CC BY
126
doi: 10.24411/2409-5419-2018-10162
Методический аппарат обоснования рационального варианта комплекса средств измерений, сбора и обработки измерительной информации в соответствии с потребностями обеспечения летных испытаний изделий ракетно-космической техники и ракетного вооружения
КУИМОВ
Андрей Владимирович
Сведения об авторе:
начальник испытательного отдела войсковой части 32103,
г. Краснознаменск, Московская обл., Россия, [email protected]
АННОТАЦИЯ
Проведены исследования, направленные на обоснование рационального варианта комплекса средств измерений, сбора и обработки информации в соответствии с потребностями обеспечения летно-конструкторских испытаний изделий ракетно-космической техники и ракетного вооружения, в ходе которых комплекс средств рассматривается как информационно-измерительная техническая система. Определены общие элементы, составляющие содержание его функционирования, которые представляют собой совокупность согласованных информационных процессов выполняемых техническими средствами и определяют структурно-функциональную декомпозицию системы. Обосновано модульное построение методического аппарата обоснования варианта формирования комплекса средств измерений, сбора и обработки, что обеспечивает достаточную автономность проведения исследований по обоснованию вариантов подсистем, а также необходимую взаимосвязь (по входным и выходным параметрам) при их объединении в последовательные схемы исследований. Предложенный методический аппарат включает три взаимосвязанные частные методики: методику обоснования рациональной конфигурации подсистемы измерений; методику обоснования рациональной конфигурации подсистемы обработки и анализа измерительной информации; методику обоснования рациональной конфигурации подсистемы информационного обмена. Частные методики предназначены для поиска рациональных значений варьируемых параметров подсистем комплекса средств измерений, сбора и обработки и направлены на обеспечение выполнения критериев показателей качества, наиболее полно соответствующих целям функционирования соответствующих подсистем и потребностям информационного обеспечения летно-конструкторских испытаний изделий ракетно-космической техники и ракетного вооружения. На базе разработанного методического аппарата проведены прикладные исследования, имеющие своей целью определить рациональный вариант комплекса средств для конкретно заданных условий и исходных данных проведения информационного обеспечения пуска и полета изделий ракетно-космической техники и ракетного вооружения и оценку их результатов. Прикладные исследования на основе данных реального пуска показали преимущества предложенного подхода формирования комплекса средств по сравнению с существующим, при этом обеспечены неразрывный прием всего объема информации с борта изделия и непрерывная доставка требуемой для контроля полета изделия информации меньшими затратами ресурсов средств приема и передачи информации.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: система; рациональный вариант; декомпозиция; показатель; критерий; параметры; поиск.
Для цитирования: Куимов А. В. Методический аппарат обоснования рационального варианта комплекса средств измерений, сбора и обработки измерительной информации в соответствии с потребностями обеспечения летных испытаний изделий ракетно-космической техники и ракетного вооружения // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. 2018. Т. 10. № 5. С. 15-25. doi: 10.24411/2409-5419-2018-10162
Введение
Отечественный и зарубежный опыт создания изделий ракетно-космической техники (РКТ) и ракетного вооружения (РВ) показывает, что на уровень их качества влияют работы на всех этапах жизненного цикла, однако его основы закладываются совокупностью экспериментальных и испытательных работ на этапах наземной и летной отработки в ходе выполнения опытно-конструкторских работ [1, 2]. Ключевое место в процессе создания изделий РКТ и РВ отводится летно-конструкторским испытаниям (ЛКИ), в ходе которых проводится отработка изделий и их составных частей в реальных условиях функционирования.
В процессе ЛКИ проводится набор и оценка опытных данных по нагрузкам, действующим на изделия при старте и в полете, температурным режимам работы элементов РКТ (РВ), динамике, устойчивости и управляемости движения, точности выведения на заданную орбиту (поражения заданных целей). Практическая реализация данных мероприятий заключается в формировании, сборе, накоплении, обработке и анализе телеметрической информации (ТМИ) и текущих навигационных параметров (ТНП) движения изделий, получаемой при подготовке к пуску, пуске и в полете. Высокая сложность современных и перспективных изделий РКТ и РВ, экстремальные режимы и условия функционирования приводят к необходимости измерений, сбора, обработки и оценки большого числа параметров, характеризующих состояние и режимы работы отдельных агрегатов и изделий в целом. Вместе с тем существующие в настоящее время материально-техническая и научно-методическая базы формирования и применения комплекса средств измерений, сбора и обработки информации (КСИСО) не в полной мере обеспечивают выполнение современных требований к количеству и качеству измерительной информации [3, 4]. Научно-методический аппарат формирования рационального варианта КСИСО, стратегии информационного обеспечения ЛКИ в настоящее время только формируются.
