Программно-временное и маршрутизирующее устройство бортовой аппаратуры командно-измерительной системы

Полезная модель относится к области вычислительной техники и предназначена для использования в бортовой аппаратуре (БА) командно-измерительной системы (КИС) для управления космическим аппаратом (КА). БА КИС предназначена для приёма с земных станций (ЗС) КИС разовых команд (РК) и командно-программной информации (КПИ), их декодирования и ретрансляции бортовым системам, а также для формирования квитанций (КВ) и телеметрических кадров (ТМК) и передачи их на ЗС КИС.
Ближайшим аналогом предлагаемой полезной модели является программно-временное устройство (ПВУ) БА КИС, известное из патента на полезную модель RU 168 932, опубликованном в 2017 г. В RU 168 932 ПВУ используется в составе декодера командной и телеметрической информации (ДКТИ) БА КИС. Предлагаемый декодер командной и телеметрической информации бортовой аппаратуры командно-измерительной системы, содержащий декодер разовых команд и командно-программной информации, блок обработки телеметрии, программно-временное устройство и коммутационную матрицу, соединенный с бортовыми источниками квитанций и телеметрической информации, с цифровым приемником и цифровым формирователем ответного сигнала, выполнен в виде одного прибора. При этом декодер разовых команд, командно-программной информации и блок обработки телеметрии реализованы на одной программируемой логической интегральной схеме.
Однако, данное техническое решение имеет свои недостатки, такие как: увеличение количества технологических команд управления невозможно без увеличения входных каскадов приёма, отсутствует возможность приёма команд управления при штатной эксплуатации, а также существуют ограничения на применение БА КИС в перспективных КА с использованием SpaceWire.
Практическое применение предложенной полезной модели позволит использовать существующую в настоящее время БА КИС в перспективных КА при минимальных доработках аппаратуры, обеспечив приём технологических и штатных команд ПВУ по интерфейсу высокоскоростного межприборного информационного обмена и комплексирования бортовых систем КА – SpaceWire, а также расширить функциональность БА КИС при сохранении массогабаритных характеристик, что приводит к повышению надёжности приёма технологических команд управления.
Предложенное ПВМУ в отличие от аналога включает в себя программируемую логическую интегральную схему (ПЛИС) с использованием сложного функционального блока (СФБ) SpaceWire и соединяется с ДКТИ через маршрутизатор SpaceWire.
Предложенная полезная модель поясняется структурной схемой, где:
1 – три комплекта ДКТИ-1, ДКТИ-2, ДКТИ-3,
2 – два комплекта ПВМУ-1 и ПВМУ-2,
3 – ПЛИС,
4 – маршрутизатор SpaceWire,
5 – блок выдачи временных меток (БВМ),
6 – коммутационно-распределительное устройство (КРУ),
7 – дублированное бортовое синхронизирующее устройство (БСУ),
8 – дублированный бортовой комплекс управления (БКУ),
9 – дублированная бортовая аппаратура телесигнализации (БАТС).
ПВМУ 2 представляет собой два независимых комплекта: ПВМУ-1 и ПВМУ-2. Каждый комплект ПВМУ 2 состоит из трёх независимых БВМ 5. БВМ 5 каждого комплекта выдаёт временные метки, которые используются для переключения комплектов ДКТИ 1 и приёмо-передающее устройство (ППУ) в случае их отказа и для управления режимами работы ППУ иДКТИ 1.
Каждый комплект выдаёт последовательность из четырёх временных меток: М24, М1, М2 и М3. ПВМУ-1 выдаёт метки М24 с периодом 24 ч ± 5 мин спустя 24 ч  ± 5 мин после подачи питания. ПВМУ-2 выдаёт метки М24 с периодом 24 ч ± 5 мин спустя 26 ч  ± 5 мин после подачи питания. Метка М1 выдаётся через 15 мин ± 5 с после выдачи метки М24. Метка М2 выдаётся через 30 мин ± 5 с после выдачи метки М24. Метка М3 выдаётся через 45 мин ± 5 с после выдачи метки М24. Длительность выдачи всех меток составляет (40 – 100) мс.
Управление ПВМУ 2 осуществляется по РК040 и РК045, поступающим от маршрутизатора SpaceWire  4 в ПЛИС 3. Обе РК осуществляют перезапуск ПВМУ. После обработки РК045 ПВМУ-1 выдаёт метку М24 через 24 ч ± 5 мин, ПВМУ-2 – через 26 ч ± 5 мин. Период выдачи меток М24 и время выдачи меток М1, М2 и М3 сохраняются. После обработки РК040 ПВМУ-1 выдаёт метку М24 через 12 ч ± 5 мин, ПВМУ2 – через 14 ч ± 5 мин. Период выдачи меток М24 становится равным 12 ч ± 5 мин, время выдачи меток М1, М2 и М3 не изменяется.  Длительность всех выдаваемых меток сохраняется.
Для передачи в ПВМУ 2 технологических команд вместо оптоэлектронных каскадов, ранее выделенных для каждой технологической команды отдельно, также используется маршрутизатор SpaceWire 4, что позволяет не увеличивать массогабаритные параметры ПВМУ2.
Для проверки работы ПВМУ 2 предусмотрены технологические команды: «Ускорение», «Блокировка 1», «Блокировка 2», «Блокировка 3».
Команда «Ускорение» позволяет ускорить выдачу всех временных меток в 30 раз. В этом случае ПВМУ-1 будет выдавать метку М24 с периодом (48 ± 5) мин через (48 ± 5) мин после перезапуска, ПВМУ-2 будет выдавать метку М24 с периодом (48 ± 5) мин через (52 ± 5) мин после перезапуска. Метка М1 будет выдаваться через (30 ± 5) с, М2 – через 1 мин ± 5 с, М3 – через 1,5 мин ± 5 с после выдачи метки М24.
Команды «Блокировка 1», «Блокировка 2» и «Блокировка 3» позволяют блокировать выдачу временных меток от первого, второго и третьего БВМ обоих комплектов ПВМУ2.
ПВМУ 2 также используется как маршрутизирующее устройство между ДКТИ 1, БКУ 8, БАТС 9 и БСУ 7, позволяя обмениваться следующими видами информации: РК и КПИ от ДКТИ 1 в БКУ 8, квитанции на РК и КПИ от БКУ 8 в ДКТИ 1,телеметрическая информация (ТМИ) от БАТС 9 в ДКТИ 1, запрос ТМИ от ДКТИ 1 в БАТС 9, код бортовой шкалы времени (БШВ) от  БСУ 7 в ДКТИ 1.
При практическом использовании предложенной полезной модели можно применять с минимальными доработками существующую БА КИС в перспективных космических аппаратах, использующих интерфейсы и протоколы высокоскоростного межприборного информационного обмена и комплексирования бортовых систем космических аппаратов SpaceWire.