В рубрику "Практикум" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Георгий Паутов
заместитель генерального директора ЗАО "АРД Сатком Сервис"
Спутниковому оператору в общем случае для управления и контроля спутниками от момента запуска и до конца жизненного цикла необходимо создать следующую организационную структуру:
Центр управления спутниками отвечает за управление космическим аппаратом и его системами, не связанными с выполнением основной функции, а именно:
Контрольно-измерительные станции находятся в каждом обслуживаемом регионе. Они отслеживают положение космического аппарата, принимают от него телеметрию и передают на него команды управления в интересах ЦУС, а также контролируют состояние ИСЗ в интересах ТОЦУ. КИС оборудованы средствами накопления и обработки определенных объемов данных телеметрии и данных по углу видения и расстояния до спутника, уровня пилот-сигнала, идентификации пилот-сигнала и его частоты для передачи в ЦУС.
Станции мониторинга спектра обычно совмещаются со средствами КИС и образуют единую систему. Они тесно взаимодействуют с ТОЦУ и в основном отвечают за:
Вне зависимости от места запуска, типа носителя и ограничений полезной нагрузки запуск на геостационарную орбиту обычно осуществляется в четыре этапа:
Каждый из этапов требует высочайшей точности исполнения маневров. Управление и контроль при выводе осуществляется силами средств, размещенных в месте пуска и/или вдоль траектории. Эти станции могут использовать те же частотные диапазоны (как правило, С и Ки), что п основные контрольно-измерительные комплексы, или же диапазон S. Функции станций - измерение дальности и углов, телеметрия и управление.
В фазе управления положением спутника ЦУС:
На сегодняшний день каждый оператор может для себя самостоятельно выбрать вариант построения ЦУС: использовать собственную разработку или универсальное решение от специализированных компаний (таких, например, как аппаратно-программный комплекс EPOCH от Integral Systems). Последнее решение особенно выгодно для тех спутниковых операторов, которые используют спутники различных производителей.
Отслеживание положения спутника и управление им, съем телеметрии осуществляются специальными контрольно-измерительными комплексами. В течение всего периода существования спутника комплекс должен обеспечивать в упрощенном виде решение двух задач:
Радиоконтакт со спутником обеспечивается посредством одной или нескольких КИС, в то время как обработка информации и формирование команд управления осуществляется ЦУС. Хотя спутник и "висит" над одной точкой на поверхности Земли, для большей надежности рекомендуется использовать несколько разнесенных в пространстве станций.
Точность стояния ИСЗ должна обеспечивать его отклонение по долготе очень узким окном приблизительно в ±0,1°(или менее). Официальных пределов точности удержания по широте нет, но с технической точки зрения реально удержание в тех же пределах.
На спутник действует много внешних факторов, влияющих на его положение на орбите. Это и притяжение Солнца и Луны, и солнечный ветер, и неравномерность земного притяжения. Для нейтрализации этих воздействий приходится использовать средства коррекции орбиты спутника.
Это означает, что орбита ИСЗ должна быть определена с большой точностью. На основании реальных данных о положении и знаний о воздействующих дестабилизирующих факторах делается прогноз изменения. Это позволяет планировать соответствующие маневры, гарантирующие, что спутник никогда не выйдет за пределы заданного квадрата. Частота таких действий определяется заданными пределами и положением спутника относительно экватора. В некоторых случаях для окна в 0,05° приходится осуществлять коррекцию раз в неделю.
Дальномерные измерения осуществляются посредством замера расстояния до спутника от двух достаточно разнесенных в пространстве станций или же посредством измерения расстояния до спутника и угловых измерений направления на ИСЗ с одной станции. Точность таких измерений должна находиться в пределах 50-100 м для расстояния и быть меньше размеров окна для угловых. Современные методы оценки положения на орбите основываются на обработке информации в реальном масштабе времени с использованием технологии рекурсивного оценивания (калмановская фильтрация).
Специальные требования к антенным системам
С технической точки зрения это означает, что необходимо использовать специальные антенные системы и методы сопровождения. Обычные связные антенные системы не обеспечивают решения задачи с достаточным качеством.
Специальная конструкция опорно-поворотного устройства и специальная же система управления должны обеспечивать:
Системы телеметрии и управления
Существует постоянная необходимость отслеживать состояние большого числа систем спутника, корректировать их работу в случае отклонения от стандартного режима и управлять работой резервируемого оборудования и полезной нагрузки. Для первого служат системы телеметрии, а для второго - управления.
Наиболее важными объектами контроля являются:
Помимо контроля состояния систем спутника необходимо осуществлять проверку технического состояния и соответствия заданным параметрам бортового радиоэлектронного оборудования. Это обеспечивает предоставление качественной связи - то есть решает главную задачу спутника - путем измерения:
Решением данной задачи на этапе введения спутника в эксплуатацию и в течение службы занимаются системы орбитальных испытаний (ЮТ).
В первом случае в отсутствие полезной загрузки процесс прост и традиционен, во втором случае приходится применять специальные технологии, позволяющие проводить тестовые измерения на фоне нормальной работы спутника без создания помех пользователям.
Как и все в мире, системы управления и контроля космическими аппаратами постоянно изменяются и совершенствуются: появляются новые технологические средства построения систем, более мощные средства и современные методы обработки информации, что в целом должно еще в большей степени увеличивать сроки полезного функционирования ИСЗ.
Опубликовано: Специальный выпуск "Спутниковая связь и вещание"-2010
Посещений: 15320
Автор
| |||
В рубрику "Практикум" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
