CC BY
14(Решетневскце чтения
УДК 621.397.43
Д. Ю. Кузнецов
Самарский государственный аэрокосмический университет имени С. П. Королева (Национальный исследовательский университет), Россия, Самара
УСТРОЙСТВО ВИДЕОРЕГИСТРАЦИИ ПРОЦЕССА ОТДЕЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ НАГРУЗКИ
Рассмотрено устройство видеорегистрации процесса отделения полезной нагрузки, устанавливаемое на третьей ступени ракеты-носителя, которое производит видеозапись процесса отделения с сохранением видеоинформации в несжатом виде на энергонезависимом носителе и возможностью передачи отдельных кадров изображения в сжатом виде на Землю в псевдореальном масштабе времени.
В настоящее время процесс отделения полезной нагрузки (ПН) от третьей ступени ракеты-носителя (РН) контролируется с помощью телеметрических систем, построенных на основе датчиков различных типов. При отделении третья ступень может приобрести такие параметры движения и траекторию, при которых существует вероятность ее столкновения с полезной нагрузкой. Однако факт этого столкновения не всегда может быть зафиксирован датчиком и причины потери или неправильного функционирования полезной нагрузки останутся неизвестными. Поэтому процесс отделения должен сопровождаться его визуальным контролем.
Существующие системы видеоконтроля, устанавливаемые на зарубежных ракетах-носителях и космических аппаратах, контролируют весь процесс вывода полезной нагрузки на орбиту: от момента пуска до момента ее отделения от последней ступени РН. Такие системы содержат несколько цветных видеокамер, с помощью которых можно наблюдать различные части РН и отслеживать возникающие нештатные ситуации, что повышает их стоимость и зачастую является избыточным с точки зрения контроля отделения ПН.
В Самарском государственном аэрокосмическом университете (национальном исследовательском университете) имени С. П. Королева разработано устройство видеорегистрации, которое производит видеозапись процесса отделения ПН в диапазоне от 10 до 100 м и передает отдельные кадры изображения в сжатом виде на Землю в псевдореальном масштабе времени.
Устройство устанавливается на ПН и содержит одну цветовую или черно-белую видеокамеру. Сигнал с видеокамеры поступает в блок обработки и записи видеосигнала, осуществляющий сохранение видеоинформации на энергонезависимом носителе, сжатие отдельных кадров изображения и их передачу через модем системы спутниковой связи GlobalStar на Землю.
Работа устройства видеорегистрации осуществляется по следующей схеме.
Усилитель и фильтры используются для подавления синфазных помех, наведенных на кабель, и ограничения максимальной частоты в спектре видеосигнала перед его подачей на аналого-цифровой преобразователь (АЦП).
В устройстве предусмотрено два идентичных канала для подключения к устройству дополнительной видеокамеры.
Микроконтроллер осуществляет прием цифровых видеоданных и сохранение их на карту памяти типа MMCplus в несжатом виде. Одновременно он производит сжатие отдельных кадров видеоизображения и их передачу через модем Globalstar на Землю.
Команду на начало видеозаписи устройство получает от бортовой цифровой вычислительной машины (БЦВМ) по отдельной линии или через интерфейс RS-232. Для согласования уровней сигналов, поступающих от БЦВМ и на модем, используются преобразователи уровней интерфейса RS-232. Источник питания обеспечивает питание +12 В для видеокамеры, +3,3 В для цифровой части устройства и +5 и +1,8 В для аналоговой части.
В качестве усилителей используются специализированные операционные усилители на микросхеме ADA4851-2.
В качестве видеоАЦП выбрана микросхема ADV7180, в состав которой входят антиалиасинговый фильтр и аппаратные средства для восстановления постоянной составляющей видеосигнала, настраиваемые по интерфейсу TWI.
Для приема оцифрованного видеопотока, его сохранения на карту памяти и передачи сжатых изображений используется микроконтроллер ADSP-BF518F с тактовой частотой 400 МГц и производительностью 800 MIPS. Он содержит необходимые интерфейсы взаимодействия с картой (RSI), оперативным запоминающим устройством (EBIU), модемом (UART), встроенную флеш-память объемом 4 Мбит для хранения программы управления и сжатия, имеет множество каналов DMA, что немаловажно при реализации одновременного процесса приема, сжатия и передачи информации, и взаимодействует с микросхемой синхронной динамической памяти объемом 16 Мбайт, достаточным для работы программы. В качестве карты памяти выбрана карта типа MMCplus объемом 2 Гбайт.
