RU2548927C1 - Astronavigation system - Google Patents
Astronavigation system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2548927C1 RU2548927C1 RU2013154159/28A RU2013154159A RU2548927C1 RU 2548927 C1 RU2548927 C1 RU 2548927C1 RU 2013154159/28 A RU2013154159/28 A RU 2013154159/28A RU 2013154159 A RU2013154159 A RU 2013154159A RU 2548927 C1 RU2548927 C1 RU 2548927C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- inputs
- outputs
- control
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Данное изобретение относится к области автоматики и может быть использовано при создании систем автоматического управления (САУ) изделиями и объектами ракетно-космической техники (РКТ) и робототехнических комплексов (РТК), работающих в экстремальных внешних условиях, а также в импульсных и стационарных полях ионизирующего излучения.This invention relates to the field of automation and can be used to create automatic control systems (ACS) for products and objects of rocket and space technology (RCT) and robotic systems (RTK) operating in extreme external conditions, as well as in pulsed and stationary fields of ionizing radiation .
Навигация по звездам и планетам (включая Солнце и Луну) известна с давних времен. Ее широко использовали рыбаки, штурманы и капитаны судов дальнего плавания. Для навигации использовали два основных прибора: хронометр и секстан, позволяющие по видимым угловым координатам навигационной звезды, зная точное время и зафиксировав тем или иным образом плоскость местного горизонта, определить посредством секстана координаты судна в геоцентрической системе координат (См., например, «а_aleske@mail.ru» и Н.А. Рынин «Астронавигация» изд. АН ССР, Ленинград, 1932). Этот метод оставался практически единственным в кораблевождении и ориентации на местности до появления систем спутниковой навигации, имеющих более высокую точность и независимость от метеоусловий местности, хотя требующих наличия определенного числа (не менее 4) навигационных спутников в зоне радиовидимости и соответствующих приемников у потребителя. В то же время, астронавигация по звездам не утратила своего значения в силу ее относительной простоты и доступности массовому потребителю (См., например, книгу Брюховец В.В. «Компьютерная астронавигация», Севастополь, изд. РИБЭСТ, 2011). Важным достоинством описанных в этой книге методов астронавигации является введение ориентации по двум навигационным звездам, что заметно повышает достоверность и точность определения координат. Однако при использовании этого метода в системах автоматического управления (САУ) изделиями ракетно-космической техники РКТ и мобильными робототехническими комплексами (РТК), как гражданского, так и оборонного назначения необходимо обеспечить условия визирования двух светил, что требует проведения маневрирования объектами РКТ и РТК.Navigation through the stars and planets (including the sun and moon) has been known since ancient times. It was widely used by fishermen, navigators and captains of sea-going vessels. Two main instruments were used for navigation: a chronometer and a sextant, which, using the visible angular coordinates of the navigational star, knowing the exact time and fixing the plane of the local horizon in one way or another, can determine the coordinates of the vessel in the geocentric coordinate system using the sextan (See, for example, “а_aleske @ mail.ru ”and N. A. Rynin“ Astronavigation ”, published by the Academy of Sciences of the USSR, Leningrad, 1932). This method remained practically the only one in ship navigation and terrain orientation until the advent of satellite navigation systems having higher accuracy and independence from weather conditions, although requiring a certain number (at least 4) of navigation satellites in the radio visibility zone and corresponding receivers for the consumer. At the same time, astronavigation by stars has not lost its significance due to its relative simplicity and accessibility to the mass consumer (See, for example, the book “Computer Astronavigation” by Bryukhovets V.V., Sevastopol, RIBEST, 2011). An important advantage of the methods of astronavigation described in this book is the introduction of orientation along two navigation stars, which significantly increases the reliability and accuracy of determining the coordinates. However, when using this method in automatic control systems (ACS) of rocket and space technology products of the RCT and mobile robotic systems (RTK), both civil and defense, it is necessary to provide conditions for the sighting of two bodies, which requires maneuvering by the objects of the RCT and RTK.
Маневр не всегда возможен при решении изделием (объектом) основной задачи. Особенно затруднительно обеспечить визирование одной или двух навигационных звезд для систем, работающих в экстремальных условиях и полях ионизирующего излучения, работа в которых систем спутниковой навигации затруднительна, а в большинстве случаев и невозможна, особенно при применении к САУ активного противодействия в виде мощных импульсов электромагнитного и ионизирующего излучения. Все известные методы и устройства измерения в виде секстанов и более совершенных приборов - теодолитов со встроенными средствами привязки к местной вертикали и цифровой обработкой замеров встроенными микропроцессорными устройствами требуют профессиональной работы оператора по выбору навигационной звезды и начального «прицеливания» на нее оси оптического визира, что приводит к возможным ошибкам в выборе навигационной звезды (звезд). Предпочтительным является ориентация не по отдельным звездам, а по видимым созвездиям без дополнительных маневров объекта и участия оператора в «прицеливании» визира на выбранные светила. Однако, это требует введения в устройства астронавигации совершенных средств инерциальной навигации, наличия каталога видимых созвездий в зоне работы объекта и совершенных высокопроизводительных вычислительных средств для опознавания созвездия и получения угловых координат ориентации объекта, относительно его инерциальной системы координат. При переходе к визированию созвездии астроориентация может использоваться в указанных САУ изделиями РКТ и РТК, хотя для обеспечения работоспособности в экстремальных условиях и полях ионизирующего излучения, вызванных излучением космического пространства, фоном загрязненной местности, вспышками на Солнце, авариями ядерно-энергетических установок (ЯЭУ) и направленным противодействием, навигация по созвездиям требует создания специальной аппаратуры, существенно отличающейся от существующих средств астронавигации на основе оптоэлектронных устройств (ОЭУ). Экстремальность условий определяют широкий диапазон изменения температуры окружающей среды от -60 до +125 градусов по Цельсию, а ионизирующие и электромагнитные воздействия обусловлены космическим излучением, вспышками на Солнце, авариями на ядерно-энергетических установках, фоном загрязненной местности и направленным противодействием. Известен ряд технических решений направленных на получение и обработку оптической информации.Maneuver is not always possible when the product (object) solves the main problem. It is especially difficult to ensure the sighting of one or two navigation stars for systems operating in extreme conditions and fields of ionizing radiation, the operation of which satellite navigation systems is difficult, and in most cases impossible, especially when active countermeasures are applied to self-propelled guns in the form of powerful pulses of electromagnetic and ionizing radiation. All known measurement methods and devices in the form of sequentials and more advanced instruments - theodolites with built-in local vertical alignment and digital measurement processing with built-in microprocessor devices require professional operator work on the choice of a navigation star and the initial "aiming" of the optical sight axis on it, which leads to possible errors in the choice of a navigation star (stars). Orientation is not preferred for individual stars, but for visible constellations without additional object maneuvers and operator participation in the “aiming” of the sight on the selected bodies. However, this requires the introduction of perfect inertial navigation aids into astronautical devices, a catalog of visible constellations in the object’s area of operation, and sophisticated high-performance computing tools to recognize the constellation and obtain the angular coordinates of the object’s orientation relative to its inertial coordinate system. During the transition to the constellation sighting, astroorientation can be used in the indicated ACS with products of the RCT and RTK, although to ensure operability in extreme conditions and fields of ionizing radiation caused by radiation from outer space, the background of contaminated areas, solar flares, accidents of nuclear power plants (NPPs), and directed opposition, navigation in the constellations requires the creation of special equipment, significantly different from existing astronavigation based on optoelectrics throne devices (OEU). The extreme conditions determine a wide range of changes in ambient temperature from -60 to +125 degrees Celsius, and ionizing and electromagnetic effects are caused by cosmic radiation, solar flares, accidents at nuclear power plants, the background of a polluted area and directional counteraction. A number of technical solutions are known aimed at obtaining and processing optical information.
Из них можно отметить патенты США:Of these, US patents can be noted:
1. 5539578, G09G 03/021.55539578, G09G 03/02
2. 5539422, G09G 03/022.55539422, G09G 03/02
3. 5684498, G02B 27/103. 5684498, G02B 27/10
4. 5596339, G09G 03/034. 5596339, G09G 03/03
5. 5557444, G02B 27/105.55557444, G02B 27/10
Однако, эти решения относятся к стационарным системам обработки и отображения информации и не могут использоваться в составе САУ, так как предназначены исключительно для работы в нормальных климатических условиях и, более того, только в помещениях с кондиционированием, а также абсолютно неработоспособны в экстремальных условиях и полях ионизирующего излучения.However, these solutions relate to stationary systems for processing and displaying information and cannot be used as part of self-propelled guns, as they are designed exclusively for use in normal climatic conditions and, moreover, only in air-conditioned rooms, and are also completely inoperative in extreme conditions and fields ionizing radiation.
