Функции подсистемы связи - Космические аппараты
Ниже приведен перечень функций бортовой подсистемы связи, соединяющей космический аппарат с Землей или с другими космическими аппаратами. Термин "бортовая" в данном случае отражает то обстоятельство, что подсистема связи обеспечивает прием сигналов с Земли или с других космических аппаратов и передачу сигналов на Землю или на другие космические аппараты.
Функции ПДСС
Слежение за несущей частотой
- - Двухсторонняя когерентная связь (несущие частоты сигналов на линиях "вниз" и "вверх" имеют постоянное и вполне определенное отношение) - Двухсторонняя некогерентная связь - Односторонняя связь
Прием и дешифровка команд управления
- - Обнаружение и слежение за несущей частотой сигнала на линии "вверх" - Демодуляция несущей и поднесущей частот
Получение тактовой
- - синхронизации и выделение битов данных - Разрешение фазовой неопределенности при ее наличии - Передача командно-программной информации, синхронизирующих импульсов и сигнала индикатора захвата в подсистему управления и обработки данных космического аппарата
Модуляция и передача телеметрической информации
- - Прием потока телеметрической информации от подсистемы управления и обработки данных или от подсистемы хранения данных - Модуляция поднесущей и несущей частот радиосигнала на линии "вниз" служебной или целевой телеметрической информацией - Передача полученного сигнала на Землю или на спутник-ретранслятор
Измерение дальности
- - Обнаружение и ретрансляция дальномерных псевдослучайных последовательностей или тональных сигналов - Ретрансляция фазы принятого сигнала когерентным или некогерентным методом
Служебные функции подсистемы
- - Прием команд управления от подсистемы управления и обработки данных - Формирование телеметрической информации о состоянии и функционировании подсистемы связи и передача ее в подсистему управления и обработки данных - Обеспечения наведения антенн, требующих управления пространственным положением радиолуча - Формирование последовательностей команд в соответствии с заложенной программой - Автономный выбор малонаправленной антенны в случае потери ориентации космического аппарата - Обнаружение отказов и восстановления работоспособности подсистемы с использованием хранящегося в ней программного обеспечения
Функции подсистемы связи включают также прием команд от подсистемы управления и обработки данных и выдача в указанную подсистему телеметрической информации о состоянии и функционировании подсистемы связи. Если антенна подсистемы требует управления положением своего радиолуча в пространстве, то в функции подсистемы связи входит также наведение антенны. При этом наведение антенны методом автосопровождения требует наличия в составе подсистемы связи соответствующего оборудования. Это оборудование формирует сигнал рассогласования (погрешности наведения) и выдает его в подсистему наведения и навигации, благодаря чему мы можем осуществлять наведение бортовых антенн космического аппарата. Для формирования сигнала рассогласования чаще всего используются моноимпульсные системы и системы с коническим сканированием. Моноимпульсные системы используют моноимпульсный облучатель, который формирует разностную диаграмму направленности, имеющую минимумы по осям как азимутальной, так и угломестной плоскости. Системы с коническим сканированием обеспечивают вращение приемного радиолуча с небольшим углом между осью вращения и осью луча. Нарастание и спад амплитуды принимаемого радиосигнала на каждом обороте радиолуча определяют погрешность наведения антенны. Сравнивая положение облучателя антенны с положением, в котором принимаемый радиосигнал имеет максимальную амплитуду, мы можем сформировать сигнал рассогласования, по которому система наведения обеспечит перенацеливание антенны. Системы программного наведения антенн могут использоваться в тех случаях, когда мы знаем положение бортовой антенны космического аппарата, подлежащей наведению, и направление в пространстве на ту систему (наземную или космическую), с которой космический аппарат должен войти в связь.
