Тенденции развития способов передачи и средств регистрации телеметрической информации ракетно-космической техники Соединенных Штатов Америки

ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ СПОСОБОВ ПЕРЕДАЧИ И СРЕДСТВ РЕГИСТРАЦИИ ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ СОЕДИНЕННЫХ ШТАТОВ АМЕРИКИ

ЭО! 10.24411/2072-8735-2018-10117

Шпаков Павел Алексеевич, Ключевые слова: телеметрическая информация,

космодром "Плесецк", Архангельская область, телеметрические стандарты, Договор о СНВ,

г. Мирный, Россия, pshpakov@yandex.ru средства регистрации, 106.

В современных условиях политической обстановки на международной арене, большое значение имеет не только совершенствование собственных средств стратегических наступательных вооружений, но и контроль за совершенствованием стратегических наступательных вооружений Соединенных Штатов Америки. Для объективного контроля совершенствуемых параметров и систем ракетно-космической техники основным инструментом служит телеметрическая информация, вырабатываемая на борту летательных аппаратов. В соответствии с международным Договором между Российской Федерации и Соединенными Штатами Америки о мерах по дальнейшему сокращению и ограничению стратегических наступательных вооружений, между двумя странами производится обмен телеметрической информацией по проводимым летным испытаниям межконтинентальных баллистических ракет и баллистических ракет подводных лодок обеих стран.

Полученная по этому договору телеметрическая информация позволяет оценить летно-технические характеристики баллистических ракет и работу различных систем, в том числе систем приема и регистрации телеметрической информации. Автор статьи, используя результаты анализа телеметрической информации американских баллистических ракет, раскрывает основные тенденции развития способов передачи и средств регистрации телеметрической информации ракетно-космической техники CША. Показан широкий спектр используемых Соединенными Штатами Америки методов передачи телеметрической информации в эфир при проведении пусков баллистических ракет. Особое внимание обращено на совершенствование наземной аппаратуры приема и регистрации телеметрической информации. Изложенные автором тенденции развития способов передачи и средств регистрации телеметрической информации свидетельствуют о постоянном развитии этих технических систем и поиске оптимальных решений для достоверной и помехоустойчивой передачи телеметрической информации в эфир, а также для средств ее регистрации.

Информация об авторе:

Шпаков Павел Алексеевич, научный сотрудник, космодром "Плесецк", Архангельская область, г. Мирный, Россия

Для цитирования:

Шпаков П.А. Тенденции развития способов передачи и средств регистрации телеметрической информации ракетно-космической техники Соединенных Штатов Америки // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2018. Том 12. №7. С. 33-36.

For citation:

Shpakov P.A.

г Г\

Обмен телеметрической информацией (ТМИ), зарегистрированной при проведении пусков межконтинентальных баллистических ракет (МБР) и баллистических ракет подводных лодок (БРПЛ). являлся одной их составных частей договорных обязательств между Российской Федерацией и США по ограничению и сокращению стратегических наступательных вооружений (Договор о СНВ). В статье IX Договора о CIIB определен порядок обмена ТМИ. В соответствии с этой статьей, по взаимному согласию Сторон на паритетной основе осуществляется обмен телеметрической информацией о пусках МНР и БР1 1J1 [ 1 ].

Практика обработки ТМИ ракет США и рамках Договора о СИВ [1, 2] показывает, что американской Стороной постоянно ведется работа по разработке и совершенствованию ракетно-космической техники в области передачи и приёма измерительной информации.

Можно выделить следующие направления развития способов и средств передачи и регистрации телеметрической информации:

- применение различных видов помехоустойчивого кодирования телеметрических сигналов;

- применение различных методов модуляции сигнала для передачи информации;

- активное использование поднесу тих частот для передачи ТМИ;

- совершенствование аппаратных средств регистрации ТМИ.

В США регулированием вопросов в области телеметрии занимается межполигонная рабочая группа по контрольно-измерительным средствам - Interrage Instrumentation Group {IMG). Телеметрические стандарты США ¡RIG 106-86 [3], разработанные данной группой, допускают к применению следующие способы представления двоичного кода: NRZ-L (без возвращения к уровню «0»), NRZ-M (без возвращения к значению «0»), NRZ-S (без возвращения в область «0»), В1ф-L (би-фазовый уровень или «расщепление фазы»), В1ф-М (би-фазовый признак), В/ф-S (би-фазовое пространство), DBItjhM, DBI(j>-S. За время действия Договора о СИВ, американской Стороной наиболее часто применяются типы кодирования: NRZ-L, NRZ-S, Шф-L, а типы кодирования ОВ!ф-М, DBIijhS не применялись и были исключены из последующих редакций телеметрических стандартов США IRIG.

Для передачи ТМИ боеголовок (БГ) американской Стороной применяется помехозащшцённый 15-битный тип кодирования RNRZ-L.

Телеметрические стандарты США IRIG 106-86 предполагают использование в качестве первой ступени модуляции кодов о-импульсную модуляцию (КИМ) (PSM pulse-cock modulation) и амплитудно-импульсную модуляцию (АИМ) (РАМ pulse-amplitude modulation). В качестве второй ступени — частотную (ЧМ) {FM frequency modulation) или фазовую (ФМ) (РМphase modulation) модуляцию.