Известен также отечественный патент RU №2145110, G02B 27/00 «Устройство для определения угловых элементов внешнего ориентирования линии визирования съемочной аппаратуры» (авторы Петрищев В.Ф., Солунин B.C. и Стрельников Г.И, патентообладатель - ЦСКБ «Прогресс»).Also known is the domestic patent RU No. 2145110, G02B 27/00 “Device for determining the angular elements of the external orientation of the line of sight of the shooting equipment” (authors Petrishchev V.F., Solunin B.C. and Strelnikov G.I., patentee - TsSKB “Progress”).
Данное устройство формирует визуальную сферическую поверхность, на которую переносятся точечные изображения. Несомненным достоинством этого устройства являются его малые габариты и небольшое энергопотребление, позволяющие оператору использовать его без каких-либо сложных механизированных средств транспортирования. Однако, это устройство не позволяет определить плоскость местного горизонта и видимые координаты навигационной звезды относительно этой плоскости, и совершенно неработоспособно в экстремальных условиях и полях ионизирующего излучения.This device forms a visual spherical surface onto which point images are transferred. The undoubted advantage of this device is its small size and low power consumption, allowing the operator to use it without any complex mechanized means of transportation. However, this device does not allow to determine the plane of the local horizon and the visible coordinates of the navigation star relative to this plane, and is completely inoperative in extreme conditions and fields of ionizing radiation.
Эти известные решения могут использоваться только для формирования изображения визируемых объектов и могут быть полезны, например, при разработке постов автоматизированного управления космическим аппаратом (КА) при решении задачи ориентации аппарата экипажем, но не решают задачи автоматической ориентации космического аппарата и объектами РКТ в пространстве и совершенно не способны работать в экстремальных условиях и полях ионизирующего излучения.These well-known solutions can only be used to form images of sighted objects and can be useful, for example, when developing posts for automated control of a spacecraft (SC) in solving the problem of crew orientation, but do not solve the problem of automatically orienting a spacecraft and spacecraft objects in space and completely unable to work in extreme conditions and fields of ionizing radiation.
Более полно задача автоматической ориентации КА с помощью оптических средств решена в изобретении «Мобильный наземный специализированный комплекс приема и обработки изображений» (См. патент RU №2460136 С2 G06T 1/00, G04B 7/26).More fully the task of automatic orientation of the spacecraft using optical means was solved in the invention "Mobile ground-based specialized complex for receiving and processing images" (See patent RU No. 2460136 C2 G06T 1/00, G04B 7/26).
Данный комплекс получает по радиоканалу информацию с оптических средств КА, решая задачу опознавания образов с использованием карт местности, производит вычисление текущих координат КА и передает эти данные по радиоканалу на борт КА. Задача определения параметров движения КА в этом комплексе решается автоматически, однако, наличие передачи данных из КА в наземный комплекс и обратно по радиоканалу вызывает существенную задержку в выработке команд управления ориентацией КА, что для ряда КА приводит к ошибкам в управлении КА, а для ряда изделий РКТ, и в частности ракет-носителей, запаздывание просто недопустимо. Наличие интенсивного обмена по радиотракту является слабым местом таких реализаций, так как помимо большого запаздывания в формировании управляющей информации аппаратура радиоканала не обладает требуемой надежностью при работе в экстремальных условиях и тем более при воздействии мощных импульсных электромагнитных и ионизирующих излучений космического пространства, вызванных вспышками на Солнце, авариями ЯЭУ различных КА и направленным противодействием.This complex receives information over the radio channel from the optical means of the spacecraft, solving the problem of pattern recognition using terrain maps, calculates the current coordinates of the spacecraft and transmits this data over the air to the spacecraft. The problem of determining the motion parameters of the spacecraft in this complex is solved automatically, however, the presence of data transmission from the spacecraft to the ground complex and back over the radio channel causes a significant delay in the development of commands to control the orientation of the spacecraft, which for some spacecraft leads to errors in the control of the spacecraft, and for a number of products RCT, and in particular launch vehicles, delay is simply unacceptable. The presence of intense exchange over the radio path is the weak point of such implementations, since in addition to a large delay in the formation of control information, the radio channel equipment does not have the required reliability under extreme conditions, and even more so under the influence of powerful pulsed electromagnetic and ionizing radiation from outer space caused by flares on the Sun, accidents of nuclear power plants of various spacecraft and directional counteraction.
Известно также решение по обработке оптической информации «Устройство, способ и программа обработки изображений» (См. патент RU №2469403). Данное решение предполагает:There is also known a solution for processing optical information “Device, method and program for image processing” (See patent RU No. 2469403). This decision involves:
1. Наличие средства определения степени размытости изображения.1. The availability of means for determining the degree of blurriness of the image.
2. Наличие средства выбора операций по обработке изображения.2. The availability of a means of selecting image processing operations.
3. Наличие самих средств обработки, устанавливаемых по выбору оператора.3. The availability of processing tools themselves, installed at the option of the operator.
4. Наличие программ обработки, переносимых в ЭВМ с внешнего носителя оператором.4. The availability of processing programs transferred to the computer from an external medium by the operator.
Данное решение позволяет, при использовании его для решения задач астронавигации, достаточно точно определить центр навигационного светила при навигации по отдельным звездам, но не позволяет определить координаты навигационного светила относительно плоскости местного горизонта, поскольку не предполагает наличия средств определения этой плоскости. Кроме того, задача не решается автоматически, а требует работы оператора и наличия внешних носителей программной информации, загружаемой в компьютер после выбора оператором средства обработки изображения.This solution allows, when used to solve astronavigation problems, it is sufficient to accurately determine the center of the navigational luminary when navigating individual stars, but it does not allow determining the coordinates of the navigational luminary relative to the plane of the local horizon, since it does not imply the availability of means for determining this plane. In addition, the problem is not solved automatically, but requires the work of the operator and the presence of external storage media of program information downloaded to the computer after the operator selects the image processing tool.
Загрузка программного обеспечения в ЭВМ и тем более работа оператора совершенно недопустимы в САУ изделиями РКТ и РТК, работающими в экстремальных условиях и полях ионизирующего излучения.Downloading software to a computer and even more so the operator’s work is completely unacceptable in self-propelled guns with RKT and RTK products operating in extreme conditions and fields of ionizing radiation.
Наиболее полно задача обработки и отображения объектов наблюдения решена автором Ковалевым А.М. в патенте «Способ и устройство отображения пространственных объектов» (См. патент RU №2143718 С1, G02B 27/22, G09G 3/02, заявитель: Институт автоматики и электрометрии СО РАН). Предлагаемое устройство для реализации обработки и отображения объектов содержит последовательно включенные контроллер, оптические линзы, вертикальный и горизонтальный сканеры, входы синхронизации которых подключены к выходам контроллера, подключенного к ЭВМ общего назначения. Это решение может быть принято за прототип. Важным положительным свойством прототипа является использование для синхронизации сканеров цифрового специализированного контроллера, связанного с ЭВМ верхнего уровня, из которой поступает исходная информация для задания параметров визирования и в которую может направляться информация, полученная от сканеров для дальнейшей обработки.The most complete task of processing and displaying observation objects was solved by the author A. Kovalev in the patent “Method and device for displaying spatial objects” (See patent RU No. 2143718 C1, G02B 27/22, G09G 3/02, applicant: Institute of Automation and Electrometry SB RAS). The proposed device for implementing the processing and display of objects contains serially connected controller, optical lenses, vertical and horizontal scanners, the synchronization inputs of which are connected to the outputs of the controller connected to a general purpose computer. This decision can be made as a prototype. An important positive property of the prototype is the use of a digital specialized controller for synchronization of scanners connected with a top-level computer, from which initial information for setting the parameters of sighting and to which information received from scanners for further processing can be sent.
