Создание гетерогенной имитационной модели командно-измерительной системы космического аппарата
Автор: О.С. Исаева, Л.Ф. Ноженкова, А.В. Мишуров, А.Н. Камышников, В.В. Евстратько, А.В. Черниговский
Журнал: Космические аппараты и технологии.
Рубрика: Космическое приборостроение
Статья в выпуске: 2, 2020 года.
Бесплатный доступ
В статье представлены программные инструменты, предназначенные для построения гетерогенных моделей путем программной интеграции логических моделей, методы работы которых заданы в базах знаний и инженерных моделей, созданных в среде технического моделирования. Для построения логических моделей используется разработанное авторами программное обеспечение «Программно-математическая модель бортовой аппаратуры командно-измерительной системы». Инженерные модели строятся в среде графического программирования LabVIEW. Описаны функции разработанного программного обеспечения для создания графических схем моделей, разработки структур данных и пакетов телеметрической информации, формирования базы команд и задания методов работы элементов модели в правилах баз знаний. Построен пример гетерогенной модели, имитирующей логику функционирования бортовой аппаратуры командно-измерительной системы космического аппарата, который включает библиотеку виртуальных приборов для моделирования приемо-передающего тракта и базу знаний с правилами взаимодействия бортовых систем при приеме, передаче, отработке и квитировании команд. Приведенный пример демонстрирует точки интеграции логических имитаторов и виртуальных приборов. Модель позволяет выполнять оценку параметров приемо-передающего тракта и влияния дестабилизирующих факторов на обеспечение качества линии связи, имитировать формирование и преобразование сигнала, поступающего от источника информации – наземного сегмента – в бортовую аппаратуру, и при обеспечении необходимого уровня сигнала моделировать логическое взаимодействие систем. Каждый элемент модели может быть изменен и переработан специалистом предметной области в зависимости от специфики решаемых задач.
Бортовая аппаратура, командно-измерительная система, космический аппарат, имитационное моделирование, виртуальный прибор, база знаний
Короткий адрес: https://sciup.org/14117438
IDR: 14117438 | УДК: 004.94 | DOI: 10.26732/j.st.2020.2.05
Creation of the spacecraft’s command-and-measurement system’s heterogeneous simulation model
This article presents software tools designed for construction of heterogeneous models by software integration of logical models having their work methods set in the knowledge bases and engineering models created in a technical simulation environment. In order to build logical models we use our software «Software-and-mathematical model of the command-andmeasurement system’s onboard equipment». Engineering models are built in the graphical programming environment of the LabVIEW. The software functions are described for creation of graphical schemes of models, data structures and telemetry data packages design, creation of the command base and setting of the methods of the model’s elements work in the knowledge bases’ rules. We provide an example of a heterogeneous model simulating the logics of the spacecraft’s command-and-measurement system’s onboard equipment operation including the library of virtual devices for the receiving and transmitting path simulation and the knowledge base with the rules of the onboard system’s interaction during reception, transmission, execution and confirmation of commands. This example demonstrates the points of integration of logical simulators and virtual devices. The model allows to assess the parameters of the receiving and transmitting path and the influence of destabling factors on communication line’s quality, simulate generation and transformation of the signal coming from the source of information – ground segment – to the onboard equipment and simulate logical interaction of the systems if the necessary signal level is provided. Each element of the model can be transformed and processed by the subject area’s specialist depending on the specifics of the solved tasks.
Список литературы Создание гетерогенной имитационной модели командно-измерительной системы космического аппарата
- Eickhoff J. Simulating Spacecraft System. Berlin : Springer, 2009. 376 p.
- System engineering general requirements. ECSS-E-ST-10-03C. Noordwijk : ESA Requirements and Standards Division, 2012. 100 p.
- Девятков В. В. Методология и технология имитационных исследований сложных систем: современное состояние и перспективы развития : монография. М. : ИНФРА-М, 2013. 448 с.
- Strzepek A., Esteve F., Salas S., Millet B., Darnes H. A training, operations and maintenance simulator made to serve the MERLIN mission // Proceedings of the 14th International Conference on Space Operations. NY, American Institute of Aeronautics and Astronautics. 2016. pp. 1736–1746.
- Stanley G. M. Experiences using knowledge-based reasoning in online control systems // Symposium on computer aided design in control systems. Swansea, UK. 1991. pp. 11–19.
- ГОСТ Р 53802-2010 «Системы и комплексы космические. Термины и определения». М. : Стандартинформ, 2011.
- Ноженкова Л. Ф., Исаева О. С., Грузенко Е. А. Программно-математическая модель бортовой аппаратуры командно-измерительной системы // Исследования наукограда. № 4 (14). 2015. С. 50–59.
- Панько С. П., Мишуров А. В. Пути оптимизации при проектировании контрольно-проверочной аппаратуры сложных радиотехнических систем // Исследования наукограда. № 4 (14). 2015. С. 33–35.
- Техническое задание на выполнение НИОКТР «Создание высокотехнологичного производства современной бортовой аппаратуры командно-измерительной системы в стандартах, основанных на рекомендациях международного консультационного комитета по космическим системам данных (CCSDS), для использования на негерметичных космических аппаратах». ТЗ 220-2746-13 [Электронный ресурс]. URL: https://4science.ru/project/02-G25-31-0041 (дата обращения: 05.08.2020).
- Packet Telecommand Standard ESA PSS-04-107. Issue 2: European space agency (ESA), 1992, P. 166.
- Packet Telemetry Standard ESA PSS-04-106. Issue 1: European space agency (ESA), 1988, P. 73.
- LabVIEW function and VI reference manual. Texas, National Instruments Corporation, 2003. 349 p.
- Russel S., Norvig P. Artificial Intelligence: A Modern Approach // 3rd Edition. Prentice Hall. 2010. 1152 p.
- Hernandez J. A., Peters T. J. Intelligent decision support for assembly system design // The 3rd conference on innovative applications of artificial intelligence. California, The AAAI Press. 1991. pp. 135–156.
- Ноженкова Л. Ф., Исаева О. С., Евсюков А. А. Инструменты компьютерного моделирования функционирования бортовой аппаратуры космических систем // Труды СПИИРАН. 2018. Вып. 56. C. 144–168. doi: 10.15622/sp.56.7.
- Isaeva O. S., Koldyrev A. Yu., Chernigovskiy A. S., Mishurov A. V., Kamyshnikov A. N., Evstratko V. V. Automated support for spacecraft onboard equipment design on the basis of a heterogeneous model // Journal of Physics: Conference Series, vol. 1353, no. 1, 2019, pp. 012011, doi:10.1088/1742-6596/1353/1/012011.
- Жгун А. В., Голубятников М. А., Мишуров А. В. Программно-аппаратный комплекс разработки и отладки методов формирования перспективных сигналов систем спутниковой связи // XV Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых. Красноярск : СФУ, 2019. С. 1889–1892.
- Gorchakovsky A., Evstratko V., Kamyshnikov A., Panko S., Sukhotin V., Mishurov A. Automatic equipment for testing of complex multiparametric intelligent devices // 2017 International Siberian Conference on Control and Communications, SIBCON 2017.