Алгоритм работы устройства одновременно обеспечивает запись несжатой видеоинформации на карту памяти и передачу отдельных кадров изображения в сжатом виде на Землю с целью получения там информации о процессе отделения в псевдореальном масштабе времени. После окончания видеозаписи возможна передача сохраненной видеоинформации полного качества.
Информационно-управляющие системы
D. Yu. Kuznetsov
Samara State Aerospace University named after academician S. P. Korolev (National Research University), Russia, Samara
DEVICE FOR VIDEO RECORDING THE PROCESS OF SEPARATION OF THE PAYLOAD
We consider a device for video record of a process of separation of the payload, which is installed on the third stage of the launch vehicle and producing a video with saving in uncompressed form on the nonvolatile memory, and the possibility of transmission of individual image frames in a compressed form on the earth in near real-time.
© Кузнецов Д. Ю., 2011
УДК 669.713.7
А. Ф. Лаушкин, Д. В. Ткачев, А. В. Саяпин
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск
ОРГАНИЗАЦИЯ ДАННЫХ В СИСТЕМЕ АВТОМАТИЧЕСКОГО СОСТАВЛЕНИЯ РАСПИСАНИЯ УЧЕБНЫХ ЗАНЯТИЙ
Эффективность работы и удобство пользования автоматизированной системой составления расписаний учебных занятий вуза зависит от того, насколько структура данных адекватна решаемой задаче. Рассмотрены требования к структуре данных с точки зрения математической модели. Обосновано использование сетевой модели данных.
В наиболее общей формулировке задача составления расписания состоит в следующем. С помощью некоторого множества ресурсов или обслуживающих устройств должна быть выполнена некоторая фиксированная система заданий. Необходимо при заданных свойствах заданий и ресурсов и наложенных на них ограничениях найти распределение заданий, оптимизирующее установленную меру эффективности. Модели этих задач являются детерминированными в том плане, что вся информация, на основе которой принимаются решения об упорядочивании, известна заранее [1].
Общая теория расписаний предполагает, что все обслуживающие устройства (процессоры) не могут выполнять в данный момент времени более одного задания. Однако для расписания учебных занятий такое предположение будет некорректным, если в качестве процессора при распределении заданий принять учебную аудиторию, поскольку в некоторых случаях в одной аудитории могут проводиться занятия с более чем одной группой одновременно, например общие лекции для нескольких потоков.
Поэтому при переносе общей теории расписаний на составление расписания учебных занятий необходимо сделать следующие допущения:
- все процессоры (в случае учебного расписания -аудитории) имеют вместимость - некоторое число С >= 1. Вместимость процессора определяет количество заданий, которые он может одновременно обрабатывать в данный момент времени;
- в качестве множества заданий для распределения выступают учебные занятия преподавателя со студенческими группами;
- модель времени в системе является дискретной;
- все задания выполняются за одинаковое время, которое принимается за единицу дискретизации временного интервала.
В итоге формулировка задачи составления расписания учебных занятий звучит следующим образом: «Для заданного набора учебных аудиторий и заданного набора временных интервалов (т. е. по сути, уроков или учебных пар) построить такое распределение учебных занятий для всех объектов (преподавателей и учебных групп), для которого выбранный критерий оптимальности является наилучшим» [2].
Но на практике работать с информацией в том виде, в котором она определяется в математической модели, не очень удобно. Существуют несколько способов организации исходных данных задачи составления расписания учебных занятий: реляционный, иерархический и сетевой.
Использование реляционных баз данных (БД) подразумевает фиксированную модель предметной области, изменение которой ведет к изменению как структуры БД, так и кода информационной системы. Кроме того, хранение ограничений модели расписаний в реляционном виде затруднено [3].
В иерархическом способе данные представляются в виде дерева (рис. 1). Такой способ организации данных более удобен для работы с точки зрения восприятия информации пользователем системы.
Данные в иерархической структуре связаны между собой по ключевым полям (примерно так же, как организуется связь таблиц в реляционной базе данных), что приводит к их дублированию в различных узлах дерева. Например, при задании допустимых дисцип-
