Способ повышения достоверности передачи через параллельную магистраль в бортовой аппаратуре управления космических аппаратов

Космическое электронное приборостроение

Как видно по рисунку, лабораторный стенд состоит из корпуса испытательного стенда, экспериментального образца ЗД, коллиматора и двух персональных компьютеров. При этом один из персональных компьютеров (ПК1) с монитором высокого разрешения представляет собой имитатор звездного неба, на котором воспроизводится изображение звездного неба с учетом динамики КА. На втором персональном компьютере (ПК 2) выполняется бортовое программное обеспечение ЭО ЗД.

Корпус представляет собой ящик, в котором предусмотрена возможность установки монитора имитатора звездного неба, коллиматора и экспериментального образца звездного датчика. Он обеспечивает защиту от воздействия внешних источников света.

Коллиматор представляет собой двухлинзовый объектив, расположенный на небольшом расстоянии от среза оправы, для возможности совмещения его с входным зрачком объектива ЭО ЗД. Коллиматор создает изображение экрана имитатора звездного неба в бесконечности, таким образом позволяя воспроизвести условия космического пространства при съемке звездного неба.

В ходе функционирования стенда имитатор звездного неба воспроизводит изображение звездного неба, которое с помощью коллиматора проецируется на оптическую систему ЭО ЗД, и ЭО ЗД производит съемку звездного неба. Персональный компьютер, на котором установлено бортовое программное обеспечение звездного датчика, производит обработку полученного изображения и определение текущих параметров ориентации ЭО ЗД на основе алгоритмов предварительной обработки изображения, распознавания звезд и определения ориентации. Кроме того,

на персональном компьютере с помощью специальной программной системы выполняется анализ полученных параметров ориентации на предмет их отклонения от параметров ориентации, полученных с помощью уравнений динамики КА, а также анализ качества полученных изображений звездного неба.

Таким образом, данный лабораторный стенд позволяет оценить качество работы программно-математического обеспечения ЭО ЗД, определить и выявить его погрешности, а также оценить качество изготовления оптической системы ЭО ЗД. Кроме того, он позволяет демонстрировать работу звездного датчика, наглядно отображать его текущие параметры ориентации, что дает основание для его использования в качестве методической базы для обучения студентов по космическим специальностям.

Библиографическая ссылка

1. Молдабеков М. М., Елубаев C. А., Алипбаев К. А., Бопеев Т. М., Сухенко А. С. Разработка оптической системы звездного датчика для космических аппаратов // Решетневские чтения : материалы Междунар. науч. конф. (Красноярск, 12-14 ноября 2013 г.). Красноярск, 2013. С. 237-238.

Reference

1. Moldabekov M. M., Yelubayev S. A., Alipbayev K. A., Bopeyev T. M., Sukhenko S. A. Development of optical system of star tracker for satellites // Reshetnevskie chteniya : proceedings of international scientific conference. 2013. P. 237-238.

© Елубаев С. А., Алипбаев К. А., Шамро А. В., Бопеев Т. М., Сухенко А. С., 2014

УДК 629.78.05.017.01

СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ДОСТОВЕРНОСТИ ПЕРЕДАЧИ ЧЕРЕЗ ПАРАЛЛЕЛЬНУЮ МАГИСТРАЛЬ В БОРТОВОЙ АППАРАТУРЕ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

А. Н. Капустин

ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52

E-mail: kapustin@npopm.ru

Показан способ повышения надежности при передаче информации через параллельную магистраль в бортовой аппаратуре управления.

Ключевые слова: надежность параллельной магистрали, парирование отказов на параллельной магистрали.

THE METHOD TO INCREASE RELIABILITY AT INFORMATION TRANSFER THROUGH A PARALLEL BUS IN ONBOARD EQUIPMENT OF SPACECRAFT CONTROL

A. N. Kapustin

JSC "Information Satellite Systems" named after academician M. F. Reshetnev" 52, Lenin str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: kapustin@npopm.ru

Решетневскуе чтения. 2014

The method to increase reliability is shown when there is information transfer through a parallel bus in onboard equipment of spacecraft control.

Keywords: failure stability ofparallel bus, parrying of refusals on the parallel bus.

Бортовая аппаратура управления современных КА должна иметь высокую надежность. Достигается это в основном резервированием (дублированием, троированием и т. п.), что влечет за собой введение аппаратной избыточности.

