Космическое приборостроение. Рубрика в журнале - Космические аппараты и технологии

Публикации в рубрике (29): Космическое приборостроение
все рубрики
Автономные алгоритмы контроля целостности навигационного поля применительно к ГНСС ГЛОНАСС

Автономные алгоритмы контроля целостности навигационного поля применительно к ГНСС ГЛОНАСС

Н.В. Леонидов

Статья научная

Цель данной статьи – анализ существующих алгоритмов автономного контроля целостности навигационного поля системы ГЛОНАСС. Анализ проведен по отечественным материалам и официальным зарубежным заявлениям. В начале статьи дано понятие целостности глобальной навигационной спутниковой системы в том виде, в котором оно употребляется Международной организацией гражданской авиации и разработчиками таких систем. Показаны различия между распространенными видами контроля целостности навигационного поля. Проведено моделирование отдельных эксплуатационных характеристик, в т. ч. среднего геометрического фактора, видимости, доступности для различных углов места. Проведено сравнение основных вариантов решения проблемы пониженных тактико-технических характеристик системы. Перечислены сложившиеся предпосылки к совершенствованию системы ГЛОНАСС и к применению малых навигационных космических аппаратов для устранения отставания ГЛОНАСС от конкурирующих глобальных навигационных спутниковых систем. Предложен вариант совершенствования обстоятельств для применения данных алгоритмов в неблагоприятных условиях по отношению к системе ГЛОНАСС. Показано, что низкоорбитальное дополнение к системе ГЛОНАСС за счет оперативного поддержания целостности навигационного поля способно значительно улучшить ее тактико-технические характеристики и обеспечить ее более высокую надежность.

Бесплатно

Алгоритм парирования сбоев в бортовых цифровых вычислительных комплексах со структурно-временной избыточностью

Алгоритм парирования сбоев в бортовых цифровых вычислительных комплексах со структурно-временной избыточностью

Д.С. Викторов, Е.В. Самоволина

Статья

В настоящее время проблема обеспечения надежного функционирования бортовых цифровых вычислительных комплексов становится всё актуальнее. При проектировании бортовых цифровых вычислительных комплексов космических аппаратов необходимо обеспечить высокую производительность, минимальные массогабаритные и энергетические характеристики, наличие средств диагностики и парирования последствий отказов. Кроме того, к бортовым цифровым вычислительным комплексам космических аппаратов предъявляются такие требования, как высокая суммарная надежность системы, минимальные показатели времени обнаружения и парирования отказов. Для повышения надёжности управляющих систем существует много способов, основным из которых является структурное резервирование. Применение резервирования даёт возможность на основе введения избыточности, путём голосования выявить отказавшую систему и исключить её из конфигурации. Однако в бортовых цифровых вычислительных комплексах интенсивность отказов на порядок ниже, чем интенсивность сбоев. Это может привести к тому, что сбой, воспринятый системой как отказ, послужит причиной выведения из конфигурации исправного канала. Путём возвращения программы на предыдущую точку восстановления и прохождения фрагмента программы повторно появляется возможность классифицировать тип неисправности сбой/отказ. При данном подходе реконфигурация системы произойдёт только после безуспешных попыток пройти фрагмент программы n раз (как правило, в технике применяется повтор 7–8 раз). Целью работы является разработка алгоритма парирования сбоев в бортовых вычислительных системах с трёхканальной архитектурой, который предполагает комплексное применение тестового контроля и точек восстановления с различным доминированием в зависимости от количества исправных каналов.

Бесплатно

Анализ возможностей одночастотных приемников ГНСС для диагностики ионосферы

Анализ возможностей одночастотных приемников ГНСС для диагностики ионосферы

Иванов Всеволод Борисович, Холмогоров Андрей Александрович, Горбачев Олег Анатольевич