Методический подход к обоснованию рационального варианта КСИСО ЛКИ изделий РКТ и РВ
При проведении исследований, связанных с обоснованием выбора рационального варианта КСИСО в соответствии с потребностями обеспечения ЛКИ изделий РКТ и РВ, КСИСО следует рассматривать как информационно-измерительную техническую систему. Такой подход обуславливается особенностями структурно-функциональных признаков КСИСО и условиями реализации процессов информационно-телеметрического (ИТО) и навигационно-баллистического (НБО) обеспечений пусков РКТ и РВ.
В этом случае КСИСО ЛКИ РКТ и РВ, как техническая система, описывается комплексом взаимосвязанных
и совместно функционирующих измерительных, прием-но-передающих, вычислительных и других технических средств, выполняющих единую конечную задачу. Как информационная система, она описывается взаимосвязанной совокупностью информационных процессов и потоков, обеспечивающих потребителей информации, необходимой для выполнения задач контроля полета, анализа тактико-технических характеристик (ТТХ) и оценки технического состояния бортовых систем изделий РКТ и РВ. Как структурно-организованная система, КСИСО ЛКИ изделий РКТ и РВ состоит из ряда подсистем обеспечивающих выполнение сложных измерительно-информационных и управляющие функций, которые в свою очередь состоят из подчиненных элементов более низкого уровня [5-6]. В соответствии с принципами построения сложных многоуровневых иерархических систем составным элементам КСИСО ЛКИ изделий РКТ и РВ отводятся строго определенные функции [7]. КСИСО ЛКИ РКТ и РВ характеризуются, прежде всего, высокой размерностью, множественностью и сложностью зависимостей, прямых и обратных связей материального и информационного типа, иерархичностью, оперативностью реализации процессов ИТО и НБО [8-9].
В ходе реализации системного подхода к обоснованию выбора рационального варианта КСИСО в соответствии с потребностями обеспечения ЛКИ изделий РКТ и РВ должны быть решены следующие основные задачи [10-12]:
— формулировка цели функционирования системы;
— декомпозиция системы на подсистемы и элементы, выявление их функций, выбор параметров, отображающих структуру системы и процессы ее функционирования, установление функциональных связей между параметрами;
— определение параметров входов, параметров состояния, варьируемых параметров системы, параметров, определяющих степень достижения цели функционирования, границ их допустимых значений;
— разработка математической модели функционирования КСИСО;
— анализ потребностей информационного обеспечения ЛКИ, выбор и формирование критерия оценки эффективности процессов функционирования КСИСО ЛКИ изделий РКТ и РВ;
— формирование альтернативных вариантов КСИСО;
— оценка альтернативных вариантов по выбранному критерию с учетом влияния случайных и неопределенных факторов;
— принятие решения о выборе рационального (предпочтительного) варианта КСИСО ЛКИ изделий РКТ и РВ с учетом информации о возможных ситуациях в рамках выполнения ИТО и НБО пусков РКТ и РВ, взаимодействующих системах и т.д.
Следует отметить, что конечной целью проведения ИТО и НБО пусков изделий РКТ и РВ является получение информации о полете испытываемых изделий, функционировании их составных частей, систем и агрегатов на различных участках полета, в том числе в случае возникновения и развития нештатных или аварийных ситуации на борту.
Безусловно, реальное проведение ИТО и НБО при каждом конкретном пуске будет иметь свои специфические особенности. Проведение ИТО и НБО ЛКИ планируется и реализуется, исходя из типа испытываемого изделия РКТ (РВ), комплектации его бортовыми радиотелеметрическими системами (БРТС) и бортовыми средствами измерений текущих навигационных параметров (ИТНП), баллистической схемы полета. Однако, как показывают исследования, можно выделить ряд общих элементов в процессе функционирования КСИСО ЛКИ изделий РКТ (РВ).
Содержание процесса функционирования КСИСО ЛКИ изделий РКТ (РВ) представляет собой совокупность согласованных информационных процессов выполняемых средствами КСИСО, определяющих структурно-функциональную декомпозицию системы [13-15]:
— прием и регистрация ТМИ, измерения ТНП изделия наземными измерительными (приемно-регистрирую-щими) средствами;
— сбор измерительной информации от наземных средств в центры обработки и анализа измерительной информации;
— обработка измерительной информации изделия РКТ (РВ) и визуализация результатов обработки на средствах коллективного и индивидуального отображения;
— анализ измерительной информации, оценка функционирования бортовых систем, тактико-технических характеристик (ТТХ) изделия РКТ(РВ).
