CC BY
51Решетневские чтения. 2014
Рис. 3. Структурная схема системы электропитания с экстремальным регулятором мощности: БС - солнечная батарея; ШР - шаговый регулятор; ЭРМ - экстремальный регулятор мощности; ЗУ - зарядное устройство; РУ - разрядное устройство; АБ - аккумуляторная батарея; СН - стабилизатор напряжения
Библиографическая ссылка
1. Бортовые системы электропитания искусственного спутника Земли с экстремальным регулированием мощности солнечной батареи / М. В. Нестеришин, А. В. Жихарев, В. О. Эльман, С. А. Поляков // Космические вехи: сб. науч. статей, посвященных 50-летию создания ОАО «ИСС» им. акад. Решетнева». Красноярск, 2009. С. 175-184.
Reference
1. On-board power supply system of an artificial satellite of the Earth with maximal power point tracking of solar panel / M. V. Nesterishin, A. V. Zhiharev, V. O. Elman, A. S. Polyakov // Space milestones: collection of scientific articles commemorating the 50th anniversary of the JSC "ISS "named after academician M. F. Reshetnev". Krasnoyarsk, 2009. P. 175-184.
© Габбасова С. Б., 2014
УДК 662.629.05
ПРОБЛЕМЫ И МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ БОРТОВЫХ КОМПЛЕКСОВ УПРАВЛЕНИЯ
С СЕТЕВОЙ АРХИТЕКТУРОЙ
Е. Н. Голубев, А. С. Тимофеев
ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52
E-mail: [email protected].
Системы управления перспективных космических аппаратов ОАО «ИСС» проектируются с использованием сетевой архитектуры на базе стандартизированных интерфейсов МКО и SpaceWire. Внедрение указанных интерфейсов в бортовую аппаратуру КА порождает ряд вопросов и проблем в части верификации электрических характеристик цифровых каналов обмена, отработки информационно-логического взаимодействия элементов сети бортовых приборов и разработки и отладки соответствующего программного обеспечения. В настоящем докладе указанные вопросы рассматриваются на примере БКУ космических аппаратов, имеющих в основе бортовой цифровой вычислительный комплекс «Салют-32М1» с каналами МКО и SpaceWire. Рассматриваемые принципы и методы являются основой проведения наземной экспериментальной отработки БКУ нового поколения.
Ключевые слова: система управления, верификация алгоритмов управления, отработка систем управления, методики испытаний, наземные испытания.
Космическое электронное приборостроение
METHODS AND TEST ISSUES OF ON-BOARD CONTROL SYSTEM WITH NET ARCHITECTURE
E. N. Golubev, A. S. Timofeev
JSC "Information Satellite Systems" named after academician M. F. Reshetnev" 52, Lenin str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation E-mail: [email protected].
Net architecture based on standard MIL bus and Space Ware interfaces is implemented in On-Board Control Systems that are designed for the next generation satellites manufactured by JSC ISS. Realization of such interfaces in on-board equipment results in the problems to verify electrical characteristics of digital data exchange channels, the data-logical operation of on-board unit elements of this net, development and debugging of relevant software. Mentioned above issues are discussed where On-Board Control System, which is based on "SALUT-32M1" with MIL-bus and SpaceWare interfaces, is considered as an example. Discussed principles and methods constitute the basis to test the On-Board Control Systems of new generation in ground conditions.
Keywords: control system, verification of control algorithms, tests of control systems, test methods, on-ground tests.
Одним из перспективных направлений развития систем управления космическим аппаратом (КА) является построение бортовых комплексов управления (БКУ) на базе модульно-сетевой архитектуры с использованием в качестве основы информационной сети КА каналов цифрового обмена по стандарту ECSS Standart ECSS-E-50-12C (SpaceWire) [1].
Технология SpaceWire предполагает создание средств коммутационной сети на шести уровнях иерархии [2]:
физический уровень - разъемы, кабели, проводники, выполнение требований по электромагнитной совместимости;
сигнальный уровень - задание требований к параметрам сигналов в линии, по границам помехоустойчивости и скорости передачи данных в канале;
символьный уровень - формирование и кодировка символов данных и управления;
уровень обмена - установление и управление соединением точка-точка (уровень звена данных), включая инициализацию канала, управление потоком данных, синхронизацию, обнаружение неисправностей и перезапуск соединения;
уровень пакетов - формат пакетов и метод инкапсуляции данных в пакете;
сетевой уровень - маршрутизация пакетов в сетевых узлах с ориентацией на использование «червячной маршрутизации» (wormhole routing) пакетов.