Статья научная

Работа посвящена исследованию возможностей одночастотных приемников для регистрации нерегулярных событий в ионосфере. Изыскания проводились на примере следующих событий: солнечное затмение 20 марта 2015 года, мощные землетрясения в Чили 27 февраля 2010 года и в Японии 11 марта 2011 года, взрыв Челябинского метеороида 15 февраля 2016 года. Проводилось сравнение полного электронного содержания между спутником и приемником для спокойных суток и суток с возмущением для поиска различных отклонений в его поведении. В результате было установлено, что одночастотные приемники позволяют наблюдать такие эффекты, как: плавное уменьшение, резкий излом на суточном ходе полного электронного содержания, а также волновые структуры на пути приемник-спутник. Полученные результаты сравнивались с данными двухчастотных приемников глобальной навигационной спутниковой системы, как с более точными и широко зарекомендовавшими себя для диагностики ионосферы. Данные двухчастотной диагностики качественно не отличаются от одночастотной диагностики, однако они более точные из-за различных алгоритмов восстановления полного электронного содержания. Основным результатом работы, помимо данных самой диагностики ионосферы, является вывод о применимости одночастотных приемников для диагностики ионосферы.

Бесплатно

Архитектура бортового комплекса управления для малых космических аппаратов на основе сетевых технологий

Архитектура бортового комплекса управления для малых космических аппаратов на основе сетевых технологий

Непомнящий Олег Владимирович, Постников Александр Иванович, Горева В.В., Варочкин С.С.

Статья научная

Рассмотрены способы организации сетевого взаимодействия бортовой аппаратуры космических аппаратов на основе стандарта SpaceWire. Предложена архитектура реконфигурируемого бортового комплекса управления. С целью обеспечения реконфигурируемости, программной настройки, универсальности и соответствия действующим международным и российским стандартам по эксплуатации космических аппаратов и бортовой аппаратуры в основу разрабатываемого бортового вычислительного комплекса положен магистрально-модульный принцип интеграции аппаратных средств. Это позволяет создать на борту единое информационное пространство на основе бортовой коммуникационной сети стандарта SpaceWire/SpaceWire-RUS. Основным вычислительным узлом комплекса является центральный процессорный модуль, а сетевая архитектура строится на основе маршрутиризирующих сетевых коммутаторов. Это позволяет организовать модульное построение комплекса на основе принципа взаимозаменяемости аппаратных модулей, входящих в его состав...

Бесплатно

Архитектура программного обеспечения для высоконадежных систем

Архитектура программного обеспечения для высоконадежных систем

А.В. Караванов, Н.Д. Иванов

Статья

В статье рассматривается проблема построения программного обеспечения для высоконадежных систем. Исследуются основные критерии, позволяющие оценить эффективность спроектированной архитектуры программного обеспечения. Приводится их краткое описание. Программное обеспечение с большим спектром выполняемых задач разрабатывается по модульному типу. Программа делится на модули по их функциональному назначению. Предлагается выделить модуль в отдельную программу для повышения отказоустойчивости программного обеспечения в высоконадежных системах. Приводится пример построения предложенной архитектуры с разбиением программного обеспечения на модули (программы) по функциональному назначению. С этой целью разработана программа-посредник, при помощи которой модули обмениваются информацией. Взаимодействие между модулями и программой-посредником может происходить при помощи различных технологий (TCP/IP, общие файлы, разделяемая память и т. д.). В приведенном примере взаимодействие было реализовано при помощи протокола сетевого взаимодействия TCP/IP, а также проведен эксперимент для сравнения монолитно построенной программы и программы, сделанной по предложенной архитектуре. В рамках эксперимента источник данных передавал пакеты через программное обеспечение, реализованное на основании предложенной архитектуры. За критерий надежности программного обеспечения принято количество доставленных пакетов. Данный эксперимент подтвердил преимущество надежности программного обеспечения, построенного по предложенной архитектуре.

Бесплатно

Измерение разности фаз сигналов в системах спутниковой связи с использованием одного геостационарного ИСЗ

Измерение разности фаз сигналов в системах спутниковой связи с использованием одного геостационарного ИСЗ

Овчинников Федор Владимирович, Сухотин Виталий Владимирович

Статья научная

В радиотехнических системах, таких как локация, навигация, пеленгация и радиоизмерения, очень широко используют разность фаз сигналов как первичный источник информации об объекте. В связи с этим множество исследователей, работающих в данных областях, находятся в поиске новых высокоточных методов измерения разности фаз сигналов на протяжении уже более 20 лет. В работе рассматривается возможность измерения разности фаз сигналов, принятых разновременно от одного источника радиоизлучения, применительно к задаче радиопеленгации с использованием спутниковых систем связи. Исследуются 2 функциональные схемы цифровых фазоизмерительных устройств. Дается описание каждого функционального блока, входящего в конкретную исследуемую модель. Исследуются зависимости погрешности измерения разности фаз при использовании цифровых методов измерения фазового сдвига от возможных источников погрешностей. Приводятся результаты моделирования на ЭВМ с учетом особенностей и погрешностей, вносимых каждым функциональным блоком...