Экономически наиболее целесообразно применять более низкий уровень избыточности, поэтому при создании толерантной аппаратуры управления часто используют дополнительное резервирование на уровне отдельных модулей или локальное резервирование [1].

Блоки управления современных КА являются устройствами автоматики, использующими традиционные контроллеры с параллельной шиной, так как параллельная передача данных между контроллером и устройствами ввода-вывода является по своей организации наиболее простым способом обмена. С архитектурной точки зрения, параллельная шина является центральным системным элементом с высокой потенциальной ненадежностью. Она содержит десятки сигналов, к которым подключаются все модули своими активными интерфейсными элементами (шинными приемопередатчиками). Отказ любого элемента, при котором нарушаются электрические характеристики хотя бы одного сигнала, может привести к выходу из строя всей шины и, как следствие, переходу на резервный комплект, что лишает возможности использование остальных исправных модулей.

Особую важность приобретают случаи повышения живучести КА, когда необходимо выдать команду управления даже при наличии отказа в шине данных, например, вне зоны радиовидимости.

Для локального повышения помехоустойчивости модулей вывода известно достаточно много источников информации, например [2], где предложено использовать устройство, информация в котором трехкратно записывается со смещением на один разряд в три регистра и поразрядно мажорируется. Способ хорошо зарекомендовал себя в аппаратуре, работающей в условиях действия тяжёлых заряженных частиц (ТЗЧ), действию которых подвержены элементы памяти. Поражение элементов памяти носит вероятностный характер, а для парирования в них одного отказа вводят троирование (регистры пространственно разнесены). Однако данное устройство не сможет парировать отказы в нескольких подряд разрядах шины данных.

Повысить достоверность информации при передаче через параллельную магистраль позволяет способ, предложенный в работе [3]. Способ основан на трехкратной выдаче информации, причем первую передачу осуществляют без изменений в прямом коде, вторую в инверсном коде, третью снова в прямом коде, но с перестановкой разрядов со смещением на п/2 (где п - число разрядов магистрали) влево (вправо). На приемной стороне первую посылку принимают без изменений в прямом коде, вторую посылку инвертируют, а в третьей осуществляют обратную переста-

новку со смещением на n/2 вправо (влево). Преобразованные посылки поразрядно мажорируют, информация с выходов мажоритаров является выходной информацией.

Достоверность принятой информации определяют путем поразрядного сравнения информации в прямом коде с информацией после мажорирования, при этом, если число разрядов с совпавшей информацией меньше, чем n/2, информацию считают недостоверной.

Количество исправленных разрядов N в данном случае будет определяться как N = n / 2,

где n - число разрядов в шине данных магистрали. Поэтому наличие неисправностей в первой или во второй половине разрядов шины данных магистрали будет парировано.

Данный способ при небольшой избыточности позволяет повысить живучесть блоков управления КА за счет способности выдачи команд управления из контроллера в исполнительные устройства даже при наличии половины отказавших разрядов в шине данных параллельной магистрали.

Библиографические ссылки

1. Горностаев А. И, Капустин А. Н., Зубавичус В. А., Колесников С. М. Применение магистрально-модульного принципа при построении бортовой аппаратуры бортового комплекса управления космических аппаратов // Решетневские чтения : матер. XII Междунар. науч. конф. / СибГАУ. Красноярск, 2009. С. 20-22.

2. Патент 2451323 РФ: МКИ G06F 3/00, 3/14. Устройство для вывода информации / А. Н. Капустин, Н. С. Палий. Заявл. 31.03.2011. Опубл. 20.05.2012. Бюл. №14.

3. Заявка 2012147620 РФ: МКИ G06F13/38, G06F11/08. Способ передачи цифровой информации через параллельную магистраль / А. Н. Капустин, Ф. А. Лукин. Заявл. 08.11.2012.

References

1. Gornostaev A. I., Kapustin A. N., Zubavichus V. A., Kolesnikov C. M. The application of the main-modular principle for building on-Board equipment on-Board complex control of spacecraft.//Reshetnev s readings: materials of XII International Scientific Conference, Siberian State Aerospace University. Krasnoyarsk, 2009, рр. 20-22.

2. Patent 2451323 RF. МЮ G06F 3/00, 3/14. The device for information output. Kapustin A. N., Paliy N. S. 2012. Byul. № 14.

3. Zayavka 2012147621 RF. МЮ G06F13/38, G06F11/08. The method is shown at an information transfer through a parallel bus. Kapustin A. N., Lukin F. A.

© Капустин А. Н., 2014