Конструкция космического аппарата

Содержание

 

1.Введение……………………………………………………………...……7

1.1 Назначение аппарата ……………………………………………….…..8

1.2 Конструкция космического аппарата …………………………………9

2. Назначение СПО ЦУП………..………………………………….. .……12

3. Функции СПО ЦУП …………………………………………………....13

3.1 Функциональные характеристики и состав СПО ЦУП………….….13

3.1.1. Функциональные характеристики СПО планирования…………..16

3.1.2. Функциональные характеристики СПО управления КА ………..16

3.1.3.Функциональные характеристики СПО обработки телеметрической информации……............................................................17

3.1.4.Функциональные характеристики СПО баллистического и навигационного обеспечения……………………………………………..18

3.1.5. Функциональные характеристики СПО взаимодействия ЦУП с внешними абонентами…………………………………………………….19

3.1.6. Функциональные характеристики СПО справочной информации………………………………………………………………..19

4. Состав информации обмена СПО НБО с компонентами СПО ЦУП..20

5. Порядок взаимодействия между СПО НБО и компонентами СПО ЦУП………………………………………………………………………...21

6. Основные положения по структуре таблиц обмена……………….…22

7. Технологии обмена……………………………………………………..23

8. Подключение к БД…………………………………………………...…23

8.1 Системные требования……………………………………………......23

9. Основные положения по структуре хранимых процедур……………23

10. Структура таблиц базы данных и хранимых процедур……………..25

10.1 Рекомендации по планированию и корректировке проведения сеансов ИТНП…………………………………………………….………..25

10.2. План проведения сеанса ИТНП…………………………………….28

10.3. Комплектация приемника и передатчика в сеансах ИТНП………33

10.4. Результаты сеанса ИТНП…………………………………………...35

10.5 Результаты оценки качества ИТНП………………………………...40

10.6. Задание на расчет тестовой коррекции…………………….………41

10.7. Результаты расчета тестовой коррекции…………………………..48

10.8. Результаты проведения коррекции по ИТНП……………………..55

Данные о параметрах включения двигателей стабилизации

на основе ТМИ………………………………………….………………....65

10.10. Начальные условия движения КА………………………….……..67

10.11. Целеуказания для КИС-а………….………………………….…...78

11. Организационно-экономическая часть…………………………...….83

11.1 Введение………………………………………………………………83

11.2 Расчет трудоемкости создания ПП………………………………….85

11.3 Определение затрат на создание ПП………………………………..93

11.4Вывод…………………………………………………………….……98

12. Охрана труда и экология………………………………………..….....99

12.1 Введение………………………………………………………………99

12.2 Светотехнический расчет…………………………………………..131

12.3 Снижение нагрузки за счёт использования эргономичного интерфейса программного продукта ……………………………...……138

12.4Вывод…………………………………………………………..…….141

13. Перечень используемых сокращений………………………………142

14. Список использованной литературы …………………………...…..144

 

1. Введение

На всех этапах развития земной цивилизации наблюдение и исследование окружающей среды всегда интересовало не только ученых, но и каждого жителя планеты. За последние сорок лет, благодаря бурному развитию космической отрасли, человечество узнало о Земле и Мировом Океане больше, чем за всю свою предыдущую историю.

Возможность глобального наблюдения за поверхностью Земного шара в различных диапазонах электромагнитного спектра обеспечивает дистанционному зондированию из космоса уровень приоритетной информационной технологии следующего столетия. Это валено как для научных исследований, так и для решения практических задач природопользования, экологической безопасности, предупреждения и ликвидации последствий природных и техногенных катастроф.

В настоящее время эффективное решение задач гидрометеорологии невозможно без использования данных, получаемых космическими средствами дистанционного зондирования Земли. При этом одним из основных инструментов современной гидрометеорологии является сеть космических аппаратов на геостационарной орбите - ГСО. Под эгидой Всемирной метеорологической организации (ВМО) на ГСО действует международная сеть метеоспутников, которая образована космическими аппаратами США (GOES), Европы (Meteosat), России (GOMS №1/"Электро" №1 - функционировал до 1998г.) и Японии (GMS). Кроме того на ГСО работают метеоспутники Индии (Insat, Metsat) и Китая (FY-2). В связи с длительным отсутствием на геостационарной орбите российских метеоспутников создание комплекса «Электро» является одним из приоритетных направлений международной деятельности отечественной космонавтики.

В 2009 году завершатся работы по созданию нового российского спутника "Электро-Л", имеющего международное наименование GOMS №2 (ГОМС - Геостационарный Оперативный Метеорологический Спутник). Разработка и изготовление КА ведутся в соответствии с федеральной космической программой России на 2006-2015 года.

Назначение аппарата

В 2001 году НПО им. С.А. Лавочкина по заказу Федерального космического агенства и Росгидромета приступило к разработке геостационарного гидрометеорологического космического комплекса "Электро" второго поколения.