Бесплатно

Использование понятий однородности при проведении дополнительных испытаний электронной компонентной базы космического применения

Использование понятий однородности при проведении дополнительных испытаний электронной компонентной базы космического применения

С.М. Голованов, В.И. Орлов, В.В. Федосов

Статья

В современных условиях в Российской Федерации комплектация космических аппаратов высоконадежной электронной компонентной базой возможна только через испытательные технические центры, которые выступают в качестве связующего звена между заводами-изготовителями электронных компонентов и их потребителями. Учитывая отсутствие в нашей стране специализированного производства электронных компонентов категории качества «Space», такой подход является единственным альтернативным путем. Испытательные технические центры осуществляют формирование партий электронной компонентной базы космического применения посредством проведения дополнительных испытаний электронных компонентов общего военного применения, позволяющих осуществить отбраковку содержащих дефекты элементов, которые могут проявить себя при длительном функционировании в космическом пространстве. Современный космический аппарат содержит порядка 100–200 тысяч электронных компонентов. С учетом того, что бортовая аппаратура космического аппарата при его эксплуатации не подлежит ремонту, очевидно, что к электронной компонентной базе космического применения предъявляются исключительно высокие требования по надежности. В связи с этим совершенствование методологии повышения надежности электронной компонентной базы космического применения имеет первостепенное значение для дальнейшего развития космической отрасли. В настоящей статье изложен подход к усовершенствованию технологии дополнительных испытаний в испытательных технических центрах, основанный на применении понятий однородности испытываемой партии электронных компонентов, что позволяет осмысленно осуществлять формирование выборок для разрушающего физического анализа и испытаний на радиационную стойкость, а также дополнительно выявлять элементы-выбросы, являющиеся потенциально-ненадежными элементами.

Бесплатно

Исследование битовых ошибок, обусловленных эффектом Доплера

Исследование битовых ошибок, обусловленных эффектом Доплера

С.П. Панько, М.Г. Поляк

Статья

На сегодняшний день передача цифровой информации в спутниковых сетях играет ведущую роль. Цифровые сигналы используются повсеместно, поскольку они позволяют передавать пользователям информацию точнее и быстрее. Однако, передача цифровой информации, вследствие воздействия различных факторов, может осуществляться с ошибками при демодуляции, которые приводят к искажению переданной информации. Современные системы цифровой связи должны обеспечивать вероятность ошибки на один передаваемый бит информации порядка не более 10-5…10-6. Для того чтобы обеспечить данный высокий уровень помехоустойчивости активно применяются кодирование информации и особые алгоритмы обработки сигналов. Ошибки при передаче цифровой информации возникают по трем причинам: падение мощности сигнала ниже необходимого минимума, действия шумов и замираний сигнала; влияние эффекта Доплера; межсимвольная интерференция, возникающая по причине многолучевого распространения сигнала. Эффективным методом борьбы с ошибками при приеме цифровых сигналов является разнесенный прием сигнала. В космических технологиях одним из наиболее важных факторов, влияющих на вероятность ошибки, является Доплеровское смещение частоты, вызванное движением космического аппарата. В статье показана эффективность разнесенного приема с точки зрения снижения вероятности ошибки, возникающей вследствие эффекта Доплера, на один бит.

