Аппаратно-программный имитатор полезной нагрузки космических аппаратов связи и ретрансляции

X междунар. науч.-практ. конф. М. : ДМК-пресс, 2011. С. 28-30.

3. Жариков В. Н., Пичкалев А. В. Проблемы отработки программного обеспечения бортовой радиоэлектронной аппаратуры // Вестник СибГАУ. 2012. Вып. 1 (41). С. 15-17.

4. Kapre N., DeHon A. Accelerating SPICE ModelEvaluation using FPGAs // Proceedings of the 17th Annual IEEE Symposium on Field-Programmable Custom Computing Machines, 2009.

5. Жариков В. Н., Пичкалев А. В. Новые технологии для испытательного оборудования // Вестник СибГАУ. 2011. Вып. 1 (34). С. 132-135.

References

1. Pichkalev A. V. The terrestrial debugging complex for onboard radio-electronic equipment [Nazemnyj otladochnyj kompleks bortovoj radiojelektronnoj appara-tury]. Reshetnevskie chtenija: materialy 14 Mezhdu-narodnoj nauchoj konferencii (Proceedings 14th Interna-

tional scientific conference "Reshetnev readings"). Krasnoyarsk, 2010. P. 515-516.

2. Pichkalev A. V. Automation working off on-board radioelectronic equipment [Avtomatizatsija otrabotki bortovoj radiojelektronnoj apparatury] // Proceedings 10th International scientific conference National Instruments. M. : DMK-press, 2011. P. 28-30.

3. Zharikov V. N., Pichkalev A. V. Problems of working off of the software of onboard radio-electronic equipment // Vestnik SibGAU. 2012. № 1

4. Kapre N., DeHon A. Accelerating SPICE ModelEvaluation using FPGAs. in Proceedings of the 17th Annual IEEE Symposium on Field-Programmable Custom Computing Machines. 2009.

5. Zharikov V. N. Pichkalev A. V. New technologies for test equipment // Vestnik SibGAU. 2011. № 1

© Леган Ю. H., Пичкалев А. В., Прудков В. В., 2016

УДК 621.37

АППАРАТНО-ПРОГРАММНЫЙ ИМИТАТОР ПОЛЕЗНОЙ НАГРУЗКИ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ СВЯЗИ И РЕТРАНСЛЯЦИИ

Т. Ю. Лямичева, В. А. Комаров

АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52 E-mail: VKomarov@iss-reshetnev.ru

Предложен подход к проведению проверок специализированных наземных систем на основе аппаратно-программного имитатора свойств полезной нагрузки космических аппаратов связи и ретрансляции. Рассмотрена структурная схема имитатора, реализованная на основе технологии программируемого радио.

Ключевые слова: полезная нагрузка, имитатор, система орбитальных испытаний, технология программируемого радио.

HARDWARE-SOFTWARE SIMULATOR OF COMMUNICATION AND RETRANSMISSION SPACECRAFT PAYLOAD

T. Yu. Lyamicheva, V. A. Komarov

JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Street, Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: VKomarov@iss-reshetnev.ru

The research proposes an approach to conduct inspections of specialized earth systems based on hardware and software simulator of payload spacecraft communication and retransmission properties. The structural scheme of the simulator based on software defined radio technology is considered.

Keywords: payload, simulator, in orbit test system, software defined radio technology.

Проблема обеспечения испытаний вновь создаваемых специализированных наземных систем орбитальных испытаний полезной нагрузки и систем мониторинга связи является актуальной для аэрокосмической отрасли. При вводе в эксплуатацию, оценке технических характеристик и проверке программного обеспечения рассматриваемых систем используется

метод эталонной меры, в качестве которой выступает энергочастотный ресурс ствола ретранслятора космического аппарата (КА), расположенного на орбите. Данный факт обуславливает необходимость решения ряда технических и организационных задач, таких как, например, выделение и аренда энергочастотного ресурса КА, согласование действий персонала стан-

<Тешетневс^ие чтения. 2016

ции, проходящей испытания, и наземного комплекса управления КА. При этом существует вероятность нештатной работы ствола ретранслятора вследствие некорректного функционирования аппаратного и программного обеспечения тестируемых наземных систем.