Подсистемы связи большинства космических аппаратов формируют радиосигналы линии "вниз", когерентные по фазе с радиосигналами линии "вверх". Фазовая когерентность означает, что мы передаем несущую частоту линии "вниз" таким образом, что ее фаза изменяется синхронно с фазой принятой несущей частоты линии "вверх". Этот процесс иногда в литературе именуется также когерентным реверсированием передачи или двусторонним когерентным режимом. Процесс когерентного реверсирования передачи формирует несущую частоту линии "вниз" таким образом, чтобы она отличалась от частоты несущей линии "вверх" на величину, определяющую количественно заданное отношение реверсирования передачи. Это отношение несущей частоты линии "вниз" к несущей частоте линии "вверх". Такой режим функционирования подсистемы связи возможен только в том случае, если ее передатчик сфазирован с принимаемой несущей частотой линии "вверх". Для данного радиосигнала на линии "вверх" радиосигнал на линии "вниз" должен иметь постоянную разность фаз с ним. Для ретрансляторов подсистем связи, совместимых со стандартом 08ТБК НАСА, приемник понижает несущую частоту линии "вверх", формируя при этом сигнал в форме уровня напряжения, в соответствии с которым управляемый напряжением задающий генератор приемника работает на частоте, в точности равной 2/221 долям несущей частоты линии "вверх". Затем опорная частота задающего генератора подается на передатчик, где повышается с коэффициентом умножения, равным 120. Таким образом, результирующая частота передатчика на линии "вниз" будет равна 240/221 долям несущей частоты линии "вверх". Отношение реверсирования передачи для ретрансляторов подсистем связи, совместимых со стандартом 80Ь8 равно 256/205. Двусторонний когерентный режим дает возможность наземной станции точнее знать частоту радиосигнала на линии "вниз" и измерять доплеровский сдвиг частоты, из которого вычисляется скорость изменения дальности до космического аппарата. Это знание позволяет нам перебирать несколько частот и, тем самым, повышать скорость вхождения в синхронизм с космическим аппаратом. Космические аппараты для наблюдения и сбора данных о процессах в глубоком космосе, а также космические аппараты наблюдения Земли из космоса, выводимые на низкие околоземные орбиты, являются лучшей иллюстрацией преимуществ описанного подхода. Такие космические аппараты обычно характеризуются большим объемом передаваемой на Землю информации, а также малым временем нахождения в зоне радиовидимости наземной станции. Для передачи максимального объема данных на наземную станцию с максимальной для данного космического аппарата скоростью мы должны обнаруживать радиосигнал на линии "вниз" и синхронизировать радиолинию за минимальное время. Кроме того, если мы используем внешнетраекторные измерения для целей навигационного обеспечения, мы можем вычислять скорость изменения дальности до космического аппарата по измеренному доплеровскому сдвигу частоты когерентного сигнала.
Некоторые разновидности подсистем связи формируют уникальную несущую частоту радиосигнала на линии "вниз" путем установки ее по центральному задающему генератору подсистемы. В этом случае фаза несущей частоты радиосигнала на линии "вниз" не синхронизируется с несущей частотой радиосигнала на линии "вверх". Предположим, что подсистема функционирует в двухстороннем когерентном режиме, когда приемник подсистемы теряет синхронизацию с радиосигналом на линии "вверх". В этот момент передатчик подсистемы связи автономно изменит режим формирования несущей частоты радиосигнала на линии "вниз" с установки ее по управляемому напряжением задающего генератора приемника на установку частоты по центральному задающему генератору подсистемы.
Подсистема связи обычно следит за несущей частотой радиосигнала на линии "вверх", принимает и дешифрует команды управления и передает телеметрическую информацию. Иногда на подсистему связи возлагается также задача модуляции несущей частоты радиосигнала на линии "вниз" телеметрической информации, однако возможно применение специальных устройств преобразования сигнала для реализации уникальных схем модуляции и уникальных поднесущих частот.