Недостатком прототипа является то, что функции контроллера ограничены только синхронизацией сканеров, и он не участвует в предварительной (внутрикадровой) обработке, полученной от сканеров информации, а вся обработка, как внутрикадровая, так и межкадровая, возложены на ЭВМ, что при работе в реальном времени требует организации высокоскоростных каналов обмена между первичными источниками полученного изображения (сканерами) и ЭВМ, а также очень высокой производительности ЭВМ, которая не может быть достигнута в современных ЭВМ общего назначения с типовой архитектурой, особенно, если она Неймановского типа, как в большинстве известных ЭВМ. В прототипе отсутствуют также средства привязки координат осей визирования сканеров к плоскости местного горизонта и угловым координатам осей визирования. Кроме того, предлагаемое в качестве прототипа устройство помимо проблем с работой в реальном времени совершенно неработоспособно в экстремальных условиях и полях ионизирующего излучения, что не позволяет использовать устройство для получения информации от навигационных звезд при работе в составе САУ изделиями РКТ и РТК.The disadvantage of the prototype is that the controller functions are limited only by the synchronization of scanners, and it does not participate in the preliminary (intraframe) processing received from the information scanners, and all processing, both intraframe and interframe, is assigned to the computer, which when working in real time requires the organization of high-speed channels of exchange between the primary sources of the obtained image (scanners) and computers, as well as very high computer performance, which cannot be achieved in modern computers relations with typical architecture, especially if it is of the Neumann type, as in most known computers. The prototype also lacks a means of binding the coordinates of the axes of sight of the scanners to the plane of the local horizon and the angular coordinates of the axes of sight. In addition, the device proposed as a prototype, in addition to problems with real-time operation, is completely inoperative in extreme conditions and fields of ionizing radiation, which does not allow the device to be used to receive information from navigation stars when operating in the composition of self-propelled guns with RCT and RTK products.
Для решения задачи получения информации о координатах навигационных светил и уточнения по ним координат объекта управления с обеспечением работы в экстремальных условиях и полях ионизирующего излучения в составе САУ РКТ и РТК предлагается Система астронавигации, далее просто система.To solve the problem of obtaining information about the coordinates of navigational luminaries and clarifying the coordinates of the control object with them, ensuring operation in extreme conditions and fields of ionizing radiation, an astronautical system is proposed as part of the self-propelled guns and the RTK, then simply a system.
Предлагаемая система, помимо наличия обрабатывающей бортовой ЭВМ, называемой в САУ изделиями РКТ и РТК бортовой цифровой вычислительной машиной (БЦВМ), предполагает начальную привязку осей ОЭУ, визирующего навигационные светила к базовым осям объекта управления по информации, введенной в ее состав бесплатформенной инерциальной навигационной подсистемы (БИНПС), а для управления угловыми координатами оптической оси ОЭУ(телескоп или два телескопа, которые размещены в кардановом подвесе, имеющем три степени свободы), в систему введены исполнительные устройства (ИО) электромеханического типа, с двигателями постоянного тока и датчиками обратной связи (датчиками угла отклонения по одной из координат трехмерного пространства) резисторного типа или датчиками на основе эффекта Холла. ОЭУ содержит в свою очередь один или два оптических телескопа с установленными в их фокусе, перпендикулярно оптической оси телескопа, оптическими матрицами на базе приборов с зарядовой связью (ПЗС - матрица), преобразующими оптический сигнал телескопа в электрический заряд элемента (пикселя) матрицы. Считывая заряд из фиксированных адресов пикселей, определяют пространственные координаты световых пятен, каждое из которых соответствует одной из звезд созвездия. Для управления ИО служит БЦВМ, а для обработки считанной с матриц информации в систему введено многопроцессорное специализированное вычислительное устройство (СВУ) обработки изображений (СВУОИ), реализованное по принципу «общий поток команд - разные данные», которое обеспечивает опознавание созвездия путем попарного сравнения углового расстояния зафиксированных матрицей светил с эталонными изображениями созвездий, хранящихся в памяти БЦВМ в виде каталога информации о взаимном угловом расстоянии отдельных звезд созвездий, которые могут оказаться в поле зрения ОЭУ, при работе объекта в заданном районе(полете по заданной траектории). Причем для повышения точности и достоверности ОЭУ содержит два телескопа с оптическими осями, расположенными под некоторым углом друг к другу. В большинстве случаев этот угол равен π/2.The proposed system, in addition to the presence of a processing onboard computer, referred to in the self-propelled guns as RCT and RTK products, on-board digital computer (BCM), involves the initial binding of the axes of the OED, sighting the navigation lights to the base axes of the control object according to the information entered into its structure of the strapdown inertial navigation subsystem ( BINPS), and to control the angular coordinates of the optical axis of the OEU (a telescope or two telescopes that are placed in a gimbal suspension having three degrees of freedom), the system is introduced ADDITIONAL device (OI) of the electromechanical type, with feedback DC motors and the sensors (sensors of the deflection angle of one of the coordinates of three-dimensional space) or resistor type sensors based on the Hall effect. The OEU, in turn, contains one or two optical telescopes with the focus placed perpendicular to the optical axis of the telescope, charge-coupled optical arrays (CCDs) that convert the optical signal of the telescope into the electric charge of the matrix element (pixel). Reading the charge from fixed pixel addresses, the spatial coordinates of the light spots are determined, each of which corresponds to one of the stars of the constellation. A digital computer is used to control the IO, and for processing the information read from the matrices, a multiprocessor specialized computing device (VCA) for image processing (VCA) is implemented in the system, implemented on the basis of the “common command flow - different data” principle, which ensures constellation recognition by pairwise comparison of the angular distance fixed by a matrix of luminaries with reference images of constellations stored in the memory of the digital computer in the form of a catalog of information about the mutual angular distance of individual stars of the constellations, which can They can be in the field of view of the OEU when the object is in a given area (flight along a given path). Moreover, to increase the accuracy and reliability of the OEU contains two telescopes with optical axes located at a certain angle to each other. In most cases, this angle is π / 2.
СВУОИ подключено к БЦВМ, которая помимо задач астронавигации решает задачу выработки командных данных для ИО и исходной информации для СВУОИ.The IEDS is connected to a digital computer, which, in addition to the tasks of astronavigation, also solves the problem of generating command data for the IO and initial information for IEDS.
Для обеспечения работы всех устройств в систему введена собственная подсистема электропитания (ПЭП). Для повышения точности работы ОЭС, путем коррекции ее ошибок предлагаемая система содержит периферийную аппаратуру спутниковой навигации (АСН), подключенную к БЦВМ, в которую для обеспечения устойчивости к импульсным электромагнитным и ионизирующим излучениям введено запоминающее устройство с санкционированным доступом (ЗУСД), а для определения точного времени в БЦВМ введен высокостабильный таймер (хронометр).To ensure the operation of all devices in the system introduced its own power subsystem (PEP). To improve the accuracy of the ECO, by correcting its errors, the proposed system contains peripheral satellite navigation equipment (ASN) connected to the digital computer, into which, to ensure resistance to pulsed electromagnetic and ionizing radiation, a memory device with authorized access (ZUSD) is introduced, and to determine the exact In the BCMC, a highly stable timer (chronometer) has been introduced.
СВУОИ содержит управляющий микропроцессор, вход - выход которого является входом - выходом ОЭС, подключенным к БЦВМ, а его входы - выходы подключены к входам - выходам ПЗС матрицы. Через первую магистраль к управляющему микропроцессору подключены к вычислительных микропроцессоров, подключенных через вторую магистраль к обрабатывающему запоминающему устройству, которое через двунаправленную связь подключено к управляющему микропроцессору, установочный выход которого подключен к установочному входу обрабатывающего блока микропрограммного управления, выходы которого подключены к управляющим входам всех микропроцессоров и обрабатывающего запоминающего устройства.IEDS contains a control microprocessor, the input - output of which is the input - output of the ECO, connected to the digital computer, and its inputs - outputs are connected to the inputs - outputs of the CCD matrix. Through the first highway to the control microprocessor, they are connected to computing microprocessors connected through the second highway to the processing memory, which is connected via a bi-directional connection to the control microprocessor, the installation output of which is connected to the installation input of the processing microprogram control unit, the outputs of which are connected to the control inputs of all microprocessors and processing storage device.
БИНПС содержит блок акселерометров, включающий три акселерометра, оси которых распложены по трем, исходящим из одной вершины, смежным граням условного куба, диагональ которого, исходящая из той же вершины, совпадает с основной конструктивной осью аппарата или объекта управления. Выходы всех акселерометров подключены к входам СВУ акселерометров (СВУАК), вход-выход которого является входом-выходом подсистемы, подключенным через мультиплексную магистраль к БЦВМ. Кроме того, эта подсистема содержит также четыре датчика угловой скорости (ДУС), оси чувствительности трех из которых расположены по трем, исходящим из одной вершины, смежным граням условного куба, а ось чувствительности четвертого совпадает с диагональю этого куба. Кроме того эта подсистема содержит блок микропрограммного управления подсистемы БМУ БИНПС со встроенным синхронизатором (установочный вход которого является установочным входом подсистемы, а выходы блока подключены к управляющим и синхронизирующим входам остальных компонентов подсистемы).BINPS contains a block of accelerometers, including three accelerometers, the axes of which are arranged in three, coming from one vertex, adjacent faces of a conditional cube, the diagonal of which, coming from the same vertex, coincides with the main structural axis of the apparatus or control object. The outputs of all accelerometers are connected to the inputs of the IEDs of the accelerometers (IACS), the input-output of which is the input-output of the subsystem connected through the multiplex line to the digital computer. In addition, this subsystem also contains four angular velocity sensors (DLS), the sensitivity axes of three of which are located along three emanating from one vertex, adjacent faces of the conditional cube, and the sensitivity axis of the fourth coincides with the diagonal of this cube. In addition, this subsystem contains a microprogram control unit of the BMIN BINPS subsystem with a built-in synchronizer (the installation input of which is the installation input of the subsystem, and the unit outputs are connected to the control and synchronization inputs of the remaining components of the subsystem).
