CC BY
16Решетневскуе чтения. 2013
Библиографические ссылки
1. Гуров С. В., Половко А. М. Основы теории надежности. 2-е изд., перераб. и доп. СПб. : БХВ-Петербург, 2006. 704 с. : ил.
2. Володин В. А. Алгоритмическая поддержка проектирования информационной системы с заданным риском // Современные проблемы авиации и космонавтики : материалы IX Всерос. науч.-практ. конф. творческой молодежи / СибГАУ. Красноярск, 2013.
References
1. Gurov S. V., Polovko A. M. Osnovy teorii nadezhnosti. 2-e izd., pererab. i dop. SPb.: BHV-Peterburg, 2006. 704 s.: il.
2. Volodin V. A. Algoritmicheskaja podderzhka proektirovanija informacionnoj sistemy s zadannym riskom [Tekst] // Materialy IX Vserossijskoj nauch.-praktich. konf. tvorcheskoj molodezhi «Sovremennye problemy aviacii i kosmonavtiki» / SibGAU. Krasnojarsk, 2013.
© Володин В. А., Лысенко С. Ю., 2013
УДК 004.94
ГРАФИЧЕСКОЕ ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КОМАНДНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА*
Е. А. Грузенко, Р. В. Вогоровский, А. Ю. Колдырев
Институт вычислительного моделирования СО РАН Россия, 660036, г. Красноярск, Академгородок, 50. E-mail: gruzenko@icm.krasn.ru
Рассматриваются основные аспекты графического имитационного моделирования командно-измерительных систем космических аппаратов. Разработка предназначена для апробации конструкторских решений.
Ключевые слова: командно-измерительная система, имитационное моделирование.
GRAPHICAL SIMULATION MODELING OF THE SPACECRAFT COMMAND
AND MEASURING SYSTEM1
E. A. Gruzenko, R. V. Vogorovskiy, A. Yu. Koldyrev
Institute of Computational Modeling SB RAS 50, Akademgorodok, Krasnoyarsk, 660036, Russia. E-mail: gruzenko@icm.krasn.ru
Basic graphical simulation modeling aspects of the spacecraft command and measuring systems are observed. This development is intended for approbation of design tasks.
Keywords: command and measuring system, simulation modeling.
Командно-измерительная система (КИС) является важной частью космического аппарата (КА). Ее основные функции заключаются в обеспечении контроля технического состояния аппаратуры спутника, внешнее командно-программное управление бортовыми системами, измерение текущих навигационных параметров орбиты. КИС осуществляет свою деятельность на протяжении всей жизни КА.
Разработка КИС является дорогостоящим и наукоемким процессом, при котором требуется учитывать множество параметров, например, орбиту, зону предполагаемого покрытия космического аппарата и др. На основе этих параметров производится расчет радиолинии, в соответствии с которым производится подбор составных частей КИС. На этапе проектирования целесообразно использовать методы имитационного моделирования для апробации конструкторских решений [1].
Целью данной работы является разработка программного обеспечения - имитационной среды для построения модели КИС в соответствии со стандартами ESA (European Space Agency) и CCSDS (Consultative Committee for Space Data Systems). Программное обеспечение должно повысить эффективность работы конструкторов при разработке КИС.
При конструировании модели КИС компонуется из составных блоков: передатчик, приемник, модуль интерфейсный командно-измерительной системы (МИ КИС), являющийся блоком обработки информации, поступающей на КИС. Каждый блок визуализируется с помощью уникальных графических объектов. Между блоками устанавливаются связи. Для проведения моделирования к собранной КИС добавляются еще два дополнительных блока, характеризующие входы и выходы модели - имитатор центра управления полетами (ЦУП) и имитатор борта КА.
*Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России в Институте вычислительного моделирования СО РАН (договор № 02.G25.31.0041). Руководитель работ Л. Ф. Ноженкова.
Программные редктва и информационные технологии
Во время проведения моделирования ЦУП генерирует пакеты телекоманд в соответствии со стандартом ESA PSS-04-107 Packet telecommand standard [2]. Приемник КИС принимает пакеты телекоманд и передает их в МИ КИС, который их декодирует, проверяет на ошибки и в соответствии с типом команды вырабатывает соответствующую реакцию. Команды могут быть переданы для исполнения от МИ КИС на борт или могут быть обработаны непосредственно в МИ КИС. В МИ КИС обрабатываются команды, предназначенные для изменения режима работы БА КИС.