Структурно-функциональной декомпозиции КСИСО позволяет выделить три взаимосвязанные подсистемы:
— подсистему измерений, включающую наземные приемно-регистрирующие средства (НПРС) полных потоков ТМИ с борта изделий РКТ и РВ и средства ИТНП;
— подсистему обработки и анализа измерительной информации, включающую аппаратные и программные комплексы обработки измерительной информации, контроля параметров изделий РТК (РВ), оценки функционирования бортовых систем;
— подсистему информационного обмена, включающую аппаратно-программные комплексы сбора и передачи информации и каналы связи.
Данный подход обосновывает модульное построение методического аппарата обоснования рационального варианта КСИСО, что обеспечивает достаточную автономность проведения исследований по обоснованию рациональных вариантов подсистем КСИСО, а также необходимую взаимосвязь (по входным и выходным параметрам) при их
объединении в последовательные схемы исследований по обоснованию рационального варианта КСИСО. Кроме того данный подход гармонично вписывается в наметившуюся в настоящее время тенденцию унификации материальной базы КСИСО на основе реконфигурируемых аппаратных и программных средств, в том числе мобильных измерительных пунктов (МИП) контейнерного исполнения.
Структурная схема методического аппарата
обоснования рационального КСИСО ЛКИ
изделия РКТ (РВ)
В соответствии с принятым методическим подходом, исследования по обоснованию рационального варианта КСИСО заключается в формировании и анализе исходных данных о потребностях в измерительной информации при проведении ЛКИ, информационных потоках на входах КСИСО (измерительная информация изделий), процессах информационного обеспечения ЛКИ в элементах КСИСО, воздействиях факторов внешней среды на элементы КСИСО, определении рациональных вариантов подсистем КСИСО (измерений, информационного обмена, обработки и анализа измерительной информации). Структурная схема исследований по обоснованию рационального варианта КСИСО в соответствии с потребностями информационного обеспечения ЛКИ изделий РКТ и РВ представлена на рис. 1.
Методический аппарат обоснования рационального варианта КСИСО ЛКИ изделий РКТ и РВ представляет собой совокупность взаимосвязанных методик:
— методику обоснования рациональной конфигурации подсистемы измерений;
— методику обоснования рациональной конфигурации подсистемы обработки и анализа измерительной информации;
— методику обоснования рациональной конфигурации подсистемы информационного обмена.
Данные методики предназначены для поиска рациональных значений варьируемых параметров подсистем КСИСО и направлены на обеспечение выполнения критериев показателей качества, наиболее полно соответствующих целям функционирования соответствующих подсистем и потребностям информационного обеспечения ЛКИ изделий РКТ и РВ. Вышеперечисленные методики, базируются на совокупностях математических описаний, составляющих модель функционирования КСИСО, и должны учитывать все факторы, оказывающие существенное влияние на качество функционирования, как отдельных подсистем, так и КСИСО в целом. Структурная схема методического аппарата обоснования рационального варианта КСИСО ЛКИ изделия РКТ (РВ) приведена на рис. 2.
Методика обоснования рациональной конфигурации подсистемы измерений предназначена для обоснования
Исходные данные: 1. Параметры изделия РКТ (РВ). 2. Параметры, характеризующие потоки измерительной информации изделия РКТ (РВ). 3. Параметры, характерна и рующие условия проведения ЛКИ. 4. Параметры, составляющие технические характеристики средств КСИСО.
Ж
К
Анализ потребностей в измерительной информации при проведении ЛКИ изделия РКТ(РВ)
ЧЕ
Ж
Анализ информационных потоков на входах КСИСО
Ж
Анализ процессов информационного обеспечения ЛКИ изделия РКТ (РВ) в элементах КСИСО
Д
1
Анализ воздействия факторов внешней среды на элементы КСИСО
XZ
Ж
Определение рационального варианта подсистемы измерений
Определение рационального варианта подсистемы информационно!'о обмена
Ж
Определение рационального варианта подсистемы обработки и анализа измерительной информации
Оценка полученных результатов и обоснование предпочтительного варианта КСИСО ЛКИ изделия РКТ (РВ)
Рис. 1. Структурная схема исследований по обоснованию рационального варианта КСИСО ЛКИ изделий РКТ (РВ)
предпочтительного варианта размещения МИП в позиционном районе пуска изделия РКТ (РВ) и по трассе полета, а также варианта их комплектации аппаратными и программными средствами. В качестве критериев качества подсистемы измерений целесообразно принять [5, 16]:
— обеспечение непрерывного приема измерительной информации с борта изделия РКТ (РВ) по трассе полета минимальным составом МИП:
U С = t>rp, при M p ^ min;
— обеспечение полноты прием информации с борта изделия РКТ (РВ) в пределах зон радиовидимости МИП:
cm = maxS(t), при t е С";
ст — количество комплектов аппаратных средств да-го МИП;
— количество информационных потоков, излучаемых с борта изделия РКТ (РВ).