ПЭП содержит первый и второй первичные источники энергии(например, солнечные батареи), выходы которых подключены к первой группе входов блока контроля и управления (БКУ) и входам первого коммутатора, выходы которого подключены к входам первого и второго аккумуляторов, подключенных выходами ко второй группе входов БКУ и входам второго коммутатора, выход которого подключен к силовому входу источника вторичного электропитания (ИВЭП), установочный вход которого подключен к выходу БЦВМ, а синхронизирующие выходы и выходы постоянного и импульсного питания ИВЭП подключены к соответствующим входам остальных компонентов системы.The probe contains the first and second primary energy sources (for example, solar panels), the outputs of which are connected to the first group of inputs of the control and control unit (BCC) and the inputs of the first switch, the outputs of which are connected to the inputs of the first and second batteries, connected by the outputs to the second group of inputs BKU and the inputs of the second switch, the output of which is connected to the power input of the secondary power source (IVEP), the installation input of which is connected to the output of the computer, and the synchronizing outputs and outputs of the constant and pulse meat food IWEP connected to the corresponding inputs of the other components of the system.
БЦВМ содержит первый, второй и третий управляющие процессоры (три канала), выход каждого из которых подключен к входам блока контроля (БК) и входам переключателя каналов (ПК), управляющие входы которого подключены к выходам БК, а выход ПК является установочным выходом БЦВМ. Кроме того к двум входам-выходам ПК подключены шины дублированной магистрали. К этой магистрали подключены таймер, модуль обработки информации АСН и запоминающее устройство санкционированного доступа (ЗУСД), к блокирующему входу которого подключен выход датчика внешнего воздействия(ДВВ) импульсного электромагнитного или ионизирующего излучений. Кроме того, к дублированной магистрали подключено n вычислительных модулей и m модулей связи, входы-выходы которых являются входами-выходами магистральных мультиплексных линий связи, к которым подключены БИНПС и АСН.The digital computer contains the first, second, and third control processors (three channels), the output of each of which is connected to the inputs of the control unit (BC) and the inputs of the channel selector (PC), the control inputs of which are connected to the outputs of the BC, and the PC output is the installation output of the digital computer. In addition, the buses of the duplicated trunk are connected to the two inputs / outputs of the PC. A timer, an ASN information processing module, and an authorized access memory (ZUSD) are connected to this highway, to the blocking input of which is connected the output of an external impact sensor (DVI) of pulsed electromagnetic or ionizing radiation. In addition, n computing modules and m communication modules are connected to the duplicated trunk, the inputs and outputs of which are the inputs and outputs of the main multiplex communication lines to which the BINPS and ASN are connected.
ДВВ содержит чувствительный элемент датчика (ЧЭ), подключенный выходом к формирователю сигнала (ФС), выход которого является блокирующим выходом ДВВ, подключенным к ЗУСД.DVV contains a sensitive element of the sensor (SE), connected by an output to a signal shaper (FS), the output of which is a blocking output of a DVV connected to a ZUSD.
ЧЭ реализован как блокинг-генератор, к базе транзистора которого подключен обратпосмещеиный диод.The SE is implemented as a blocking generator, to the transistor base of which a reverse bias diode is connected.
ФС содержит кварцевый задающий генератор, подключенный выходом к счетному входу интервального счетчика, подключенного через интервальный дешифратор к сбрасывающему входу триггера блокировки, запускающий вход которого объединен с запускающим входом интервального счетчика и входом логического устройства, выход которого является блокирующим выходом формирователя, а кодовый вход этого устройства подключен к выходу кодового дешифратора, подключенного входами к выходам регистра санкционированного кода, вход которого является кодовым входом формирователя и датчика внешнего воздействия и подключен к установочному выходу БЦВМ.The FS contains a quartz master oscillator connected by the output to the counting input of the interval counter connected via the interval decoder to the reset input of the blocking trigger, the trigger input of which is combined with the trigger input of the interval counter and the input of the logic device, the output of which is the blocking output of the driver, and the code input of this device connected to the output of the code decoder, connected by the inputs to the outputs of the register of the authorized code, the input of which is code in the course of the shaper and the sensor of external influence and is connected to the installation output of the computer.
ЗУСД содержит первый и второй накопители, каждый из которых через свою, соответственно первую и вторую, временную двунаправленную связь подключен к выходу первого и второго сумматора времени, вход каждого из которых является входом метки времени ЗУСД, а через первую и вторую массивную двунаправленные связи каждый из накопителей подключен к входу-выходу, соответственно первого и второго, сумматоров массивов, второй вход-выход каждого из которых подключен к магистральной шине - шипе БЦВМ.ZUSD contains the first and second drives, each of which through its own, respectively, first and second, temporary bidirectional communication is connected to the output of the first and second time adder, the input of each of which is the input of the time stamp ZUSD, and through the first and second massive bidirectional communications each of drives is connected to the input-output, respectively, of the first and second adders of arrays, the second input-output of each of which is connected to the main bus - the mainframe of the computer.
Накопитель содержит энергонезависимый элемент памяти, параллельно шипам записи которого включен полевой транзистор со встроенным каналом, к затвору которого подключен блокирующий вход накопителя.The drive contains a non-volatile memory element, parallel to the recording spikes of which a field effect transistor with an integrated channel is connected, to the gate of which a blocking input of the drive is connected.
ВМ содержит блок процессора с подключенным к нему через первую двунаправленную связь блоком запоминающего устройства и подключенным через вторую двунаправленную связь блоком связи по магистрали, два входа-выхода которого являются входами-выходами блока, подключенными к магистрали, а управляющий выход этого блока подключен к входу блока синхронизации, выходы которого подключены к синхровходам процессора.A VM contains a processor unit with a storage unit connected to it via the first bi-directional communication and a communication unit connected via a trunk through a second bi-directional communication, the two inputs and outputs of which are the inputs and outputs of the unit connected to the main, and the control output of this unit is connected to the input of the unit synchronization, the outputs of which are connected to the processor sync inputs.
МС содержит процессор с подключенными к нему через внутреннюю магистраль запоминающим устройством и устройством связи по магистрали, два входа-выхода которого являются входами-выходами модуля, подключенными к магистрали. Выход устройства связи подключен к входу устройства синхронизации, выходы которого подключены к синхровходам процессора, который по двунаправленной связи через кодирующе-декодирующее устройство подключен к приемопередатчику мультиплексной магистрали с периферийными устройствами.The MS contains a processor with a memory device connected to it through the internal trunk and a communication device along the trunk, the two inputs and outputs of which are the module inputs and outputs connected to the trunk. The output of the communication device is connected to the input of the synchronization device, the outputs of which are connected to the sync inputs of the processor, which is connected via bi-directional communication through the encoding / decoding device to the transceiver of the multiplex trunk with peripheral devices.
Таймер содержит первый и второй таймерные счетчики и контрольный счетчик, выходы которых подключены к таймерной схеме контроля. При этом первый и второй таймерные счетчики и контрольный счетчики, а также таймерная схема контроля подключены соответственно через первую, вторую, контрольную и схемную двунаправленные линии связи к таймерному устройству связи по магистрали, два входа-выхода которой являются входами-выходами таймера, подключенными к магистрали.The timer contains the first and second timer counters and a control counter, the outputs of which are connected to a timer control circuit. In this case, the first and second timer counters and control counters, as well as the timer control circuit, are connected respectively through the first, second, control and circuit bi-directional communication lines to the timer communication device on the highway, the two inputs and outputs of which are the inputs and outputs of the timer connected to the highway .
