CC BY
15
УДК 004.73
Гаврилов А.Г. старший преподаватель кафедра «Компьютерных и телекоммуникационных систем» Чистопольский филиал «Восток» КНИТУ-КАИ Россия, Республика Татарстан, г. Чистополь
РАЗРАБОТКА КОНТРОЛЛЕРА ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО
НАВЕДЕНИЯ СИСТЕМЫ
Аннотация: Статья посвящена разработке контроллера для автоматического наведения системы, выполняющего функции определение координат, расчет угла места и азимута, управление шаговыми двигателями.
Ключевые слова: Микроконтроллер, антенна, спутник, модем, система, угол, шаговые двигатель.
Gavrilov A. G., senior lecturer Department "Computer and telecommunication systems" Chistopol branch "Vostok" KNITU-KAI
Russia, Chistopol DEVELOPMENT OF THE CONTROLLER FOR AUTOMATIC GUIDANCE SYSTEMS
Abstract: The article is devoted to the development of a controller for automatic guidance of a system that performs the functions of determining coordinates, calculating the elevation and azimuth, and controlling stepper motors.
Keywords: Microcontroller, antenna, satellite, modem, system, angle, stepper motor.
Вопрос организации связи в местах с отсутствием инфраструктуры (кабельной связи или наземной радиосвязи) возникает достаточно часто.
Одним из альтернативных вариантов, в условиях отсутствия стационарных средств связи для передачи информации с мест событий, является использования спутниковых мобильных станций для удовлетворения потребностей в передачи необходимого трафика. Актуальность данного вопроса очень высока для специальных служб (служб спасения, аварийного реагирования), так как на сегодняшний день, довольно часто появляется необходимость в развертывании локальной сети на местности и её увязки с отдаленным ситуационным центром. Спутниковый сегмент используется именно в том случае, когда есть необходимость передавать данные на большие расстояния, начиная от 50 км и до тысяч километров.
Мобильный комплекс спутниковой связи состоит как минимум из пяти основных частей:
1. Транспортное средство;
2. Спутниковая антенна с автоматической системой наведения, оснащенная компасом и GPS/ГЛОНАСС-приемником, включающая контроллер и программное обеспечение, структурная схема которой приведена на рисунке 1;
3. Приемопередающая аппаратура VSAT, состоящая из приемопередатчика и спутникового модема;
4. Ethernet - маршрутизатор, точка доступа Wi-Fi. Вместе с этим он может быть оснащен видеокамерами, стационарным или выносным оборудованием видеоконференцсвязи, а также различными диагностическими и измерительными приборами, позволяющими проводить измерения и оперативно, в реальном времени, передавать их результаты в центр управления оператора связи или в офис той или иной компании.
5. Автономная система электроснабжения, обеспечивающая бесперебойную работу всех технических средств комплекса.
Рисунок 1 - Структурная схема спутниковой антенны с автоматической системой наведения Антенная система состоит из внешнего и внутреннего блока. Внешний блок включает антенный пост, который управляется механической системой. В тоже время механическая система управляется контроллером. Контроллер получая данные с GPS/ГЛОНАСС - приемника высчитывает теоретическое местонахождение спутника и производит настройку антенны по рассчитанным данным. Получив сигнал на спутниковом модеме происходит более точная настройка антенны используя дополнительно полученные данные, схема представлена на рисунке 2.
Внешний блок Внутренний блок
Рисунок 2 - Схема автоматической системы наведения спутниковой
антенны
Контроллер автоматизированной спутниковой системы будет выполнять такие функции как:
1. Определение координат;
2. Расчет углов места и азимута;
3. Подачу команд на приводы антенны.
Чтобы навести антенну на спутник, контроллеру необходимо рассчитать угол места и азимут. Для этого он получает данные с GPS модуля и подставляет их в формулы нахождения угла места и азимута.
Угол места рассчитывается по формуле 1:
Kg2-gi)*cos(v)-o,i5l
F = arctg I , ' ), (1)
\J1-cos2(g2-gi)*cos2(v) )
где F - угол места в градусах;
д1 - долгота спутника;
д2 - долгота места приема;
v - широта места приема.
Азимут рассчитывается по формуле 2:
А = 180° + arctg f^2-^), (2)
V sin(v) J
где А - азимут в градусах; д2 - долгота места приема; д1 - долгота спутника; v - широта места приема.
Рассмотрим принцип работы разрабатываемого контроллера для автоматического наведения системы.
Информация с GPS - модуля поступает в микроконтроллер, после чего микроконтроллер по заданным формулам вычисляет на сколько необходимо повернуть двигатели по углу места и азимута. Затем микроконтроллер подает команды на приводы и считывая данные с прибора измерения уровня сигнала производит с помощью программной части точную настройку антенны.
Также присутствует ручное наведение спутниковой антенны. Структурная схема контроллера для автоматического наведения
системы представлена на рисунке 3.
Рисунок 3 - Структурная схема контроллера для автоматического наведения системы
Спутниковая антенна вращается по азимуту и по углу места при помощи двух шаговых двигателей. В то время двигателями управляет контроллер.
При разработке контроллера для автоматического наведения системы был взят за основу микроконтроллер Arduino Due.
Arduino Due - это мощная Arduino, базирующаяся на 32 - битном ARM - процессоре AT91SAM3X8E от Atmel. Arduino Due имеет тактовую частоту 84 МГц, а 32 - битная структура имеет возможность выполнять операции над целыми числами в 4 байта за один такт. На рисунке 4 изображен микроконтроллер Arduino Due.
