Устойчивая глобальная система управления космическими аппаратами

Изобретение относится к системам передачи информации и может найти применение в спутниковых системах связи при управлении космическими аппаратами. Технический результат изобретения заключается в расширении функциональных возможностей системы, в частности повышении устойчивости управления космическими аппаратами. Система содержит космические аппараты, мобильное звено управления, а также спутниковую навигационную систему ГЛОНАСС, содержащую навигационные спутники, при этом навигационные спутники содержат бортовую командно-измерительную систему и аппаратуру межспутниковой связи, космические аппараты содержат соединенные с бортовой системой управления навигационную аппаратуру потребителя, работающую по навигационным полям систем ГЛОНАСС или ГЛОНАСС и GPS, и бортовую командно-измерительную систему, осуществляющую связь с мобильным звеном управления, а мобильное звено управления содержит навигационную аппаратуру потребителя, работающую по навигационным полям ГЛОНАСС или ГЛОНАСС и GPS и соединенную с рабочей станцией, выполняющей функции командного пункта и центра управления полетом космического аппарата, при этом рабочая станция соединена с командно-измерительной системой, осуществляющей связь как с космическими аппаратами, так и с навигационными спутниками. 1 ил.

 

Изобретение относится к системам передачи информации и может найти применение в спутниковых системах при управлении космическими аппаратами в режиме их штатной эксплуатации и в особых условиях.

В настоящее время передача управляющей информации на низкоорбитальные КА производится либо непосредственно с наземных станций (командно-измерительных пунктов), либо через специальные спутники-ретрансляторы. (См. Крэсснер Г.Н. и др. Введение в системы космической связи. М.: Связь, 1967, с.11 и 12. Кравец В.Г. и др. Основы управления космическими аппаратами. М.: Машиностроение, 1983, с.175-184. ЕР 0992429, В 64 G 1/10, 2000.)

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является способ передачи информации в сети с наземными и космическими абонентами, заключающийся в том, что источник информации формирует информационный сигнал абоненту-получателю и сигналы его координат на момент начала передачи, передает их наземному абоненту, наземный абонент наводит передающую антенну в область нахождения промежуточного абонента и передает ему информационный сигнал и сигналы координат абонента-получателя в момент начала передачи абоненту-получателю, промежуточный абонент наводит передающую антенну в область нахождения абонента-получателя и передает ему информационный сигнал в заданный момент времени, отличающийся тем, что источник информации формирует адресный сигнал абонента-получателя, сигналы длительности интервала времени передачи между каждой парой промежуточных абонентов, сигнал максимально допустимого момента времени получения информационного сигнала абонентом-получателем, наземный абонент принимает сигналы, сформированные источником информации, и формирует последовательность адресных сигналов промежуточных абонентов и абонента-получателя, интервал времени передачи абоненту-получателю информационного сигнала посредством которых будет минимален, формирует для каждого промежуточного абонента сигнал момента времени начала передачи ему сигналов и его координаты на этот момент времени, осуществляет последовательную передачу сформированных сигналов в заданный момент времени посредством наведенной в зону нахождения первого промежуточного абонента передающей антенны, который при приеме сравнивает полученную последовательность адресных сигналов промежуточных абонентов и абонента-получателя с собственным адресом, при несовпадении собственного адреса с адресным сигналом абонента-получателя определяет из полученных сигналов адресный сигнал следующего за ним промежуточного абонента, сигнал момента времени начала передачи этому абоненту и сигналы его координат на этот момент времени и в соответствии с этими сигналами осуществляет передачу сигналов следующему абоненту. (RU 2070738, G 08 C 15/06, 1996)

К недостаткам известного технического решения можно отнести необходимость запуска дополнительных космических аппаратов-ретрансляторов, а также необходимость высокоточной системы синхронизации. Кроме того, известная система согласно способу не обеспечивает передачи командно-измерительной информации.

Технический результат изобретения заключается в расширении функциональных возможностей системы, в частности повышении устойчивости управления космическими аппаратами.

Для этого предлагается глобальная система управления космическими аппаратами - объектами управления, содержащая космические аппараты, мобильное звено управления, а также спутниковую навигационную систему ГЛОНАСС (функционально), содержащую навигационные спутники, при этом навигационные спутники нового поколения системы ГЛОНАСС содержат бортовую командно-измерительную систему, соединенную с аппаратурой межспутниковой связи, осуществляющей связь между навигационными спутниками, космические аппараты содержат соединенные с бортовой системой управления навигационную аппаратуру потребителя, работающую по навигационным полям систем ГЛОНАСС или ГЛОНАСС и GPS, и бортовую командно-измерительную систему, осуществляющую связь с мобильным звеном управления, а мобильное звено управления, выполняющее одновременно функции командного пункта, центра управления полетом и командно-измерительной системы, содержит навигационную аппаратуру потребителя, работающую по навигационным полям ГЛОНАСС или ГЛОНАСС и GPS и соединенную с рабочей станцией, выполняющей функции командного пункта и центра управления полетом космического аппарата, при этом рабочая станция соединена с командно-измерительной системой, осуществляющей связь как с космическими аппаратами, так и с навигационными спутниками.

