Выбор языка |
Главная О КНТС Новости Программы Направления исследований Эксперименты Результаты Информационные ресурсы Приём заявок
Шифр эксперимента: Призма-ПНС
Направление НПИ: 5. Технологии освоения космического пространства
Секция КНТС: 8. Перспективные технологии освоения космического пространства
Наименование эксперимента: Исследование функциональных возможностей приемника навигационных сигналов, созданного на основе отечественной электронной компонентной базы, в условиях воздействия факторов околоземного космического пространства
Цель эксперимента:

Целью проведения КЭ «Призма-ПНС» является подтверждение функциональных возможностей и характеристик приемника навигационных сигналов (ПНС), созданного на основе новых разработок отечественной электронной компонентной базы (ЭКБ), в условиях реального космического полета и действия факторов околоземного космического пространства.

Конечной целью исследований является увеличение сроков активного функционирования бортовой радиоэлектронной аппаратуры в результате совершенствования ЭКБ.

 

Описание эксперимента:

Выбор объектов испытаний проводился, исходя из следующих положений. Это должно быть перспективное устройство по своим техническим характеристикам, желательно, двойного назначения и широкого применения. Кроме того, оно должно позволять проводить тестирование как качества выполнения своей целевой (основной) функции, так и проверять работоспособность составных компонентов устройства. На основе сравнительного анализа ряда микроконтроллерных систем различного назначения, включающих запоминающие устройства, микропроцессоры, программируемые логические интегральные схемы, интерфейсные схемы, базовые матричные кристаллы и другую ЭКБ в качестве объекта экспериментальных исследований выбран приемник навигационных сигналов (ПНС) ТДЦК 461513.129, разработанный ЗАО «КБ НАВИС» с использованием ЭКБ высокой степени интеграции отечественного производства.

Приемник навигационных сигналов содержит 3 антенны и 2 приемника сигналов от ГНСС ГЛОНАСС и 1 приемник сигналов GPS диапазонов L1 и L2.

ПНС выполнен достаточно компактным (габариты 254х254х213 мм, масса не более 4 кг) и должен быть размещен на внешней поверхности РС МКС таким образом, чтобы диаграммы направленности были ориентированы на лимб Земли с учетом угла к линии вектора скорости РС МКС. Наиболее предпочтительной явилась бы установка ПНС на многоцелевом лабораторном модуле (МЛМ), приемлем также вариант установки ПНС на служебный модуль с применением штанги длиной около 1 м. Для реализации интерфейсов со служебными системами по электропитанию и командно-информационному обмену потребуется задействование 32 контактов герморазъема.

Целевая информация регистрируется ПЭВМ из состава РС МКС и выдается на наземный комплекс управления через каналы штатной телеметрической системы РС МКС.

Прием сигналов GPS/ГЛОНАСС источников осуществляется в течение заданного интервала времени в соответствии с условиями наблюдения и согласованными методиками испытаний. Включение режима измерения и отключение данного режима производится по командам с Земли.

Проверка на работоспособность микросхем осуществляется посредством их функционального и тестового контроля по алгоритмам, заложенным в память навигационного процессора из состава ПНС. Микросхемы испытываются на долговечность и безотказность работы в течение заданного интервала времени в соответствии с техническими условиями и согласованными методиками испытаний. Оценка интенсивности воздействия внешних факторов осуществляется расчетными методами посредством сертифицированных программных комплексов соответствующего назначения.

На 2 этапе КЭ, наряду с расчетными методами, оценку интенсивности воздействия внешних факторов предполагается измерять с использованием специальной датчиковой аппаратуры (температуры, ионизирующих излучений и др.) разработки НИИЯФ МГУ. Диапазон и энергетические интервалы измерения для ионизирующих частиц: электроны - 0,15-10,0 МэВ; протоны - 1,8-160 МэВ. Для регистрации тяжелых заряженных частиц может быть использован спектрометр энергичной радиации разработки НИИЯФ МГУ.