ИВЭП содержит модуль постоянного питания (МПП) и модуль импульсного питания (МИП), силовые входы которых являются силовым входом источника, а его установочный вход источника является установочным входом МПП и формирователя синхроимпульсов (ФСИ), три управляющих выхода которого подключены к управляющим входам МИЛ, а выходы постоянного питания МПП, импульсного питания МИП и выходы метки времени, и синхроимпульсов ФСИ являются соответственно выходами постоянного и импульсного питания, метки времени и синхроимпульсов ИВЭП.IVEP contains a constant power supply module (MPP) and a pulse power supply module (MIP), the power inputs of which are the power input of the source, and its installation input is the installation input of the MPP and the sync pulse shaper (FSI), the three control outputs of which are connected to the control inputs of the MIL, and the outputs of the constant power supply of the MPP, the pulse power supply of the MIP and the outputs of the time stamp, and the clock pulses of the FSI are respectively the outputs of the constant and pulse power, the time stamp and the clock pulses of the SEC.
МПП содержит три идентичных конвертора (три канала), силовой и установочный вход каждого из которых является одноименным входом модуля и ИВЭП. Выходы конверторов подключены к контрольным входам блока управления и контроля (БУК), к частотным входам которого подключены частотные выходы конверторов. Кроме того выходы конверторов подключены к контрольным входам БУК и через блок отключения (БО) подключены к входам блока выравнивания (БВ), выход которого является выходом МПП и выходом постоянного питания ИВЭП и подключен к дополнительному контрольному входу БУК, выходы которого подключены к управляющим входам БО.MPP contains three identical converters (three channels), the power and installation input of each of which is the module and IWEP input of the same name. The outputs of the converters are connected to the control inputs of the control and monitoring unit (BUK), to the frequency inputs of which the frequency outputs of the converters are connected. In addition, the outputs of the converters are connected to the control inputs of the BUK and, through the shutdown unit (BO), are connected to the inputs of the equalization block (BV), the output of which is the MPP output and the constant power supply output of the IWEP and connected to the additional control input of the BUK, the outputs of which are connected to the control inputs of the BO .
МИП содержит три идентичные ветви, объединенные с каждой из сторон. Одна из сторон является силовым входом, вторая - выходом. В каждой ветви установлены два последовательно соединенных полевых транзистора, а три входных управляющих сигнала разведены таким образом, что каждый из них подключен к затворам двух транзисторов, установленных в разных ветвях. Такая разводка управляющих сигналов образунт выборку «2 из 3» в силовых ветвях и позволят нейтрализовать одиночный отказ в модуле.MIP contains three identical branches, combined on each side. One of the sides is the power input, the second is the output. In each branch, two field-effect transistors are connected in series, and the three input control signals are separated in such a way that each of them is connected to the gates of two transistors installed in different branches. Such a wiring of control signals is a sample of “2 of 3” in the power branches and will allow to neutralize a single failure in the module.
Конвертор содержит последовательно включенные фильтр, вход которого, является силовым входом конвертора, трансформатор с включенным в первичную обмотку транзистором-прерывателем, выпрямляющий диод во вторичной обмотке и выходной фильтр, выход которого является выходом конвертора и подключен к входу преобразователя напряжения в частоту. Выход этого преобразователя подключен к входу элемента развязки, выход которого является частотным выходом конвертора и подключен к входу частотно-импульсного модулятора (ЧИМ), установочный вход которого является установочным входом конвертора, а выход подключен к базе транзистора-прерывателя.The converter contains a series-connected filter, the input of which is the power input of the converter, a transformer with a transistor-chopper included in the primary winding, a rectifying diode in the secondary winding, and an output filter, the output of which is the output of the converter and connected to the input of the voltage to frequency converter. The output of this converter is connected to the input of the isolation element, the output of which is the frequency output of the converter and connected to the input of the frequency-pulse modulator (PFM), the installation input of which is the installation input of the converter, and the output is connected to the base of the transistor-chopper.
БУК содержит первый, второй, третий и четвертый частотные счетчики. Входы первых трех являются частотными входами блока, подключенными соответственно к частотным выходам первого, второго и третьего конверторов. Вход четвертого счетчика подключен к выходу контрольной схемы преобразования напряжения в частоту, входы которой являются контрольными и дополнительным контрольным входом блока, подключенным к выходам МПП. Выход первого счетчика подключен к первым входам первого и третьего сумматоров. Выход второго счетчика подключен ко вторым входам первого и третьего сумматоров и первым входам второго сумматора, а выход третьего счетчика подключен ко вторым входам третьего и второго сумматоров. Выход четвертого счетчика подключен к первому входу четвертого сумматора, ко второму входу которого подключен выход регистра кода, подключенный ко вторым входам первого, второго, третьего и четвертого устройств сравнения. Вход регистра кода объединен с входом регистра допуска, выходы которого подключены к первым входам первого, второго, третьего и четвертого устройств сравнения. К выходам этих устройств подключены входы соответствующих им первого, второго, третьего, четвертого и контрольных триггеров неисправности, выходы которых подключены к входам логического устройства, выходы которого являются выходами блока, подключенными к управляющим входам блока отключения.BEECH contains the first, second, third and fourth frequency counters. The inputs of the first three are the frequency inputs of the block, respectively connected to the frequency outputs of the first, second and third converters. The input of the fourth counter is connected to the output of the control circuit for converting voltage to frequency, the inputs of which are control and an additional control input of the unit connected to the outputs of the MPP. The output of the first counter is connected to the first inputs of the first and third adders. The output of the second counter is connected to the second inputs of the first and third adders and the first inputs of the second adder, and the output of the third counter is connected to the second inputs of the third and second adders. The output of the fourth counter is connected to the first input of the fourth adder, to the second input of which the output of the code register is connected, connected to the second inputs of the first, second, third and fourth comparison devices. The code register input is combined with the admission register input, the outputs of which are connected to the first inputs of the first, second, third, and fourth comparison devices. The outputs of these devices are connected to the inputs of the corresponding first, second, third, fourth and control fault triggers, the outputs of which are connected to the inputs of the logic device, the outputs of which are the outputs of the unit connected to the control inputs of the shutdown unit.
Фильтр содержит включенный в плюсовую шину диод, анод которого является входом, а катод - выходом фильтра. При этом между плюсовой и минусовой шиной включен низкочастотный конденсатор, а каждая из шин, и плюсовая, и минусовая, через свои высокочастотные конденсаторы подключены к шине земли.The filter contains a diode included in the positive bus, the anode of which is the input, and the cathode is the output of the filter. At the same time, a low-frequency capacitor is connected between the plus and minus bus, and each of the buses, both plus and minus, is connected to the ground bus through its high-frequency capacitors.
ФСИ содержит первый, второй и третий генераторы импульсов, установочный вход которых является одноименным входом формирователя, а выход каждого из генераторов подключен к входу своего, соответственно первого, второго и третьего блоков фазирования, фазирующий выход каждого из которых подключен к фазирующим входам двух других блоков и фазирующим входам блока мажоритации, а синхронизирующие выходы блоков фазирования подключены к синхронизирующим входам блока мажоритации, выходы которого являются выходами формирователя.The FSI contains the first, second and third pulse generators, the installation input of which is the input of the shaper of the same name, and the output of each of the generators is connected to the input of its first, second and third phasing units, respectively, the phasing output of each of which is connected to the phasing inputs of two other blocks and phasing inputs of the majority block, and the synchronizing outputs of the phasing blocks are connected to the synchronizing inputs of the majority block, the outputs of which are the outputs of the former.
Генератор импульсов содержит группу последовательно включенных инверторов, выходы которых подключены к входу первого мультиплексора, выход которого подключен к входам первого инвертора и первого счетчика частоты и является выходом генератора. Выходы первого счетчика частоты подключены к первым входам первой схемы сравнения, ко вторым входам которой подключены выходы первого регистра кода частоты, а инкрементный и декрементный выходы этой схемы подключены к одноименным входам первого счетчика кода частоты, выходы которого подключены к управляющим входам первого мультиплексора. При этом установочный вход первого регистра кода частоты и первого счетчика кода частоты являются установочным входом генератора.The pulse generator contains a group of series-connected inverters, the outputs of which are connected to the input of the first multiplexer, the output of which is connected to the inputs of the first inverter and the first frequency counter and is the output of the generator. The outputs of the first frequency counter are connected to the first inputs of the first comparison circuit, to the second inputs of which the outputs of the first frequency code register are connected, and the incremental and decrement outputs of this circuit are connected to the same inputs of the first frequency code counter, the outputs of which are connected to the control inputs of the first multiplexer. In this case, the installation input of the first register of the frequency code and the first counter of the frequency code are the installation input of the generator.