За все время действия Договора о СНВ при передаче ТМИ а эфир американской Стороной активно используются различные виды модуляции сигнала. К основным видам модуляции сигнала относятся:

- КИМ/ЧМ (используется с 1970 года), в США называется фильтруемая непрерывная фазовая манипуляция (модуляция) со сдвигом частоты (CPFSK);

- КИМ/ФМ. Разновидностью фазовой модуляции является бинарная или двух полярная фазовая манипуляция (BPSK phase shift keying) [3].

Телеметрические стандарты США IRIG 106-01 предусматривают, кроме описанных ранее, использование новых видов модуляции таких как квадратурная фазовая манипуляция Фехера (FOPSK Feher 's-palented quadrature phase shift keying), и другие модификации квадратурной фазовой манипуляции (OQPSK offset quadrature phase shift keying) [4].

С 2004 года количество модификаций квадратурной фазовой манипуляции увеличилось (SOQPSK — со сдвигом, FQPSK-JR, FQPSK-TG). В 2005 году появилась дельта модуляция (СVSD The continuously variable slope delta) [5].

В ходе проведения отдельных пусков ракет для передачи ТМИ с БГ использовались такие виды модуляции сигнала как квадратурная амплитудная модуляция (OAM-\(i quadrature amplitude modulation), и FQPSK.

Американской стороной активно используется передача ТМИ с использованием поднесущих частот (КИМ/ЧМ/ЧМ), что позволяет увеличить объем информации, передаваемой одной несущей частотой. Например, в конце 90-х годов XX века для передачи ТМИ с головной части МБР Минитмен-2 использовалось сразу 5 поднесущих частот.

В основном, иоднесущие частоты используются для передачи ТМИ БГ. На поднесущих частотах может передаваться как ТМИ содержащая кадры со множеством вложенных параметров, так и отдельный телеметрический параметр.

Широкий спектр используемых американской стороной методов передачи ТМИ в эфир при проведении пусков ракет свидетельствует о постоянном развитии и поиске оптимальных решений для достоверной и помехоустойчивой передачи ТМИ и эфир.

Наземная аппаратура приема и регистрации ТМИ также постоянно совершенствуется.

На самых ранних этапах действия Договора о СНВ использовалась аналоговая аппаратура записи ТМИ, которая позволяла производить запись ТМИ как в преддетекгорном, так и в постдетекторном режимах, кроме того она работала с поднесущими частотами. Одним из представителей аппаратуры раннего этапа был специальный магнитный регистратор (CMP) «Model 97» фирмы Metrum.

Данный СМР выполнен в виде отдельной стойки и предназначен для записи и воспроизведения ТМИ на магнитные ленты (МЛ) в кассетах диаметром от 10,5 до 16 дюймов и шириной ленты 1 дюйм. Аппаратура производит запись и воспроизведение по 14 дорожкам МЛ. Информация на носителях, совместимых е аппаратурой «Model 97» записывалась в аналоговом виде.

Для детектирования и первичной обработки ТМИ требовалось использование определенного комплекта аппаратуры. Данный комплект занимал отдельную стойку и включал: телеметрический приемник Microdin 1400MR, детектор поднесущих частот DMS-105, генератор-транслятор временного кода Datum 9310, синхронизатор бит Loral EMR 700. Для записи и воспроизведения ТМИ. кроме СМР «Model 97», использовались и другие СМР серии «Mode! 9х». Они отличались друг от друга количеством каналов и рядом других характеристик.

T-Comm Том 12. #7-2018

По мере развития телеметрической аппаратуры, в начале 2000-х годов, начали активно использоваться СМР нового на тот момент поколения «.Model 64/ARMOR». Он принципиально отличался от используемой ранее аппаратуры, и представлял собой два отдельных блока. Один из них являлся устройством записи на магнитную ленту, второй - устройством управления и демультиплексирования сигналов,

CMP «Model 64/ARMOR» мог использоваться не только для работы с ТМИ МБР и БРПЛ, но и для записи и воспроизведения на кассеты формата S-VHS научных, медицинских, сейсмографических, гидроакустических, графических, и других данных. Запись осуществлялась в цифровом виде. 11а кассете могло быть записано до 27,5 Гбайт информации.

Следующим этапом развития стала аппаратура «Model 80». Отличие данной аппаратуры заключается в наличии жестких дисков для записи получаемой информации.

С массовым развитием цифровых технологий, в период с 2000 по 2010 год для записи и воспроизведения ТМИ стала использоваться аппаратура цифровой записи DRS&2Q0X фирмы Wideband Systems Inc, выполненная в виде отдельного блока.

В данной аппаратуре в качестве носителя информации используется внешний жесткий диск с файловой системой NTFS, подключаемый через разъем USB, что позволяет использовать его не только с аппаратурой воспроизведения DRS8200X, но и подключать непосредственно к ПЭВМ.

Емкость внутренних жестких дисков системы 2,4 Терабайт, скорость записи данных на жёсткий диск составляет 1600 Мбит/с.

