Контрольно-проверочная аппаратура космического аппарата



Контрольно-проверочная аппаратура космического аппарата
Контрольно-проверочная аппаратура космического аппарата
G01R31/00 - Устройства для определения электрических свойств; устройства для определения местоположения электрических повреждений; устройства для электрических испытаний, характеризующихся объектом, подлежащим испытанию, не предусмотренным в других подклассах (измерительные провода, измерительные зонды G01R 1/06; индикация электрических режимов в распределительных устройствах или в защитной аппаратуре H01H 71/04,H01H 73/12, H02B 11/10,H02H 3/04; испытание или измерение полупроводниковых или твердотельных приборов в процессе их изготовления H01L 21/66; испытание линий передачи энергии H04B 3/46)

Владельцы патента RU 2717293:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (СФУ) (RU)

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к автоматизированным электрическим испытаниям бортовых ретрансляционных комплексов телекоммуникационных космических аппаратов (КА) в процессе проектирования, производства на заводе-изготовителе, а также при заводских, приемо-сдаточных и предстартовых испытаниях КА. Контрольно-проверочная аппаратура КА наряду с известным содержанием схемы включает векторный анализатор принимаемых сигналов, векторный генератор передаваемых сигналов, цифровой сигнальный процессор и рубидиевый стандарт частоты. Такое решение позволяет проводить комплексную проверку функционирования систем бортового ретрансляционного комплекса КА. При этом обеспечивается контроль работоспособности и измерение характеристик приемного и передающего трактов бортового ретрансляционного комплекса КА. 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники, в частности, к автоматизированным электрическим испытаниям бортовых ретрансляционных комплексов телекоммуникационных космических аппаратов (КА) в процессе проектирования, производства на заводе-изготовителе, а также при заводских, приемо-сдаточных и предстартовых испытаниях КА.

Известна «Автоматизированная испытательная система для отработки, электрических проверок и подготовки к пуску космических аппаратов» (патент РФ №2245825, опубликованный 10.02.2005, бюлл. №4). Эта система содержит блок приведения системы в готовность к испытаниям КА, блоки управления, ввода и анализа корректности директив, передачи допусковых значений параметров, выбора трактов связи, проведения защитных операций, выдачи технологических команд управления, связи с системой бортовых телеизмерений, связи с бортовой вычислительной системой, измерения аналоговых параметров, ввода и запоминания состояния дискретных параметров, допускового контроля аналоговых и дискретных параметров, формирования команд общего назначения, формирования протокола испытаний, отображения, регистрации основного протокола испытаний, контроля корпуса, формирования сигнала наличия корпуса, контроля работоспособности аппаратуры с соответствующими связями между ними.

Недостаток известной автоматизированной испытательной системы заключается в неполном контроле работоспособности аппаратуры КА, поскольку не обеспечивается анализ важных составляющих (параметров), а именно приемно-передающих трактов полезной нагрузки КА - бортового ретрансляционного комплекса (БРК). Контроль параметров БРК является важным элементом при приемо-сдаточных и предстартовых испытаниях КА.

