Система телеметрических измерений «ПИРИТ»

Комплекс средств «Пирит» предназначен для использования в летательных аппаратах различного вида: самолеты, вертолеты, ракеты, космические аппараты. Средства «Пирит» могут также использоваться для информационно-вычислительных целей, для организации передачи данных, в качестве элементов систем управления в составе земных объектов, где к таким средствам предъявляются требования малых объемно-массовых характеристик, большого ресурса и невысоких затрат на обслуживание.

Таким образом, технические средства «Пирит» с программируемыми функциями и программируемыми характеристиками обеспечивают полноту функциональных свойств создаваемых систем, наращиваемость функциональных возможностей с целесообразной дискретностью и при необходимости интеграцию с оборудованием телеметрируемых объектов.

Система телеметрических измерений «Пирит», в состав которой входят пять программируемых блоков, выполняет следующие функции:

сбор информации о работе систем разгонного блока КА на всех участках полета и при подготовке к пуску,

передача информации на наземные измерительные пункты;

прием и передача внешнетраекторной информации.

Система бортовых измерений разгонного блока использует принцип программно-адресного опроса измеряемых параметров с возможностью программирования режимов сбора и передачи телеметрической информации. Передача информации с разгонного блока проводится как на наземные командно-измерительные комплексы, так и через спутники-ретрансляторы. Для определения внешне траекторных параметров используются сигналы радионавигационных систем ГЛОНАСС и GPS.

В подсистему первичных преобразователей медленно меняющихся параметров (ПСПП ММП) объединены преобразователи параметров, интенсивность измерений каждого из которых не превышает 800 изм/с.

В подсистему первичных преобразователей быстро меняющихся процессов объединены преобразователи параметров, интенсивность измерений каждого из которых от 2…1000 изм/с и выше.

Эти ПСПП приобретают функционально законченный вид при условии включения в их состав коммутаторов для объединения измеряемых параметров в потоки сообщений, представленных в цифровом виде. Число параметров, объединяемых коммутаторами в один поток, определяется, во-первых, стремлением минимизировать суммарную длину кабельной сети БИТС и, во-вторых, рациональным распределением пропускной способности системы между каналами для сбора сообщений о медленно меняющихся и быстро меняющихся процессах. Статистически полученные значения находятся и пределах 32... 128 для сообщений о медленно меняющихся параметрах и 8...32 для сообщений о быстро меняющихся параметрах.

Коммутаторы для объединения параметров, представленных в телеметрируемом объекте электрическими сигналами, разделены на два вида: локальные для сбора аналоговых сигналов (КЛА) и локальные для сбора сигнальных параметров (КЛС).

Формирователь импульсного питания датчиков (ФПД) используется для обеспечения пожаро-взрывобезопасности при размещении коммутаторов в пожаро- и взрывоопасных средах и повышает надежность источника питания датчиков при отказах датчиков и кабельной сети типа «коротких замыканий».

Коммутаторы как самые многочисленные устройства БИТС, во многом определяющие ее надежность и объемно-массовые характеристики, сконструированы как коммутаторы с циклическим режимом сбора сообщений и радиальным выходным интерфейсом.

Циклически объединенные измеряемые параметры в виде последовательного двоичного кода передаются от коммутаторов и подсистемы ПСПП медленно меняющихся параметров по радиальным каналам связи в модуль сбора информации (МСИ), где размещаются и обновляются в памяти текущих значений с заданной пользователем частотой.

Память текущих значений измеряемых параметров является частью адресного пространства микроЭВМ, производящей отбор существенных значений по выбранному пользователем алгоритму. Это могут быть алгоритм циклического прореживания потока значений с независимо выбранным для каждого параметра коэффициентом прореживания, предсказатели различных порядков, допусковый контроль, смысловая обработка и т. д. Отобранные существенные значения измеряемых параметров объединяются в пакеты сообщений со служебным заголовком, обеспечивающим их независимую транспортировку и обработку.

Готовые для передачи пакеты сообщений могут быть переданы по мультиплексному каналу обмена (МКО ТМ) в модуль формирования телеметрического кадра (МФК) для формирования кадра передачи информации по радиолинии или в модуль долговременной памяти для хранения. Контроллером МКО ТМ может быть любой из связанных этим каналом модулей, микроЭВМ которого наименее загружена другими, кроме управления обменом, задачами.

Контроллер мультиплексного канала связи с бортовым комплексом управления изделия (МКО БКУ) находится в составе бортового комплекса управления (БКУ), а модули БИТС, связанные с этим каналом, являются оконечными устройствами. По контроллеру МКО БКУ передаются команды управления режимами работы БИТС.