В качестве решения обозначенной проблемы предлагается подход к проведению испытаний наземных станций с использованием аппаратно-программного имитатора полезной нагрузки космических аппаратов. В связи с тем, что полезная нагрузка КА связи и ретрансляции оказывает влияние на прохождение сигнала, в процессе её орбитальных испытаний проводится измерение и контроль следующих основных характеристик стволов ретрансляторов: неравномерность группового времени запаздывания, амплитудно-частотная характеристика (АЧХ), нелинейность АЧХ, нестабильность частоты гетеродина и пр. [1]. Таким образом, для обеспечения максимальной полноты проверок наземных систем разрабатываемый аппаратно-программный имитатор должен обеспечивать формирование и имитацию условий прохождения сигналов, аналогичных прохождению сигналов в соответствии с обозначенными характеристиками.

С точки зрения практической реализации имитатора перспективным является применение аппаратно-программных решений и технологий National Instruments [2]. При этом имитацию условий прохождения сигналов в разрабатываемом комплексе предлагается осуществлять с использованием методов цифровой обработки сигналов на основе технологии программируемого радио - Software Defined Radio, центральным звеном которой является программируемое

устройство цифровой обработки сигналов [3]. Данное решение позволяет реализовать максимально гибкую и открытую систему, функциональные характеристики которой определяются загружаемой прошивкой ПЛИС и программным обеспечением.

Обобщенная структурная схема аппаратно-программного имитатора полезной нагрузки осуществляющей ретрансляцию сигналов Ки-диапазона, приведена на рисунке.

Аппаратно-программный имитатор представляет собой модульную архитектуру. Основные модули, обеспечивающие преобразование тестового сигнала наземной станции, и контроллер устанавливаются в 18-слотовое шасси РХ1е-1085, обладающее пропускной способностью до 1 ГБ/слот. Интеграция модулей и внешних устройств осуществляется через драйверы и библиотеки функций среды графического программирования LabVIEW. Через контроллер PXIe-8820 осуществляется управление функциональными узлами имитатора и, в частности, управление модулем с перепрограммируемой ПЛИС (PXIe-5646R), также включающим в свой состав аналого-цифровой и циф-роаналоговый преобразователи.

Создание программных приложений в среде LabVIEW заключается в написании графического кода, состоящего из функциональных блоков и соединяющих их линий связи [4; 5].

Критерием оценки результатов проведенных испытаний является заданная степень соответствия установленных значений условий прохождения сигнала значениям, полученным в процессе измерений тестируемой наземной системы.

П ыуол

Pc'jv.iiiitii'M uexotii>i\ nciN.iiiiiiHfi no.imiDii иагрудеи КЛ

Обобщенная структурная схема аппаратно-программного имитатора полезной нагрузки КА связи и ретрансляции: УМ - усилитель мощности; МШУ - малошумящий усилитель; АС - антенная система

Файл конфигурации ПЛИС может быть синтезирован как в соответствии с результатами цеховых испытаний полезной нагрузки КА, так и в соответствии с заданными расчетными значениями. При этом следует отметить, что методика синтеза аппаратно-программных моделей полезной нагрузки КА, реализуемых на основе ПЛИС, также может быть реализована на основе метода макромоделирования [6].

В целом предлагаемый подход использования ре-конфигурируемого аппаратно-программного имитатора полезной нагрузки КА применим в аэрокосмической отрасли при развертывании и испытании наземного сегмента космических систем, при метрологической поверке и аттестации контрольно-проверочной аппаратуры модулей полезных нагрузок, а также при проведении работ по исследованию функционирования космических систем передачи данных с имитацией различных условий прохождения сигналов по радиоканалам.