Исходными данными, используемыми в методике, являются: данные о формируемых бортовыми средствами измерений изделия РКТ (РВ) информационных потоков (5(0), параметры движения изделия в полете (х(/)). Выходные данные включают: состав (М.), географические координаты размещения МИП (X.), значения зон их радиовидимости (1 ) и комплектация аппаратными модулями МИП (с).
Проводимые в методике поисковые процедуры заключаются в определении значений искомых варьируемых параметров (М., X ., с), приводящих к решению функциональных зависимостей:
где М — количество МИП, задействованных в КСИСО; — время зоны радиовидимости да-го МИП; (,гр время полета изделия РКТ (РВ);
Г = fx(t), X.)); с = ff, S(t))
Vol 10 No 5-2018, H&ES RESEARCH AVIATION, SPASE-ROCKET HARDWARE
Специализированная база исходных данных
Поиск значений варьируемых параметров подсистемы измерений
ffc
Поиск значений варьируемых параметров подсистемы информационного обмена
Методика обоснования рациональной конфигурации подсистемы измерений
Поиск значений варьируемых параметров подсистемы обработки и анализа измерительной информации
Методика обоснования рациональной конфигурации подсистемы информационного обмена
Методика обоснования рациональной конфигурации подсистемы обработки и анализа измерительной информации
Оценка варианта подсистем КСИСО
i
Модель функционирования КСИСО ЛКИ изделий РКТ и РВ
J
Анализ процессов формирования измерительной информации Анализ процессов передачи измерительной информации Анализ процессов использования измерительной информации
Обоснование рационального
варианта КСИСО ЛКИ изделия РКТ
СРВ)
Рис. 2. Структурная схема методического аппарата обоснования рационального варианта
КСИСО ЛКИ изделия РКТ (РВ)
обеспечивающего выполнение критериев качества подсистемы измерений.
Методика обоснования рациональной конфигурации подсистемы обработки и анализа измерительной информации предназначена для обоснования предпочтительного варианта архитектуры аппаратно-программных средств обработки и анализа измерительной информации, необходимого состава программных модулей. При проведении поисковых процедур следует исходить из того положения, что конфигурация средств обработки и анализа измерительной информации определяется составом измеряемых параметров изделия РКТ (РВ), подлежащих контролю на соответствующем этапе выполнения задач информационного обеспечения пуска и полета. В связи, с чем целесообразно формирование двух конфигураций программных средств обработки и анализа измерительной информации: комплекса программных средств реального времени и комплекса программных средств послеполетной обработки и анализа [8].
Конфигурация программных средств послеполетной обработки и анализа измерительной информации определя-
ется полным составом измеряемых параметров изделия, их группировкой в соответствии с типами алгоритмов обработки, заданных в эксплуатационно-технической документации.
Формирование конфигурации программных средств обработки и анализа измерительной информации реального времени следует проводить по критерию обеспечения полного охвата контролем функционирующих составных элементов изделия минимальным составом измеряемых параметров изделия РКТ (РВ) [2, 6]:
Г (t) ^ min , при qk (t) = qf (t),
где rk — состав контролируемых параметров изделия РКТ (РВ);
qk — состав охваченных контролем элементов изделия РКТ (РВ);
qf— состав функционирующих элементов изделия РКТ (РВ).
Исходными данными, используемыми в методике, являются: данные о составе измеряемых параметров из-
делия РКТ (РВ) (г(0), алгоритмах обработки измеряемых параметров (а(г)); данные о составе узлов, систем и агрегатов изделий РКТ (РВ), условий и режимах их функционирования (д, д/Х)), связях измеряемых параметров с составными элементами изделия РКТ (РВ) (Ъчг). Выходные данные включают: состав контролируемых параметров изделия (гк(Х)), состав и структуру программных модулей обработки и анализа измерительной информации (трк).
Проводимые поисковые процедуры определения конфигурации программных средств реального времени заключаются в определении значений искомых варьируемых параметров (гк(Х)), приводящих к решению функциональной зависимости
q (t) = f ((t), z ),
обеспечивающего выполнение принятого критерия качества подсистемы обработки и анализа измерительной информации с последующей группировкой измеряемых контролируемых параметров по типам алгоритмов обработки и определением состава программных модулей
m pk = f (rk, a(r)).
