ПРОБЛЕМЫ РАБОТЫ КОМПЛЕКСА ПРИЕМА И ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ КПИ-5 И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 629.783

ПРОБЛЕМЫ РАБОТЫ КОМПЛЕКСА ПРИЕМА И ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ КПИ-5 И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ

С. В. Лалетин, М. В. Лукьяненко*, А. Е. Рачин

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева

Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: lukyanenko_mv@sibsau.ru

Рассматриваются особенности комплекса приема и передачи информации КПИ-5. К частности описаны частоты, на которых работает данный комплекс, выявлены задачи которые способен решать данный комплекс. Также перечислены общие закономерности которые характерные для комплексов подобного типа. В конце работы выявлены проблемы этого комплекса и предложены пути их решения.

Ключевые слова: КПИ-5, командно измерительная станция, комплекс приема информации, дистанционное зондирование, Ресурс-П.

PROBLEMS OF THE COMPLEX OF RECEPTION AND TRANSMISSION OF INFORMATION KPI-5 AND THEIR SOLUTIONS

S. V. Laletin, M. V. Lukyanenko*, A. E. Rachin

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: lukyanenko_mv@sibsau.ru

This article discusses the features of the complex for receiving and transmitting information KPI-5. In particular, the frequencies at which this complex works are described, the tasks that this complex is capable of solving are revealed. Also listed are general patterns that are characteristic of complexes of this type. At the end of the work, the problems of this complex were revealed and the ways of their solution were proposed.

Keywords: KPI-5, command-measuring station, information receiving complex, remote sensing, Resource-P.

Важно отметить, что помимо высоких требований по скоростям и объемам перерабатываемой информации, командно измерительная станция для приема сигнала с КА должна быть спроектирована с учетом: [1]

- обеспечения возможности быстрой настройки программного обеспечения для обработки различных комбинаций данных, поступающих с установленной на КА аппаратуры дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ);

- полной совместимости структур выходных данных обоих ЦОИ(цифровой обработки изображений), образующихся после основных этапов обработки;

- согласованности форматов обработанных изображений Земли с используемыми в Германских (ISIS и др.) и Российских компьютерных базах данных;

- универсальности аппаратно-программных комплексов обоих ЦОИ, позволяющей с минимальными доработками обеспечить прием и обработку цифровых изображений Земли с вновь появляющихся КА ДЗЗ.

Поэтому исследование и выбор архитектуры наземной системы приема и цифровой обработки изображений Земли, представляет собой современную актуальную проблему, постановка и рассмотрение которой способствуют повышению эффективности исследования Земли из космоса.

Секция «Автоматика и электроника»

Одной из основных проблем командно измерительной станции (КИС) КПИ-3 являлось то, что она состояла из большого числа элементов, которые в свою очередь состояли из разнородных многоуровневых структур [2]. Для безопасного управления полетом и эффективного функционирования КИС необходимо, чтобы все структурные элементы действовали согласованно в рамках общей технологии управления полетами [2]. Одним из оснований такой согласованности действий является организация функционирования КИС, которая в свою очередь предполагает использование соответствующих объективным процессам моделей описания.

В данной работы мы рассмотрим более продвинутый комплекс приема информации дистанционного зондирования под названием КПИ-5 и попытаемся выявить его недостатки и пути его модернизации.

Комплекс КПИ-5 предназначен для приема информации [3]:

- в верхней полусфере без «мертвой зоны», с КА ДЗЗ имеющих орбиты высотой от 300 км и выше;

- с КА типа «Ресурс-П», «Terra», «Aqua», «NOAA», «Метеор-М» (L диапазон частот);

- в Х-диапазоне частот (от 7,700 до 8,400 ГГц) по двум каналам высокоскоростной радиолинии с максимальной скоростью потока информации 307,2 Мбит/с (153,6 Мбит/с по каждому из двух каналов), минимальной скоростью приема 10 Мбит/с (5 Мбит/с по каждому каналу);

- в L-диапазоне частот (от 1,69 до 1,71 ГГц) по каналу высокоскоростной радиолинии с правой или левой круговой поляризацией и максимальной скоростью потока информации 3,5 Мбит/с.

