РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

На основе проведенных ранее исследований по сложению сигналов BPSK после комплексного понижающего преобразования с промежуточной до нулевой частоты проведено аналогичное исследование для сигналов QPSK. Основным приложением данной работы являются средства приема информации с космических аппаратов дальнего космоса, традиционно использующие дорогостоящие антенны большого диаметра. Процесс сложения сигналов ниже уровня шумов позволяет вместо громадных антенн применять антенные поля из множества сравнительно дешевых малых антенн эквивалентной суммарной площади. Предложенный метод сложения сигналов QPSK позволил существенно снизить требуемую из соображений обеспечения когерентности отсчетов складываемых сигналов частоту дискретизации и трудоемкость цифровой обработки по сравнению с процессом сложения отсчетов сигналов BPSK при той же скорости передачи данных.

В статье рассматривается применение геостационарных спутников-ретрансляторов «Луч» для управления в режиме многостанционного доступа (МСД) в S-диапазоне частот низкоорбитальными КА многоспутниковых орбитальных группировок. Приводятся методика и результаты расчета отношения энергии сигнала на бит информации к суммарной спектральной плотности мощности шума и помех ( E б N Σ ) от других КА в зависимости от числа n одновременно работающих КА-абонентов и скорости передаваемой информации. Показано, что отношение E б N Σ в радиолинии КА-абонент - СР «Луч» слабо, а в радиолинии СР «Луч» - КА-абонент сильно зависит от числа n. Существующие СР «Луч» не позволяют обеспечивать управление КА многоспутниковыми группировками. Для реализации МСД на СР вместо слабонаправленной передающей антенны необходимо устанавливать многолучевую активную антенную решетку.

В процессе работы системы управления угловым движением космического аппарата (КА) возникает потребность отключения датчиков внешней информации. Примерами могут служить системы астроориентации, гирокомпасирования, инерциальные системы, в которых, в зависимости от типа применяемых датчиков или логики построения, коррекция по внешней информации может специально прерываться (например, для «обхода» засветок Солнцем полей зрения оптических датчиков). Угловая ориентация КА при этом сразу меняется. Все, чем располагает система ориентации на момент перевода в такой автономный режим, - это сведения о предыдущих параметрах угловой коррекции и данные о движении центра масс космического аппарата. Тем не менее этих сведений оказывается достаточно для создания специального режима коррекции, экстраполирующего параметры угловой коррекции на режим автономной работы системы ориентации и позволяющего сохранить качество ориентации космического аппарата. Большое внимание уделено объяснению физической природы и характера изменения ориентации космического аппарата, показан практический пример создания специального автономного режима ориентации, приведены результаты моделирования его работы.

Определение параметров движения космических аппаратов с высокой точностью (на уровне от единиц дециметровдо сантиметров) требуется для решения целевых задач определенным классом низкоорбитальных КА. В статье рассмотрены методы получения высокоточных параметров движения низкоорбитальных КА с использованием измерений ГНСС-приемников из состава бортовой навигационной аппаратуры потребителя, способы контроля и подтверждения точности получаемых результатов. Приводится информация по достигнутой точности результатов по информации зарубежных и отечественных источникови перспективные подходы повышения точности определения параметров движения. Авторы отмечают, что совместное уточнение эфемеридно-временной информации низкоорбитальных космических аппаратов ГНСС и низкоорбитальных КА является перспективным методом повышения точности определения параметров движения и позволяет повысить точность эфемеридно-временной информации низкоорбитальных космических аппаратов ГНСС на 30-50% для плотной сети наземных приемников (100 и более наземных станций) и в 5-6 раз при использовании региональной сети наземных станций.

В статье приводится анализ существующих способов автоматизированного контроля состояния космических аппаратов (КА) по телеметрической информации (ТМИ) методами машинного обучения и дается оценка перспектив их применения в области телеконтроля состояния КА в многоспутниковых группировках. Одной из важнейших задач на всех этапах жизненного цикла космических аппаратов (КА) является анализ телеметрической информации для определения технического состояния их бортовой аппаратуры с целью заблаговременного выявленияи прогнозирования нештатных ситуаций. Существующие детермированные методы контроля состояния КА на основе мониторинга пороговых значений, анализа показателей качества, сравнения с эталонной моделью функционирования и др., с одной стороны, предполагают огромные трудозатраты на работу экспертов и формализацию логики функционирования сложного технического объекта на различных уровнях его иерархии, а с другой стороны, не обеспечивают необходимый уровень автоматизации и оперативности при контроле состояния отдельных КА в многоспутниковых группировках.

В статье предлагается подход к исследованию процесса использования результатов космической деятельности инструментами методологии функционального моделирования IDEF0 и его декомпозиция, раскрывающая особенности процесса планирования и методы исследования в области решения задачи планирования использования результатов космической деятельности. Приведено предложение по дальнейшему углубленному исследованию процесса планирования использования результатов космической деятельности и устранению недостатков, имеющихся в методологии IDEF0 с применением методологии IDEF3, позволяющей сформировать модель последовательности выполнения этапов планирования использования РКД. Применение представленного автором системного подхода к процессу планирования способно повысить эффективность, снизить затраты и оптимизировать многие процессы управления.