Методика обоснования рациональной конфигурации подсистемы информационного обмена предназначена для обоснования предпочтительного варианта используемых в подсистеме каналов передачи информации и потребного ресурса пропускной способности. В качестве критериев качества подсистемы информационного обмена целесообразно принять:
— обеспечение непрерывного сбора измерительной информации от МИП:
I \(tzrv nt"s ) = \ \tzrv;
\J \ ™v mp j mr
— обеспечение доставки необходимой для контроля состояния изделия РКТ (РВ) информации при минимальном составе задействуемых ресурсов средств передачи информации:
'К ) =
maxfr(t)' пРи 1 ес
r (t)
L ^ min, V = max ^ v(mp) ^ min ,
m(t)
при tk n tj Ф0, i Ф j,
где m — время коммутации m-го МИП в каналы передачи информации;
mkls — количество МИП коммутированных в каналы передачи информации;
у(т ¡р) — пропускная способность канала передачи информации с т-м МИП;
ц — размер единичного сообщения измеряемого параметра изделия РКТ (РВ);
/ — частота опроса измеряемого параметра изделия РКТ (РВ);
Ь — состав задействуемых линий связи (передачи информации);
V— задействуемый ресурс пропускной способности линий связи.
Исходными данными, используемыми в методике, являются: данные о контролируемых измеряемых параметрах изделия РКТ (РВ) (гк(Х)), частотах их опроса ДО)) и форматах сообщений измерительной информации (ц), зонах покрытия космических аппаратов системы связи (Х1), зонах радиовидимости МИП (г2™). Выходные данные включают: состав линий передачи информации (Ь), времена коммутации МИП в каналы передачи информации (гИл), значения пропускной способности каналов передачи информации с МИП (у).
Проводимые поисковые процедуры заключаются в определении искомых варьируемых параметров (Ь, у), приводящих к решению функциональных зависимостей:
ь = /X Хр);
^ =./(Х1, г2"); У = Яф, по, ц, X,, А
обеспечивающего выполнение критериев качества подсистемы информационного обмена.
Результаты прикладных исследований
по обоснованию рационального варианта
КСИСО ЛКИ изделий РКТ и РВ
На базе разработанного методического аппарата обоснования рационального варианта КСИСО ЛКИ изделий РКТ и РВ проведены прикладные исследования, имеющие своей целью сформировать КСИСО для конкретно заданных условий и исходных данных проведения информационного обеспечения пуска и полета изделия РКТ (РВ).
Прикладные исследования по определению рациональной варианта КСИСО проведены на основе данных пуска и полета РН «Ангара-1.2 1111» с неотделяемым весовым макетом полезной нагрузки (НВМ ПН) с космодрома «Плесецк» на полигон падения 43 ОНИС (п. о-в Камчатка). Основными расчетными исходными данными, которые используются при определении рациональной конфигурации КСИСО являются: циклограмма основных событий функционирования РН в полете (табл. 1), баллистические данные полета РН, состав и характеристики бортовых средств измерений РН (табл. 2), данные о формировании измеряемых параметров РН и потребностях получателя информации.
p
Перечень измеряемых бортовой аппаратурой параметров I и II ступеней РН «Ангара-1.2 ПП» и их распределение по каналам средств измерений приведены в «Программе телеметрических измерений РН «Ангара-1.2 ПП», требуемый для оценки состояния бортовых систем в полете состав параметров и временные интервалы контроля приведены в «Инструкции по оценке бортовых систем РН «Ангара-1.2 1111» ч. 1, ч. 2, ч. 3». Баллистические данные о полете РН приведены в «Расчете баллистическом РН «Ангара-1.2 1111» ч. 1».
В процессе прикладных исследований проведено формирование расчетных данных, составляющих рацио-
нальный вариант конфигурации, определяемой варьируемыми параметрами функциональных подсистем КСИСО.
Результаты поиска рациональных значений варьируемых параметров подсистемы измерений приведены в табл. 3.
На рис. 3 приведена суммарная зона радиовидимости средств подсистемы измерений КСИСО. В отличие от использованной при проведении реального пуска РН «Ангара-1.2 ПП», осуществленного с космодрома «Плесецк», сформированная конфигурация подсистемы измерений обеспечивает неразрывный прием всего объема измерительной информации по трассе полета РН от старта до точки падения.