Наземная станция может использовать дальномерный метод радионавигации для слежения за космическим аппаратом. В зависимости от реализованного стандарта связи наземная станция модулирует несущую частоту радиосигнала на линии "вверх" командной информацией в форме псевдослучайных кодов, сигналов тональной частоты или их обоих вместе. Приемник подсистемы связи выделяет псевдослучайные коды или сигналы тональной частоты из принятого радиосигнала и ретранслирует их на несущей частоте радиосигнала линии "вниз" обратно на наземную станцию. Угломерная информация с системы наведения направленной антенны наземной станции позволяет нам определить азимут и угол места космического аппарата. Зная время распространения дальномерного кода или сигнала тональной частоты от наземной станции до космического аппарата и обратно, мы можем определить дальность до космического аппарата. Если фаза несущей частоты радиосигнала на линии "вниз" когерентна с несущей частотой радиосигнала на линии "вверх" (двухсторонний когерентный режим), мы можем измерять доплеровский сдвиг частоты радиосигнала на линии "вниз" и, на его основе, вычислять скорость измерения радиальной дальности.
Похожие статьи
-
Подсистема связи КА, Общие сведения о подсистеме связи - Космические аппараты
Общие сведения о подсистеме связи Подсистема связи, иначе именуемая командно-траекторно-телеметрической подсистемой является интерфейсом между...
-
Требования к подсистеме связи - Космические аппараты
Требования к подсистеме связи формируются на основе многих источников. К ним, в частности, относятся: Целевые задачи космического проекта (требования...
-
Введение - Космические аппараты
Создание и развитие космических средств и технологий ДЗЗ является в настоящее время одним из важнейших направлений применения космической техники для...
-
Способы передачи данных - Космические аппараты
Данные, полученные датчиками, необходимо передать в то место, где они будут проанализированы. Когда системы получения данных работают на спутниках,...
-
Управление МКА осуществляется с наземных пунктов управления на территории России. Их количество и место расположения выбирается таким образом, чтобы на...
-
Решение актуальных задач управления с течением времени нуждается в поиске и разработке все более новых теоретических и подтвержденных на практике методов...
-
Исследования планеты Венера космическими аппаратами
Исследование ближайших к Земле планет солнечной системы автоматическими межпланетными станциями явилось логическим продолжением развития...
-
Расчетная часть - Космические аппараты
Исходные данные. Исходные данные тесно связаны и базируются на целевой аппаратуре, выше указано, что проектируемый спутник является научно-прикладным и...
-
Период активных исследований нашего естественного спутника продолжался вплоть до 1976 года. Всего за это время на Луне и в окололунном пространстве...
-
Точками либрации в ограниченной задаче трех тел, описывающей движение тела малой массы в гравитационном поле, создаваемом двумя массивными телами,...
-
С группой кратеров Архимед, Аристилл и Автолик на границе Моря Дождей и Моря Ясности связана одно из знаменательных событий отечественной космонавтики....
-
Лунная поверхность места посадки моделируется как плоскость и импортируется в формат STL как дискретизованная поверхность. Модель космического аппарата...
-
Модель принимает на вход: - описание геометрии аппарата в виде твердотельной модели, выполненной в САПР SolidWorks; - описание геометрии поверхности Луны...
-
Аннотация - Моделирование воздействия теплового излучения на элементы космического аппарата
В настоящее время Федеральным Космическим Агентством, совместно с Европейским Космическим Агентством (ESA), разрабатывается проект космической миссии...
-
В 1955 году (задолго до летных испытаний ракеты Р-7) С. П. Королев, М. В. Келдыш, М. К. Тихонравов вышли в правительство с предложением о выведении в...
-
Космические зонды Юпитер изучался исключительно аппаратами НАСА. В 1973 и 197 мимо Юпитера прошли "Пионер-10" и "Пионер-11" на расстоянии (от облаков)...
-
Стратегиям удержания КА на ограниченных орбитах (гало-орбитах, орбитах Лиссажу и прочих) посвящены многие статьи. В данном разделе приведены краткие...
-
Введение - Космический аппарат
Точками либрации в ограниченной задаче трех тел, описывающей движение тела малой массы в гравитационном поле, создаваемом двумя массивными телами,...