Наиболее близким к заявляемому устройству является Контрольно-проверочная аппаратура (КПА), реализующая способ электрических проверок космического аппарата (патент РФ №2563925, опубликованный 27.09.2015, бюлл. №27). Известная КПА КА содержит персональный компьютер, блоки контроля сопротивления изоляции бортовых шин питания КА и измерения электрического сопротивления между шинами питания космического аппарата, блоки связи контрольно-проверочной аппаратуры КА с системой бортовых телеизмерений КА и связи КПА КА с командной матрицей системы управления бортовой аппаратурой КА, блок связи КПА с бортовой вычислительной системой КА, измерители мощности принимаемого радиосигнала и частоты принимаемого радиосигнала, анализатор спектра принимаемого радиосигнала, приемник и приемную антенну КПА КА, адресный коммутатор цифровых потоков, управляемые аттенюатор и аттенюатор-делитель, передатчик и передающую антенну КПА КА. Приемная антенна КПА КА соединена с управляемым аттенюатором-делителем, который соответствующими выходами подключен к аналоговым входам измерителя мощности принимаемого радиосигнала, измерителя частоты принимаемого радиосигнала, анализатора спектра принимаемого радиосигнала и приемника КПА КА. Передатчик КПА КА соответствующим выходом соединен с входом управляемого аттенюатора, выход которого подключен к передающей антенне КПА КА. Многоразрядные двунаправленные входы/выходы персонального компьютера, измерителя мощности принимаемого радиосигнала, измерителя частоты принимаемого радиосигнала, анализатора спектра принимаемого радиосигнала, блока контроля сопротивления изоляции бортовых шин питания космического аппарата, блока измерения сопротивления между бортовыми шинами питания, управляемых аттенюатора и аттенюатора-делителя (далее аттенюаторы), приемника КПА КА, передатчика КПА КА, блока связи КПА КА с командной матрицей системы управления бортовой аппаратурой КА, блока связи КПА КА с системой бортовых телеизмерений КА и блока связи КПА КА с бортовой вычислительной системой КА - соединены с соответствующими двунаправленными цифровыми входами/выходами адресного коммутатора цифровых потоков.

Недостатком известной КПА следует отметить невозможность автоматизированного контроля параметров бортового ретрансляционного комплекса, который предназначен для непосредственного выполнения миссии КА - приема и передачи радиосигналов по направлениям Земля - КА и обратно. В настоящее время известная контрольно-проверочная аппаратура предусматривает автоматизированный контроль только параметров командно-измерительной системы (КИС), а параметры БРК контролируются не автоматизированными методами.

Задачей предлагаемого технического решения является обеспечение автоматизированного контроля параметров бортового ретрансляционного комплекса на этапах проектирования, производства на заводе-изготовителе, цеховых, приемо-сдаточных и предстартовых испытаний наряду с контролем и параметров КИС. Реализация этого решения позволит упростить и сократить сроки автоматизированного контроля.

Поставленная задача решается тем, что контрольно-проверочная аппаратура космического аппарата, содержащая адресный коммутатор цифровых потоков, соединенный соответствующими двунаправленными многоразрядными шинами с персональным компьютером оператора, с приемником, с первым и вторым аттенюаторами, с передатчиком, с блоком связи КПА с системой телеизмерений КА, с блоком связи КПА с командной матрицей системы управления бортовой аппаратурой КА, с измерителем сопротивления и с блоком контроля сопротивления изоляции бортовых шин питания КА, приемную антенну, соединенную последовательно со вторым входом первого аттенюатора и с приемником, и передающую антенну, соединенную с выходом второго аттенюатора, который вторым входом подключен к передатчику, согласно изобретению, дополнительно содержит векторный анализатор, векторный генератор, цифровой сигнальный процессор, соединенные соответствующими двунаправленными многоразрядными шинами с адресным коммутатором цифровых потоков, и рубидиевый стандарт частоты, соединенный соответственно с цифровым сигнальным процессором, вторым входом векторного анализатора и вторым входом векторного генератора, при этом векторный анализатор третьим входом подключен к приемнику, а векторный генератор выходом соединен с передатчиком.

На фиг. 1 приведена структурная схема заявляемой контрольно-проверочной аппаратуры космического аппарата, обеспечивающей проверку параметров и контроль функционирования БРК КА.

Контрольно-проверочная аппаратура содержит персональный компьютер 1, подключенный с помощью многоразрядной двунаправленной шины к адресному коммутатору 2 цифровых потоков. К адресному коммутатору 2 цифровых потоков также с помощью многоразрядных двунаправленных шин подключены векторный анализатор 3, приемник 4, первый 51 и второй 52 аттенюаторы, цифровой сигнальный процессор 6, векторный генератор 7, передатчик 8, блок 9 связи КПА с системой телеизмерений КА, блок 10 связи КПА с командной матрицей системы управления бортовой аппаратурой КА, измеритель 11 сопротивления и блок 12 контроля сопротивления изоляции бортовых шин питания КА. Заявляемая КПА также содержит приемную 13 и передающую 14 антенны и рубидиевый стандарт частоты 15. Приемная антенна 13 последовательно соединена с первым аттенюатором 51, приемником 4 и векторным анализатором 3, а рубидиевый стандарт частоты 15 подключен к соответствующим входам векторного анализатора 3, цифрового сигнального процессора 6 и векторного генератора 7. При этом своим выходом векторный генератор 7 подключен к передатчику 8, чей выход соединен с соответствующим входом второго аттенюатора 52, который своим выходом соединен с передающей антенной 14.

Структура КА 17 приведена на фиг. 1 исключительно с целью наглядного представления функций заявляемой КПА. Шины 18 питания КА соединены с соответствующими входами измерителя 11 сопротивления и блока 12 контроля сопротивления изоляции бортовых шин питания. Командная матрица 19 системы управления бортовой аппаратурой КА 17 соединена с выходом блока 10 связи КПА и с одним из входов бортового ретрансляционного комплекса 20, который с помощью цифровой двунаправленной шины подключен к системе 21 телеизмерений КА, другим входом соединен с приемником 22 КА, а выходом - с передатчиком 23 КА. Вход приемника 22 КА соединен с приемной антенной 24 КА, а выход передатчика 23 КА соединен с передающей антенной 25 КА, при этом радиосигнал с передающей антенны 25 КА поступает по беспроводному радиоканалу на приемную антенну 13 КПА (на фиг. 1 показано пунктиром). Аналогично, сигнал с передающей антенны 14 КПА поступает по беспроводному радиоканалу на приемную антенну 24 КА (также показано пунктиром).

Предлагаемая контрольно-проверочная аппаратура космического аппарата работает следующим образом. Персональный компьютер 1 устанавливается на рабочем месте оператора. С помощью персонального компьютера 1 оператор имеет возможность ручного формирования директив. Кроме того, на персональный компьютер 1 возложены функции автоматического формирования директив, отображения информации, формирования протоколов испытаний, а также хранения процедур, циклограмм и команд проверки параметров бортового ретрансляционного комплекса (БРК) 20 КА. Обработка информации с выхода векторного анализатора 3 с целью определения оцениваемых параметров БРК производится в цифровом сигнальном процессоре 6, поскольку ресурсы персонального компьютера 1 по быстродействию и объему обрабатываемой информации не позволяют достичь необходимых результатов. Адресный коммутатор 2 обеспечивает переключение цифровых потоков команд и/или результатов измерения от КПА к получателю. Каждое сообщение в пакетном режиме (команда) сопровождается адресом получателя, который распознается адресным коммутатором 2 цифровых потоков, и команда перенаправляется к получателю. При выполнении сложных сообщений, которые требуют последовательного выполнения нескольких функций, в персональном компьютере 1 автоматически формируется последовательность команд с распределением по времени в соответствии с выбранной циклограммой (из памяти персонального компьютера 1). Кроме того, персональный компьютер 1 обеспечивает автоматическое выполнение функциональных директив по заранее заложенному в память персонального компьютера 1 расписанию, например, проведение измерений одного или нескольких параметров по соответствующему графику по времени.

Измерение параметров принимаемых сигналов производится на основе спектральных оценок, формируемых векторным анализатором 3. Результаты обработки этих оценок, выполняемой цифровым сигнальным процессором 6, отображаются на экране монитора и сохраняются в памяти персонального компьютера 1 с целью дальнейшего использования.

Команды управления бортового ретрансляционного комплекса 20 поступают на борт КА через блок связи 10 КПА с командной матрицей 19 системы управления бортовой аппаратурой КА. Система бортовых телеизмерений КА 21 взаимодействует с КПА через блок связи 9. Команды управления режимами работы БРК 20 поступают на БРК 20 с командной матрицы 19 КА 17. Исполнение команд контролируется системой 21 телеизмерений и передаются на персональный компьютер оператора 1 через блок 9 связи с системой телеизмерений и адресный коммутатор 2.

Рубидиевый стандарт частоты 15 обеспечивает синхронизацию работы векторного анализатора 3, цифрового сигнального процессора 6 и векторного генератора 7.

Для проверки исправности и измерения характеристик передающего и приемного трактов БРК 20 КА необходимо контролировать, по меньшей мере, следующие параметры:

- выходную мощность бортового передатчика;

- спектр выходного сигнала бортового передатчика;

- параметры модуляции бортового передатчика;

- номинал и стабильность несущей частоты бортового передатчика;

- измерение относительного и абсолютного значений группового времени запаздывания и отношения сигнал/шум;

- амплитудно-фазочастотные характеристики трактов;

- демодуляцию сложных сигналов DVB-S2, CDMA+DVB-S2, OFDM+PVB-S2;

- правильность передаваемой БРК телеметрии;

- чувствительность бортового приемника;

- пороги захвата сигнала приемником КА по частоте и по амплитуде;

- правильность расшифровки и исполнения команд, передаваемых с персонального компьютера оператора 1 на БРК 20.

Сигнал с векторного генератора 7 через второй аттенюатор 52 поступает на передающую антенну 14 КПА и далее по радиоканалу на приемную антенну 24 КА. Изменение мощности излучаемого передающей антенной 14 КПА радиосигнала с помощью второго аттенюатора 52 используется в процессе испытаний работы приемника 22 и всего БРК 20 КА. При этом определяется его чувствительность и пороговые значения частоты и амплитуды радиосигнала, при которых обеспечивается безошибочный его прием. Первый 51 и второй 52 аттенюаторы обеспечивают ослабление сигналов, принимаемых антенной 13 и излучаемых передающей антенной 14 с целью проверки работоспособности БРК 20 при имитации различных дальностей КА от поверхности Земли. Правильность приема и обработки команд системами КА всесторонне определяется путем передачи команд на борт КА с блока 10, а затем выполнения проверки их исполнения путем анализа данных, приходящих с блока связи 9 и с приемника 4 КПА.

Таким образом, предлагаемая контрольно-проверочная аппаратура космического аппарата способна обеспечить функцию проверки работоспособности и оценки параметров передающего и приемного трактов полезной нагрузки, а именно бортового ретрансляционного комплекса телекоммуникационных КА.

На современном уровне техники КПА может быть реализована на основе серийно выпускаемых измерительных приборов и узлов. Так, в качестве адресного коммутатора 2 цифровых потоков может быть использован, например, Ethernet (Cisco Catalyst 3750-24TS) или PXIe (National Instruments PXIe-1085), в зависимости от цифровых шин, которые имеются у подключаемых к нему устройств, входящих в состав КПА. В качестве первого 51 и второго 52 аттенюаторов могут быть использованы серийные аттенюаторы Agilent N5183A-1E1 или им подобные. Приемник 4 КПА аналогичен промышленно выпускаемым приемникам в наземных станциях спутниковой связи, соответствующим проверяемому КА по частотному диапазону и типам модуляции. В качестве векторного анализатора и векторного генератора могут быть использованы серийные приборы Keysight М9383А и, соответственно, Keysight N9030B. Цифровой сигнальный процессор 6 может выполнен на базе ПЛИС XILINX VIRTEX - 5.

Контрольно-проверочная аппаратура (КПА) космического аппарата (КА), содержащая адресный коммутатор цифровых потоков, соединенный соответствующими двунаправленными многоразрядными шинами с персональным компьютером оператора, с приемником, с первым и вторым аттенюаторами, с передатчиком, с блоком связи КПА с системой телеизмерений КА, с блоком связи КПА с командной матрицей системы управления бортовой аппаратурой КА, с измерителем сопротивления и с блоком контроля сопротивления изоляции бортовых шин питания КА, приемную антенну, соединенную последовательно со вторым входом первого аттенюатора и с приемником, и передающую антенну, соединенную с выходом второго аттенюатора, который вторым входом подключен к передатчику, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит векторный анализатор, векторный генератор, цифровой сигнальный процессор, соединенные соответствующими двунаправленными многоразрядными шинами с адресным коммутатором цифровых потоков, и рубидиевый стандарт частоты, соединенный соответственно со вторым входом цифрового сигнального процессора, векторного анализатора и векторного генератора, при этом векторный анализатор третьим входом подключен к приемнику, а векторный генератор выходом соединен с передатчиком.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам противоаварийной автоматики подстанций напряжением 6-35 кВ, и может быть использовано для быстрого обнаружения повреждений в питающей сети распределительного устройства в момент их возникновения с целью осуществления быстродействующего переключения потребителей на резервный источник питания.

Изобретение относится к областям измерительной техники и диагностики электродвигателей. Способ диагностики асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, включающий получение эталонных параметров бездефектного электродвигателя, снятие рабочих характеристик, определение технического состояния по результатам сравнения, при этом снимаются показатели: величины, частоты и формы распределения внешнего магнитного поля рассеяния асинхронных электродвигателей, угловой скорости и величины механических колебаний, оценку технического состояния производят по отклонению полученных данных с одного из датчиков регистрации внешнего магнитного поля от эталона или среднего значения более чем на 10%.

Изобретение относится к технике связи, в частности к оборудованию кабельных систем и может использоваться для идентификации состояния портов коммутационных панелей, через которые осуществляется соединение сетевых устройств.

Предложена тестовая система (1) для контроля электрических соединений, в частности паяных соединений, между электронными элементами с контролируемой печатной платой (6), содержащая подвижно установленные в ее корпусе (1а) узел и источник (14) тока и/или напряжения для электропитания контролируемой печатной платы (6), причем источник (14) тока и/или напряжения расположен внутри корпуса (1а) тестовой системы (1) подвижно, по меньшей мере, в двух пространственных направлениях.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в области электроэнергетики, где локационные методы определения дальности до объекта используются для определения расстояния до повреждений на линиях электропередачи.

Тестовая система (1) для контроля электрических соединений, в частности паяных соединений, между электронными элементами с контролируемой печатной платой (6) отличается тем, что содержит коммуникационный интерфейс (5), который за счет контактирования с печатной платой (6) обеспечивает обмен данными с памятью (10) данных и/или коммуникационным модулем (9) контролируемой печатной платы (6), причем коммуникационный интерфейс (5) расположен внутри корпуса (1а) тестовой системы (1) свободно подвижно, по меньшей мере, в двух, преимущественно трех пространственных направлениях (x, y, z).

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для испытания трансформаторов на трансформаторных заводах. Технический результат состоит в расширении экслуатационных возможностей.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для светодиодных систем освещения с регулируемым световым потоком. Заявлен способ прогнозирования срока службы светодиодного источника света в процессе эксплуатации.

Изобретение относится к накопителям электроэнергии. В способе управления и/или регулирования рабочего параметра аккумулятора электроэнергии, влияющего на уровень старения аккумулятора автомобиля, определяют фактический и целевой уровень старения аккумулятора.

Группа изобретений относится к вычислительному устройство и способу определения работоспособности аккумуляторной батареи транспортного средства. Вычислительное устройство запрограммировано с возможностью: электрически нагружать аккумуляторную батарею транспортного средства при определении, что температура окружающей среды равна или превышает первую температуру; измерять напряжение аккумуляторной батареи во время нагружения; определять значение плоской части графика напряжения; и идентифицировать аккумуляторную батарею в качестве не отвечающей требованиям при определении, что значение плоской части графика является меньшим, чем целевое напряжение.