Таблица 1
Расчетные значения времен прохождения команд при полете РН «Ангара-1.2 ПП»
Наименование команды Время прохождения (сек от КП)
Контакт подъёма (КП) 0,0
Разделение I и II ступеней 222,0
Сброс ГО 232,0
Начало пассивного полета II ступени РН с НВМ ПН 492,5
Таблица 2
Состав и характеристики бортовой аппаратуры измерений
Место размещения Тип БРТС Литера радиочастоты Информативно сть (Мбит/сек) Интервал работы (сек от КП)
I ступень «Орбита IV АН5-01» ДП-174 3,14 - 900 — 617 (до точки падения)
II ступень «Орбита IV АН5-02» ДП-094 3,14 - 900 — 1097 (до точки падения)
Таблица 3
Состав средств подсистемы измерений КСИСО
Географические координаты Зоны радиовидимости (сек. от КП)
ИП Широта (°с.ш.) Долгота (°в.д.) Высота над уровнем моря (м) Количество комплектов приемной аппаратуры
МИП 1 62° 54 02,78' 40° 33' 23,13" 148 0—524 2
МИП 2 70° 00' 22,97' 103° 36' 13,99' 45 481—857 1
МИП 3 60° 40' 54,12' 147° 06' 53,58' 101 825—1076 1
МИП 4 54° 18' 20,88' 159° 31' 09,54' 126 1010 — 1097 1
Рис. 3. Зона радиовидимости подсистемы измерений КСИСО
В результате поиска рациональных значений варьируемых параметров подсистемы обработки и анализа измерительной информации реального времени сформирован перечень контролируемых параметров РН в реальном масштабе времени полета, на основе которого определен состав программных модулей средств обработки и анализа измерительной информации:
— сбора и коммутации информационных потоков;
— обработки параметров бортовой цифровой вычислительной машины;
— дешифровки параметров аппаратуры спутниковой навигации;
— определения параметров движения РН;
— обработки сигнальных параметров РН;
— обработки оборотов турбонасосных агрегатов двигательных установок;
— обработки параметров давления системы подачи топлива и двигательных установок в индивидуальных калибровочных уровнях;
— обработки параметров давления среды в элементах конструкции;
— обработки температурных параметров РН;
— обработки функциональных параметров РН в общих калибровочных уровнях;
— визуализации результатов обработки и диагностики функционирования бортовых систем РН.
Использование предложенного подхода позволяет, не приводя к снижению качества оценивания состояния изделий РКТ (РВ) в реальном масштабе времени полета, сократить количество одновременно обрабатываемых
и контролируемых измеряемых параметров РН, что приводит к снижению нагрузки на средства обработки и сокращает избыточность данных, циркулирующих в КСИСО.
При формировании рациональный конфигурации подсистемы информационного обмена принято целесообразным использование спутниковых каналов связи на базе КА «Ямал 401», обеспечивающего зону покрытия районов размещения МИП подсистемы измерений. Зона покрытия КА «Ямал 401» приведена на рис. 4.
На основе проведенных расчетов определены программа задействования спутниковых каналов связи при проведении информационного обеспечения пуска и потребный ресурс пропускной способности (табл. 4).
Заключение
Таким образом, предлагаемый методический подход позволяет создать методический аппарат формирования КСИСО в соответствии с потребностями обеспечения ЛКИ изделий РКТ и РВ. Методический аппарат реализуется через три частные взаимосвязанные методики:
— методика обоснования рациональной конфигурации подсистемы измерений;
— методика обоснования рациональной конфигурации подсистемы информационного обмена;
— методика обоснования рациональной конфигурации и технологий обработки и анализа измерительной информации.
Модульное построение методического аппарата позволяет дифференцировано определять рациональные конфигурации подсистем КСИСО в соответствии с по-
Рис. 4. Зона покрытия КА «Ямал 401»
Таблица 4
Программа задействования спутниковых каналов связи
ИП Время коммутации (сек от КП) № канала Пропускная способность (Мбит/сек)
потребная выделенная
МИП 1 -1500 — 700 1 2,2 2,6
МИП 2 0 — 900 2 1,2 1,4
МИП 3 700 — 1200 1 0,256 2,6
МИП 4 900 — 1200 2 0,256 1,4
Суммарный потребный ресурс пропускной способности 4,0
требностями обеспечения ЛКИ изделий РКТ (РВ) и располагаемых для их реализации материальных ресурсов.
Практические исследования на основе данных реального пуска показали преимущества предложенного подхода формирования КСИСО по сравнению с существующим, при этом обеспечены неразрывный прием всего объема информации с борта изделия и непрерывная доставка требуемой для контроля полета изделия информации меньшими затратами средств приема и передачи информации.
При этом комплексное использование предложенного подхода к формированию рациональной конфигурации функциональных подсистем КСИСО позволяет сократить в 2,25 раза потребный ресурс пропускной способности каналов передачи информации по сравнению с использованным при проведении реального пуска (использовано 9 Мбит/сек).
Литература
1. Бахвалов Ю. О. Испытания ракетно-космической техники. Введение в специальность. М.: АИР, 2015. 228 с.
2. Методы отработки научных и народнохозяйственных ракетно-космических комплексов / под общ. ред. В. Ф. Грибанова. М.: Машиностроение, 1995. 352 с.
3. ЛисейкинВА.,Моисеев Н. Ф., Сайдов Г. Г., Фролов О. П. Основы теории испытаний. Экспериментальная отработка ракетно-космической техники. М.: Машиностроение-Полет Виарт Плюс, 2015. 260 с.
4. Кукушкин С.С., Мазуров В. М. Основные проблемные вопросы информационно-телеметрического обеспечения испытаний ракетно-космической техники при появлении нештатных и аварийных ситуаций // Двойные технологии. 2008. № 2. С. 20—26.
