Сборник тезисов 30 мая, 2018 г

429
СОДЕРЖАНИЕ
 
ИЗУЧЕНИЕ
 
ТЕХНОЛОГИЙ
 
ПРИЕМА
 
И
 
ОБРАБОТКИ
 
ТЕЛЕМЕТРИИ
 
МАЛЫХ
 
КОСМИЧЕСКИХ
 
АППАРАТОВ
 
В
 
ЛАБОРАТОРИИ
 
 
С
 
УДАЛЕННЫМ
 
ДОСТУПОМ
Спиридонов А. А., Саечников В. А., Шалатонин И. А., Черный В. Е. 
 Белорусский государственный университет, г. Минск, Республика Беларусь 
Аннотация. Рассматриваются вопросы 
изучения технологий управления реальными малыми кос-
мическими аппаратами, приема и обработки их телеметрической информации в рамках разра-
батываемой в БГУ лаборатории удаленного доступа по аэрокосмическим направлениям «Кос-
мические аппараты», «Наземные комплексы»
. 
В последнее время динамичное развитие аэрокосмических информационных технологий 
в мире, необходимость их широкого внедрения практически во все отрасли народного хозяй-
ства и военной организации страны привело к созданию в Беларуси космической отрасли. Бе-
лорусский государственный университет является ведущим ВУЗом Беларуси, который прово-
дит подготовку специалистов для аэрокосмической отрасли. Для Беларуси, как небольшого 
государства малые космические аппараты (МКА) являются реальной перспективой самостоя-
тельного доступа к наиболее передовым космическим технологиям. Это дает возможность 
сформировать со временем собственные космические средства, привлечь молодежь в форми-
рующийся сектор науки, техники и экономики страны в целом, связанный с практическим ис-
пользованием космических технологий.
Подготовка специалистов аэрокосмической отрасли требует современной эксперимен-
тальной базы, учитывающей новейшие тенденции развития аппаратных и программных 
средств разработки космических аппаратов, постановки космических экспериментов. Радио-
электронные системы современных космических аппаратов и наземных комплексов управле-
ния (НКУ) являются сложнейшими информационно-управляющими комплексами. Но совре-
менная электроника быстро устаревает и обычно недостаточно документирована и поэтому обу-
чение специалистов наиболее оптимально проводить на классе малых космических аппаратов, 
в основу разработки которых положен принцип дешевле, быстрее, надежнее. При разработке 
данного класса космических аппаратов используют коммерческие комплектующие и разраба-
тываемое под конкретный проект программное обеспечение, что позволяет более оптимально и 
дешево отрабатывать новые технологии [1].
Лабораторная база подготовки специалистов аэрокосмической отрасли даже на классе 
МКА – это дорогостоящее (стоимость наземного комплекса управления и приема данных ма-
лых космических аппаратов без программного обеспечения составляет от нескольких десятков 
тысяч до сотен тысяч долларов США), а иногда и уникальное оборудование, которое неэффек-
тивно использовать как в обычном физическом лабораторном практикуме при персональной 
подготовке студентов на отдельных лабораторных стендах. Кроме того, нужно заметить, что 
космический аппарат – это сложный комплексный прибор, с которым близкий контакт чело-
века-оператора невозможен и необходимо специальное оборудование для дистанционного 
управления и сбора экспериментальных данных. Навыки дистанционного управления, сбора 
и обработки телеметрических и экспериментальных данных являются необходимой частью 
подготовки специалистов аэрокосмической отрасли. 
Система телеметрического контроля МКА собирает информацию о параметрах работы 
его бортовых систем и по радиоканалу отправляют полученные данные на Землю. Данные те-
леметрической информации (ТМИ) являются одним из главных элементов в системе управле-
ния МКА, обеспечивая контроль состояния его отдельных узлов и всех параметров движения. 
Анализируя зависимость основных телеметрических параметров от времени, можно опреде-
лить закономерности поведения МКА на любом витке и внести соответствующие корректиру-
ющие изменения в программу полета. Поэтому изучение технологий обработки ТМИ является 
важным аспектом в качественной подготовке специалистов аэрокосмической отрасли. 

