.