5. Летные испытания ракет и космических аппаратов / под. ред. Е. И. Криницкого. М.: Машиностроение, 1979. 464 с.
6. Козырев Г. И., Назаров А. В., Шитов И. В., Обру-ченков В. П., Древин А. В., Краскин В. Б., Кудряков С. Г., Петров А. И., Соколов С. М., Якимов В. Л., Лоскутов А. И. Современная телеметрия в теории и на практике. СПб.: Наука и техника, 2007. 672 с.
7. Месарович М., Мако Д., Такахара И. Теория иерархических многоуровневых систем: пер. с англ. М.: Мир, 1973. 344 с.
8. Цапенко М. П. Измерительные информационные системы: Структура и алгоритмы, системотехническое проектирование. 2-е изд. перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1985. 440 с.
9. Иванов В. Л., Коновалов В. П., Макаров М. И., Медведев А. А., Чаплинский В. С. Структура модели формирования инновационного проекта наземного измерительного комплекса ракет космического назначения // Двойные технологии. 2017. № 3. С. 2—7.
10.Раскин Л. Г. Анализ сложных систем и элементы теории управления. М.: Сов. радио, 1976. 344 с.
11. Волкова В.Н., Денисов А. А. Основы теории систем и системного анализа. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1997. 510 с.
12.Цвиркун А. Д. Основы синтеза структуры сложных систем. М.: Наука, 1982. 200 с.
13. Бабак В. П., Бабак С. В., Еременко В. С., Куц Ю. В., Марченко Н. Б., МокийчукВ. М., Монченко Е. В., Орнатс-кий Д. П., Павлов В. Г., Пустовойтов Н.А., Щербак Л. Н. Теоретические основы информационно-измерительных систем. К.: НАУ, 2014. 832 с.
14. Информационные процессы в автоматизированных системах сбора и обработки информации / под общ. ред. Ю. Г. Ростовцева. Л.: ВИКИ им. А. Ф. Можайского, 1981. 223 с.
15.Рубичев Н. А. Измерительные информационные системы: учеб. пособие. М.: Дрофа, 2010. 334 с.
16.Рабинович В.И., Цапенко М. П. Информационные характеристики средств измерения и контроля. М.: Энергия, 1968. 96 с.
Methodology for substantiating a rational alternative of a complex of devices of measuring, collecting and processing measurement information in accordance with the requirements of providing flight tests of rocket-space technics and rocket armament
ANDREY V. KUIMOV,
Krasnoznamensk, Russia, [email protected]
KEYWORDS: system; rational alternative; decomposition; indicator; criterion; parameters; search.
ABSTRACT
Conducted research aimed at substantiation of the rational system of measuring, collecting and processing information in accordance with the requirements of ensuring flight tests of rocket-space equipment and missile armament, in which the complex of devices is regarded as information-measuring technical system. Common elements identified that make up the content of its functioning, which are a set of coordinated information processes performed by technical devices and determine the structural and functional decomposition of the system. The modular construction of the methodology for substantiating the alternative of forming a complex of devices of measuring, collection and processing has been substantiated, which ensures sufficient autonomy for conducting studies to substantiate
subsystem variants, as well as the necessary interconnection (in terms of input and output parameters) when combined into successive research schemes. The proposed methodology consists of three interconnected private methods: method of rational measurement subsystem configuration justification; method of rational justification configure the subsystem the processing and analysis of measurement information; method of rational justification of the configuration of the subsystem information exchange.
Private methods designed to search the optimal values of variable parameters of the subsystems of a complex of devices of measurements, collection and treatment and aims to ensure the criteria of quality indicators that best meet the objectives of the relevant sub-systems and
Vol 10 No 5-2018, H&ES RESEARCH AVIATION, SPASE-ROCKET HARDWARE
the needs of information support of flight tests of rocket and space technology and missile armament.
On the basis of the developed methodology, applied studies have been conducted to determine the rational version of the complex of tools for specific conditions and initial data of information support for the launch and flight of rocket-space technics and missile armament and evaluation of their results. Applied research on the basis of real launch data showed the advantages of the proposed approach to the formation of a set of tools compared to the existing one, while providing an indissoluble reception of the entire volume of information from the board of the product and the continuous delivery of the information required for flight control of the product with lower costs of the resources of the devices of receiving and transmitting information.