По командам с Земли производится включение режима испытания образцов и отключение данного режима, а также включение аппаратуры в режим измерения сопутствующих параметров, характеризующих параметры внешнего воздействия.

При проведении сеансов КЭ регистрации подлежит следующая информация:

- время включения и выключения НА;

- параметры электропитания НА (потребляемый ток, значения напряжения питания);

- накопленная доза ионизирующего излучения, информация о воздействиях на НА высокоэнергетичных протонов и тяжелых заряженных частиц, их спектральные энергетические характеристики с привязкой ко времени (на 2 этапе КЭ);

- рабочая температура НА;

- результаты измерения текущих навигационных параметров во всех частотных диапазонах ПНС;

- навигационно-временная и служебная информация ПНС;

- результаты навигационно-временных определений ПНС;

- результаты контроля технического состояния и диагностирования НА;

- параметры ухода генератора импульсов ПНС.Посредством анализа переданных значений параметров микросхем определяется работоспособность испытываемых приборов в зависимости от уровня внешних воздействий.

 

Новизна эксперимента:

Предлагаемые экспериментальные исследования предполагают использование накопленного научно-технического задела в области создания РЭА космического назначения в сочетании с использованием последних технологических достижений в области разработки современной ЭКБ для совершенствования существующих и разработки перспективных отечественных образцов РКТ.

Новизна ПКЭ определяется:

- испытаниями вновь разработанных образцов отечественной ЭКБ в условиях реальных воздействий ВВФ, характерных для НОО, а также возможностью их возврата на Землю для последующего углубленного исследования;

- получением данных прямых измерений параметров воздействующих ионизирующих излучений с использованием блока датчиков ионизирующих излучений (на 2 этапе КЭ);

- возможностью использования полученных в ходе КЭ данных для оценки надежности функционирования образцов ЭКБ в условиях реального космического пространства и выработки рекомендаций о направлениях их совершенствования и целесообразности использования при разработке перспективных образцов космической техники;

- возможностью использования полученных в ходе КЭ данных для уточнения моделей ВВФ, верхней атмосферы и ионосферы.

- возможностью получения информации о состоянии сред, в которых распространяются сигналы СРНС, и ее использования в интересах решения научных и прикладных задач.

 

Научная аппаратура:

Комплект научной аппаратуры (КНА) КЭ «Призма-ПНС» предназначен для:

-всестороннего исследования и подтверждения основных характеристик ПНС, созданного на базе отечественных разработок ЭКБ;

-получения данных для сертификации как ЭКБ, так и конкретного ПНС;

-исследования возможности получения данных о состоянии сред, в которых происходит распространение сигналов КА ГНСС.

Блоки и агрегаты, входящие в состав комплекта НА, и их назначение

1. Состав комплекта НА:

-приемник навигационных сигналов (ПНС) ТДЦК.461513.129 (крепится с помощью кронштейна на внешней поверхности РС МКС);

-адаптер Nport 64501-T (размещается внутри РС МКС);

-USB накопитель (размещается внутри РС МКС);

-кронштейн для крепления ПНС на внешней поверхности РС МКС;

-комплект кабелей питания и информационного обмена ПНС с системами РС МКС (размещаются снаружи и внутри РС МКС).

2. Состав ПНС:

-приемник ГНСС ГЛОНАСС диапазонов L1 и L2 – 2 шт.;

-приемник ГНСС GPS диапазонов L1 и L2 – 1 шт.;

-блок антенный приемника сигналов ГЛОНАСС – 2 шт.;

-блок антенный приемника сигналов GPS – 1 шт.;

-вторичный источник питания (ВИП) – 3 шт.