Блок синхронизации ВМ и устройство синхронизации МС выполнены идентично и каждый из них содержит управляемый генератор импульсов, управляющий вход которого является одноименным входом блока (устройства), а выход подключен к входу сдвигающего регистра, выходы которого являются синхронизирующими выходами блока (устройства).The VM synchronization block and the MS synchronization device are identical and each of them contains a controlled pulse generator, the control input of which is the input of the same block (device), and the output is connected to the input of the shift register, the outputs of which are the synchronizing outputs of the block (device).
Генератор импульсов и управляемый генератор импульсов реализованы аналогично друг другу.The pulse generator and the controlled pulse generator are implemented similarly to each other.
ЧИМ содержит несколько (n) последовательно включенных инверторов, выходы которых подключены к входам второго мультиплексора, выход которого подключен к входу первого инвертора и является выходом модулятора, вход которого является входом второго счетчика кода частоты. Выходы этого счетчика подключены к первым входам второй схемы сравнения, ко вторым входам которой подключены выходы второго регистра кода частоты, а инкрементный и декрементный выходы этой схемы сравнения подключены к одноименным входам второго счетчика кода частоты, выходы которого подключены к управляющим входам второго мультиплексора. При этом установочный вход второго регистра кода частоты и второго счетчика кода частоты являются установочным входом модулятора.The PFM contains several (n) series-connected inverters, the outputs of which are connected to the inputs of the second multiplexer, the output of which is connected to the input of the first inverter and is the output of the modulator, the input of which is the input of the second counter of the frequency code. The outputs of this counter are connected to the first inputs of the second comparison circuit, the outputs of the second register of the frequency code are connected to the second inputs of the counter, and the incremental and decrement outputs of this comparison circuit are connected to the same inputs of the second counter of the frequency code, the outputs of which are connected to the control inputs of the second multiplexer. In this case, the installation input of the second register of the frequency code and the second counter of the frequency code are the installation input of the modulator.
Динамический триггер реализован как транзисторный усилитель, к базе транзистора которого, помимо задающего рабочую точку резисторного делителя, подключена LC-цепь, выполняющая роль элемента памяти, индуктивность L которой содержит две обмотки: рабочую и намотанную поверх нее встречно - компенсационную, концы которой закорочены.The dynamic trigger is implemented as a transistor amplifier, to the transistor base of which, in addition to the resistor divider setting the operating point, an LC circuit is connected that acts as a memory element, the inductance L of which contains two windings: the working and counter-compensated wound on top of it, the ends of which are shorted.
Чертежи системы и составляющих компонентов приведены на фигурах с 1 по 8.Drawings of the system and constituent components are shown in figures 1 to 8.
Состав системы приведен на фигуре 1. Здесь цифрой 1 обозначено ОЭУ, цифрами 1-1 обозначены исполнительные органы, изменяющие угловое положение ОЭУ, цифрами 1-2 обозначены ПЗС матрицы, цифрами 1-3 обозначено СВУОИ и цифрами 2, 3 и 4 обозначены соответственно БИНПС, БЦВМ и ПЭП.The composition of the system is shown in figure 1. Here, the
На фигуре 2 приведена БИНПС. Здесь цифрами 21 обозначен блок акселерометров, цифрами 21-1 - СВУАК, цифрами от 22-1 до 22-4 обозначены ДУС, цифрами 23 обозначено СВУ ДУС и цифрами 24 обозначен БМУ БИНПС. Расположение ДУС показано на фигуре 2-1, расположение ЧЭ АК - на фигуре 2-2.The figure 2 shows BINPS. Here, the
БЦВМ приведена на фигуре 3. Здесь цифрами 31-1, 31-2 и 31-3 обозначены соответственно первый, второй и третий управляющие процессоры. Цифрами 32 и 33 обозначены соответственно переключатель каналов и блок контроля. Цифрами от 34-1 до 34-n обозначены вычислительные модули. Цифрами от 35-1 до 35-m обозначены модули связи. Цифрами 36-1 и 36-2 обозначены соответственно таймер и модуль обработки информации АСН и цифрами 37 и 38 обозначены соответственно ЗУСД и ДВВ.The computer is shown in figure 3. Here, the numbers 31-1, 31-2, and 31-3 indicate the first, second, and third control processors, respectively. The
ЗУСД приведено на фигуре 3-1. Здесь цифрами 311 и 312 обозначены соответственно первый и второй накопители, цифрами 313-1 и 313-2 обозначены соответственно первый и второй сумматоры времени и цифрами 314-1 и 314-2 обозначены соответственно первый и второй сумматоры массивов.ZUSD shown in figure 3-1. Here, the
Блок контроля приведен на фигуре 3-2. На этой фигуре цифрами 321-1, 321-2 и 321-3 обозначены соответственно первый, второй и третий регистры 1 соответственно. Цифрами 322-1, 322-2 и 322-3 обозначены соответственно первая, вторая и третья схемы совпадения, цифрами 323-1, 323-2 и 323-3, обозначены триггеры ошибок и цифрами 324 обозначена логическая схема. Переключатель каналов приведен на фигуре 3-3.The control unit is shown in figure 3-2. In this figure, the numbers 321-1, 321-2, and 321-3 indicate the first, second, and
Вычислительный модуль приведен на фигуре 3-4, где цифрами 340 обозначен блок процессора, цифрами 341 - блок запоминающего устройства, цифрами 342 обозначен блок синхронизации и цифрами 343 обозначен блок связи по магистрали.The computing module is shown in figure 3-4, where the
Модуль связи приведен на фигуре 3-5. Здесь цифрами 350 обозначен процессор, цифрами 351 - запоминающее устройство, цифрами 352 обозначено устройство синхронизации, цифрами 353 - устройство связи по магистрали и цифрами 354 и 355 обозначены соответственно кодирующе-декодирующее устройство и приемопередатчик.The communication module is shown in figure 3-5. Here, the
Таймер приведен на фигуре 3-6, где цифрами 361, 362 обозначены соответственно первый и второй таймерные счетчики, цифрой 363 - контрольный счетчик, цифрами 364 - таймерная схема контроля и цифрами 365 обозначено таймерное устройство связи по магистрали.The timer is shown in figure 3-6, where the
Накопитель приведен на фигуре 3-7, где цифрами 37 обозначен энергонезависимый элемент памяти.The drive is shown in figure 3-7, where the
ПЭП приведена на фигуре 4. Здесь цифрами 41-1 и 41-2 обозначены первый и второй первичные источники энергии соответственно, цифрами 42 - первый коммутатор. Цифрами 43-1 и 43-2 обозначены соответственно первый и второй аккумуляторы, цифрами 44 - второй коммутатор и цифрами 45 и 46 обозначены соответственно БКУ и ИВЭП.The probes are shown in figure 4. Here, the numbers 41-1 and 41-2 indicate the first and second primary energy sources, respectively, and the
ИВЭП приведен на фигуре 4-1, где цифрами 411, 412 и 413 обозначены соответственно МПП, МИП и ФСИ.IVEP is shown in figure 4-1, where the
На фигуре 4-2 приведен фильтр.Figure 4-2 shows a filter.
МПП приведен на фигуре 4-3. Здесь цифрами от 43-1 до 43-3 обозначены конверторы, цифрами 432 - БУК и цифрами 433 и 434 обозначены БО и БВ.MPP is shown in figure 4-3. Here, the numbers from 43-1 to 43-3 are the converters, the
МИП приведен на фигуре 4-4.MIP is shown in figure 4-4.