Бесплатно

Математическое описание функциональных преобразований сигнала с угловой модуляцией в последовательно соединенных квантователях фазы и напряжения

Математическое описание функциональных преобразований сигнала с угловой модуляцией в последовательно соединенных квантователях фазы и напряжения

Д.С. Викторов, Е.В. Пластинина

Статья

Важнейшей составной частью современных земных станций спутниковой связи являются цифровые синтезаторы сигналов. С их помощью формируются различные сложные сигналы, требуемые показатели качества. Интерес разработчиков к использованию в создаваемых и перспективных земных станциях спутниковой связи цифровых синтезаторов сигналов обусловлен рядом объективных причин: - цифровые синтезаторы сигналов по сравнению с аналоговыми имеют высокую стабильность параметров формируемых сигналов и низкий уровень фазовых шумов; - сочетание широких функциональных возможностей с высокой скоростью переключения и малым шагом перестройки по частоте (доли герц) позволяет с использованием одного и того же устройства формировать сигналы различной частоты с высокой точностью установки и скоростью переключения; - быстродействие современной элементной базы позволяет формировать гетеродинные сигналы в широком рабочем диапазоне частот, составляющем сотни мегагерц. Исследованию методов и устройств цифрового формирования различных видов сигналов посвящено достаточное количество научных работ. Цифровые же синтезаторы сигналов с угловой модуляцией рассматриваются в них недостаточно полно, как правило, отдельно друг от друга, без выявления общих для них закономерностей и особенностей анализа. Анализ преобразований цифрового сигнала с угловой модуляцией в цифровых синтезаторах сигналов, представленного функцией нескольких переменных, как правило, основан на численных методах. Для его проведения необходимо получить математическое описание преобразований сигналов с угловой модуляцией в аналитическом виде. В статье представлены функциональные зависимости, описывающие преобразования сигналов с угловой модуляцией в последовательно соединенных квантователях фазы и напряжения с использованием метода отображения сигналов и метода контурных интегралов. Полученные зависимости позволяют оценить искажения формируемого сигнала с помощью спектрального и корреляционного анализа.

Бесплатно

Методический подход к оценке количества необнаруженных дефектов естественной семантики программы с требуемой степенью доверия при верификации программного обеспечения бортовых цифровых вычислительных комплексов космических аппаратов

Методический подход к оценке количества необнаруженных дефектов естественной семантики программы с требуемой степенью доверия при верификации программного обеспечения бортовых цифровых вычислительных комплексов космических аппаратов

Д.С. Викторов, Е.Н. Жидков, Р.Е. Жидков

Статья

В рамках создания метода верификации программного обеспечения бортовых цифровых вычислительных комплексов космических аппаратов, удовлетворяющего задачам процесса верификации и разрабатываемого с целью снижения суммарных затрат на верификацию, представлена методика оценки количества не выявленных дефектов естественной семантики программы. Обнаружение данного типа дефектов производится путем статического анализа исходного кода программы и основывается на контроле соблюдения принципа размерной однородности выражений. Оценка количества дефектов выполняется по модели надежности Миллса, относящей к классу статистических моделей с преднамеренным внесением дефектов в программное обеспечение. Процедура внесения дефектов демонстрируется на теоретико-множественном представлении программы с учетом характерных для дефектов естественной семантики программы особенностей исходного кода, влияющих на адекватность проводимой процедуры. Требуемая степень доверия к результатам оценки необнаруженных дефектов достигается за счет вычисления математического ожидания количества обнаруживаемых «преднамеренных» дефектов по выборке требуемого размера, которая зависит от статистических характеристик, получаемых из начальной выборки и заданных значений доверительной вероятности и доверительного интервала. Полученная методика может быть использована при проведении испытаний исходного кода программ в рамках процесса верификации программного обеспечения бортовых цифровых вычислительных комплексов космических аппаратов, так как основана на общеизвестных математических соотношениях и соответствует требованиям нормативных документов в данной области.