REFERENCES
1. Bakhvalov Yu. O. Ispytaniya raketno-kosmicheskoy tekhniki. Vvede-nie v spetsial'nost' [Tests of rocket and space technology. Introduction to the specialty]. Moscow: AIR, 2015. 228 p. (In Russian)
2. Gribanova V. F. (Ed.). Metody otrabotki nauchnykh i narodnok-hozyaystvennykh raketno-kosmicheskikh kompleksov [Methods of development of scientific and economic rocket and space complexes]. Moscow: Mashinostroenie, 1995. 352 p. (In Russian)
3. Liseykin V. A., Moiseev N. F., Saydov G. G., Frolov O. P. Osnovy te-orii ispytaniy. Eksperimental'naya otrabotka raketno-kosmicheskoy tekhniki [Fundamentals of test theory. Experimental development of rocket and space technology]. Moscow: Mashinostroenie-Polet Viart Plyus, 2015. 260 p. (In Russian)
4. Kukushkin S. S., Mazurov V. M. Osnovnye problemnye voprosy informatsionno-telemetricheskogo obespecheniya ispytaniy raket-no-kosmicheskoy tekhniki pri poyavlenii neshtatnykh i avariynykh situatsiy [The main problematic issues of information and telemetry support of tests of rocket and space technology in the event of emergency and emergency situations]. Dvoynye tekhnologii [Dual technology]. 2008. No. 2. Pp. 20-26. (In Russian)
5. Krinitskogo E. I. (Ed.). Letnye ispytaniya raket i kosmicheskikh ap-paratov [Flight tests of rockets and spacecraft]. Moscow: Mashinostroenie, 1979. 464 p. (In Russian)
6. Kozyrev G. I., Nazarov A.V., Shitov I.V., Obruchenkov V.P., Drevin A.V., Kraskin V. B., Kudryakov S. G., Petrov A. I., Sokolov S. M., Yakimov V. L.,
Loskutov A. I. Shitov i dr Sovremennaya telemetriya v teorii i na praktike [Modern telemetry in theory and practice]. St. Petersburg: Nauka i tekh-nika, 2007. 672 p. (In Russian)
7. Mesarovic M., Marko D., Takahara Y. Theory of Multi-level Hierarchical Systems. New York: Academic Press, 1970. 294 p.
8. Tsapenko M. P. Izmeritel'nye informatsionnye sistemy: Struktura i al-goritmy, sistemotekhnicheskoe proektirovanie. ucheb. posobie dlya vuzov [Measuring information systems: Structure and algorithms, system engineering design]. 2nd ed. Moscow: Energoatomizdat, 1985. 440 p. (In Russian)
9. Ivanov V., Konovalov V., Makarov M., Medvedev A., Chaplinsky V. Strucure model for creation of innovation project of space launch vehicle ground mesurement cjmplex. Dvoynye tekhnologii [Dual technology]. 2017. No. 3. Pp. 2-7. (In Russian)
10. Raskin L. G. Analiz slozhnykh sistem i elementy teorii upravleniya [Analysis of complex systems and elements of control theor]. Moscow: Sovetskoe radio, 1976. 344 p. (In Russian)
11. Volkova V. N., Denisov A. A. Osnovy teorii sistem i sistemnogo analiza [Fundamentals of systems theory and system analysis]. St. Petersburg: SPbGTU Publ., 1997. 510 p. (In Russian)
12. Tsvirkun A. D. Osnovy sinteza struktury slozhnykh sistem [Fundamentals of synthesis of complex systems structure]. Moscow: Nauka, 1982. 200 p. (In Russian)
13. Babak V.P., Babak S.V., Eremenko V. S., Kuts Yu.V., Marchenko N. B., Mokiychuk V. M., Monchenko E. V., Ornatskiy D. P., Pavlov V. G., Pusto-voytov N. A., Shcherbak L. N. Teoreticheskie osnovy informatsionno-iz-meritel'nykh sistem [Theoretical basis of information-measuring systems]. Kiev: NAU, 2014. 832 p. (In Russian)
14. Rostovtseva Yu.G. (Ed.). Informatsionnye protsessy v avtoma-tizirovannykh sistemakh sbora i obrabotki informatsii [Information processes in automated information collection and processing systems]. Leningrad: VIKI imeni A. F. Mozhayskogo, 1981. 223 p. (In Russian)
15. Rubichev N. A. Izmeritel'nye informatsionnye sistemy: ucheb. Posobie [Measuring information systems]. Moscow: Drofa, 2010. 334 p. (In Russian)
16. Rabinovich V. I., Tsapenko M. P. Informatsionnye kharakteristiki sredstv izmereniya i kontrolya [Information characteristics of measuring and control means]. Moscow: Energiya, 1968. 96 p. (In Russian)
INFORMATION ABOUT AUTHOR:
Kuimov A.V., Head of the testing department of the military unit 32103.
For citation: Kuimov A.V. Methodology for substantiating a rational alternative of a complex of devices of measuring, collecting and processing measurement information in accordance with the requirements of providing flight tests of rocket-space technics and rocket armament. H&ES Research. 2018. Vol. 10. No. 5. Pp. 15-25. doi: 10.24411/2409-5419-2018-10162 (In Russian)