В работе представлены методические аспекты спектрально-энергетических и температурных калибровок оптико-электронной аппаратуры дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) инфракрасного диапазона. Приведены основные принципы действия инфракрасных радиометров, систематизированы термины и понятия, используемые при определении температуры объектов средствами ДЗЗ из космоса. Представлены особенности и методы дистанционного измерения температуры объектов и ее производных величин с помощью оптико-электронной аппаратуры ДЗЗ в диапазоне длин волн Δ λ = 3-14 мкм. Рассмотрены основные предельные требования к радиометру, такие как вид спектральной характеристики, линейность характеристики преобразования, шумовые характеристики, стабильность измерительных характеристик, прослеживаемость радиометрических измерений к эталонам. По каждому представленному параметру приводятся соответствующие источники литературы. Представленные авторами принципы и методы дистанционного определения температуры объектов описывают радиометрические характеристики и не затрагивают вопросов формирования изображения и его геометрических параметров.

Рассмотрена последовательность подготовки и проведения испытаний бортовой аппаратуры космических аппаратов в открытом космическом пространстве, позволяющая повысить достоверность экспериментальной отработки. Уточнен конструктивно-технологический облик стенда, включающего тестовые блоки внутри герметичного отсека орбитальной станциии крейт в открытом космическом пространстве для установки унифицированных модулей с испытуемой бортовой аппаратурой. Определены технические требования к крейту. Выполнена эскизная проработка крейта для испытаний бортовой служебной и целевой аппаратуры космических аппаратов в составе унифицированных модулей в открытом космическом пространстве. Авторы отмечают, что результаты испытаний повышают степень соответствия цифрового двойника бортовой аппаратуре. При этом снижается риск крупных финансовых потерь, связанных с возможными отказами бортовой аппаратуры в процессе летных испытаний, делающими невозможной дальнейшую полноценную штатную эксплуатацию космических аппаратов КА. Унификация этапов подготовки и проведения испытаний сокращает требуемые временные и финансовые затраты и делает их доступными для бортовой аппаратуры различного назначения.

В настоящей работе продолжается исследование вариантов поиска оптимальной системы амортизации и демпфирования бесплатформенного инерциального измерительного прибора, основанного на вибрационно-струнных акселерометрах. Приводятся сводные результаты проведенных ранее исследований и делается заключение о невозможности решения возникающей многокритериальной задачи оптимизации напрямую. Описывается способ повышения производительности работы скрипта на языке Python при использовании многопроцессорных вычислений, приводятся характеристики примененной модификации алгоритма оптимизации методом роя частиц и результаты ее работы

Проведены расчетные исследования условий возникновения пробоя печатных плат в приборах бортовой аппаратуры вследствие накопления заряда в стеклотекстолите FR-4 при действии электронного излучения космического пространства на орбите космического аппарата ГЛОНАСС. Показано, что при мощных солнечных вспышках электростатические разряды, возникающие вследствие объемной ионизации стеклотекстолита, могут приводить к пробоям печатных плат в приборах бортовой аппаратуры при суммарной толщине защиты, не превышающей 3 мм алюминия. Отмечается, что объемная электризация диэлектрика печатных плат в приборах бортовой аппаратуры при суммарной толщине защиты более 3 мм алюминия не может привести к генерации электростатических разрядов, приводящих к сбоям и отказам в функционировании бортовой аппаратуры в реальных условиях космического пространства. Электростатические разряды, способные вызвать указанные эффекты, могут быть обусловлены, например, генерацией импульсных электромагнитных наводок вследствие электризации диэлектрических материалов в кабелях бортовой кабельной сети.

Развитие систем радиосвязи и устройств позиционирования навигационных систем непосредственно связано с использованием и разработкой новой элементной базы и технологий изготовления различных функциональных узлов. При этом особое внимание стоит уделить выявлению явлений и свойств волновых процессов, протекающих на нерегулярных участках линий передачи, а так же формам и обликам исследуемых нерегулярностей. Данная работа нацелена на изучение характеристик полуэкранированного диэлектрического волновода (ПЭДВ) с нерегулярностью типа симметричного выступа прямоугольной формы. В рамках исследования проведен анализ характеристик узла при помощи физического эксперимента на макете узла с нерегулярным участком, а так же с использованием методов численного моделирования распределения поля. В работе получены закономерности изменения S-параметров ПЭДВ в Ka-диапазоне от величины высоты выступа и предложена оценка процессов, протекающих в волноводном тракте. По полученным в работе результатам можно сделать вывод о росте изрезанности передаточной характеристики при увеличении высоты выступа, что связано с отражением падающей на нерегулярный участок волны. Полученные результаты исследования могут быть использованы при построении фильтров на базе периодической структуры ПЭДВ с нерегулярностью в виде симметричного выступа прямоугольной формы.

Разработан алгоритм кросс-пилотной синхронизации цифровой фазированной антенной SDR-решетки нового типа, сформированной эквидистантной БПЛА-группировкой из N линейно выстроенных элементов. Показано, что проблема синхронизации распределенных радиотехнических систем связи весьма актуальна и в известных случаях решается путем установки рабочего режима каждого из элементов антенной решетки в полный дуплекс, включая реализацию принципов построения MIMO-системы, что не всегда приемлемо. В связи с этим в работе предложены альтернативные научно-технические решения фазовой синхронизации между дрейфующими независимыми элементами приемной антенны SDR-решетки по внешнему кросс-пилотному сигналу. Такие решения построены на определении временных задержек между сигналами одного источника, принятых в разных точках пространства по пилотным, в т. ч. индустриальным сигналам радиочастотного эфира, среди которых GSM, GPS, Wi-Fi и др. При оценке временных задержек между элементами SDR-решетки, сформированной эквидистантной БПЛА-группировкой, установлено, что для синфазного сложения сигналов требуется задержать первый сигнал на 2,64 дискретного отсчета относительно второго при частоте дискретизации 8 ГГц. При этом показано, что в случае с задержкой сигнала на 3 отсчета среднее значение корреляции по 25 кросс-измерениям превышает 0,89, что свидетельствует о надежной степени синхронизации между принятыми сигналами