Автономная интеллектуальная группировка МКА


Автономная интеллектуальная группировка малых космических аппаратов


AIG.gif


«Каждое существо должно жить и думать так, как будто, оно всего может добиться рано или поздно» 

Константин Эдуардович Циолковский



Первый этап

Миссия: Проектирование интерфейсов и протоколов одноранговой сети связи для самоорганизации интеллектуальной группировки малых космических аппаратов.

Цель: Разработка инженерных решений построения, алгоритмов функционирования и изготовление аппаратно-программных средств для реализации каналов связи и обмена данными группировки МКА, группировки МКА и наземного пункта, а также обработки информации в наземном пункте.

Состав группировки: МКА "Танюша-ЮЗГУ-1", позывной «RS6S», и МКА "Танюша-ЮЗГУ-2", позывной «RS7S», - сателлиты типа CubeSat форм-фактора 3U. 

Танюша-1.JPGТанюша-2.JPG

Дата старта с космодрома: 14 июня 2017 в 13:23 мск, Байконур, ракета-носитель "Союз-2.1а" с транспортным грузовым космическим кораблем "Прогресс МС-06".  

Дата стыковки с МКС: 16 июня 2017 14:42 мск, транспортный грузовой корабль "Прогресс МС-06" совершил стыковку к заднему порту модуля МКС "Звезда" в автоматическом режиме. 

Progress06.gif Styk06.gif

     Дата вывода на орбиту: 17 августа 2017 г., ручной запуск двух МКА в рамках планового выхода в открытый космос осуществили командир экипажа МКС-52, Герой Российской Федерации, почётный профессор ЮЗГУ,  Юрчихин Фёдор Николаевич и Герой Российской Федерации, летчик-космонавт РФ, бортинженер МКС-52, Рязанский Сергей Николаевич.  

Космонавты Федор Юрчихин и Сергей Рязанцев. Credit: РОСКОСМОС

     17 августа в 18 часов 10 минут по московскому времени космонавты Федор Юрчихин и Сергей Рязанский в открытом космосе провели запуск первых двух спутников из впервые созданной Автономной интеллектуальной группировки малых космических аппаратов. Сергей Рязанский провел запуск спутников с отрывом в 64 секунды – это очень хороший показатель для адаптации и будущей работы группировки МКА. Теперь на орбите появились «Танюша – ЮЗГУ - 1» и «Танюша – ЮЗГУ - 2», которые будут проводить в открытом космосе эксперименты и передавать данные на Землю.


   Спутники созданы и запущены в открытый космос в знаменательный год – год празднования 60-летия космической эры и 160-летия со дня рождения основоположника космонавтики Константина Эдуардовича Циолковского. В честь этих событий аппараты будут транслировать на Землю голосовое приветствие на четырёх языках: русском, английском, испанском, китайском. Сообщения передаются на частоте, доступной для радиолюбителей.

Информация для радиолюбителей


Параметры передаваемого сигнала: рабочая частота 437.05 МГц, тип модуляции ЧМ, ширина полосы канала 25 кГц, модулирующий сигнал аналог-аудио (моно).

Протокол телеметрии: аналоговый протокол AX.25, скорость потока данных 9600 бод/с.

Краткое описание эксперимента. В рамках первого этапа будут запущены два аппарата. Включение трансиверов произойдёт по истечении 10 минут после подачи питания. Основной задачей двух аппаратов является создание одноранговой информационной сети, позволяющей производить адресацию вновь прибывших аппаратов и исключать вышедшие из строя без удалённого управления. Таким образом, информационная сеть будет способна существовать дольше, чем отдельно взятый МКА, пока на орбите есть хотя бы один рабочий аппарат. Внутри сети будет организована ретрансляция и параллельная передача на наземный пункт мониторинга. Задача будет считаться решённой, если на наземном пункте мониторинга удастся принять телеметрию каждого из МКА в совокупности с ретранслируемой телеметрией удалённого МКА.

sat_struct.jpg 

На борту МКА установлена инерциальная навигационная система для определения углов поворота в трёх осях: рысканья, тангажа и вращения. На данном этапе будет возможно осуществить контроль положения МКА относительно оси передвижения.

Каждый аппарат имеет вакууметр, измеряющий плотность вакуума путём вычисления концентрации нейтральных и заряженных частиц.

Помимо телеметрии каждый МКА передает звуковой сигнал приветствия на четырёх языках: русском, испанском, английском и китайском. Период голосовых сообщений составляет 3 минуты. Для организации приёма данных радиолюбителям рекомендуется изучить алгоритм-циклограмму приёмопередачи.


Алгоритм-циклограмма приёмопередачи телеметрии и голосовых сообщений

Алгоритм работы наноспутника Танюша - ЮЗГУ.png 


Приём сигналов доступен всем радиолюбителям и не зашифрован. Управление МКА осуществляется по закрытому шифрованному восходящему каналу и происходит только в нештатных ситуациях. Группировка является автономной и передаёт телеметрию согласно приведённому в таблице ниже протоколу.