В БКУ космических аппаратов ОАО «ИСС» предполагается использование сетевой организации на основе технологии SpaceWire как на уровне сети КА, так и во внутренней структуре некоторых приборов БКУ. На рис. 1 показан вариант предполагаемой организации внутреннего обмена данными одного из приборов БКУ.
В настоящее время в ОАО «ИСС» начата экспериментальная обработка фрагментов перспективного БКУ на основе сети SpaceWire. Полученный опыт отработки позволяет сформулировать следующие вопросы, проблемы и направления исследования в области наземной экспериментальной отработки и испытаний систем такого типа:
- выбор готовых или создание специализированных инструментальных и программных средств для
тестирования интерфейсов бортовых устройств, верификации характеристик сигналов и проверки логического протокола канала SpaceWire;
- разработка методики отладки и верификации алгоритмов маршрутизации сети SpaceWire для отработки как устройств маршрутизации, так и бортового программного обеспечения, предназначенных для организации обмена по каналам SpaceWire;
- создание испытательного программного обеспечения автоматизированного испытательного комплекса (АИК) для обеспечения обмена по каналу SpaceWire.
~м~| |~м~| [~м~
Контроллер памяти
Маршрутизатор Space Wire
R R У 1 R R тт
PCI-контролгер
Процессор
М М V V М 1 М М TT
Контроллер памяти
1 R 1
Маршрутизатор SpaceWire
PC [-контроллер
Процессор
Рис. 1. Внутренняя сетевая архитектура прибора на основе сети SpaceWire: Я - контроллеры SpaceWire; М - модули памяти
В связи с указанными направлениями работы в настоящее время в ОАО «ИСС» проводятся экспериментальные исследования по отработке физической реализации кабельной сети SpaceWire, верификации программно-аппаратных средств БКУ, в частности, транспортного протокола SpaceWire.
В основе схемы испытаний применяется аппаратура фирмы STAR-Dundee. Пример схемы отработки линий связи с использованием аппаратуры STAR-Dundee показан на рис. 2.
Решетневскуе чтения. 2014
<-►
■4-►
Router Mk2S
10
2 5 3
МВП (маршрутизатор)
1 4
2 ВМ 4
1 з
Рис. 2. Схема для верификации параметров канала SpaceWire с использованием оборудования фирмы STAR-Dundee: персональный компьютер (ПК), соединенный с роутером Mk2S и линк-анализатором Link Analyser; макеты приборов ВМ, МВП и MRAM, имеющих канал SpaceWire
На последующих этапах испытаний БКУ предстоит верификация программно-аппаратных средств БКУ в части более высоких иерархических уровней организации сети. Эти вопросы являются совершенно новыми и требующими разработки новых средств на уровне транспортных и сетевых протоколов, бортовых программ организации обмена пакетами данных, а также алгоритмов программ наземного испытательного оборудования.
Начатая в ОАО «ИСС» экспериментальная отработка фрагментов БКУ с сетевой архитектурой на основе цифровых каналов МКО и SpaceWire позволяет внедрить технологию SpaceWire в разработку систем управления перспективных космических аппаратов, что обеспечит достижение их характеристик на уровне лучших мировых образцов.
Библиографические ссылки
1. ECSS Standart ECSS-E-50-12C. SpaceWire, Links, Nodes, Routers and Networks / European Cooperation for Data Standardization, July, 2008.
2. Шейнин Ю., Солохина Т., Петричкович Я. Технология SpaceWire для параллельных систем и бортовых распределенных комплексов // Электроника: НТБ. 2006. № 5. С. 64-75.
References
1. ECSS Standart ECSS-E-50-12C. SpaceWire, Links, Nodes, Routers and Networks / European Cooperation for Data Standardization, July, 2008.
2. Sheynin U., Solohina T., Petrichkovich Y. Tehnologia SpaceWire dlya parallelnyh sistem i bortovih raspredelennih kompleksov // Elektronika: MIB, 2006, № 5, р. 64-75.
© Голубев Е. Н., Тимофеев А. С., 2014