Космический аппарат должен быть выведен в точку стояния 76° восточной долготы, расположенную над Индийским океаном. Положение российского геостационарного спутника на орбите определено из расчета наилучшего наблюдения территории России, а также выполнения функций составного элемента глобальной спутниковой системы наблюдений в рамках Всемирной метеорологической организации.

Составной частью космической системы является наземный комплекс приема, обработки и распространения информации с КА "Электро-Л" представляет собой сложный территориально распределенный комплекс взаимосвязанных программно-технических средств, отдельные элементы которого расположены в различных регионах Российской Федерации.

Космический комплекс "Электро" предназначен для обеспечения подразделений Росгидромета оперативной информацией для решения следующих основных задач:

· анализа и прогноза погоды в региональном и глобальном масштабах;

· анализа и прогноза состояния акваторий морей и океанов;

· анализа и прогноза условий для полетов авиации;

· анализа и прогноза гелиогеофизической обстановки в околоземном космическом пространстве, состояния ионосферы и магнитного поля Земли;

· мониторинга климата и глобальных изменений;

· контроля чрезвычайных ситуаций;

· экологического контроля окружающей среды и др.

"Электро-Л" должен обеспечить многоспектральную съемку всего диска Земли в видимом и инфракрасном диапазонах (разрешение 1 км и 4 км соответственно). Штатная периодичность съемки - 30 минут. В случае наблюдения стихийных явлений периодичность съемки (по командам с Земли) может быть доведена до 10-15 минут.

Кроме того, на КА "Электро-Л" возлагаются задачи получения гелиогеофизических данных, ретрансляции и обмена метеоинформацией, а также приема и ретрансляции данных от автономных метеорологических платформ и сигналов аварийных буев системы КОСПАС-SARSAT.

Конструкция космического аппарата

Космический аппарат "Электро-Л" спроектирован по модульному принципу. КА состоит из модуля служебных систем и модуля полезной нагрузки. В качестве платформы космического аппарата используется унифицированный модуль служебных систем "Навигатор", который разрабатывается для создания и других космических аппаратов НПО им. С.А. Лавочкина (аппараты серии "Спектр" и др.).
Масса КА "Электро-Л" на рабочей орбите составляет ~ 1500 кг.

Срок активного существования космического аппарата "Электро-Л" должен составить не менее 10 лет.

 

"Электро-Л"

 

"Электро-Л" разрабатывается как изделие повышенной заводской готовности. После сборки космического аппарата и проведения электрических испытаний на НПО им. С.А. Лавочкина космический аппарат доставляется на космодром практически готовым к пуску. Такая технология, отработанная НПО имени Лавочкина, значительно сокращает расходы на подготовку спутника к запуску.

 

 

Запуск космического аппарата "Электро-Л" на геостационарную орбиту планируется осуществить с космодрома "Байконур". Для выведения космического аппарата на геостационарную орбиту используется ракета-носитель "Зенит-2" с разгонным блоком "Фрегат-СБ" разработки НПО им. С.А. Лавочкина. Задачу управления КА «Электро-Л» будет выполнять ЦУП-М. Для этого созданы программные модули для взаимодействия всех элементов управления КА, а также элементы взаимодействия с потребителями информации полученной с КА. ЦУП г. Королев приступает к управлению КА «Электоро-Л» с момента отделения последней ступени ракетоносителя и несёт ответственность за весь орбитальный полёт. На центр управления возложены задачи долгосрочного и оперативного планирования полета, оперативного управления КА, в том числе непосредственно в сеансах связи, оперативного и детального анализа состояния бортовой аппаратуры, парирования нештатных ситуаций, а также задачи баллистико-навигационного, телеметрического, командно - программного обеспечения управления полетом, отображения полетной информации. Кроме того, на центр управления возложены задачи организации всей работы по подготовке к управлению КА НСЭН, включая взаимодействие с организациями, участвующими в управлении. При этом используется существующая инфраструктура ЦУП-М: локальная вычислительная сеть, внутренние и внешние связи, индивидуальные и коллективные средства отображения, комплекс внешних информационных обменов, рабочие помещения, энергетические и тепловые установки и т.д.
Для управления аппаратами, близкими по своему целевому назначению, в ЦУП-М создаются отдельные сектора управления.
На основе обобщенного многолетнего опыта работ, проведенных разносторонних теоретических и экспериментальных исследований в ЦУП-М создана и внедрена в практику универсальная технология управления КА различных типов и назначений, но несмотря на это и в зависимости от требований генерального конструктора требуется проводить работы по модернизации отдельных блоков программного обеспечения комплекса управления полётом КА с целью повышения эксплуатационной пригодности для конкретного КА, одной из таких работ является данная дипломная работа.

2. Назначение СПО ЦУП

СПО ЦУП предназначено для решения комплекса задач по автоматизированному управлению КА и средствами НКУ. СПО ЦУП используется на этапах летных испытаний, ввода КА в эксплуатацию, штатной эксплуатации КА и при восстановлении работоспособности КА в случае возникновения нештатной ситуации.