МИ КИС на основании телеметрии, полученной от борта, и собственной телеметрии БА КИС формирует общий телеметрический пакет по стандарту ESA PSS-04-106 Packet telemetry standard [3], который через передатчик отправляется на ЦУП. Стандарт ESA PSS-04-107 и стандарт ESA PSS-04-106 определяют правила передачи пакетов данных между ЦУП и космическим аппаратом, которые обеспечивают надежности передачи и мультиплексирования потоков. Стандартами задается пять уровней иерархии пакетов: физический, кодирования, транспортный, сегментации и пакетный. В стандартах регламентируется длина пакета, его структура (набор полей) и правила их формирования.
Высокая частота отправки и приема различных пакетов по линиям связи между блоками накладывает на графическую имитационную модель проблему, связанную с удобством работы пользователя. Воспринимать данную модель в режиме реального времени для пользователя сложно, а значит, необходимо вводить относительные временные промежутки. Процесс прохода пакетов через КИС визуализируется на модели с помощью подсвечивания активных блоков и линий связей. Также отображается информация о состоянии и составе пакетов до и после обработки каждым из блоков.
Важнейшей задачей имитации является моделирование ситуаций, когда ошибки кадров нельзя исправить и отправляется сигнал для переотправки данного кадра. Кадры необходимо принимать в точно указанной последовательности, и нарушение данного порядка нарушает привычную работу КИС, которая либо
блокирует канал приема данной информации и ожидает кадр с правильным номером, либо продолжает принимать кадры. Такие кадры впоследствии отбрасываются, но формируется квитанция о необходимости их пересылки через некоторый промежуток времени. Данную задачу решает механизм FARM (Frame Acceptance and Reporting Mechanism), алгоритм работы которого определен стандартом ESA PSS 04-107 Packet telecommand standard.
В качестве одного из способов визуализации статистических данных предлагается использовать временной график, на котором отображаются временные задержки обработки пакетов на каждом из блоков КИС. Данный график существенно упрощает восприятие пользователем информации о функционировании системы во времени.
Для реализации данного программного продукта используются технологии Microsoft .NET Framework 4.0., WPF (Windows Presentation Foundation) и т. д. Использование современных технологий в разработке позволяет повысить качество программного продукта и создать мощный инструмент с функциональным интерфейсом, способным решать поставленные перед ним задачи.
Библиографические ссылки
1. Бровкин А. Г., Бурдыгов Б. Г., Гордийко С. В. Бортовые системы управления космическими аппаратами. М. : МАИ-ПРИНТ, 2010.
2. Packet Telecommand Standard (ESA PSS-04-107) / European space agency (ESA). 1992. Iss. 2. 166 p.
3. Packet Telemetry Standard (ESA PSS-04-106) / European space agency (ESA). 1988. Iss. 1. 73 p.
References
1. Brovkin A. G., Burdygov B. G., Gordiyko S. V. Bortovye sistemy upravleniya kosmicheskimi apparatami. M. : MAI-PRINT, 2010.
2. Packet Telecommand Standard (ESA PSS-04-107) / European space agency (ESA). 1992. Issue 2. 166 p.
3. Packet Telemetry Standard (ESA PSS-04-106) / European space agency (ESA). 1988. Issue 1. 73 p.
© Грузенко Е. А., Вогоровский Р. В., Колдырев А. Ю., 2013
УДК 004.415.25
ПРОЕКТИРОВАНИЕ КЛИЕНТСКОЙ ЧАСТИ СИСТЕМЫ РАССЫЛКИ 8М8-СООБЩЕНИЙ
А. Ф. Догадин, К. В. Богданов
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Россия, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
Рассматриваются вопросы разработки клиентской части системы рассылки БМБ-сообщений, её взаимодействие с серверной частью, а также вопросы проектирования «дружественного» интерфейса пользователя.
Ключевые слова: проектирование клиентской части, рассылка БМБ-сообщений, интерфейс пользователя.