К преимуществам применения аппаратно-программного имитатора можно отнести: сокращение сроков ввода в эксплуатацию наземных систем орбитальных испытаний полезной нагрузки и систем мониторинга связи, сокращение рисков возникновения нештатных ситуаций в работе ресурсов полезной нагрузки космического аппарата, обусловленных некорректным функционированием аппаратного и программного обеспечения рассматриваемых систем на этапе их развертывания и отладки, а также возможность повышения надежности функционирования космических систем в целом за счет реализации дополнительной возможности экспериментальных исследований и оценки влияния параметров тракта прохождения сигнала на функционирование космических систем связи и ретрансляции.

Библиографические ссылки

1. Braun Teresa M. Satellite communications. Payload and systems // Wiley-IEEE Press, 2012. 400 p.

2. Официальный сайт компании National Instruments [Электронный ресурс]. URL: http://www.ni.com (дата обращения 01.09.2016).

3. Александров В. В., Кулешов С. В., Цветков О. В. Концепция программируемой технологии цифровой теории связи: от герц к бит/с // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2007. Т. 5, № 6. С. 62-72.

4. Баран Е. Д. LabVIEW FPGA. Реконфигурируе-мые измерительные и управляющие системы. М. : ДМК Пресс, 2009. 448 с.

5. Комаров В. А., Пичкалев А. В. Применение технологий NI FPGA при испытаниях бортовой аппаратуры космических аппаратов // Интеллект и наука: тр. XI Междунар. научн.-практ. конф. (г. Железно-горск, 28-29 апреля 2011 г.). Красноярск : Центр информации, 2011. 380 с.

6. Калабеков Б. А., Лапидус В. Ю., Малафеев В. М. Методы автоматизированного расчета электронных схем в технике связи. М. : Радио и связь, 1990. 272 с.

References

1. Teresa M. Braun. Satellite communications. Payload and systems // Wiley-IEEE Press, 2012. 400 p.

2. Offical site National Instruments. Available at: http://www.ni.com (accessed 01.09.2016).

3. Aleksandrov V. V., Kuleshov S. V., Tsvetkov O. V. Kontseptsiya programmiruemoy tekhnologii tsifrovoy teorii svyazi: ot gerts k bit/s. // Informatsionno-izmeritel'nye i upravlyayushchie sistemy. 2007. Vol. 5, № 6. P. 62-72.

4. Baran E. D. LabVIEW FPGA. Rekonfiguriruemye izmeritel'nye i upravlyayushchie sistemy. M. : DMK Press, 2009. 448 р.

5. Komarov V. A., Pichkalev A. V. Primenenie tekhnologiy NI FPGA pri ispytaniyakh bortovoy apparatury kosmicheskikh apparatov // Intellekt i nauka : tr. XI Mezhdunar. nauchn.-prakt. konf. (g. Zheleznogorsk, 28-29 aprelya 2011 g.). Krasnoyarsk : Tsentr informatsii, 2011. 380 р.

6. Kalabekov B. A., Lapidus V. Yu., Malafeev V. M. Metody avtomatizirovannogo rascheta elektronnykh skhem v tekhnike svyazi. M. : Radio i svyaz', 1990. 272 р.

© Лямичева Т. Ю., Комаров В. А., 2016

УДК 629.78.001.5

ВЛИЯНИЕ ВРАЩАЮЩИХСЯ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ НА МАССОГАБАРИТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

1 2 2 2* Ц. Г. Надараиа , И. Я. Шестаков , А. А. Фадеев , К. Н. Виноградов

1000 «Конструирование, внедрение образцов новой техники» Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, просп. Свободный, 75 2Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

*Е-таП: V1nogradov-KN@yandex.ru

Система генерирования электроэнергии - одна из важнейших бортовых систем космических аппаратов. Авторы оценивают энергетические характеристики комбинированного накопителя в составе данной системы.

Ключевые слова: литий-ионный аккумулятор, накопитель энергии, перспективный космический аппарат, система электропитания, маховик, энерговооруженность.