Вслед за аппаратурой Z)/fS8200A"появилась ее модификация — DRS8300X. Она имеет улучшенные характеристики, в том числе обладает более высокой скоростью записи данных на жёсткий диск - 3200 Мбит/с. Емкость жестких дисков системы DRS830ОХ составляет 3,6 Терабайт [6].

В таблице 1 представлены некоторые сравнительные характеристики систем записи и воспроизведения ТМИ США.

Прослеживается эволюционное развитие средств регистрации и воспроизведения ТМИ США. Это связано как с появлением и развитием цифровой техники, так и с увеличением количества используемых методов модуляции и передачи телеметрических сигналов в эфир. Можно выделить основные пути совершенствования телеметрической аппаратуры:

- переход с аналогового на цифровой вид записи ТМИ и уменьшение геометрических размеров MJ1;

- унификация аппаратуры;

- переход на запись ТМИ на жесткие диски;

- увеличение емкости жестких дисков и быстродействия аппаратуры;

- уменьшение геометрических размеров и потребляемой мощности аппаратуры;

-увеличение количества интерфейсных плат.

Таблица 1

Основные технические характеристики аппаратуры воспроизведения ТМИ США

\Параметры Количество выходов

Тип аппаратур a s 0 1 Л цифровых Емкость 3V, Гб Габаритные размеры, мм

Model 90-97 7,14,28 - - 2026x559x737

Model 64/ARMOR 4 4 27,5 178x432x508 222x483x635

DRS8200X 4 4 288, 576, 1200 89x483x584

DRSS300X Зависит от 432,864. 1800 133x483x584

DRS8500X комплектации 500, 1200,2400 222x483x584

Таким образом, американской Стороной постоянно проводится работы по совершенствованию телеметрических систем.

На основании вышеизложенного можно сделать следующий вывод:

Практика обработки ТМИ ракет США в рамках Договора показывает, что постоянное совершенствование телеметрических стандартов ШШ, которые регламентируют методы передачи, приема, способы кодирования информации и использование соответствующей аппаратуры определяет унифицированный подход к данной тематике во всех отраслях науки, техники, и в военной сфере. Это позволяет наиболее эффективно расходовать бюджетные средства за счёт исключения дублирования научных исследований и технических разработок в смежных областях.

Литература

1. Договор между Российской Федерацией и Соединенными Штатами Америки о мерах по дальнейшему сокращению и ограничению стратегических наступательных вооружений. 2010 год.

2. Договор между Союзом Советских Социалистических Республик и Соединенными Штатами Америки о мерах по дальнейшему сокращению и ограничению стратегических наступательных вооружений, 1991 год.

3. Телеметрические стандарты США /RIG 106-86.

4. Телеметрические стандарты США /R/G 106-01,

5. Телеметрические стандарты США /RIG 106-05.

6. Digital Recording system DRS8000 series User's Mfnual.

35

T-Comm Vol.12. #7-2018

THE USA SPACE AND MISSILE ENGINEERING TRENDS OF BROADCASTING AND TELEMETRIC INFORMATION RECORDING DEVICES

Pavel A. Shpakov, Kosmodrom Plesetsk, Arkhangelsk region, Mirny, Russia, pshpakov@yandex.ru

Abstract

Nowadays it is of great importance to improve the internal means of strategic offensive weapons as well as to monitor the USA arms modernization. On-board telemetric information is the main tool (instrument) for the impartial control of the improved space and missile technologies. Pursuant to the Treaty between the Russian Federation and the United States of America on Measures for the Further Reduction and Limitation of Strategic Offensive Arms, the Parties shall begin the exchange of telemetric information on the conducting ICBM and SLBM launches. Telemetric information, received under this agreement, allows to estimate the flight performance of ballistic missiles and the various systems' operation, including telemetric receiver and recorder systems. Using the results of the telemetric information's analysis of American ballistic missiles, the author of the article reveals the main trends in the development of transmission methods and means of recording telemetry information of missile and space technology of the USA. The article shows a wide range of methods used by the United States of America for transmitting telemetric information during ballistic missiles' launch. Particular attention is paid to improving the ground receiver and recorder equipment. The development of transmission methods and means of telemetric information's registration, described by the author, testify to the continuous development of these technical systems and the search for optimal solutions for reliable and noise proof transmission of telemetric information over the air, as well as for means of its registration.

Keywords: telemetric information, telemetry standards, the START Treaty, means of registration; IRIG 106.

1. Treaty between the Russian Federation and the United States of America on measures to further reduce and limit strategic offensive arms. 20I0 year.

2. Treaty between the Union of Soviet Socialist Republics and the United States of America on measures to further reduce and limit strategic offensive arms. I99I.

3. Telemetry standards of the USA IRIG I06-86.

4. Telemetry Standards USA IRIG I06-0I.

5. Telemetry Standards USA IRIG I06-05.

6. Digital Recording system DRS8000 series User's Manual.

Information about author:

Pavel A. Shpakov, The research engineer Kosmodrom Plesetsk, Arkhangelsk region, Mirny, Russia

References