В режиме запроса текущих значений измеряемых параметров МКО БКУ обеспечивает доступ непосредственно в память текущих значений модуля сбора информации. Через МКО БКУ может осуществляться и телеметрирование БКУ.

Каждый модуль БИТС имеет четыре независимых канала для организации МКО ТМ, МКО БКУ или связи с телеметрируемыми системами, если эти системы выдают информацию в структуре ГОСТ 26.765.52-87. Избыточные каналы могут использоваться в БИТС для дублирования, резервирования или троирования мультиплексного канала обмена.

Смысловая часть потоков стандартизированной и специальных структур преобразовывается в модуле преобразования цифровой информации (МПЦ) в пакеты сообщений и в структуре мультиплексного канала обмена передается в модуль формирования телеметрического кадра или модуль долговременной памяти.

В командно-временном модуле (МКВ) хранятся циклограммы работы БИТС и переменные программы работы всех перепрограмминрусемых модулей. В режиме контроллера командно-временной модуль управляет обменом по МКО ТМ, синхронизирует таймеры всех модулей и раздает управляющие воздействия на модули, требующие управления. Внешние для БИТС управляющие воздействия осуществляются через командно-временной модуль по МКО БКУ или через специальный интерфейс ввода-вывода данных. Через другой специальный интерфейс командно-временной модуль может выдавать управляющие воздействия на элементы БИТС или внешние устройства.

На командно-временной модуль возлагаются также сбор сообщений о состоянии всех устройств системы, формирование команд включения в работу резервных устройств, формирование и передача в модуль формирования телеметрического кадра служебных пакетов данных о состоянии функциональных устройств системы, конфигурации БИТС и режимах ее работы.

В процессе хранения в модуле формирования телеметрического кадра пакета служебных сообщений обновляется код текущего времени от таймера модуля формирования телеметрического кадра в момент размещения пакета на свободном от информации месте телеметрического кадра и в начале каждой секунды.

Цифровые отсчеты быстро меняющихся параметров без изменения их временного положения могут быть переданы в радиоканал. Для этого в ячейке сопряжения с передатчиком предусмотрено суммирование потоков сообщений о быстро меняющихся параметрах с потоком, формируемым в модуле формирования телеметрического кадра.

Передача непосредственных отсчетов быстро меняющихся параметров в суммарном потоке возможна при пропускной способности радиолинии 1024 Кбит/с или 512 Кбит/с. При пропускной способности радиолинии от 256 Кбит/с и ниже возможна только передача результатов обработки быстро меняющихся параметров по заданному пользователем алгоритму. Для этого существует модуль преобразования быстро меняющихся параметров в медленно меняющиеся параметры.

Предусмотренные в БИТС изменения пропускной способности радиолинии в процессе полета производятся изменением частоты считывания накопленной информации из буферного устройства модуля формирования телеметрического кадра, управление которым обеспечивает равномерность и непрерывность потока в синхронно работающей радиолинии.

Щит размножения цепей позволяет упростить конструкцию кабелей, служит для распределения по системе электропитания и для размещения соединительных устройств мультиплексного канала обмена.

В БИТС «Пирит» предусмотрено 64 программы, которые могут быть задействованы во время полета разгонного блока. Каждая программа пишется в зависимости от динамики процессов на изделии. «Пирит» явился первой в России системой телеизмерений для ракетно-космической техники, которая соответствует стандарту CCSDS. В этом нормативном документе определены параметры и структура пакетной передачи телеметрической информации с борта объекта ракетно-космической техники.

Работа «Пирита» аналогична функционированию системы управления с бортовым компьютером, все блоки связаны друг с другом внешними абонентами и системой управления. При этом каждый абонент на борту разгонного блока имеет свой адрес, который выражается в двоичном коде. Это позволило резко сократить (до 2-х) число проводов и вес бортовой кабельной сети.

На международной космической станции вся телеметрическая система построена также на основе мультиплексного канала связи между модулями. Как и во всех системах телеметрии, передача информации с борта осуществляется в течение небольшого времени, для «Пирита», установленного на разгонном блоке «Бриз-М», время составляет около 20 мин. Это связано с зоной радиовидимости на территории России. В остальное время передатчик БИТС не работает, а информация записывается на магнитный носитель. Передача информации, записанной на запоминающее устройство, происходит только на следующем витке, когда разгонный блок снова пролетает над территорией России.