Построение телеметрии

[Nemo]

Я бы хотел посоветоваться с вами по поводу логики построения телеметрии для спутника (КА).
Характеристики орбиты КА: солнечно-синхронная орбита (ССО); период обращения около 105 минут; зона радиовидимости меньше 15 минут.
То есть 1.5 часа нет связи с КА, а 15 минут - есть связь. Вопрос: как оптимальным образом построить телеметрию? Т.е. что надо сделать, чтобы отразить полуторачасовое отсутствие информации за 15 минут связи с КА?

[Дмитрий Виницкий]

Использовать спутники-ретрансляторы

[Nemo]

Использовать спутники-ретрансляторы

Или всю Землю нашими НИПами утыкать

Нет, я хочу строить телеметрию, исходя из того, что 1.5 нет связи с КА, а 15 минут - есть.

[Feol]

Вы не поверите в столь неочевидное решение  :wink: ... но Вам вне зоны нужно будет писать информацию на борту в любое ЗУ (запоминающее устройство), а потом в сеансе сбрасывать её на Землю  :wink: .

[Sattel]

а телеметрия за эти полтора часа реально нужна? может достаточно получать текущую информацию на момент сеанса связи? а остальное интерполировать?

[Vladimir]

Я бы хотел посоветоваться с вами по поводу логики построения телеметрии для спутника (КА).
Характеристики орбиты КА: солнечно-синхронная орбита (ССО); период обращения около 105 минут; зона радиовидимости меньше 15 минут.
То есть 1.5 часа нет связи с КА, а 15 минут - есть связь. Вопрос: как оптимальным образом построить телеметрию? Т.е. что надо сделать, чтобы отразить полуторачасовое отсутствие информации за 15 минут связи с КА?

Вообще-то эту проблему успешно решают в течение уже многих десятилетий. И по мере усложнения борта изыскиваются все более эффективные методы накопления и сброса информации на Землю.
Я не буду говорить про интелектуальный борт, который сам анализирует состояние БС и сообщает на Землю только сообщения типа "Борт в норме" или "Такая-то операция успешно выполнена".  Хотя уже сейчас это реализовано на целом ряде отечественных КА. При этом сбрасываемая на Землю информация называется "Информацией оперативного контроля" (ИОК).
Просто приведу отдельные примеры построения телеметрических систем (ТМС). При этом, разумеется исключу сброс через спутник-ретранслятор по причине их отсутствия у России (хотя вешь эта перспективная и наработки по этой теме в нашей стране есть) и сброс ТМ-информации на множество наземных пунктов, поскольку их количество сокращается и при создании новых КА заказчиком выдвигается требование об однопунктном управлении.
Самая простая схема была реализована еще на заре космонавтики. С определенной периодичностью по меткам от ПВУ включалась телеметрия и на ЗУ однократно (или трехкратно - для достоверности) записывались все ТМ-параметры. Сброс ЗУ проводился в сеансах. Причем для этой цели и по сей день используется система МА-9МКТМ "Ромашка", а скорость передачи информации составляет 256 кбод.
Следующий шаг - запись ТМИ не только по меткам ПВУ, но и по какому-либо событию, например: по началу/окончанию какой-либо операции или по возникновению нештатной ситуации. На серийных аппаратах, сдаваемых в эксплуатацию военным, запись и по меткам ПВУ отсутствует, а записывается только событийная информация. Это позволяет значительно сократить объем записываемой информации.
Появление БЦВМ позволило накапливать существенную информацию в памяти машины и по накоплению сбрасывать ее на внешнее ЗУ. При этом всем процессом управляет уже однозначно сама БЦВМ.
Наконец, увеличение быстродействия и емкости ЗУ в БЦВМ позволяет вообще отказаться от телеметрической системв как класса. От нее остаются только датчики, информация с которых через УВВ поступает сразу в машину. Организацией опроса, выборкой существенной информации занимается сама БЦВМ. Запоминание выжатой информации может осуществляться как на внешнее, так и на собственное ЗУ типа Флэш-памяти.
Ну а отсюда уже и рукой подать до обработки информации о всех бортовых системах на борту.