-
Прием спутниковой информации - Космические средства дистанционного зондирования Земли
Станции для приема информации со спутников на Земле (называмые земными) содержат антенну с опорно-поворотным устройством (ОПУ), радиоприемное устройство...
-
Стратегиям удержания КА на ограниченных орбитах (гало-орбитах, орбитах Лиссажу и прочих) посвящены многие статьи. В данном разделе приведены краткие...
-
Зависимость направления неустойчивости от координат X, Y КА образует поверхность, проекции которой представлены на рис. 36-38. Рис. 36. Точки, для...
-
Направление неустойчивости является направлением, исполнение импульса в котором наиболее эффективно. На основе методики, изложенной в разделе 4, был...
-
Исследование зависимости энергетики поддержания гало-орбиты от места и направления исполнения импульса Суммарный импульс, затрачиваемый на коррекции для...
-
Эффективная коррекция орбиты КА в окрестности точки либрации подразумевает изменение скорости КА с целью компенсации влияния возрастающей компоненты (4)....
-
Исследования планеты с помощью космических аппаратов - Планеты земной группы. Венера
"Венера-3" - первый космический аппарат, достигший Венеры Венера довольно интенсивно исследовалась с помощью космических аппаратов. Первым космическим...
-
Орбиты, для которых были рассчитаны направления неустойчивости в предыдущем разделе, лежат в плоскости эклиптики (плоскости XY). Однако также необходимо...
-
Заключение - Космический аппарат
В работе была разработана методика расчета гало-орбит вокруг точки либрации L2 системы Солнце-Земля. Для расчета начальной скорости КА и величин...
-
Формат данных ДЗЗ - Космические аппараты
Многоканальная видеоинформация представляется комбинацией пространственной позиции (номер пикселя и номер строки) и номера канала. Классификация форматов...
-
Классификация ДЗЗ - Космические аппараты
Существуют различные классификации ДЗЗ. Отметим наиболее важные с точки зрения практического сбора данных в нефтегазовой отрасли. Регистрироваться может...
-
Направление неустойчивости является направлением, исполнение импульса в котором наиболее эффективно. На основе методики, изложенной в разделе 4, был...
-
Зависимость направления неустойчивости от координаты Z - Космический аппарат
Орбиты, для которых были рассчитаны направления неустойчивости в предыдущем разделе, лежат в плоскости эклиптики (плоскости XY). Однако также необходимо...
-
Интерполяция направления неустойчивости - Космический аппарат
Зависимость направления неустойчивости от координат X, Y КА образует поверхность, проекции которой представлены на рис. 36-38. Рис. 36. Точки, для...
-
Исследование зависимости энергетики поддержания гало-орбиты от места и направления исполнения импульса Суммарный импульс, затрачиваемый на коррекции для...
-
Методика расчета направления неустойчивости - Космический аппарат
Эффективная коррекция орбиты КА в окрестности точки либрации подразумевает изменение скорости КА с целью компенсации влияния возрастающей компоненты (4)....
-
Алгоритм подбора начальной скорости и величины корректирующего импульса Описанные алгоритмы были реализованы в программе GMAT (General Mission Analysis...
-
Исходные данные Номинальная орбита, необходимая для выполнения задач МКА, имеет следующие параметры: - круговая, e = 0. - солнечно-синхронная, скорость...
-
Определение затрат труда - Исследование движения центра масс малого космического аппарата (МКА)
Первым шагом при определении себестоимости программного комплекса является расчет трудоемкости создания и внедрения. Расчет производится по методике,...
-
1. Одним из наиболее перспективных путей снижения затрат на развертывание высокоорбитальных группировок КА является создание средств межорбитальной...
-
Необходимость разработки принципиально новых средств межорбитальной транспортировки (СМТ) связана со следующими причинами: размещением значительной части...
-
По форме он напоминает цилиндр с диаметром чуть более 1 м и длиной около 2 м (Рис.4). Потребляемая им электрическая мощность невелика -- 360 Вт, при этом...
Функции подсистемы связи - Космические аппараты