Группа изобретений относится к области космической техники, а более конкретно к гибридному аэрокосмическому транспорту с вертикальным взлетом и посадкой. Суборбитальный ракетоплан, сочетающий в себе свойства мультикоптера, самолета и ракеты, содержит гибридную силовую установку (ГСУ).

Группа изобретений относится к области гибридного аэрокосмического транспорта с вертикальным взлетом и посадкой, использующего гибридную силовую установку, и представляет собой многофункциональный гибридный летательный аппарат многоразового использования, сочетающий в себе свойства мультикоптера, самолета и ракеты, который может использоваться для вывода на орбиту Земли высших ступеней космических аппаратов, по экономически выгодной цене только использованного топлива, в качестве многоразовой возвращаемой первой ступени ракетоносителя с вертикальным взлетом и посадкой.

Изобретение относится к транспорту, в частности, к стартовым позициям баллистических транспортных систем. Целью изобретения является повышение оперативности и надежности обеспечения экстренной доставки грузов в условиях низких температур с использованием баллистического транспортного средства (БТС) в виде ракетной ступени и пристыкованного к ней грузового контейнера.

Изобретение относится к космической технике, а более конкретно к стартовым установкам. При старте ракеты из широкофюзеляжного носителя выполняют старт из контейнера, размещенного на носителе, и меры по безударному выдвижению ракеты.

Изобретение относится к космической технике, а более конкретно к оборудованию для заправки топливом. Соединительный модуль (12) для заправки космической ракеты-носителя топливом содержит наземную часть (18), полетную часть (16) и соединительное звено (24).

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к гидроприводам. Гидропривод ракетного комплекса монтирован на раме шасси подвижного агрегата ракетного комплекса.

Изобретение относится к криогенным системам заправки топливом, в частности для передачи криогенной среды между ракетой-носителем и пусковой вышкой. Криогенная система (1) заправки топливом характеризуется наличием шланга (80) подачи топлива для соединения ракеты-носителя (100) и пусковой вышки (200).

Изобретение относится к транспортно-установочному оборудованию, а именно к транспортно-установочным агрегатам (ТУА) стартовых комплексов ракет космического назначения (РКН).

Группа изобретений относится к управлению реконфигурацией наземного автоматизированного комплекса управления космическими аппаратами (НАКУ КА). НАКУ КА и способ управления его реконфигурацией на базе нейросетевых технологий и элементов искусственного интеллекта с использованием базы знаний на основе технологии блокчейн включают использование для управления направленной реконфигурацией НАКУ КА нейросетевого комплекса.

Группа изобретений относится к ракетно-космической технике. Способ термостатирования бортовой аппаратуры полезного груза (ПГ), размещенного внутри головного обтекателя (ГО) космической головной части (КГЧ) ракеты космического назначения (РКН), включает вдув термостатирующей среды во внутреннее пространство ГО, ее перетекание вдоль ГО с последующим истечением из него.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к автоматизированным электрическим испытаниям бортовых ретрансляционных комплексов телекоммуникационных космических аппаратов в процессе проектирования, производства на заводе-изготовителе, а также при заводских, приемо-сдаточных и предстартовых испытаниях КА. Контрольно-проверочная аппаратура КА наряду с известным содержанием схемы включает векторный анализатор принимаемых сигналов, векторный генератор передаваемых сигналов, цифровой сигнальный процессор и рубидиевый стандарт частоты. Такое решение позволяет проводить комплексную проверку функционирования систем бортового ретрансляционного комплекса КА. При этом обеспечивается контроль работоспособности и измерение характеристик приемного и передающего трактов бортового ретрансляционного комплекса КА. 1 ил.

Наверх