430 
Поскольку время связи с реальным МКА из заданной точки на Земле ограничено не-
сколькими минутами 3–4 раза в день [2], необходимо иметь как можно больше разнесенных 
НКУ. Поэтому в настоящее время разрабатываются глобальные системы управления малыми 
спутниками. НКУ должны на основе стандартного программного обеспечения организовать 
прием и передачу команд тех или иных аппаратов по всему миру. Передача и прием научной 
и телеметрической информации должна осуществляться на основе международных стандар-
тов. Для реальных МКА это позволит принимать их ТМИ различными НКУ, в том числе ра-
диолюбительскими станциями без переделки имеющихся аппаратных средств, используя 
только дополнительные программное обеспечение, которое обычно выкладывается и до-
ступно для скачивания на сайте проекта. При этом, в случае значительного географического 
удаления НКУ, суммарный объем передаваемой научной информации может быть увеличен в 
несколько раз. 
В ходе проекта «Разработка и создание структуры информационного обеспечения аэрокос-
мического образования»
разрабатываются программно-аппаратные средства и сайт лаборато-
рии удаленного доступа по аэрокосмическим направлениям «Космические аппараты», 
«Наземные комплексы». Кроме удаленной работы с оборудованием, имитирующим работу 
МКА и НКУ, в лаборатории удаленного доступа студенты аэрокосмических специальностей 
получат возможность изучать технологии управления реальными МКА, приема и обработки 
их телеметрической информации. В лабораторной работе «Система телеметрического кон-
троля МКА. Прием и обработка телеметрии МКА», представленной в лаборатории удаленного 
доступа, студенты изучают особенности построения системы управления и приема телемет-
рии МКА; программное обеспечение (ПО) слежения за МКА, управления и приема телемет-
рии; задачи и этапы обработки ТМИ, основные модели для обработки ТМИ, применяемые 
протоколы связи, виды модуляции, рекомендуемые международные стандарты передачи те-
леметрии, способы кодирования. Также студенты знакомятся с основными задачами и работой 
автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора приема и обработки информации теле-
метрии и целевой аппаратуры МКА, взаимодействием данного АРМ с АРМ оператора нави-
гационно-баллистического обеспечения полета, АРМ оператора анализа и управления МКА, 
наземным комплексом управления МКА, сайтом данных телеметрии МКА. 
Функциональная схема управления и приема ТМИ и целевой информации МКА пред-
ставлена на рис. 1. АРМ приема и обработки информации телеметрии и целевой аппаратуры 
МКА подает заявку на выдачу управляющих команд для сброса ТМИ и целевой информации 
(ЦИ) в АРМ оператора анализа и управления космическим аппаратом. На основании балли-
стических расчетов, моделирующих движение КА, полученными от АРМ оператора навига-
ционно-баллистического обеспечения (НБО) полета МКА, формируется единый пакет управ-
ляющих команд для задач управления и расписание проведения сеансов управления и приема 
ТМИ. Заявка на выдачу команд представляет собой перечень требуемых команд с указанием 
абсолютного времени выдачи команд на борту МКА. К полученному итоговому перечню ко-
манд добавляется рассчитанные автоматизированной системой команды включения/отключе-
ния бортовых передатчиков и приемников в соответствии с составленными расписаниями се-
ансов связи и моделируемой ориентацией КА в пространстве. Полученный перечень автома-
тически сортируется, привязывается к бортовому времени НКУ и с помощью ПО управления 
радиоаппаратурой передается по радиоканалу командной радиолинии на борт МКА в защи-
щенном режиме с контролем целостности информации и квитированием. 
Обмен информацией между МКА и НКУ происходит по двум каналам: каналу управле-
ния и каналу передачи ТМИ. Причем ТМИ передается двух видов: минимальный телеметри-
ческий пакет (Маяк), характеризующий основные жизненно-важные параметры бортовой ап-
паратуры МКА (этот пакет передается непрерывно, без запроса, требует минимальных ресур-
сов радиоканала и системы электроснабжения МКА); расширенный телеметрический пакет, 
характеризующий в полном объеме работу бортовой и целевой аппаратуры МКА. В НКУ по-
токи квитанций о результате работы бортовой и целевой аппаратуры МКА, телеметрия и це-
левая информация принимается, обрабатывается и передается в виде кадров в АРМ оператора 

431
СОДЕРЖАНИЕ
 
анализа и управления космическим аппаратом и АРМ оператора обработки информации теле-
метрии и целевой аппаратуры. 

жүктеу/скачать 14,01 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: