Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 635151)
Контекстум
Руконтекст антиплагиат система
Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы  / №1 2015

Основные принципы реализации режима «квитирования» в модернизированном бортовом радиотехническом комплексе спасания БРКС-К2 КА «Глонасс-К» системы КОСПАС–SARSAT

0   0
Первый авторДорофеев
АвторыКурьята А.Б., Матвеев С.В., Суринов А.С., Романов Е.О.
Страниц7
ID522682
АннотацияОбъектом исследования является система передачи «квитанций» (СП КВТ) для среднеорбитального сегмента системы КОСПАС на базе КА «Глонасс-К» (SAR/ГЛОНАСС): приведены основные принципы построения и структурная схема системы передачи «квитанций» Описан алгоритм реализации и структурная схема построения бортового радиотехнического комплекса спасания БРКС-К2 в части приема, обработки и хранения «квитанции».
УДК629.7.052
Основные принципы реализации режима «квитирования» в модернизированном бортовом радиотехническом комплексе спасания БРКС-К2 КА «Глонасс-К» системы КОСПАС–SARSAT / Ю.Б. Дорофеев [и др.] // Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы .— 2015 .— №1 .— С. 58-64 .— doi: 10.17238/issn2409-0239.2015.1.58 .— URL: https://rucont.ru/efd/522682 (дата обращения: 07.05.2024)

Предпросмотр (выдержки из произведения)

РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ 2015, том 2, выпуск 2, c. <...> 58–64 КОСМИЧЕСКИЕ НАВИГАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И ПРИБОРЫ УДК 629.7.052 Основные принципы реализации режима «квитирования» в модернизированном бортовом радиотехническом комплексе спасания БРКС-К2 КА «Глонасс-К» системы КОСПАСSARSAT Ю.Б. <...> Объектом исследования является система передачи «квитанций» (СП КВТ) для среднеорбитального сегмента системыКОСПАС на базе КА «Глонасс-К» (SAR/ГЛОНАСС): приведены основные принципы построения и структурная схема системыпередачи «квитанций». <...> Ключевые слова: бортовой радиотехнический комплекс, система поиска и спасания, среднеорбитальный сегмент системыКОСПАС Basic Principles of Realization of “Handshaking” Mode in Modernized On-Board Radio Complex BRKS-K2 of COSPAS-SARSAT Rescue System of GLONASS-K Satellites Yu.B.Dorofeev1, A.B.Kuryata, S.V.Matveev2, A.S.Surinov3,E.O.Romanov 1,2,3candidate of engineering science Joint Stock Company “Russian Space Systems” e-mail: dorov56@yandex.ru Abstract. <...> Key words: onboard radio engineering complex, search and rescue system, medium-orbiting segment of system of COSPAS ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РЕАЛИЗАЦИИ РЕЖИМА «КВИТИРОВАНИЯ» Введение Внастоящее времядля расширения возможностей системыКОСПАСSARSAT в европейской навигационной космической системе Galileo создается система передачи «квитанций». <...> В России в рамках доработки бортового радиотехнического комплекса спасания для космического аппарата «Глонасс-К2» ОАО «Российские космические системы» проводит работы по созданию модернизированного бортового радиотехнического комплекса спасания БРКС-К2. <...> Одной из задач модернизированного радиокомплекса является реализация режима «квитирования» аварийных сообщений в SAR/ГЛОНАСС [1]. <...> Создание системыпередачи «квитанций» (СП КВТ) о доставке аварийной информации с использованием системыГЛОНАСС позволит обеспечить психологическую и информационную поддержку владельцам персональных объектов, терпящихбедствиеи,пооценкеэкспертов, повысит эффективность поисково-спасательных операций на 25–30 %. <...> Планируется обеспечить совместимость разрабатываемой СП КВТ <...>
Основные_принципы_реализации_режима_«квитирования»_в_модернизированном_бортовом_радиотехническом_комплексе_спасания_БРКС-К2_КА_«Глонасс-К»_системы_КОСПАС–SARSAT.pdf
РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ 2015, том 2, выпуск 2, c. 58–64 КОСМИЧЕСКИЕ НАВИГАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И ПРИБОРЫ УДК 629.7.052 Основные принципы реализации режима «квитирования» в модернизированном бортовом радиотехническом комплексе спасания БРКС-К2 КА «Глонасс-К» системы КОСПАС–SARSAT Ю.Б.Дорофеев1,А.Б.Курьята,С.В.Матвеев2,А.С.Суринов3, Е.О.Романов 1,2,3к. т.н ОАО «Российские космические системы» e-mail: dorov56@yandex.ru Аннотация. Объектом исследования является система передачи «квитанций» (СП КВТ) для среднеорбитального сегмента системыКОСПАС на базе КА «Глонасс-К» (SAR/ГЛОНАСС): приведены основные принципы построения и структурная схема системыпередачи «квитанций». Описан алгоритм реализации и структурная схема построения бортового радиотехнического комплекса спасания БРКС-К2 в части приема, обработки и хранения «квитанции». Ключевые слова: бортовой радиотехнический комплекс, система поиска и спасания, среднеорбитальный сегмент системыКОСПАС Basic Principles of Realization of “Handshaking” Mode in Modernized On-Board Radio Complex BRKS-K2 of COSPAS-SARSAT Rescue System of GLONASS-K Satellites Yu.B.Dorofeev1, A.B.Kuryata, S.V.Matveev2, A.S.Surinov3,E.O.Romanov 1,2,3candidate of engineering science Joint Stock Company “Russian Space Systems” e-mail: dorov56@yandex.ru Abstract. Object of research is the system of transfer of “receipts” for a medium-orbiting segment of system of COSPAS on the basis of KA of Glonass-K (SAR/GLONASS). The basic principles of construction and structural schemes of system of transfer of “receipts” for a medium-orbiting segment ofsystem ofСOSPASonthe basis ofKAofGlonass-K(SAR/GLONASS) aregiven. The algorithm of realization and the block diagram of creation of an onboard radio engineering complex of rescue regarding reception, processings and “receipt” storages is described. Key words: onboard radio engineering complex, search and rescue system, medium-orbiting segment of system of COSPAS
Стр.1
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РЕАЛИЗАЦИИ РЕЖИМА «КВИТИРОВАНИЯ» Введение Внастоящее времядля расширения возможностей системыКОСПАС–SARSAT в европейской навигационной космической системе Galileo создается система передачи «квитанций». Подробное описание ее структурыи принципа действия приведено в документе C/S R-012 MIP [3]. В России в рамках доработки бортового радиотехнического комплекса спасания для космического аппарата «Глонасс-К2» ОАО «Российские космические системы» проводит работы по созданию модернизированного бортового радиотехнического комплекса спасания БРКС-К2. Одной из задач модернизированного радиокомплекса является реализация режима «квитирования» аварийных сообщений в SAR/ГЛОНАСС [1]. Создание системыпередачи «квитанций» (СП КВТ) о доставке аварийной информации с использованием системыГЛОНАСС позволит обеспечить психологическую и информационную поддержку владельцам персональных объектов, терпящихбедствиеи,пооценкеэкспертов, повысит эффективность поисково-спасательных операций на 25–30 %. Планируется обеспечить совместимость разрабатываемой СП КВТ с аналогичной зарубежной системой для SAR/Galileo по структуре и форматам передаваемых «квитанций». Реализация режима «квитирования» В состав системыпередачи КВТ входят [2]: – наземный комплекс приема заявок, формирования и передачи КВТ на КА «Глонасс-К2» (НК КВТ); – радиолиния 2 БИНК КА–НАП АРБ-406 для передачи КВТ на АРБ-406 в диапазоне L1(входит функционально); – АРБ-406, оснащенные НАП ГЛОНАСС/GPS/ Galileo и обеспечивающие прием и выделение КВТ, формирование сигнала оповещения о приеме КВТ. 1. Принцип работы СП КВТ в системе SAR/ГЛОНАСС. Обсуждение требований и принципов построения SAR/Galileo началось в 2008 г. в условиях, 59 когда российская глобальная навигационная система ГЛОНАСС уже имела эксплуатационный космическийиназемныйсегменты. В условиях России невозможно построить структуру СП КВТ для SAR/ГЛОНАСС, аналогичную СП КВТ для SAR/Galileo, так как радиолинии системы передачи навигационных данных давно разработаныи не обеспечивают режим КВТ. В то же самое время для совместимости этих систем для потребителей предлагается унифицировать структуру и форматыпередаваемых «квитанций». Ниже приводятся предложения по построению СП КВТ для SAR/ГЛОНАСС. Структурная схема СП КВТ приведена на рис. 1. Входом СП КВТ является запрос КВТ, поступающий от МКВЦ. Запрос КВТ 6 битами, имеющимися в «длинной» посылке АРБ-406 передается в Центр КВТ, который должен к 60 бит ID АРБ-406 добавить дополнительные данные. Сформированная КВТ из 80 бит («короткая») и 160 бит («длинная») передается по специально разрабатываемой радиолинии ПРД КВТ–ПРМКВТ в диапазоне 405,928 МГц на бортовой приемникпроцессор, где выделяется КВТ и передается через УЗФИ в БИВК. В БИВК КА КВТ упаковывается в информационный кадр для передачи в навигационном сигнале на частоте L1(1,6 ГГц)скодовым разделением на НАП в составе АРБ-406. НАП в составе аварийного АРБ-406 принимает КВТ и выделяет ID из КВТ. При совпадении ID аварийного АРБ-406 и ID принятого КВТ в АРБ406 вырабатывается звуковой или световой сигналыо приеме КВТ. Основной задачей СП КВТ является передача с минимальной задержкой КВТ о приеме аварийного сообщения АРБ-406 в системе КОСПАС– SARSAT и поисково-спасательных служб (ПСС), что подтверждает начало осуществления поиска и спасания. Квитанция должна содержать сообщение об идентификационном номере АРБ-406 с объемом 60 бит (ID), который зарегистрирован в базе данных КОСПАС–SARSAT, и другие сведения, которые определены в «Плане реализации СП КВТ SAR/ГЛОНАСС». РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 2 вып. 2 2015
Стр.2
60 Ю.Б.ДОРОФЕЕВ, А.Б.КУРЬЯТА, С.В.МАТВЕЕВ, А.С.СУРИНОВ, Е.О.РОМАНОВ Рис. 1. Структурная схема СП КВТ для SAR/ГЛОНАСС Другие данные согласуются с ПСС и позволят в случае необходимости дистанционно включать и выключать АРБ-406 или изменять программу его работыв интересах ПСС. Эти данные согласуются с ICAO. Скорость передачи данных в радиолинии ПРД КВТ–ПРМ КВТ составляет 78,2 бит/с. Средняя скорость передачи КВТ в радиолинии БИНК–НАП АРБ-406 составляет 15 бит/с. Вероятность достоверного приема КВТ  0,99 («длинной» и «короткой») в НАП АРБ-406. Максимальное время доставки КВТ на НАП АРБ-406 в глобальном масштабе не должно превышать 15 мин. 2. Выбор структуры и параметров сигнала СП КВТ. Выбор структуры и параметров сигнала КВТ (несущей частоты, метода и индекса модуляции, скорости передачи информации, вида и параметров кодирования, наличия/отсутствия «размазывания» спектра излучения псевдослучайной последовательностью и т.п.) определяется рядом факторов. К числу основных из них следует отнести: – объем передаваемой информации; – рекомендуемые диапазоны частот в соответствии с Регламентом радиосвязи; – энергетика радиолинии; – возможность размещения на КА антенн выбранного диапазона; – наличие на КА других радиоэлектронных систем (РЭС), работающих в выделенном диапазоне частот, и возможность электромагнитной совместимости (ЭМС) с ними; – наличие аппаратурного задела (в первую очередь по бортовой аппаратуре), позволяющего в заданный срок и с наименьшими затратами создать летные комплекты бортовой аппаратуры и необходимую наземную аппаратуру. В данном случае почти по всем перечисленным факторам удовлетворяет полоса частот 405,878– 405,978 МГц, выделенная Регламентом радиосвязи Российской Федерации в направлении «Земля– космос» для судовых средств спутниковой службы радиоопределения [4]. При использовании полосычастот 405,878– 405,978 МГц для передачи «квитанций» структура и параметрысигналов, передающих «квитанции» на КА,должныиметьспектрнешире80 кГц. РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 2 вып. 2 2015
Стр.3
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РЕАЛИЗАЦИИ РЕЖИМА «КВИТИРОВАНИЯ» 61 Рис. 2. Структурная схема БРКС-К2 В СП КВТ целесообразно использовать «широкополосный» сигнал. Спектр излучаемых передатчиками сигналов «квитанций» размещается в полосе 80 кГц за счет фазовой модуляции несущей сигнала информацией «квитанции», сложенной по модулю 2 с псевдослучайной последовательностью (ПСП) с тактовой частотой 80 кГц. Выбор такого сигнала целесообразен по следующим причинам: – позволяет производить адресный прием сигнала КВТ выбранными КА за счет кодового разделения сигналов, излучаемых с наземных станций; – обеспечивает высокую помехоустойчивость принимаемых сигналов от паразитных сигналов других радиосистем, излучаемых в выделенном диапазоне; – использование сигнала «закрытого» ПСП позволяет иметь возможность несанкционированного доступа к каналу передачи квитанций. 3. Бортовой радиотехнический комплекс спасания БРКС-К2 в части приема, обработки и хранения КВТ. Бортовой радиотехнический комплекс спасанияБРКС-К2наКА«Глонасс-К2» с №13 выполняет две задачи [5]: – ретрансляция сигналов АРБ-406 с характеристиками, соответствующими C/S R-012 (Annex D); – прием, обработка, запоминание «квитанций» (КВТ) и выдачу их в БИВК, для передачи в навигационном кадре для приема НАП, имеющейся в АРБ-406. Структурная схема БРКС-К2 представлена на рис. 2. Канал ретрансляции сигналов АРБ-406 осуществляет ретрансляцию без модуляции. Основные технические характеристики ретранслятора автономно и с привлечением наземных станций РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 2 вып. 2 2015
Стр.4
62 Ю.Б.ДОРОФЕЕВ, А.Б.КУРЬЯТА, С.В.МАТВЕЕВ, А.С.СУРИНОВ, Е.О.РОМАНОВ России, США, Канадыбыли измереныв процессе летных испытаний БРКС на КА «Глонасс-К» №11 в 2011 г. Они в основном удовлетворяют требованиямMIP ксистеме MEOSAR инетребуют существенных изменений. Канал КВТ состоит из ПРМ-ПРЦ и УЗФИ. ПРМ-ПРЦ принимает сигналыКВТ и осуществляет детектирование, выделение цифрового сообщения и декодирование кода БЧХ [6,7]. Далее посылка КВТ по интерфейсу RS232 поступает в УЗФИ. УЗФИ по запросу от БИВК передает данные КВТ по шине МКО в БИВК. Аналоговый блок преобразует входной сигнал в сигнал промежуточной частоты. Цифровой блок осуществляет АЦП, обнаружение, детектирование, выделение цифрового сообщения и декодирование кода БЧХ. В результате обработки принятого сигнала «КВТ» выделенная приемником информация по дублированному интерфейсу RS-232 поступает на УЗФИ. Передача информации производится пакетами. Состав пакетов уточняется дополнительно в «Протоколе обмена» сигналами между ПРМПРЦ и УЗФИ. На ПРМ-ПРЦ поступает опорная частота 5МГц с долговременной нестабильностью за сутки не более 1×10−13 и кратковременной нестабильностью: за 100 с не более 5 Ч 10−12,за1снеболее 2 Ч 10−11. Формирование частот гетеродинов осуществляется от опорной частоты. На ПРМ-ПРЦ поступает сигнал 1 Гц, фронт которого сдвинут не более чем на ±75 нс относительно фазы180◦ сигнала «5 МГц». Блок УЗФИ обеспечивает: – запоминание «квитанций», поступающих с ПРМ-ПРЦ по интерфейсу RS232 в ЗУ; – формирование ОТМИ (количество «квитанций», записанных в ЗУ УЗФИ на текущий момент); – формирование пакетов информации и выдачу их по шине МКО в БИВК. В навигационном кадре передается: –92 бита(80 бит«КВТ»+12 бит ОТМИ) — при «короткой» КВТ; – 184 бит (160 бит «КВТ»+24 бит ОТМИ) — при «длинной» КВТ; – прием по шине МКО кодовых команд управления и их дешифрацию; – выдачу управляющих сигналов в КРУ; – выдачу управляющих команд в ПРМ-ПРЦ по интерфейсу RS232. 4. Основные требования к наземному комплексу системы передачи квитанции (НК КВТ). Для реализации режима «квитирования» составные части НК КВТ и привлекаемые функционально МКВЦ и СПС должныгарантировать решение основных описанных ниже задач. Доработанный для режима «квитирования» МКВЦ должен обеспечивать: – выделение сообщения АРБ, требующего КВТ-I; – выдача запроса КВТ-I в Центр КВТ; – выдача в СПС запроса на КВТ-II; – получение от СПС КВТ-II; – выдача в центр КВТ запроса на КВТ-II; – получение от Центра КВТ и передача в другие КЦС (по принадлежности) сообщения о закладке КВТ. Создаваемый в рамках НК КВТ Центр КВТ должен обеспечивать: – получение от МКВЦ аварийного сообщения, содержащего запрос АРБ на квитанцию первого типа; – получение черезМКВЦ запроса на «Квитанцию» второго типа (КВТ-II, «длинную» — 160 информационных бит, сформированных службой поиска и спасания (СПС)); – определение, через какие КА следует передавать квитанции (КВТ-I и КВТ-II) в зависимости от видимости КА–АРБ и загрузки каналов передачиКВТнаКАисКАнаАРБ; – определение станции КВТ, через которые будут передаваться КВТ на КА; – формирование задания на передачу КВТ через выбранные станции на выбранные КА; – выдачу сформированного задания на КВТ на станции КВТ; – передачу из Центра КВТ сообщения вМКВЦ о том, что квитанция №ХХХ передана на АРБ №YYY через КА №ZZZ во время ННН для сообщения об этом ПСС по принадлежности или КВЦ других стран, если терпящий бедствие объект находится в их компетенции. Функциональная схема НК КВТ представлена на рис. 3. РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 2 вып. 2 2015
Стр.5
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РЕАЛИЗАЦИИ РЕЖИМА «КВИТИРОВАНИЯ» 63 Рис. 3. Функциональная схема НК КВТ 5. Алгоритм работы НК КВТ. Центральным звеном в НК КВТ является Центр КВТ. Начиная с момента получения от МКВЦ сообщения АРБ с запросом на выдачу «квитанции» Центр КВТ отвечает за доставку «квитанции» на АРБ и осуществляет контроль исполнения всех этапов процесса. Центр КВТ выдает станции КВТ задание на закладку «квитанции» на КА и ожидает от МКВЦ сообщение АРБ с измененным содержимым, сигнализирующим о получении «квитанции». Если такое сообщение не получено в течение заданного интервала ожидания, а АРБ продолжает излучать посылки, Центр КВТ повторно выдает задание станции КВТ. Задача станции КВТ — гарантированно заложить «квитанцию» на КА или сообщить в Центр КВТ о невозможности выполнить задание. Успешность закладки «квитанции» на КА проверяется станцией КВТ по наличию или отсутствию «квитанции» в навигационной информации, передаваемой даннымКА. Приэтом задачаКА—вслучае получения квитанции от станции КВТ включить ее в состав навигационного кадра. Необходимой представляется также выдача измененного сообщения АРБ после получения им КВТ I типа и КВТ II типа для достоверного отчета о получении КВТ на АРБ. Такой подход позволяет сделать логику работы бортового комплекса максимально простой, переложив основную логическую нагрузку на НК КВТ, что, в свою очередь, позволит при необходимости менять алгоритм работыНК КВТ или изменять отдельные параметры. Заключение В данной статье изложеныосновные принципы «Системыпередачи квитанций» (СП КВТ) на НАП в составе АРБ (АРМ-, ПРБ-406), подтверждающей прием в МКВЦ сообщения от активированного АРБ-406. СП КВТ состоит из бортового радиокомплекса КВТ и наземного комплекса КВТ (НК КВТ). Представлена логика работыбортового радиокомплекса КВТ, который состоит из приемникапроцессора и устройства запоминания и формирования информации. Сигнал на вход ПРМ КВТ поступает с приемной АФС 406 МГц БРКС-К2 станций передачи КВТ, излучающих сигналыКВТ в диапазоне 405,928 МГц. При этом обеспечивается ЭМС с бортовым ретранслятором сигналов АРБ-406. Средняя скорость передачи КВТ на НАП АРБ-406 составляет 15 бит/с. РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 2 вып. 2 2015
Стр.6
64 Ю.Б.ДОРОФЕЕВ, А.Б.КУРЬЯТА, С.В.МАТВЕЕВ, А.С.СУРИНОВ, Е.О.РОМАНОВ Список литературы 1. План-содержание инженерной записки «Космическая система передачи “квитанции” для космической системыSAR/ГЛОНАСС» от 12 января 2012 г. Шифр «СП КВТ». ОАО «Российские космические системы». Москва, 2012. 2. Инженерная записка № 05/1040 «Система передачи “квитанции” для среднеорбитального сегмента системыКОСПАС на базе КА “Глонасс-К” (SAR/ГЛОНАСС)». Шифр «СП КВТ». Этап 1. ОАО «Российские космические системы». Москва, 2012. 3. Документ C/S R.012 «План реализации системы MEOSAR» (редакция 7, октябрь 2011 г., гл. 7). 4. Регламент радиосвязи Российской Федерации. Электронная версия. Москва. 5. Документ C/S Т.001 «Технические требования к АРБ-406» (октябрь 2011 г.). 6. Питерсон У., Уэлдон Э.Коды, исправляющие ошибки. М.: Мир, 1976. Приложение В. С. 513– 516. 7. Дж. Кларк-мл., Кейн Дж. Кодирование с исправлением ошибок в системах цифровой связи.М.: Радио и связь, 1987. С. 179–202. РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ т. 2 вып. 2 2015
Стр.7