Конвертор приведен на фигуре 4-5. Здесь цифрами 451 и 453 обозначены фильтр и выходной фильтр, цифрами 452 - трансформатор, цифрами 454 обозначен преобразователь напряжения в частоту, элемент развязки обозначен цифрами 455, цифрами 456 и 457 обозначены ЧИМ и транзистор-прерыватель.The converter is shown in figure 4-5. Here, the
ЧИМ приведен на фигуре 4-6. Здесь цифрами 461 обозначены инверторы, цифрами 462 - второй мультиплексор, цифрами 463 обозначен второй счетчик частоты и цифрами 464, 465 и 466 обозначены соответственно второй счетчик кода частоты, вторая схема сравнения и второй регистр кода частоты.PIM is shown in figure 4-6. Here,
ФСИ приведен на фигуре 4-7. На этой фигуре цифрами от 471-1 до 471-3 обозначены генераторы импульсов, цифрами от 472-1 до 472-3 обозначены блоки фазирования и цифрами 473 обозначен блок мажоритации.FSI is shown in figure 4-7. In this figure, pulse generators are indicated by numbers 471-1 to 471-3, phasing blocks are indicated by numbers 472-1 and 472-3, and a majorization block is indicated by
Блок фазирования приведен на фигуре 4-8. Здесь цифрами 48 обозначен элемент И, цифрами 481 и 482 обозначены счетчик на динамических триггерах и сдвиговый регистр, цифрой 483 - динамический дешифратор, цифрами 484 и 485 обозначены триггеры останова и пуска, цифрами 486 и 487 обозначены соответственно мажоритарный элемент и триггеры привязки и цифрами от 488-1 до 488-f обозначены триггеры формирователи.The phasing block is shown in figure 4-8. Here, the
На, фигуре 4-9 приведен состав БУК, где цифрами от 491-1 до 491-4 обозначены соответственно первый, второй, третий и четвертый частотные счетчики, цифрами от 492-1 до 492-4 обозначены соответственно первый, второй, третий, четвертый сумматоры, цифрами от 493-1 до 493-4 обозначены соответственно первая, вторая, третья, четвертое устройства сравнения, цифрами от 494-1 до 494-4 обозначены соответственно первый, второй, третий, четвертый триггера неисправностей, цифрой 495 обозначена группа логических элементов, цифрой 496 - регистр допуска, цифрой 497 обозначен регистр кода, цифрой 498 - контрольный преобразователь напряжения в частоту.The figure 4-9 shows the composition of the BUK, where the numbers from 491-1 to 491-4 respectively indicate the first, second, third and fourth frequency counters, the numbers from 492-1 to 492-4 respectively indicate the first, second, third, fourth adders, the numbers from 493-1 to 493-4 respectively indicate the first, second, third, fourth comparison devices, the numbers from 494-1 to 494-4 respectively indicate the first, second, third, fourth fault triggers, the
ДВВ приведен на фигуре 5, где цифрами 50 и 51 обозначены чувствительный элемент датчика и формирователь сигнала. Чувствительный элемент датчика приведен на фигуре 5-1.DWI is shown in figure 5, where the
На фигуре 5-2 приведен формирователь сигнала, где цифрами 520 обозначен кварцевый задающий генератор, цифрами 521 и 522 обозначены таймерные счетчик и дешифратор, цифрами 523 - триггер блокировки, цифрами 524 и 525 обозначены регистр санкционированного кода и кодовый дешифратор, цифрами 526 обозначен логический элемент. Динамический триггер приведен на фигуре 6.Figure 5-2 shows a signal driver, where the
Генератор импульсов приведен на фигуре 7, где цифрой 71 обозначены инверторы, цифрой 72 - первый мультиплексор, цифрой 73 - первый счетчик кода частоты, цифрой 74 обозначен первый счетчик частоты, цифрой 75 - первая схема сравнения, и цифрой 76 обозначен первый регистр кода частоты. Блок синхронизации приведен на фигуре 7-1, где цифрой 711 обозначен генератор импульсов, цифрой 712 - сдвиговый регистр.The pulse generator is shown in figure 7, where the
На фигуре 8 приведен СВУ ОН, где цифрами от 81-1 до 81-k обозначены соответственно первый, второй и k-й вычислительные микропроцесоры, цифрой 82 обозначен обрабатывающий БМУ, цифрой 83 обозначен управляющий микропроцессор, цифрой 84 обозначено обрабатывающее ЗУ.The figure 8 shows the VCA OH, where the numbers from 81-1 to 81-k denote the first, second and k-th computing microprocessors, the
Система может быть реализована следующим образом:The system can be implemented as follows:
ДУС и акселерометры реализуются в производстве ФГУП «НПО автоматики». Их СВУ реализуются на больших интегральных схемах (БИС) серий 1825 и 1620, изготавливаемых АО «Ангстрем», дополненных БИС, реализованных на базовых матричных кристаллах (БМК), серий 1555 и 1556, изготавливаемых также АО «Ангстрем». БЦВМ реализуется на БИС серий 11825 и 1620, дополненных БИС на основе БМК серий 1555 и 1556, которые изготавливаются АО «Ангстрем». ЗУСД и ДВВ изготавливаются в производстве ФГУП «НПО автоматики» на основе дискретных элементов и бескорпусных микросхем, устанавливаемых в многокристальные сборки типа «Система в корпусе». ОЗУ совместно с ИО изготавливается в производстве ЦКБ «Геофизика-Космос» и ПЭП изготавливается в производстве ФГУП «НПО автоматики» из микроэлектронных элементов, аттестованных для применения в САУ изделиями РКТ и РТК, работающими в экстремальных условиях и полях ионизирующего излучения. При этом в качестве первичных источников энергии используются солнечные батареи, химические источники тока (ампульная батарея, ядерно-энергетическая установка или перспективный радиоизотопный теплоэлектрогенератор (РИТЭГ).DOS and accelerometers are implemented in the production of FSUE NPO Avtomatiki. Their IEDs are implemented on large integrated circuits (LSI) of the 1825 and 1620 series manufactured by Angstrem JSC, supplemented by LSIs implemented on the base matrix crystals (BMK), 1555 and 1556 series, also manufactured by Angstrem JSC. The BCMC is implemented on the LSI of the 11825 and 1620 series, supplemented by the LSI on the basis of the BMC of the 1555 and 1556 series, which are manufactured by Angstrem JSC. ZUSD and DVV are made in the production of FSUE NPO Avtomatiki on the basis of discrete elements and packageless microcircuits installed in multi-chip assemblies of the System in the Case type. RAM together with IO is manufactured in the production of Geofizika-Cosmos Central Design Bureau and PEP is made in the production of FSUE NPO Avtomatiki from microelectronic elements certified for use in self-propelled guns by RCT and RTK products operating in extreme conditions and fields of ionizing radiation. At the same time, solar batteries, chemical current sources (an ampoule battery, a nuclear power plant or a promising radioisotope heat and power generator (RTG)) are used as primary energy sources.
Система работает следующим образом. После задействования первичных источников энергии и выхода на рабочий режим ИВЭП по командам БЦВМ вводятся исходные данные для работы БИНПС и ОЭУ. Производится привязка оптических осей телескопов ОЭУ и выставка через ИО их оптических осей на расчетные углы визирования. Производится обсервация, т.е. опознавание навигационного созвездия специализированным вычислительным устройством ОЭУ (проведение внутрикадровой обработки) и определение по программам БЦВМ навигационных углов визирования по информации снятой с обеих ПЗС-матриц (проведение межкадровой обработки) по результатам обработки БЦВМ, формирует пакет навигационной информации о угловом положении объекта, его угловых плоскостях и координатах, скорости и ускорения центра масс объекта управления. Периодически по командам БЦВМ производится связь с АСН, по информации которой уточняются показания БИНПС и ОЭУ и формируется корреляционная матрица ошибок этих подсистем, эти ошибки учитываются в дальнейшем при решении навигационных задач в БЦВМ. Кроме того, БЦВМ проводит периодический перевод всех вычислителей подсистем и собственных модулей ВМ и МС в режим тестовых проверок по результатам которых определяется исправность рабочих и резервных модулей и проводится реконфигурация их структуры с включением в работу исправных модулей. Проводится также определение предельно возможного быстродействия модулей и цифровых устройств системы и подсистем и установление перестройкой частоты генераторов импульсов максимально возможного быстродействия при текущем состоянии параметров их полупроводниковых элементов, связанных с изменением температуры окружающей среды и дозовыми эффектами в полупроводниковых структурах, вызванных ионизирующим излучением.The system operates as follows. After using the primary energy sources and entering the operation mode of the IWEP, the input data for the operation of the BINPS and the OEU are entered according to the commands of the computer. The optical axes of the OEU telescopes are referenced and their optical axes are exposed through the IO to the calculated viewing angles. Observation is performed, i.e. recognition of a navigation constellation by a specialized computing device of OEU (carrying out intraframe processing) and determination by navigation computer programs of navigation viewing angles from information taken from both CCD matrices (carrying out interframe processing) based on the processing of the digital computer, forms a package of navigation information about the angular position of the object, its angular planes and coordinates, speed and acceleration of the center of mass of the control object. From time to time, according to the commands of the BCMC, a connection is made with the ASN, according to which the readings of the BINPS and OEU are refined and a correlation matrix of errors of these subsystems is formed, these errors are taken into account later on when solving navigation problems in the BCM. In addition, the BCMC periodically transfers all the subsystem calculators and its own VM and MS modules to the test check mode, the results of which determine the health of working and backup modules and reconfigure their structure with the inclusion of working modules. The maximum possible speed of the modules and digital devices of the system and subsystems is also determined, and the frequency tuning of the pulse generators determines the maximum possible speed for the current state of the parameters of their semiconductor elements associated with changes in ambient temperature and dose effects in semiconductor structures caused by ionizing radiation.