Основным назначением ПНС является:

-автоматический поиск, обнаружение, захват и слежение за сигналами ГНСС ГЛОНАСС и GPS (L1 и L2);

-прием сигналов ГНСС ГЛОНАСС с частотным разделением с открытым и санкционированным доступом;

-измерение псевдодальностей, псевдоскоростей и псевдофазы несущей частоты по сигналам ГНСС ГЛОНАСС/GPS в диапазонах L1 и L2;

-прием, автоматическое обновление (при изменении) и хранение альманахов ГНСС;

-автоматическая непрерывная выработка привязанных ко времени значений текущих координат, составляющих и модуля вектора скорости, параметров ухода частоты генератора из состава ПНС;

-формирование и выдача секундной метки времени и кода оцифровки метки времени, синхронизированных со шкалой времени UTС (SU) или системной шкалой ГНСС ГЛОНАСС через интерфейсы;

-оценка уровня погрешностей определяемых координат и составляющих вектора скорости;

-формирование признаков недостоверности навигационно-временной информации;

-ввод параметров и режимов работы навигационных модулей (рабочая/рабочие ГНСС, режимы работы, система координат, шкала времени, наличие расчета и ввода поправок на распространение сигналов, минимально допустимый угол возвышения рабочих навигационных космических аппаратов (НКА), типы используемых сигналов, скорость и темп обмена информацией, установки, при которых навигационные измерения и определения считаются достоверными);

-формирование и выдача по цифровым интерфейсам навигационно-временной и служебной информации (измерений псевдодальностей, псевдоскоростей и псевдофаз, текущих координат, составляющих и модуля вектора скорости, расчетной оценки погрешностей определения координат, признака достоверности навигационно-временной информации, эфемеридной информации, пространственного геометрического фактора (PDOP), количества рабочих навигационных космических аппаратов рабочих ГНСС, параметров положения видимых НКА, отношений сигнал/шум, результатов контроля технического состояния, теплового режима, значений параметров энергопотребления, а также результатов диагностирования навигационных модулей);

-автономный контроль достоверности навигационных измерений и исключение недостоверных измерений (RAIM);

-автоматическое сохранение и восстановление при повторном включении введенных данных, режимов и параметров работы навигационных модулей;

Ожидаемые результаты:

Проводимые экспериментальные исследования в рамках ПКЭ позволят:

-подтвердить заявленные технические характеристики ПНС в реальных условиях функционирования;

-получить данные по сбоям и отказам элементов электронной компонентной базы, исследовать и классифицировать их причины;

-провести сравнительную оценку расчетной и реальной стойкости ЭКБ к ВВФ космического пространства;

-отработать алгоритмы и программное обеспечение решения навигационно-баллистических задач с использованием сигналов Глобальных навигационных спутниковых систем в реальных условиях функционирования;

-уточнить модели внешних воздействующих факторов (ВВФ) для низких орбит;

-выявить проблемные узлы ЭКБ и разработать предложения конструктивного, схемно-технического характера, направленные на снижение влияния ВВФ на функционирование радиоэлектронной аппаратуры;

-исследовать возможность получения данных о состоянии и параметрах верхних слоёв атмосферы и ионосферы с использованием навигационных сигналов ГНСС.

В конечном счете, КЭ направлен на решение задачи увеличения срока активного существования (САС) отечественных КА, а также расширение областей применения приёмников навигационных сигналов спутниковой радионавигационной системы (СРНС). При этом рассматривается возможность обеспечения исправного функционирования бортовой радиоэлектронной аппаратуры в условиях разгерметизации или за пределами приборного отсека КА, при реализации негерметичной схемы построения платформы.

 

Полученные результаты:

 

Сроки проведения: 2015 – 2017 год
Состояние эксперимента: Готовится
Организация постановщик: ОАО «РКК «Энергия»
Организации участники: ЗАО «КБ НАВИС» адрес: 121170, г Москва, ул. Кульнева, д.3, стр.1; НИИЯФ МГУ адрес:119991, г. Москва, ГСП-1, Ленинские горы,д.1,стр.2.
Научный руководитель: доктор технических наук Михайлов Михаил Васильевич
Публикации по эксперименту:

 

Последнее обновление: 07.08.2017

Информационная справка

Программы

Изображения