Системный анализ, управление и обработка информации. Рубрика в журнале - Космическая техника и технологии
Статья научная
В статье представлен алгоритм сжатия изображений JPEG2000 DWT, основанный на алгоритме JPEG2000 и оптимизированный для реализации в бортовой аппаратуре сжатия видеоинформации космических систем наблюдения. В сравнении с алгоритмом JPEG2000 изменены вейвлет-преобразование и способ задания коэффициента сжатия. Способ задания коэффициента сжатия ориентирован на сжатие последовательности слабо коррелированных изображений, что применимо для систем наблюдения сканирующего типа. Приведены данные сравнения аппаратной реализации алгоритма JPEG2000 DWT с программными реализациями с использованием программно-аппаратного стенда исследования алгоритмов сжатия. Модуль сжатия с алгоритмом JPEG2000 DWT имеет пропускную способность до 110 Мпикс/с и позволяет создавать на его основе бортовую аппаратуру сжатия с пропускной способностью более 5 Гбит/с. Для оценки влияния алгоритма JPEG2000 DWT на целевые характеристики космических систем наблюдения предложен метод оценки снижения линейного разрешения на местности при сжатии с потерями.
Бесплатно
Основные принципы построения автоматизированной системы планирования полета Российского сегмента МКС
Статья научная
Планирование полета является одним из ключевых компонентов процесса управления полетами орбитальных комплексов, в частности, Международной космической станции (МКС). Эффективность выполнения программы полета, а также степень достижения целей и реализации задач во многом зависит от качества создаваемых планов. В связи с дооснащением Российского сегмента МКС новыми модулями, а также увеличением количества членов экипажей экспедиций до шести человек, появилась необходимость анализа готовности средств автоматизации к предстоящим изменениям. Во время работы по теме была проведена экспертная оценка существующей автоматизированной системы. Кроме того, были проанализированы процессы планирования полетных операций на борту Российского сегмента МКС на исполнительном уровне. В результате выявлена необходимость разработки принципиально новых автоматизированных средств обеспечения планирования операций на борту космических комплексов с учетом текущих объемов обрабатываемой информации в процессе планирования, а также - современных средств и подходов к реализации задач автоматизации процессов. Новая система обеспечивает непрерывный цикл планирования на исполнительном уровне. Она построена, с одной стороны, по принципу модульности, с другой - на основе единой структуры данных, что позволяет наращивать мощности системы и при этом вести обмен информацией со смежными подразделениями и международными партнерами по эксплуатации МКС.
Бесплатно
Статья научная
Появление радиационно-стойкой микроконтроллерной техники открыло новые возможности в управлении двигателя-маховика и, следовательно, в целом космическим аппаратом. Отсутствие импортонезависимого двигателя-маховика, обладающего передовыми возможностями по сравнению с отечественными и зарубежными аналогами, сделало необходимой разработку нового поколения двигателей-маховиков с цифровым микроконтроллерным управлением в АО «Корпорация «ВНИИЭМ». Такой двигатель-маховик разрабатывается как быстродействующий исполнительный орган системы ориентации и стабилизации высокодинамичного космического аппарата (максимальный управляющий момент нового двигателя-маховика - 1 Нм). В статье изложены следующие особенности создания цифрового микрокон-троллерного управления нового двигателя-маховика: организация обратной связи по скорости вращения ротора; описание основных режимов управления; рассмотрение вариантов выхода на требуемую скорость вращения ротора и автоматическая самодиагностика.
Бесплатно
Статья научная
Описывается реализация космического эксперимента «Альбедо», в рамках которого осуществлена отработка методов учёта излучения системы «атмосфера - подстилающая поверхность» при моделировании работы системы электропитания Российского сегмента Международной космической станции. В результате реализации эксперимента отработана методика определения и использования характеристик уходящего от Земли излучения в модели системы электропитания космической станции, в т. ч. разработаны методики и специальное программное обеспечение определения характеристик эффективности солнечных батарей и моделирования прихода электроэнергии от солнечных батарей с учетом альбедо Земли, а также даны соответствующие рекомендации по режимам управления системой электропитания орбитальных космических аппаратов. В результате апробации расчётных схем оценки эффективности солнечных батарей и моделирования прихода электроэнергии с учётом альбедо Земли получены обоснованные значения предложенного контрольного параметра оценки эффективности солнечных батарей служебного модуля Российского сегмента Международной космической станции.
