🗊Презентация Особенности управления многоспутниковыми орбитальными группировками

Динамика развития искусственных космических объектов Основная тенденция - реализация системного эффекта

Всякая многоспутниковая система создаётся для реализации некоторого системного эффекта, характеризующегося целевыми показателями Всякая многоспутниковая система создаётся для реализации некоторого системного эффекта, характеризующегося целевыми показателями Помимо общих показателей, таких как глобальность, непрерывность, оперативность и массовость, т.н. кортеж <ГНОМ>, выделяют и показатели целевого предназначения. для КНС – доступность и целостность системы, точность определения координат; для систем ДЗЗ – периодичность наблюдения, информационная производительность, вероятность получения информации с требуемым качеством; для систем связи – множество предоставляемых сервисов, вероятность вхождения в связь за заданное время, задержка при передаче речи и т.д. Важным показателем является стоимость единицы полезного эффекта

Переход от традиционных задач управления отдельным КА в полёте к другому классу задач управления – управлению системой КА Актуальной является разработка новых технологий управления многоспутниковыми группировками МКА как новым типом космических объектов. В основе должен лежать переход от управления отдельными КА к управлению целевым эффектом всей космической системы . Особенность отечественной АСУ КА – ограниченные возможности НАКУ, что предполагает перенос части функций НКУ на БКУ, развитие сетевых методов управления. Целесообразно обеспечить широкое внедрение методов управления, позволяющих обеспечить баланс между процессами деградации системы и её упорядоченности в условиях ограниченности ресурсов

Мгновенная доступность ГЛОНАСС

Глобальность покрытия системы низкоорбитальной спутниковой связи Iridium

Целевой эффект КНС ГЛОНАСС - обеспечение требуемого геометрического фактора выбором необходимого созвездия

Целевой эффект ССС - наличие в зоне видимости абонента хотя бы одного КА связи, в ряде случаев n - кратность перекрытия зон радиовидимости

Содержание частных задач управления управление целевым эффектом задание множества ЦЭ выбор ЦЭ для решения системных задач определение исходных данных для реализации выбранного (выбранных) ЦЭ управление орбитальной структурой создание и поддержание баллистической структуры всей группировки оперативный выбор орбитальных структур для реализации текущих ЦЭ задание баллистических параметров реализации текущих ЦЭ

Содержание частных задач управления управление численностью орбитальной группировки выведение на орбиту заданного числа КА восполнение орбитальной группировки управление ресурсами системы оценка технического состояния учет энергоресурса и запаса РТ выбор КА, способных реализовать ЦЭ управление параметрами как специальной, так и обеспечивающей бортовой аппаратуры

Содержание частных задач управления управление сетью передачи данных В разработанных рекомендациях сектора телекоммуникаций Международного Союза Электросвязи (МСЭ-Т) задачи системы управления определены как общие и прикладные. Общие состоят в сборе, обработке, хранении и выдаче информации управления. Прикладные задачи определены по следующим функциональным направлениям: управление конфигурацией сети; управление устранением отказов; управление качеством; управление расчетами; управление защитой информации. При управлении конфигурацией решаются задачи формирования и развития сети, реконфигурации сети, планирования услуг, ведения банка данных. При управлении устранением отказов решаются задачи контроля за состоянием сети и ее элементов в реальном времени, обнаружения и локализации повреждений, восстановления трафика, оперативного перестроения сети, устранения повреждений, оповещение пользователей о проводимых работах. При управлении качеством решены задачи сбора и анализа статистических данных по функционированию сетей и их элементов, регулирование трафика, расширение диапазона услуг связи и другое.

Содержание частных задач управления Управление вычислительной сетью GRID контроль состояния сети распределение вычислительных задач хранение данных обработка данных и анализ результатов

Показатели качества системы управления КА и НАКУ в целом

Проблемные вопросы Модель функционирования объекта управления –многоспутниковой орбитальной группировки МКА Варианты обеспечения глобальности управления - выбор метода управления: централизованный – обслуживание каждого МКА по отдельности средствами НКУ во время нахождения его в ЗРВ ; сетевой - обслуживание каждого МКА по отдельности средствами орбитальной сети передачи данных Содержание типового ТЦУ для многоспутниковой орбитальной группировки МКА Содержание задачи информационного обеспечения управления – КПО, НБО, ИТО и ЧВО для нового объекта управления

Предварительные выводы Без глобального управления нет реализации системного эффекта Ограничения возможности НКУ при «старой» технологии управления приведут к значительному повышению стоимости системы Целесообразен переход на сетевые методы управления Ввиду ограниченности возможностей БА МКА реализация сетевых методов не даст должного эффекта без увеличения степеней свободы МКА, «жесткий» контроль его вектора состояния ресурсозатратен. Целесообразно переходить на т.н. гомеостатические методы управления

Создание орбитальной сети базовых станций

Сложность системы МКА определяет высокую вероятность возникновения нештатных ситуаций Методы компенсации - т.н. гомеостатические методы управления, позволяющие обеспечить баланс между процессами деградации системы и её упорядоченности в условиях ограниченности ресурсов Гомеостаз системы предполагает наличие своеобразных «уступок» антагонистам – естественным процессам деградации, предоставление определённых степеней свободы элементам системы и разработку способов компенсации их негативных проявлений Важным направлением является создание избыточности ресурсов на орбите для обеспечения решения целевой задачи, например, по количеству КА.

с одной стороны, допускается определённое снижение показателей упорядоченности, например, с одной стороны, допускается определённое снижение показателей упорядоченности, например, отказ от жёсткой баллистической структуры; понижение требований к точности занятия орбитальной позиции КА; стохастический вывод КА на орбиту; отказ от резервирования части подсистем; использование элементной базы с менее строгими требованиями по надёжности – коммерческой электроники (например, «Industrial» вместо «Space»); использование «наземных» решений для отработки и проведения испытаний из опыта автомобильной и электронной промышленности и т.д.; с другой стороны, разрабатываются способы компенсации влияния факторов разрушения, например, способы управления системой с нарушенной баллистической структурой; своевременное восполнение системы в случае отказа элементов; перенос функций управления на борт КА; целенаправленное использование наличных ресурсов и т.д.

Проблемные вопросы: Проблемные вопросы: Распределение функций между НКУ и БКУ в АСУ многоспутниковой космической системы МКА, определение требований к АСУ КА и составу НКУ Содержание типового ТЦУ для многоспутниковой орбитальной группировки МКА в зависимости от назначения и типа МКА Новые параметры по видам информационного обеспечения управления и способы их определения Состав альманаха системы как обобщающей системной характеристики Принципы построения орбитальной сети передачи данных и её функционирования …………..

Общий вывод Практическая реализация отечественных проектов создания многоспутниковых орбитальных группировок, в частности, анонсированного проекта «Сфера», возможна при условии успешного решения задачи управления нового класса – управление системным эффектом многоагентной системы при ограниченности ресурсов управления. Перечень прорывных технологий (ТОП-10) Роскосмоса - п.1.3. Группировки малоразмерных КА с возможностями больших спутников (включая технологии управления роем спутников). Многоспутниковая многофункциональная система.

Благодарю за внимание! Благодарю за внимание! Потюпкин Александр Юрьевич, ДТН, профессор, ВА РВСН имени Петра Великого Tел. 8- 903-592-77- 31 fotin853@mail.ru