СПО ЦУП предназначено для использования в центре проведения испытаний НПО им. С.А. Лавочкина (ЦПИ) и в центре управления полетом ЦНИИМАШ (ЦУП-М). Перечень предоставляемых функций СПО ЦУП определяется задачами, решаемыми ЦУП-М и ЦПИ.

3. Функции СПО ЦУП

3.1. Функциональные характеристики и состав СПО ЦУП

 

СПО ЦУП обеспечивает:

 

· автоматизированное формирование долгосрочных и оперативных планов полета КА и работы средств наземного комплекса управления;

· расчет, автоматизированное формирование массивов КПИ, передачу их на КИП для последующей выдачи на борт КА;

· формирование и передачу разовых команд управления КА на КИП для последующей выдачи на борт КА в реальном масштабе времени;

· автоматизированную подготовку и проведение сеансов связи с КА и автоматизированную подготовку ТДСС;

· обеспечение автоматизированного обмена информацией между средствами ЦУП-М (ЦПИ) и внешними абонентами (КИП, НКПОР-Э, ЦПИ (ЦУП-М));

· прием с КИП полного потока ТМИ в реальном масштабе времени (с информативностью 1 или 8 или 32 Кбит/сек);

· автоматизированную обработку и отображение результатов обработки ТМИ;

· прием и обработку квитанций на выданные на борт КА массивы КПИ и РК;

· прогнозирование параметров движения центра масс КА;

· приём начальных условий движения центра масс КА (НУ);

· расчет справочной баллистической информации;

· расчет параметров коррекции орбиты;

· расчет времени старта КА;

· решение задач баллистико-навигационного обеспечения управления КА;

· прием программ работ ЦА (ПРЦА) (в том числе и корректирующих) из НКПОР-Э;

· прием с КИП и обработку отчетов о проведенных сеансах связи и ИФК;

· прием и обработку заявок от НКПОР-Э на включение в план работ с КА и средств НКУ;

· прием из НКПОР-Э информации об угловых измерениях МСУ-ГС;

· прием из НКПОР-Э сигнала «Вызов НКУ» (из состава ОКИ) и информации о работоспособности бортовой целевой аппаратуры по результатам обработки целевой информации;

· выдачу в НКПОР-Э начальных условий движения центра масс КА и плана работы КА;

· обеспечение контроля выполнения программы полета КА, контроля состояния и анализа функционирования бортовых систем КА с целью выявления причин, места и характера неисправности;

· отображение на средствах индивидуального и коллективного пользования результатов обработки всей циркулирующей в ЦУП информации;

· документирование и архивацию циркулирующей в ЦУП информации.

СПО ЦУП состоит из следующих комплексов программ:

1. СПО планирования полета КА и работы средств НКУ (СПО-П);

2. СПО управления КА (СПО-У);

3. СПО обработки ТМ-информации (СПО-О);

4. СПО баллистического и навигационного обеспечения (СПО-Б);

5. СПО справочной информации (СПО-С);

6. СПО взаимодействия ЦУП с внешними абонентами (СПО-В).

 

Организация входных и выходных данных СПО ЦУП определяется отдельными комплексами программ из состава СПО ЦУП, и следующими протоколами:

· «Протокол по логике взаимодействия и информационному обмену ЦПИ и КИП»;

· «Протокол по логике взаимодействия и информационному обмену ЦУП-М и КИП»;

· «Протокол по логике взаимодействия и информационному обмену ЦПИ и ЦУП-М»;

· «Протокол по логике взаимодействия и информационному обмену ЦПИ и НКПОР-Э»;

·  «Протокол по логике взаимодействия и информационному обмену ЦУП-М и НКПОР-Э».

 

СПО ЦУП обеспечивает:

§ непрерывную работу;

§ прием телеметрической информации до 10 сеансов в сутки длительностью от 0,3 до 12 часов;

§ до 10 сеансов выдачи КПИ в сутки объемом до 100 Кбайт каждый;

§ 6 сеансов ИТНП в сутки длительностью до 10 минут 7 раз в неделю.

Временные характеристики отдельных составных частей СПО ЦУП определяются на эти составные части.

 

3.1.1. Функциональные характеристики СПО планирования

 

СПО планирования полета КА и работы средств НКУ (СПО-П) предназначено для решения задач планирования работ с КА и работы средств НКУ.

СПО-П обеспечивает решение следующих задач:

· автоматизированного формирования и корректировки долгосрочных и оперативных планов полета КА и работы средств НКУ;

· обработки заявок от КИП и НКПОР-Э на включение в план работ с КА и средств НКУ;

· формирования плана работы КА

· обработки заявок на прием/передачу управления КА между ЦПИ и ЦУП-М;

· автоматизированного формирования заявок на прием/передачу управления КА между ЦПИ и ЦУП-М;

· регистрации полученных и сформированных заявок;

· отображения, документирования заявок на включение в план работ с КА и средств НКУ;

· отображения, документирования заявок на прием/передачу управления КА между ЦПИ и ЦУП-М;

· отображения, документирования сформированных планов полета КА и работы средств НКУ.