Рисунок 4 - Микроконтроллер Arduino Due
Кроме этого, Arduino Due имеет следующие характеристики:
- 96 Кб SRAM (оперативная память);
- 512 Кб флеш - памяти (для хранения программы);
- прямой доступ к памяти (DMA) для задач, активно работающих с данными в памяти;
- 54 цифровых входов/выходов, 12 из них поддерживают ffiHM(PWM);
- 4 аппаратных последовательных порта (UART);
- 12 аналоговых входов;
- 2 цифроаналоговых преобразователя (DAC) для 2 аналоговых выходов;
- 2 шины TWI/I2C;
- SPI - разъём;
- JTAG - разъём;
- поддержка USB On The Go (USB OTG) для подключения других USB - устройств.
В отличии от многих плат Arduino, близким напряжением Arduino Due является 3,3 В, а не 5 В. Соответственно, выходы для логической 1 выдают 3,3 В, а в режиме входа ожидают принимать не более 3,3 В.
Приведем список основных компонентов контроллера:
1. Программируемый логический микроконтроллер -микропроцессорное устройство, предназначенное для сбора, обработки, хранения информации и подачи команд управления;
2. Реле - предназначено для защиты микроконтроллера от высокой нагрузки;
3. Дисплей - служит для отображения текущего состояния антенны;
4. Ethernet модуль - предназначен для подключения к контроллеру модема или компьютера;
5. GPS модуль - предназначен для определения местоположения антенны;
6. Прибор измерения спутникового сигнала - служит для более точной настройки антенны.
Основной программный модуль содержит в себе программу, написанную на языке Arduino в программной среде разработки Arduino IDE. Данный модуль состоит из нескольких подмодулей:
1. Получение информации с GPS модуля;
2. Вычисление угла места и азимута;
3. Выдача сообщении на дисплей;
4. Управление шаговыми двигателями;
Для работы с модулями инициализируются необходимые библиотеки. Затем GPS модуль присылает NMEA сообщение из которого сохраняются данные долготы и широты. После этого выводится на экран сообщение о получении координат.
Так как тригонометрические функции работают в радиальной системе счисление, выполняется перевод данных долгота и широта из градусной меры в радиальную. Далее рассчитывается количество шагов двигателя для поворота антенны по направление угла места.
Запускается цикл, который делает один шаг двигателя пока счетчик шагов меньше количества шагов необходимых для поворота двигателя по углу места. Как только счетчик шагов превысит их допустимое количество, цикл завершится.
Далее проверяется условие (0,5 - азимут>0), если оно выполняется, то устанавливается направление вращения двигателя по часовой стрелке, иначе против часовой стрелки.
Затем рассчитывается количество шагов двигателя для поворота антенны по направлению азимут. Запускается цикл, который делает один шаг пока счетчик шагов меньше количества шагов для поворота по азимуту. После превышения счетчиком шагов количества шагов цикл завершается и на экран выводится сообщение: «Антенна наведена». Основной алгоритм программы, представлен на рисунке 5.
Рисунок 5 - Структурная схема алгоритма работы контроллера для
автоматического наведения системы Таким образом, в статье рассмотрено разработка контроллера для автоматического наведения системы, выполняющего функции определение координат, расчет угла места и азимута, управление шаговыми двигателями.
Использованные источники:
1. Аппаратная платформа Arduino [Электронный ресурс] //http://www.arduino.ru [2017]. URL: //http://www.arduino.ru/Hardware (Дата обращения: 12.11.2018);
2. Соммер У.И. Программирование микроконтроллерных плат Arduino/ Freeduino, Издательство БХВ - Петербург, ISBN: 978-5-9775-0727-1, 2012г.
3. Петин В.А. Проекты с использованием контроллера Arduino, 2-е издание, ISBN: 978-5-9775-3550-2, 2015 г.
4. Пехтерев С.Г., Колюбакин В.П. VSAT и мультисервисные спутниковые сети, Издательство: Телеспутник, 2010 г.
УДК 338.45
Газизова И.И.
студент магистратуры 2 курса факультет экономики и управления Хисматуллина А.М., к. э.н.
доцент
кафедра экономики и управления НХТИ ФГБОУ ВО «КНИТУ» Россия, г. Нижнекамск ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И РЫНОЧНАЯ ОЦЕНКА ЛИДЕРОВ ПРОИЗВОДСТВА ТОПЛИВА ДИЗЕЛЬНОГО В РОССИИ
Аннотация:
Статья посвящена экономическому анализу и рыночной оценке лидеров производства топлива дизельного в России, являющихся непосредственным окружением АО «ТАНЕКО» по сегментам нефтеперерабатывающего бизнеса. Проведен анализ по таким показателям как объем производства топлива дизельного ЕВРО-5 и доля компаний в общем объеме производства. Рассчитаны коэффициент концентрации и индекс Херфиндаля-Хиршмана для определения степени концентрации рынка.
Ключевые слова: нефтепереработка, нефтехимия, нефтепродукт, производство, эксплуатация, промышленность.
Gazizova I.I.
Master's degree student of 2 course Chair of Economics and Business Administration
NCTI of KSTU Russia, Nizhnekamsk Khismatullina A.M. PhD in Economics, Associate Professor Chair of Economics and Business Administration
NCTI of KSTU Russia, Nizhnekamsk THE ECONOMIC ANALYSIS AND MARKET ASSESSMENT OF LEADERS OF diesel PRODUCTION IN RUSSIA
Annotation:
Article is devoted to the economic analysis and market assessment of leaders of production of diesel in Russia, being direct environment of JSC TANEKO on segments of oil processing business. The analysis on such indicators