[Feol]

Ну совсем от автономной по отношению к БЦВМ телеметрической системы на практике навлядли откажутся. Ибо эта та система, которая должна на КА умирать последней. В том числе и после отказа БЦВМ, обеспечив возможность понять его причину.

[Feol]

а телеметрия за эти полтора часа реально нужна? может достаточно получать текущую информацию на момент сеанса связи? а остальное интерполировать?

Информацию о нештатных ситуациях интерполировать невозможно. А она самая ценная.

[Sattel]

2 Feol уболтал

[ALEX-Satellite]

Нет, я хочу строить телеметрию, исходя из того, что 1.5 нет связи с КА, а 15 минут - есть.

Nemo, а какой объем ТМИ (или иной информации :wink: ) Вы предполагаете накопить (для обработки или непосредственного сброса) за 90 + 15 минут?

[Sattel]

А чем лимитирован объем накапиваемой информации? элементной базой? чем то еще? и скорость канала передачи? по моему при современном уровне развития железа это все проблем не представляет.

[ratte07]

А чем лимитирован объем накапиваемой информации? элементной базой? чем то еще? и скорость канала передачи? по моему при современном уровне развития железа это все проблем не представляет.

Узкое место пропускная способность канала. Правда для телеметрии много не надо. В любом случае, накопить легче, чем передать.

[Vladimir]

А чем лимитирован объем накапиваемой информации? элементной базой? чем то еще? и скорость канала передачи? по моему при современном уровне развития железа это все проблем не представляет.

Решаемыми задачами и здравым смыслом. Для задач управления требуется не очень большой объем информации. Зачем, например, следить за динамикой изменения температур или за скоростями углового движения КА и записывать их на ЗУ, если сами эти параметры используются для управления соответствующими системами с помощью БЦВМ. Потому-то для решения задач управления скорость передачи информации на Землю составляет как правило 1000 или 8000 бод. Впрочем, скорость передачи информации с борта КА напрямую влияет на мощность бортового передатчика и на размеры наземных антенн. И то и другое увеличивать вообще-то нежелательно, если нет на то суровой необходимости.
Совсем другое дело с информацией, поступающей от полезной нагрузки. Здесь информации чем больше, тем лучше. Поэтому для записи научной или целевой информации используются ЗУ, емкость которых переваливает далеко за 1 Гбит, и современная элементная база позволяет это сделать. Кроме того, для сброса на Землю этой информации как правило используются отдельные радиоканалы, не совмещенные с каналами обычной телеметрии, и работающие в другом частотном диапазоне. Скорость передачи в этих каналах исчисляется сотнями Мбод, например, скорость передачи научной информаци со "Спектра-Р" составляет 144 Мбода, а скорость передачи видеоизображений с "Ресурса ДК" -300 Мбод.

[Sattel]

Ок. могу предложить следующий подход.
- берем наземный комплекс с боооольшой антенной. Например ТНА-57 (их как грязи);
- определяем лимит энергетики на борту, т.е. сколько мощности мы можем себе позволить на передачу телеметрии;
- определяем скорость передачи и объем информации, передаваемой за время сеанса;
- определяем желааемый объем телеметрии за два витка ( за два - ну если вдруг один сеанс пропущен);
- начинаем резать желаемые объемы чтобы впихнуть в возможности канала.  отсюда станет ясно какую информацию нужно писать часто,  какую только по случаю а какую в режиле "все ОК" или "Хьстон, у нас проблемы"

[Nemo]

Ну совсем от автономной по отношению к БЦВМ телеметрической системы на практике навлядли откажутся. Ибо эта та система, которая должна на КА умирать последней. В том числе и после отказа БЦВМ, обеспечив возможность понять его причину.

На КА Глонасс, насколько я знаю, изделие периодически выходит из пределов радиовидимости (возможно тоже самое имеет место и на Меридиане). Вопрос: А как там построена телеметрия? Т.е. как там решён вопрос "обеспечения возможности понять причины отказа КА вне зоны радиовидимости"?