Бесплатно

Методы радиоэлектронной борьбы в области космической навигации и обеспечение безопасности космических аппаратов

Методы радиоэлектронной борьбы в области космической навигации и обеспечение безопасности космических аппаратов

Ковалв Роман Борисович

Статья научная

Основным элементом содержания радиоэлектронной борьбы является нарушение радиообмена между радиоэлектронными средствами передачи информации путем постановки помех и фальшцелей. Вплоть до начала Второй мировой войны оно осуществлялось в отдельных средствах с помощью маскирующих помех. Для борьбы с первыми радиоэлектронными средствами извлечения информации (радиолокационными станциями) были разработаны эффективные приемы постановки пассивных помех, имитирующие реальные объекты и способствующие навязыванию противнику ложной информации. С развитием и совершенствованием средств радиоэлектронной борьбы открылись перспективы воздействия на радиоэлектронные средства дезинформирующими активными помехами, и даже если удается отфильтровать истинную информацию от ложной, наличие последней иногда значительно осложняет оценку обстановки в ходе боевых действий. Кроме того, воздействие на современную радиоэлектронную систему, имеющую в своем составе ЭВМ, может осуществляться внедрением по радиоканалу правдоподобных информационных сообщений, содержащих компьютерные вирусы, которые проникают по сети ЭВМ, вплоть до высших органов управления войсками и оружием...

Бесплатно

Микроколориметр для измерения коэффициента излучения тонкопленочных высокоотражающих образцов при криогенных температурах

Микроколориметр для измерения коэффициента излучения тонкопленочных высокоотражающих образцов при криогенных температурах

А.А. Иваненко, И.А. Тамбасов, Н.П. Шестаков

Статья

Предложено решение проблемы измерения коэффициента излучения (степени черноты) тонкопленочных высокоотражающих образцов при криогенных и комнатных температурах. Для обеспечения необходимой точности и чувствительности создан тонкопленочный элемент, содержащий платиновый датчик температуры и нагреватель, а также пленка с высоким коэффициентом излучения – модель «черного тела». На базе этих элементов, криостата замкнутого цикла TM AC-V12a фирмы Cryomech (США) и крейтовой системы LTR-EU-8-1 сбора информации с модулями АЦП и ЦАП фирмы L-CARD (Россия) создана установка для измерения теплопередачи между пленочными покрытиями, осуществляемой за счет излучения. Раскрыты способы обработки результатов измерений, осуществляемой при оценке сопротивления платиновых датчиков температуры, которые позволяют производить измерение температуры со среднеквадратическим отклонением 0,001 К. Описаны базовые элементы установки. Описаны проводимые на установке измерения, необходимые для вычисления коэффициента излучения. Приведена методика расчета коэффициента излучения с использованием результатов измерений, проводимых с помощью микрокалориметра.

Бесплатно

Модернизация аппаратуры управления бортовой шкалой времени космических аппаратов «Глонасс-К2»

Модернизация аппаратуры управления бортовой шкалой времени космических аппаратов «Глонасс-К2»

М.Н. Уткин, А.Г. Сайбель

Статья

Бортовые квантовые стандарты частоты навигационных космических аппаратов могут испытывать непрогнозируемые малые скачки частоты. Данные скачки приводят к ухудшению точности навигационного поля и при существующих требованиях к погрешности определения местоположения не могут быть исключены из рассмотрения. Традиционный метод обнаружения скачков частоты с помощью наземной подсистемы контроля и управления не обеспечивает своевременного оповещения потребителей о снижении точности определения местоположения. Перспективным методом повышения целостности навигационного поля глобальной навигационной спутниковой системы является использование системы автономного непрерывного контроля шкалы времени бортового синхронизирующего устройства. В работе описана предложенная авторами схема построения основного элемента подобных систем – частотного компаратора. Основным отличием предлагаемой системы от существующих решений является применение преобразователя «временной интервал – цифровой код» для оценки поправки часов, что позволяет уменьшить массу, габариты и потребляемую устройством мощность. Рассмотрены особенности реализации частотного компаратора прямого преобразования для бортовой аппаратуры космического аппарата, а также представлена структурная схема разработанного и изготовленного макета.