Бесплатно
Постреляционная система управления базой данных на основе словарной технологии
Статья научная
Предстоящий этап преобразований по расширению границ применения информационных технологий в деятельности предприятий ракетно-космической отрасли подразумевает значительный рост потоков обрабатываемой информации. Для надёжного и безопасного хранения, передачи, классификации и последующего анализа информации различного вида необходимо располагать технологиями, способными поддержать не только внутреннюю деятельность предприятия, но и предоставить возможность прогнозирования стоимости и сроков выполнения опытно-конструкторских работ, основываясь на высоких требованиях к изделиям ракетно-космической техники и текущих производственных условиях. Болъшие объёмы данных, а также их структурное разнообразие существенно влияют как на сложность проектирования реляционных баз данных, так и на скорость выполнения запросов. Отказ от однозначности полей в реляционной базе данных (отказ от требований первой нормальной формы) приводит к постреляционной модели данных. В постреляционной модели данных существенно сокращается количество таблиц (за счёт их вложения) при сохранении простоты структуры и возможности объектного подхода. При построении системы управления постреляционной базой данных возникает множество технических проблем, связанных с хранением и доступом к данным. Авторы предлагают их решение путём построения системы управления постреляционной базы данных на основе словарной технологии. Разработанная авторами словарная технология обладает функциональной полнотой и высокой скоростью работы с информацией, представленной в лексикографическом виде. Блочное построение базы данных позволяет представить данные в виде многомерных кубов, что присуще многомерным базам данных. Хранение данных организовано в виде словарей, количество которых определяется количеством блоков, количеством атрибутов и способом представления таблиц с учётом возможности ведения вложенных таблиц. Управление большим количеством словарей реализовано в виде словарного диспетчера. Диспетчер на основе словаря организует доступ ко всем составляющим словарей базы данных. Построение словаря специальной структуры решает задачу пополнения базы данных без существенной перестройки словаря хранения данных, при этом нет необходимости использования процедур индексации. Структура данных описана в словаре-справочнике, что позволяет оперативно изменять структуру базы данных без необходимости коррекции хранения данных. Для выполнения запросов разработан словарный язык запросов, позволяющий задавать множество условий для отбора информации. Данный подход представляется перспективным в плане создания промышленных систем управления базами данных.
Бесплатно
Статья научная
Создание микроконтроллерной системы управления двигателем-маховиком для высокодинамичных космических аппаратов на российской элементно-компонентной базе позволило сформулировать постановку задачи по поиску функции управления в режиме заданной скорости вращения ротора двигателя-маховика. В данной статье изложен один из возможных вариантов математического исследования поставленной задачи, а именно - применение структурного анализа, базирующегося на теории графов. В рамках решения поставленной задачи был построен граф отработки новой требуемой скорости, а для рассмотрения варианта стохастического случая построены характеризующие его матрицы инцидентности и смежности. Поставленная задача была решена с помощью степенной матрицы, преобразующей множество смежных матриц графа допустимых маршрутов решения, найдена функция управления в реальном масштабе времени. По итогам проделанной работы осуществлены натурные испытания созданной функции управления скоростью вращения ротора двигателя-маховика, построена математическая модель функции управления в реальном масштабе времени, и сделаны выводы о возможности внедрения результатов данного исследования.
Бесплатно
Статья научная
В работе представлен новый подход к разработке многокристальных систем на базе программируемых логических интегральных схем (ПЛИС), реализующих объемные алгоритмы управления космическими аппаратами. При этом подходе учитываются требования по стойкости к специальным факторам и специфика реализуемых алгоритмов. Описан принцип разделения единого алгоритма на функциональные узлы и принципы их взаимодействия. Предложена методика защиты межкристальных связей с помощью кодов, восстанавливающих ошибки, с учетом вероятности возникновения ошибок в кодере. Обобщены результаты тестирования математической модели метода радиационно-стойкого кодирования на базе сверточного кода, а также испытания имплементации разработанной схемы в кристаллы ПЛИС. Сделаны выводы о перспективах применения данного метода с учетом расширения номенклатуры доступных к применению ПЛИС российского производства.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена задача построения адаптивного закона управления с настраиваемой моделью для управления угловым движением космического аппарата при неполном составе измерений вектора состояния и параметрической неопределенности объекта управления. В качестве объекта управления рассматривалась космическая платформа с вращающимся солнечным парусом. Конструкция космического аппарата включает в себя солнечный парус в виде вращающегося пленочного диска с центральной жесткой вставкой, приборный отсек с целевой аппаратурой и компенсирующий силовой гироскоп с регулируемой скоростью вращения ротора. Синтез регулятора (обратной связи) и адаптивного наблюдателя осуществлен с использованием метода последовательного замыкания мод движения (модифицированного метода модального управления, представляющего собой итеративный численный алгоритм, позволяющий работать с динамическими системами большой размерности). Проведено математическое моделирование этапа гашения начальных угловых скоростей космического аппарата, результаты которого демонстрируют эффективность рассматриваемых адаптивных алгоритмов управления и численных процедур модального управления.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается динамика углового движения космического аппарата на высокоэллиптической орбите. Разработан алгоритм управления угловым движением космического аппарата и разгрузки кинетического момента инерционных исполнительных органов космического аппарата на высокоэллиптической орбите, использующий для этого гравитационный момент. Для построения законов управления ориентацией и разгрузки накопленного кинетического момента космического аппарата применяется метод точного размещения полюсов. Получено численное решение задачи управления ориентацией и разгрузкой кинетического момента космического аппарата на высокоэллиптической орбите по всем трем каналам управления на участке орбиты, свободном от выполнения целевой задачи, в окрестности перигея. Также произведен анализ устойчивости системы линеаризованных дифференциальных уравнений, описывающих динамику поведения космического аппарата на высокоэллиптической орбите.
Бесплатно