На чертеже представлена функциональная схема глобальной системы управления космическими аппаратами.

Система включает в себя космические аппараты (КА) 1, являющиеся объектами управления и содержащие бортовую командно-измерительную систему (БКИС) 2, навигационную аппаратуру потребителей (НАП) 5, бортовую систему управления (БСУ) 6, система включает также навигационные спутники (НС) 9 систем 8 ГЛОНАСС, содержащие аппаратуру межспутниковой связи (АМС) 10 и бортовую командно-измерительную систему (БКИС) 12, система также содержит мобильное звено управления (МЗУ) 14, содержащее навигационную аппаратуру потребителя (НАП) 15, рабочую станцию (16) с пультом управления и командно-измерительную систему (КИС) 17, а также двухсторонние линии связи 4 (БКИС 2 - БКИС 12), 3 (БКИС 2 - КИС 17), 11 (AMC 10 - AMC-10) и 13 (КИС 17 - БКИС 12)

Глобальная система управления космическими аппаратами работает следующим образом:

КА 1 - объект управления с помощью НАП 5, сопряженной с БСУ 6, непрерывно осуществляет определение параметров траектории своего движения и передает посредством БКИС 2 информацию на КИС 17 МЗУ 14 либо по линии связи 3 (если КА 1 находится в зоне видимости с МЗУ 14), либо на НС 9 по линии связи 4. Выбор НС осуществляется автономно по критерию наличия наиболее благоприятных условий связи. Эта информация распространяется по межспутниковым линиям связи 11 системы ГЛОНАСС и передается на МЗУ 14 с одного из тех НС 9, которые находятся с ним в зоне видимости по линии связи 13.

Аналогичным образом передаются обобщенные отчеты о работоспособности бортовых систем КА 1, формируемые БСУ 6.

В рабочей станции 16 МЗУ 14 происходит актуализация моделей движения КА 1 с учетом собственного положения МЗУ 14, определяемого по размещенной на нем НАП 15, а также состояния его целевых и служебных систем.

С МЗУ 14 посредством КИС 17 передаются на КА 1 планы его целевого применения, например, в виде макропрограмм - "координата-действие". При этом используются либо линии связи 3 (если КА 1 находится в зоне видимости с МЗУ 14), либо осуществляется их ретрансляция по линиям связи 13, 11 и 4.

МЗУ 14 периодически обменивается информацией с оперативными органами управления, используя как спутниковые, так и наземные линии связи. При этом в качестве навигационных спутников 9 системы ГЛОНАСС используются спутники нового поколения, а под космическим аппаратом понимается низкоорбитальные автоматические спутники.

В режиме штатной эксплуатации КА 1 должны обладать повышенной степенью автономности, при которой информационный обмен между КА 1 и наземным МЗУ 14 сводится к минимальному уровню, необходимому и достаточному для выполнения КА 1 своих целевых задач, что позволяет использовать для этой цели узкополосные командно-измерительные и межспутниковые линии навигационных систем ГЛОНАСС.

При этом МЗУ 14 выполняет функции командного пункта, центра управления полетом и командно-измерительной системы.

Устойчивая глобальная система управления космическими аппаратами, содержащая космические аппараты, мобильное звено управления, а также спутниковую навигационную систему ГЛОНАСС, функционально содержащую навигационные спутники, при этом навигационные спутники содержат бортовую командно-измерительную систему, соединенную с аппаратурой межспутниковой связи, осуществляющей связь между навигационными спутниками, космические аппараты содержат соединенные с бортовой системой управления навигационную аппаратуру потребителя, работающую по навигационным полям систем ГЛОНАСС или ГЛОНАСС и GPS, и бортовую командно-измерительную систему, осуществляющую связь с мобильным звеном управления, а мобильное звено управления содержит навигационную аппаратуру потребителя, работающую по навигационным полям ГЛОНАСС или ГЛОНАСС и GPS и соединенную с рабочей станцией, выполняющей функции командного пункта и центра управления полетом космического аппарата, при этом рабочая станция соединена с командно-измерительной системой, осуществляющей связь как с космическими аппаратами, так и с навигационными спутниками.