Телеметрия малого космического аппарата «Танюша-ЮЗГУ» в формате протокола AX.25

Характеристика

Параметр

Начальная позиция в пакете

Тип данных

Диапазон

Единица измерения

Заголовок пакета

0

Шестнадцатеричное число

0xEA23

Идентификатор спутника

16

Символ

'P' или 'V'

'P' – Танюша_1

'V' – Танюша_2

Время, прошедшее с момента запуска

32

Натуральное число и 0

0 … 4294967295

Секунда

Состояние солнечных панелей

канала_1

Входное напряжение преобразователя (выходное для солнечной панели)

64

Натуральное число и 0

0 … 65 535

Милливольт

Входной ток преобразователя (выходной для солнечной панели)

80

Натуральное число и 0

0 … 65 535

Миллиампер

Состояние солнечных панелей

канала_2

Входное напряжение преобразователя (выходное для солнечной панели)

96

Натуральное число и 0

0 … 65 535

Милливольт

Входной ток преобразователя (выходной для солнечной панели)

112

Натуральное число и 0

0 … 65 535

Миллиампер

Состояние аккумуляторов

батареи_1

Напряжение 1-го аккумулятора в батарее

128

Натуральное число и 0

0 … 65 535

Милливольт

Напряжение 2-го аккумулятора в батарее

144

Натуральное число и 0

0 … 65 535

Милливольт

Ток аккумулятора в батарее, положительный заряд, отрицательный разряд

160

Целое число

-32 768 … 32 767

Миллиампер

Состояние аккумуляторов

батареи_2

Напряжение 1-го аккумулятора в батарее

186

Натуральное число и 0

0 … 65 535

Милливольт

Напряжение 2-го аккумулятора в батарее

192

Натуральное число и 0

0 … 65 535

Милливольт

Ток аккумулятора в батарее, положительный заряд, отрицательный разряд

208

Целое число

-32 768 … 32 767

Миллиампер

Ток в основной шине питания

224

Натуральное число и 0

0 … 65 535

Миллиампер

Температура

Температура батареи 1, банки 1

240

Целое число

-128…127

Градус Цельсия

Температура батареи 1, банки 2

248

Целое число

-128…127

Градус Цельсия

Температура батареи 2, банки 1

256

Целое число

-128…127

Градус Цельсия

Температура батареи 2, банки 2

264

Целое число

-128…127

Градус Цельсия

Температура платы питания

272

Целое число

-128…127

Градус Цельсия

Температура платы передатчика

280

Целое число

-128…127

Градус Цельсия

Температура модуля усилителя мощности

288

Целое число

-128…127

Градус Цельсия

Температура трансивера

296

Целое число

-128…127

Градус Цельсия

Уровень сигнала трансивера

Уровень сигнала последнего пакета автономной сети

304

Целое число

-128…127

Децибел на 1 милливатт

Уровень сигнала последнего пакета AX25

312

Целое число

-128…127

Децибел на 1 милливатт

Экспериментальные данные

Инерциальная система:

крен

320

Натуральное число и 0

0…1799

Градус, умноженный на 10

Инерциальная система: рысканье

336

Натуральное число и 0

0…3599

Градус, умноженный на 10

Инерциальная система: тангаж

352

Натуральное число и 0

0…1799

Градус, умноженный на 10

Вакуумметр: усление АЦП

376

Натуральное число и 1

1…128

Усиление раз

Вакуумметр: преобразователь ток-напряжение

384

Натуральное число и 0

0…3

Номер резистора

Вакуумметр: температура

392

Целое число

-128…127

Градус Цельсия

Вакуумметр: напряжения питания датчика

408

Натуральное число и 0

0 … 65 535

отсчёт АЦП

Контрольная сумма

376

Шестнадцатеричное число

По алгоритму CRC8


     Для преобразования принятого демодулированного звукового сигнала можно использовать линейный вход звуковой карты персонального компьютера (если Ваш трансивер не осуществляет декодирование AX.25).  Мы используем открытую программу MixW.  

 

     В окне на рисунке выше приведён пример успешного декодирования сообщений AX.25.  Мы предоставляем радиолюбителям проект с открытым исходным кодом для отображения параметров телеметрии. Программа написана в среде Microsoft Visual Studio на языке C# и может быть запущена в среде Windows 7 или выше.



     При успешной синхронизации оба аппарата будут передавать телеметрию друг друга, как показано на рисунках. Надпись на нижнем рисунке «Link state is SINC» зеленого цвета означает успешную синхронизацию двух аппаратов. Наличие пакетов справа соответствует принятой телеметрии от «RS6S» и «RS7S» в указанное время.


Второй этап


      Миссия: Проектирование интерфейсов и протоколов одноранговой сети связи для самоорганизации интеллектуальной группировки малых космических аппаратов.

       Цель: Разработка инженерных решений построения, алгоритмов функционирования и изготовление аппаратно-программных средств для реализации каналов связи и обмена данными группировки МКА, группировки МКА и наземного пункта, а также обработки информации в наземном пункте.

         Состав группировки: МКА "Танюша-ЮЗГУ-3", позывной «RS8S», и МКА "Танюша-ЮЗГУ-4", позывной «RS9S», - сателлиты типа CubeSat форм-фактора 3U.

     Дата старта с космодрома: 13 февраля 2018 в 11:13 мск, Байконур, ракета-носитель "Союз-2.1а" с транспортным грузовым космическим кораблем "Прогресс МС-08".  

     Дата стыковки с МКС: 15 февраля 2018 в 13:45 мск, транспортный грузовой корабль "Прогресс МС-08" совершил стыковку к служебному модулю МКС "Звезда" в автоматическом режиме. 

Грузовой корабль "Прогресс"

     Дата вывода на орбиту: конец июля - начало августа.

        



Авторизация
Забыли свой пароль?