УДК 629.78

Тоимбек Д.К. 2. Федоров А.В. Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики. Санкт-Петербург, Россия.

Тлеубаева Ж.С., Джанузакова Р.Д., Нуршабаев Ж., Таразский Государственный Университет им. М.Х.Дулати, Тараз, Казахстан.

Исследование и разработка методов передачи телеметрической информации о состоянии системы энергоснабжения космического аппарата

В данной работе рассмотрены методы передачи телеметрической информации о состоянии системы энергообеспечения космического аппарата. Кратко описаны физические основы методов передачи информации через каналы космической связи и на основе анализа полученных данных поставлены задачи, решаемые в ходе выполнения работы. Работа направлена на дальнейшее исследование в области передачи данных в космическом пространстве и решения ее проблем.

Цель работы – исследовать и разработать методы передачи телеметрической информации о состоянии системы энергоснабжения космического аппарата (КА). Актуальность темы обуславливается увеличением срока активного существования КА с целью минимизации затрат.

Главный параметр любой системы связи — скорость передачи информации [1]. Она определяется не столько мощностью сигнала, сколько соотношением его амплитуды с шумами, которые мешают приему. Шум возникает в аппаратуре приемника и передатчика из-за теплового движения атомов. А в космическом радиоэфире «шумит» реликтовое микроволновое излучение, оставшееся от Большого взрыва. Шум отфильтровывается статистически за счет его случайного характера. Сегодня космическая информация передается в цифровом виде, то есть последовательностями нулей и единиц — битов. Чем хуже отношение сигнал/шум, тем больше времени уходит на передачу каждого бита. Если попытаться форсировать передачу, сообщения станут приниматься с ошибками. Поэтому, чем дальше от нас находится аппарат, чем слабее его сигнал, тем медленнее идет с ним обмен информацией (рис. 1).

Скорость передачи информации (Теорема Шеннона-Хартли)

, [1]

где C — ёмкость канала, бит/с;

B — полоса пропускания канала, Гц;

S — полная мощность сигнала над полосой пропускания, Вт;

N — полная шумовая мощность над полосой пропускания, Вт;

— отношение сигнала к гауссовскому шуму, выраженное как отношение мощностей.

Рисунок 1. Отношение сигнал/шум

Энергетический потенциал радиолинии КА — Земля всегда на порядок выше, чем радиолиния Земля — КА, из-за возможности использования на Земле в 100—1000 раз более мощного передатчика, в то время как чувствительность наземного приёмника выше, чем у бортового приёмника, всего в 10 раз. Это означает, что при одинаковой скорости передачи информации по этим радиолиниям для передачи командно-программной информации можно использовать неоптимальные (асинхронные) методы приёма сигналов ради исключения системы синхронизации и повышения тем самым надёжности вхождения в связь, а также ради уменьшения массы аппаратуры на космическом аппарате.

В ходе выполнения работы поставлены следующие задачи:

1. Анализ методов передачи телеметрической информации о состоянии системы энергоснабжения КА с учетом условий функционирования КА;

2. Анализ факторов, влияющих на качество передаваемой информации;

3. Выбор рационального метода передачи.

Литература

1. Сорока Н.И., Кривинченко Г.А. Телемеханика: Конспект лекций для студентов специальности "Автоматическое управление в технических системах". Ч.I: Сообщения и сигналы. Мн.: БГУИР, 2000.-133 с.

2. Toimbek D.K. Research and development of methods for transmitting telemetry information about the status of the spacecraft’s power system // XLVI Scientific and educational-methodical conference of the ITMO University. January-February, 2017.