Бесплатно

Оптимизация коэффициента размытости ядра в задаче непараметрической идентификации

Оптимизация коэффициента размытости ядра в задаче непараметрической идентификации

Е.Д. Михов, Н.Д. Иванов

Статья

Исследуется проблема моделирования дискретно-непрерывных процессов. Рассматривается достаточно общая схема исследуемого процесса, включающая в себя не только входные-выходные переменные, но и промежуточные. Кратко анализируется вопрос идентификации в «узком» и «широком» смысле. Приводится рекуррентный алгоритм оценки параметров адаптивных моделей, основанной на методе стохастических аппроксимаций. При построении модели объекта при помощи ядерных оценок важным параметром является вектор коэффициентов размытости ядра. От выбранного вектора коэффициента размытости напрямую зависит качество построенной модели. Данный коэффициент определяет степень участия элементов выборки в оценке. Исходя из большого влияния вектора коэффициента размытости ядра на качество построенной модели у исследователей часто возникает задача оптимизации данного вектора. В статье рассмотрены алгоритмы оптимизации вектора коэффициентов размытости ядра. Рассмотрены следующие алгоритмы оптимизации: метод перебора, метод деформируемого многогранника и генетический алгоритм. В качестве критерия оптимизации была выбрана среднеквадратичная ошибка построенной модели, которая вычислялась при помощи скользящего экзамена. Представлена таблица, в которой отображена точность построенной модели после оптимизации вектора коэффициентов размытости ядра (для каждого входного воздействия), а также после оптимизации одного общего коэффициента размытости ядра, который назначается для всех входных переменных.

Бесплатно

Оптимизация структуры унифицированного многоканального интерфейсного модуля контроля температур для измерительных приборов космических аппаратов

Оптимизация структуры унифицированного многоканального интерфейсного модуля контроля температур для измерительных приборов космических аппаратов

А.И. Горностаев

Статья

При разработке унифицированного многоканального интерфейсного модуля контроля температур для измерительных приборов, строящимся по магистрально-модульному принципу на базе центрального приборного модуля и используемых на космических аппаратах различного назначения, первостепенной задачей является оптимизазация его структуры, позволяющей обеспечить контроль температуры на элементах конструкции космических аппаратов в различных диапазонах измерения и с различными требованиями по точности и стабильности измерения. Статья посвящена анализу общих требований к структуре многоканального интерфейсного модуля контроля температур, в котором измерительные каналы могут иметь различные технические характеристики, и выбору вариантов схем измерения сопротивлений термопреобразователей, обеспечивающих устранение систематической составляющей погрешности измерения. Показано, что в структуре унифицированного многоканального интерфейсного модуля контроля температур должна быть многоканальная схема измерения, образующая несколько измерительных каналов с различными техническими характеристиками, работающими на общий канал аналого-цифрового преобразования. Для согласования измерительных каналов, имеющих различные входные сопротивления и работающих в различных диапазонах измерения, с общим каналом аналого-цифрового преобразования необходимо использовать управляемый нормирующий усилитель. Для исключения систематической составляющей погрешности измерения необходимо использовать трех- или четырехпроводные варианты схем измерения термопреобразователей сопротивления, позволяющие производить автокомпенсацию погрешности измерения, вносимую сопротивлениями проводов линий связи измерительных кабелей, и автокалибровку погрешности измерения, вносимую измерительными каналами. Для компенсации нелинейной составляющей погрешности измерения, вносимой термопреобразователями сопротивления, необходимо на основе кусочно-линейной аппроксимации их номинальных статических характеристик разбить рабочие диапазоны измерения на поддиапазоны и осуществлять автокалиброву погрешности измерения в каждом поддиапазоне отдельно.

Бесплатно

Оптическая система перспективного светодиодного имитатора солнечного излучения для наземной отработки космических аппаратов

Оптическая система перспективного светодиодного имитатора солнечного излучения для наземной отработки космических аппаратов

