СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ МАНИПУЛЯТОРА ERA В ЦЕНТРЕ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛЁТОМ
© Л.А.Савин
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и проблемы профессиональной деятельности космонавтов"
2014 г.
Необходимость создания в Центре управления полётом (ЦУП) специализированных средств контроля, предназначенных для оценки функционирования робота-манипулятора ERA, определяется спецификой и новизной задач, решаемых данным устройством. В отечественной космонавтике накоплен большой опыт успешного использования дистанционно управляемых и автоматических космических аппаратов. Но опыт эксплуатации в космосе дистанционно управляемых или автоматических манипуляторов отсутствует. В связи с планируемой доставкой на борт Российского сегмента (РС) Международной космической станции (МКС) манипулятора ERA возникает ряд новых задач в системе управления полётом орбитального пилотируемого комплекса. Решение части задач, связанных с программно-аппаратными средствами наземного контура орбитального манипулятора, рассмотрено в представленном докладе.
В ЦУПе доступно три типа информации о функционировании манипулятора: доклады экипажа, телевизионная и телеметрическая информации. В докладе рассматриваются программно-аппаратные средства, предоставляющие специалистам Главной оперативной группы управления (ГОГУ) информацию всех трёх типов, наибольшее внимание уделено телеметрической информации (ТМИ).
Манипулятор ERA и его пульты управления разработаны, изготовлены и поставлены в Россию Европейским космическим агентством (ЕКА). Технология формирования, кодировки и упаковки ТМИ ERA имеет свои уникальные особенности, отличные от аналогичной технологии для большинства бортовых систем РС МКС. Извлечение ТМИ манипулятора из общего потока ТМИ РС МКС, её распаковка и декодировка происходят в несколько этапов. Извлечение и распаковка осуществляются программно-аппаратными средствами ЦУПа. Декодировку и отображение информации позволяют выполнять поставленные ЕКА специальные аппаратные средства, т. н. MPTE. MPTE выполняют обработку ТМИ в два этапа. На втором этапе по результатам декодировки «геометрических» параметров, выполняемой на первом этапе, строится псевдотрёхмерное динамическое изображение положения манипулятора относительно станции.
В докладе обозначена проблема, связанная с наличием в настоящее время только одного комплекта MPTE. Описаны варианты решения проблемы путём поставки MPTE в виде «виртуальных» машин, эмулирующих реальный программно-аппаратный комплекс. Показана схема интеграции «виртуальных» машин в локальную сеть ЦУПа. Представлен вариант декодировки ТМИ с использованием специального программного обеспечения штатными средствами ЦУП. Изложено подробное сравнение достоинств и недостатков двух вариантов.
В докладе предлагается использовать современные программно-вычислительные средства, позволяющие создать псевдотрёхмерную картинку высокой степени детализации и реалистичности или истинно трёхмерное изображение с использованием стереодисплеев или стереоочков. В предлагаемой системе трёхмерной визуализации будет отображаться пространственное положение не только элементов манипулятора, но и других подвижных внешних элементов конструкции станции, таких как панели солнечных батарей, крышка и выдвижная платформа шлюзовой камеры, защитные крышки иллюминаторов и т. п.
В докладе рассматриваются необходимые исходные данные и этапы создания трёхмерного динамического изображения. Приведены математические выкладки матричного метода расчёта координат узлов и элементов в приложении к конкретному манипулятору ERA.
В докладе делаются следующие выводы. Для оценки функционирования ERA в ЦУП-М готовы к развёртыванию все необходимые средства контроля, как штатные типовые средства ЦУП, так и вновь поставляемые специальные средства. Устаревшие специальные средства иностранной поставки могут быть заменены более современными средствами собственной разработки. Средства трёхмерной визуализации могут стать частью программы, проводимой в настоящее время, модернизации средств программно-аппаратного обеспечении специалистов ГОГУ, таких как автоматизированные системы планирования полёта и анализа ТМИ.