Периодически (раз в цикле (1 мс) решения задач) модули БЦВМ формируют рестартовые массивы для повторения вычислений цикла в случае сбоя их работы, вызванного импульсным внешним излучением или параметрическими отказами их элементов, и записывают эти массивы в ЗУСД, накопители которых блокируются и поддерживаются на время действия внешнего излучения сигналами ДВВ. В результате запрещается несанкционированное обращение к ним, вызванное сбоями в работе модулей от внешних воздействий. Проведя самовосстановление своей работы, БЦВМ проводит перезапуск всех подсистем вводом набора установок и исходных данных в память их вычислительных устройств. Для нейтрализации катастрофических отказов, вызванных старением и действием тяжелых заряженных частиц космического пространства, БЦВМ и все функциональные компоненты подсистем и ОЭУ имеют резервирование.Periodically (once in a cycle (1 ms) for solving problems), the computer modules generate restart arrays for repeating the cycle calculations in the event of a failure of their operation caused by pulsed external radiation or parametric failures of their elements, and write these arrays to the RAM, the drives of which are locked and supported on the duration of external radiation signals DVV. As a result, unauthorized use of them is prohibited due to malfunctions of the modules from external influences. Having carried out self-healing of its work, the digital computer restarts all subsystems by entering a set of settings and initial data into the memory of their computing devices. To neutralize catastrophic failures caused by aging and the action of heavy charged particles of outer space, the digital computer and all the functional components of the subsystems and OEU have redundancy.
Таким образом, введение в состав системы оптоэлектронного устройства с двумя телескопами, устанавливаемые на заданное пространственное направление через индивидуальные исполнительные органы, управляемые командами БЦВМ, наличие в составе этого устройства своего специализированного вычислительного устройства, обрабатывающего с высокой скоростью оптические изображения и ведущее их опознавание позволяет без участия оператора получать необходимую навигационную информацию, а наличие в составе системы собственной БИНПС со встроенными специализированными вычислителями обеспечивает привязку осей телескопов к пространственным координатам объекта управления также без участия операторов. Введение в состав всех вычислителей перестраиваемых генераторов частоты (импульсов) и перестройка напряжения постоянного питания обеспечивает подстройку быстродействия вычислительных узлов под фактическое быстродействие их полупроводниковых элементов, нейтрализуя тем самым параметрические уходы быстродействия элементов из-за изменения внешней температуры в широком диапазоне и действия дозовых факторов постоянных полей ионизирующего излучения. Наличие в БЦВМ ЗУСД с датчиком внешних воздействий позволяет восстановить работоспособность БЦВМ, а с ее помощью и всей системы после импульсного внешнего электромагнитного воздействия, а наличие аппаратурного резерва компонентов позволяет автоматически без участия оператора нейтрализовать катастрофические отказы в компонентах системы, вызванные старением и действием тяжелых заряженных частиц космического пространства.Thus, the introduction to the system of an optoelectronic device with two telescopes, installed in a given spatial direction through individual executive bodies controlled by the BCMC teams, the presence of this device of its own specialized computing device that processes optical images and carries out their recognition with high speed allows without participation the operator to receive the necessary navigation information, and the presence in the system of its own BINPS with built-in specialized calculators ensures the binding of the axes of the telescopes to the spatial coordinates of the control object also without the participation of operators. The introduction of tunable frequency generators (pulses) into the composition of all calculators and the tuning of the constant voltage provides the speed of computing nodes to the actual speed of their semiconductor elements, thereby neutralizing the parametric drift of the speed of the elements due to changes in external temperature over a wide range and the action of dose factors of constant fields ionizing radiation. The presence of a ZUSD in a digital computer with an external impact sensor makes it possible to restore the digital computer and, with its help, the entire system after an external electromagnetic pulse, and the presence of a hardware reserve of components allows to automatically neutralize catastrophic failures in the system components caused by aging and the action of heavy charged particles without operator intervention outer space.
Исходя из этого, можно сделать вывод, что предложенная система обеспечивает получение достоверной навигационной информации при работе в экстремальных условиях и полях постоянного и импульсного ионизирующего излучения без участия оператора.Based on this, we can conclude that the proposed system provides reliable navigation information when working in extreme conditions and fields of constant and pulsed ionizing radiation without operator intervention.
Claims (30)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013154159/28A RU2548927C1 (en) | 2013-12-05 | 2013-12-05 | Astronavigation system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013154159/28A RU2548927C1 (en) | 2013-12-05 | 2013-12-05 | Astronavigation system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2548927C1 true RU2548927C1 (en) | 2015-04-20 |
Family
ID=53289527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013154159/28A RU2548927C1 (en) | 2013-12-05 | 2013-12-05 | Astronavigation system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2548927C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107870082A (en) * | 2017-09-27 | 2018-04-03 | 北京空间飞行器总体设计部 | A kind of CCD device displacement effect verification experimental verification method |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5596339A (en) * | 1992-10-22 | 1997-01-21 | University Of Washington | Virtual retinal display with fiber optic point source |
| RU2143718C1 (en) * | 1998-05-15 | 1999-12-27 | Институт автоматики и электрометрии СО РАН | Method and device for displaying three- dimensional objects |
| EP1177529B1 (en) * | 1999-05-10 | 2005-02-02 | Johan Gielis | Method and apparatus for synthesizing patterns |
| EP1667065A1 (en) * | 2003-09-11 | 2006-06-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Visual processing apparatus, visual processing method, visual processing program, and semiconductor device |
| RU2469403C2 (en) * | 2008-12-18 | 2012-12-10 | Сони Корпорейшн | Image processing apparatus, method and program |
-
2013
- 2013-12-05 RU RU2013154159/28A patent/RU2548927C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5596339A (en) * | 1992-10-22 | 1997-01-21 | University Of Washington | Virtual retinal display with fiber optic point source |
| RU2143718C1 (en) * | 1998-05-15 | 1999-12-27 | Институт автоматики и электрометрии СО РАН | Method and device for displaying three- dimensional objects |
| EP1177529B1 (en) * | 1999-05-10 | 2005-02-02 | Johan Gielis | Method and apparatus for synthesizing patterns |
| EP1667065A1 (en) * | 2003-09-11 | 2006-06-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Visual processing apparatus, visual processing method, visual processing program, and semiconductor device |
| RU2469403C2 (en) * | 2008-12-18 | 2012-12-10 | Сони Корпорейшн | Image processing apparatus, method and program |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107870082A (en) * | 2017-09-27 | 2018-04-03 | 北京空间飞行器总体设计部 | A kind of CCD device displacement effect verification experimental verification method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang | Star identification | |
| Gyulchev et al. | Kerr-Sen dilaton-axion black hole lensing in the strong deflection limit | |
| CN1330936C (en) | Strapdown intertial/celestial combined navigation semi-material emulation system | |
| RU2563333C2 (en) | Inertial strapdown system | |
| CN103245364B (en) | Method for testing dynamic performance of star sensor | |
| CN104567870A (en) | Single-pixel star sensor and target star sky detection method thereof | |
| CN102288200A (en) | Accuracy measurement system for star sensor | |
| CN104061861A (en) | Inner satellite relative state measuring system and method based on array images | |
| CN109975836B (en) | Method and device for calculating ground position of CCD image, electronic equipment and medium | |
| RU2654883C2 (en) | Method of produced from spacecraft earth surface images temporal reference determining | |
| RU2548927C1 (en) | Astronavigation system | |
| RU2640944C2 (en) | Method of determining ring wave source coordinates on water surface from spacecraft | |
| Tsai et al. | Hardware-in-the-loop Validation of GPS/GNSS Based Mission Planning for LEO Satellites | |
| Lusanna | Relativistic metrology: from earth to astrophysics | |
| CN113420932B (en) | Satellite constellation observation influence evaluation method, device, equipment and medium | |
| Betto et al. | Advanced stellar compass deep space navigation, ground testing results | |
| KR20200134114A (en) | Navigation module and method for small satellite constellation | |
| Meiling et al. | Key technologies of GNSS/INS/VO deep integration for UGV navigation in urban canyon | |
| JP7460824B2 (en) | Rocket launch support device, rocket launch support method, and rocket launch support program | |
| RU2712781C1 (en) | Method of capturing images of an underlying surface from an orbital spacecraft | |
| Mondal et al. | Quality Assessment of UT1-UTC (dUT1) Estimates Using VGOS Observations | |
| Colagrossi et al. | Sensors | |
| Chapman | EBEX: A Balloon-Borne Telescope for Measuring Cosmic Microwave Background Polarization | |
| RU2711775C1 (en) | Method of tying aerial photographs of the earth surface | |
| Grigoryev et al. | Interplanetary Solar Stereoscopic Observatory (ISSO): scientific objectives and facilities |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161206 |