А.А. Шевчук, Г.В. Двирный, Г.Г. Крушенко, В.В. Двирный, М.В. Елфимова

Статья

Переход к производству космических аппаратов нового поколения требует значительного совершенствования методов и средств наземной экспериментальной отработки, повышения точности испытательного оборудования. Одним из базовых и наиболее сложных элементов испытательного оборудования, применяемого при комплексных термовакуумных испытаниях космических аппаратов, является имитатор солнечного излучения. В настоящее время перспективным направлением считается построение имитаторов солнечного излучения на основе высокоэффективных светодиодов, имеющих значительные преимущества перед традиционными источниками. В числе основных задач при создании светодиодного имитатора солнечного излучения, адаптированного для наземной отработки космических аппаратов, находится разработка высокоэффективной и, в то же время, компактной оптической системы, суммирующей с минимальными потерями излучение множества отдельных светодиодов светодиодной матрицы по спектру, углу и площади в однородное световое поле. В статье проанализированы результаты математического моделирования светового источника светодиодного имитатора солнечного излучения на примере нескольких моделей с различным числом светодиодов, как без оптических элементов, так и с различными первичными оптическими элементами. Из результатов следует, что светодиодный имитатор солнечного излучения обязательно должен иметь, как минимум, первичную оптическую систему. Определено влияние количества, типа и размера первичных оптических элементов в матрице на характеристики светового потока. Совместное применение первичной и вторичной оптических систем приводит к дальнейшему повышению световых характеристик светодиодного имитатора солнечного излучения, но ценой некоторого снижения общей эффективности. В целом характеристики смоделированного светового источника соответствуют или вплотную приближаются к требуемым, что говорит о принципиальной возможности создания имитатора солнечного излучения на основе светодиодных источников для наземной отработки космических аппаратов.

Бесплатно

Параметрический синтез регулятора метаэвристическим алгоритмом в среде SimInTech

Параметрический синтез регулятора метаэвристическим алгоритмом в среде SimInTech

Л.А. Михайленко, Д.С. Русин, В.В. Устименко, А.В. Чубарь

Статья

Эффективность и качество функционирования локальных систем автоматического управления в составе автономного объекта во многом определяются регулятором в их составе и используемым законом управления. Для синтеза регулятора необходимо использование современных систем автоматизированного проектирования. В статье представлены результаты применения генетического алгоритма в качестве метода параметрического синтеза управляющего устройства ПИД-типа в среде динамического моделирования технических систем SimInTech, которая в настоящее время используется на ряде предприятий ракетно-космической отрасли Российской Федерации. Объектом исследования выступает динамическая система с обратной связью на примере системы автоматического управления угловым положением искусственного спутника Земли. Представлена функциональная схема и упрощенная математическая модель системы автоматического управления в виде передаточных функций ее звеньев и ее реализация в среде SimInTech. Компьютерная модель системы, а также синтез регулятора, реализованы как пакет проектов на основе типовых блоков и субмоделей SimInTech, взаимодействующих через общую базу сигналов, которая обеспечивает обмен информацией между проектами, делая модель системы гибкой и универсальной с применением стороннего программного обеспечения – интерактивной оболочки для языка программирования Python – Jupyter Notebook. Описана организация взаимодействия SimInTech и Jupyter Notebook, представлены скрипты программ для его реализации.

Бесплатно

Повышение эффективности подавления помех за счет коррекции частотных характеристик приемных каналов в навигационной аппаратуре потребителей

Повышение эффективности подавления помех за счет коррекции частотных характеристик приемных каналов в навигационной аппаратуре потребителей

В.Н. Тяпкин, В.Н. Ратушняк, Д.Д. Дмитриев, А.Б. Гладышев

Статья

Пространственно-временная обработка сигналов в адаптивных радиоэлектронных системах, в том числе и навигационных, остается предметом интенсивных исследований, так как позволяет повысить эффективность приема полезных сигналов в условиях воздействия естественных или преднамеренных помех. Библиография по этой тематике весьма обширна и включает в себя большое число статей научного и прикладного характера, диссертаций, монографий, патентных материалов. Значительная часть этих работ имеет ссылки на монографии Р. Монзинго и Б. Уидроу, в которых изложены основные принципы, критерии и алгоритмы пространственно-временной обработки сигналов. До настоящего времени развитие пространственно-временной обработки сигналов во многом сдерживалось несовершенством элементной базы. Применение в современной навигационной аппаратуре потребителей быстродействующих сигнальных процессоров, реализующих перспективные методы и алгоритмы цифровой обработки сигналов, предоставляет возможность цифровыми способами формировать требуемую диаграмму направленности антенной системы и корректировать частотные характеристики приемных каналов, реализовывать сложные алгоритмы оптимальной обработки полезных сигналов, оперативно управлять основными режимами работы аппаратуры. Одним из важнейших приложений пространственно-временной обработки сигналов является подавление помеховых сигналов, а его эффективность напрямую зависит от степени межканальной корреляции этих сигналов, принятых антенными элементами адаптивной антенной решетки. Для максимизации коэффициента подавления помех требуется принятие мер по выравниванию частотных и фазовых характеристик приемных трактов и высокой точности вычисления весовых коэффициентов. В статье рассматриваются вопросы пространственной фильтрации помех при использовании адаптивного компенсатора помех с учетом коррекции частотных характеристик приемных каналов средств спутниковой навигации. Представлен градиентный алгоритм пространственной компенсации помех, а также влияние адаптивной коррекции частотных характеристик приемных каналов на качество подавления помех. Продемонстрировано формирование диаграммы направленности многоэлементной адаптивной антенной решетки при пространственном подавлении помех путем моделирования в среде Matlab.

