МЕТОДИКА МОДЕЛИРОВАНИЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ БОРТОВЫХ СИСТЕМ МКА. APPROACH OF MODELING THE OPERATION OF ONBOARD SYSTEMS OF SMALL SATELLITES

© В.В.Салмин, И.С.Ткаченко, С.С.Волгин, М.А.Иванушкин, С.Л.Сафронов
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Симпозиум
2019 г.

Аннотация: Разработана методика моделирования функционирования бортовых систем малых космических аппаратов (МКА). Цель методики – моделирование всех возможных комбинаций нарушений в работе бортовых систем МКА, приводящих к возникновению нештатных ситуаций в процессе их эксплуатации. В результате использования методики создается список нештатных ситуаций, который в дальнейшем используется для создания программ комплексных испытаний бортового оборудования МКА на этапе наземной отработки. Использование методики приводит к сокращению времени на подготовку испытаний и упрощает процесс подготовки документации на эксплуатацию МКА.

Ключевые слова малый космический аппарат, бортовые системы, моделирование, функционирование, нештатная ситуация, комплексные испытания.

Abstract: An approach for simulating the operation of onboard systems of small satellites has been developed. The purpose of the technique is to simulate all possible combinations of malfunctions in the onboard systems of the small satellite, leading to the occurrence of abnormal situations during their operation. As a result of using the technique, a list of emergency situations is created, which is later used to create programs for complex testing of small satellite on-board equipment at the ground testing stage. The use of the technique leads to a reduction in time for the preparation of tests and simplifies the process of preparing documentation for small satellite operation.

Keywords: small satellites, onboard systems, modelling, functioning, emergency situation, complex testing.

В процессе эксплуатации любого космического аппарата (КА) могут происходить различные нештатные ситуации, включая те, которые не были описаны в инструкции по управлению КА в полете, и которые не могут быть устранены при помощи подготовленных на этапе наземной отработки указаний по управлению КА при возникновении отказа, неисправности или сбоя [1].

Для выхода из непредусмотренных нештатных ситуаций проводится анализ состояния бортовых систем и уточняются алгоритмы восстановления работоспособного состояния. Однако, процесс уточнения, включающий в себя анализ причин и последствий нештатных ситуаций, анализ состояния бортовых систем МКА и выработку окончательного решения может занимать значительный промежуток времени, что негативно сказывается на выполнении целевой задачи МКА. К примеру, процесс восстановления работоспособного состояния МКА «АИСТ» (совместный проект Самарского университета и АО «Ракетно-космический центр «Прогресс») после возникновения нештатных ситуаций, не разрешаемых стандартными инструкциями по управлению, занимает от одного до двух месяцев [2].

Решением проблемы может стать использование методики моделирования функционирования бортовых систем МКА с целью формирования перечня всех возможных комбинаций нарушений в работе бортовых систем МКА, приводящих к возникновению нештатных ситуаций в процессе эксплуатации. Полученная информация может быть использована для облегчения составления программ электрических и комплексных испытаний и снижения вероятности возникновения нерасчетных отказов в процессе эксплуатации МКА.

Методика моделирования функционирования бортовых систем МКА состоит из следующих процедур:

Составляется схема бортовых систем МКА, состоящая из блоков бортовой аппаратуры (БА) и связей (электрических, информационных) между ними.

Задаются режимы работы БА и составляются логические модели, описывающие штатное поведение систем.

Определяются необходимые и достаточные условия для выполнения заданных режимов работы БА.

Составляются возможные комбинации нештатных ситуаций бортовых систем путем моделирования разрывов электрических и информационных связей между блоками БА.

Смоделированные нештатные ситуации и их последствия классифицируются и упорядочиваются для последующего составления программ электрических и комплексных испытаний.

В результате использования методики достигается значительное сокращение временных ресурсов для подготовки программ комплексных испытаний разрабатываемых МКА, а также гарантируется их полнота.

Кроме того, разработанная методика может быть использована для оказания поддержки в принятии решений по управлению МКА в процессе эксплуатации.

Литература

1. Волгин С.С., Салмин В.В., Ткаченко С.И., Ткаченко И.С., Иванушкин М.А. Уточнение алгоритмов восстановления работоспособного состояния малых космических аппаратов «АИСТ» на основе телеметрической информации // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. – 2018. – Т. 17, – № 3. – С. 36-43

2. On the results of processing of the telemetry data received from the «AIST» small satellite constellation. Tkachenko I.S., Safronov S.L., Kaurov I.V., Ivanushkin M.A., Volgin S.S. // Сборник трудов ИТНТ-2019 [Текст]: V междунар. конф. и молодеж. шк. "Информ. технологии и нанотехнологии": 21-24 мая: в 4 т. / Самар. нац.-исслед. ун-т им. С. П. Королева (Самар. ун-т), Ин-т систем. обраб. изобр. РАН-фил. ФНИЦ "Кристаллография и фотоника" РАН; [под ред. В.А. Соболева]. – Самара: Новая техника, 2019. – Т. 3: Математическое моделирование физико-технических процессов и систем. – 2019. – С. 511–517.