[Feol]

Запись на борту по событиям.

[ALEX-Satellite]

На КА Глонасс, насколько я знаю, изделие периодически выходит из пределов радиовидимости (возможно тоже самое имеет место и на Меридиане). Вопрос: А как там построена телеметрия? Т.е. как там решён вопрос "обеспечения возможности понять причины отказа КА вне зоны радиовидимости"?

Любой КА стараются "напичкать" разными ТМ-датчиками. Можно ведь и видеокамеру поставить, чтобы отслеживать удары метеоритов по корпусу (явившихся, по мнению некоторых, причиной отказа ЭКСПРЕССа в 96.5E)   .
Вот ранее я Вас (Nemo) и спрашивал об объеме информации, поступающей с контрольных устройств, которые Вам разрешили установить на КА. Определив объем "сырой" информации, дальше воспользуйтесь советами форумчан о сжатии, оптимизации, р/линиях и т.п.
Хотя если КА ОТКАЗАЛ, то и ТМИ обычно уже и не бывает.

[Feol]

Еще как часто бывает. Её так и делают, чтобы она "умирала последней", сообщив о проблемах на КА. Если, конечно, отказ КА понимать не как внезапное исчезновение, а как невозможность продолжения использования по целевому назначению. В 90% случаев они так и отказывают.

[Form1]

Еще как часто бывает. Её так и делают, чтобы она "умирала последней", сообщив о проблемах на КА. Если, конечно, отказ КА понимать не как внезапное исчезновение, а как невозможность продолжения использования по целевому назначению. В 90% случаев они так и отказывают.

А если отказ системы электроснабжения?
Может, по отдельной цепи запитывать телеметрические блоки со служебными радиоканалами ТМИ?

[Vladimir]

Еще как часто бывает. Её так и делают, чтобы она "умирала последней", сообщив о проблемах на КА. Если, конечно, отказ КА понимать не как внезапное исчезновение, а как невозможность продолжения использования по целевому назначению. В 90% случаев они так и отказывают.

Ну, это вопрос спорный я бы даже сказал, вкусовой. С одной стороны - чем больше мы имеем информации, тем лучше. Но с другой стороны, можем ли мы всегда определить по имеющейся информации причину нештатной ситуации. Приведу частный пример из своей практики. Один из аппаратов закувыркался, но телеметрию удалось получить только после "глухих" витков, то есть часов через 8. Датчик давления в приборном отсеке показывал 0. Ну и что это значит. То, что аппарат разгерметизировался - ясно, а почему? Ну выстроили в порядке уменьшения вероятности все возможные гипотезы и на том закончили. И то, что с аппарата еще почти месяц удавалось временами получать телеметрию, ясности так и не внесло.
Возьмем крайний вариант, который бывает достаточно часто. Аппарат входит в зону видимости. С земли выдается команда, а сигнала с борта нет. В чем причина?. Отказ передатчика, системы электропитания, а может быть отказ системы ориентации, вследствие чего батарея полностью разрядилась, или он просто закувыркался так, что команды на борт не проходят? И что в этом случае дает телеметрия? Ничего. Яркий пример такого случая - "Фобос-1".
С учетом того, что основу борта современных КА составляет БЦВМ (ну, разумеется, не простейших типа первого спутника), основной задачей создателей таких КА является живучесть БЦВМ путем многократного резервирования и способности к самостоятельной реконфигурации. Ведь если машина все же зависла, то и в телеметрию с нее ничего не попадет. Вам же останется довольствоваться показаниями аналоговых и сигнальных датчиков, которые скажут, что питание на БЦВМ подано. И все! А о том, что произошло, можно только догадываться. Примером для такого случая служит "Фобос-2".
Так чо исключение ТМ-системы как класса и использование центральной БЦВМ для сбора ТМ-информации вовсе не является признаком авантюризма. Впрочем, у каждого разработчика на этот счет свое мнение, хотя с каждым годом процент КА без самостоятельных ТМ-систем растет.