Бесплатно

Подход к обработке данных о воздушно космических групповых объектах в информационной системе с ограниченными возможностями

Подход к обработке данных о воздушно космических групповых объектах в информационной системе с ограниченными возможностями

С.А. Семенов, В.С. Семенов, В.В. Поддубский, Е.Н. Жидков

Статья

В условиях наличия большого числа объектов в зоне ответственности информационной системы возможно возникновение информационной перегрузки. В работе на основе формализации процесса отображения обстановки в зоне ответственности информационной системы рассмотрен подход и на его основе предложены метод и алгоритм агрегирования данных о воздушно-космических групповых объектах в информационной системе с ограниченными ресурсами. Показано, что для анализа процессов, происходящих при отображении отношений между объектами в группе в информационной системе в условиях временных и ресурсных ограничений, целесообразно использовать аппарат теории нечетких множеств. Приводится структура разработанного метода, требуемые для его реализации вычислительные ресурсы и предлагается усечённый вариант алгоритма, реализующего предложенный метод, а также приводятся результаты оценки качества функционирования разработанного усеченного алгоритма. Расчёты показывают, что разработанный алгоритм обеспечивает существенное снижение потерь информации и повышает информационные возможности системы в условиях перегрузки в несколько раз. Основная цель работы – предложить способ минимизации потерь информации реального масштаба времени в условиях информационной перегрузки сложной иерархической системы с ограниченными возможностями на основе агрегирования данных об объектах, действующих компактными группами.

Бесплатно

Полупроводниковые вакуумные технологии в космическом пространстве: история, состояние, перспективы

Полупроводниковые вакуумные технологии в космическом пространстве: история, состояние, перспективы

О.П. Пчеляков

Статья

В настоящей работе рассмотрены предпосылки, история реализации и перспективы синтеза многослойных полупроводниковых композиций из молекулярных пучков в условиях орбитального полета космических аппаратов. Показаны преимущества проведения технологического процесса в глубоком вакууме, образующемся в результате проявления эффекта молекулярного экрана для получения новых тонкопленочных материалов с уникальными свойствами. Описан наземный имитатор космического модуля и действующий макет молекулярного экрана. Обсуждаются особенности эскизного проекта универсальной автоматизированной установки молекулярно-лучевой эпитаксии. Современные высокоэффективные солнечные элементы представляют собой сложные многослойные гетеросистемы. Они состоят из трех основных p-n переходов, выполненных из Ge, InGaAs, InGaP и соединенных последовательно туннельными диодами. Поскольку эти материалы совместимы по постоянной кристаллической решетки, гетероструктуры для солнечных элементов на их основе выращиваются в едином ростовом процессе на германиевом p-n переходе-подложке или на арсениде галлия. Все большее применение в этом процессе находят нанотехнологии. Самый современный мировой рекорд по эффективности трехпереходных солнечных батарей с КПД вплоть до 44,5 % при интенсивностях солнечного излучения в несколько сотен солнц достигнут находящейся в «Кремниевой долине» фирмой Solar Junction при использовании молекулярной эпитаксии. В ИФП СО РАН ведутся работы по созданию высокопроизводительной и недорогой аппаратуры для сверхвысоковакуумной технологии молекулярно-лучевой эпитаксии гетероструктур для солнечных элементов с применением космических технологий.

Бесплатно

Журнал