Комплекс КПИ-5 обеспечивает выполнение следующих задач: [3]

- демодуляцию, декодирование, восстановление кадровой структуры (для КА «Ресурс-П»), регистрацию и хранение принимаемой целевой и служебной информации по каждому каналу;

- формирование и выдачу информационного потока в комплекс первичной обработки информации ДЗЗ с КА «Ресурс-П» и на средства синхронизации информации с КА «Метеор-М»;

- воспроизведение зарегистрированной информации с принимаемых КА с целью повторного восстановления;

- снятие кодов защиты информации КА «Ресурс-П» от несанкционированного доступа;

- тестовый контроль средств приема для определения готовности к проведению сеансов связи с КА;

- расчет целеуказаний для управления антенным комплексом при приеме информации;

- расчет зон радиовидимости ППИ-КА(пункт приема информации КА);

- проведение сеансов связи с КА в автоматическом и ручном режиме в соответствии с планами приема;

- формирование отчета о проведении сеанса связи с оценкой качества;

- автоматическое ведение журналов работы;

- временное хранение принятой информации (не менее 3 суток для КА «Ресурс-П», «Метеор-М» и 10 сут для КА «Terra», «Aqua», «NOAA»);

- прием и выдачу потребителям по сети ЛВС сигналов точного времени, прини-маемых приемником GPS/ГЛОНАСС

КПИ-5 является автоматизированным комплексом, работающем в круглосуточном режиме и обслуживается одним оператором.

В настоящее время алгоритмы работы станции КПИ-5 морально устарели и не соответствуют современным требованиям и возможностям. В то же время с развитием самой платформы космического аппарата растет потребность в обработке все большего потока информации с максимально удобным представлением ее результатов оператору управления или системному специалисту. Данная потребность может быть удовлетворена за счет разработки новых особых алгоритмов, позволяющих осуществлять наиболее эффективную работу станции КПИ-5.

В существующей схеме работы сервер проведения сеанса обработки обеспечивает однопоточ-ный режим работы. Данная ситуация ухудшает оперативность работы всей станции, поскольку увеличивается время настройки клиентов на телеметрический сеанс и возникает проблема размещения телеметрических архивов, создаваемых серверами для послесеансного анализа.

Станция КПИ-5 требует модернизации, в особенности алгоритмы её работы. По результатом предварительного исследования недостатков КПИ-5 предлагаются следующие направления деятельности:

1) максимально сосредоточиться на возможностях именно КПИ-5, а не пользоваться универсальными алгоритмами не учитывающими преимущества и недостатки данной системы, и соответственно уточнить более специализированные алгоритмы работы.

2) ввести отдельную концепцию обработки различного рода информации;

3) пересмотреть концепцию организации сеансов в связи с внедрением многопоточной системы рабаты с несколькими КА.

4) спроектировать и организовать централизованное хранение архивов ТМИ информации во избежание избыточности, дублирования данных, что также позволит решить вопросы обеспечения безопасности засекреченной информации;

5) в связи с чрезмерным ростом объемов телеметрической информации предложить «приемлемый» алгоритм сжатия, адаптируемый для использования в реальном масштабе времени.

Комплекс предназначен для приема информации ДЗЗ во всей верхней полусфере Земли с космических аппаратов с высотой орбиты от 300 км и выше.

Новый комплекс обеспечивает демодуляцию, декодирование, восстановление кадровой структуры изображения, регистрацию и хранение принимаемой информации, формирование и выдачу информационного потока в комплексы первичной обработки данных ДЗЗ.

КПИ-5 также обеспечивает автоматический и автоматизированный режимы приема информации, при этом оператор может управлять и контролировать его работу дистанционно с удаленного рабочего места.

С минимальными доработками комплекс может быть использован в качестве элемента командно-измерительной системы, а также для приема телеметрической информации при выведении космического аппарата на орбиту.

Библиографические ссылки

1. Спутниковые системы связи и вещания. 2007. Вып. 2. С прил. на СО-диске : науч. техн. справочно-аналит. изд. М. : Радиотехника, 2008.

2. Соловьев, Ю. А. Системы спутниковой навигации / Ю. А. Соловьев. М. : Эко-Трендз, 2000.

3. 14Ф136.ИЭ19. Ч. 1. Изделие 14Ф136. Инструкция по обработке информации. Общие сведения по обработке информации. Железногорск, 2003.

© Лалетин С. В., Лукьяненко М. В., Рачин А. Е., 2019