Geum.ru

А. С. Елин научный руководитель П. Ю. Наумов, к ф. м н

Вид материалаДокументы
Подобный материал:
А.С. ЕЛИН

Научный руководитель – П.Ю. НАУМОВ, к.ф.-м.н., доцент

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»


РАЗРАБОТКА БОРТОВОГО БЛОКА УПРАВЛЕНИЯ

КОСМОФИЗИЧЕСКИМ ЭКСПЕРИМЕНТОМ


Рассматривается подход к разработке экспериментального образца бортового блока управления программой космофизического эксперимента на основе промышленного компьютера, обсуждаются задачи, основные технические характеристики блока, вопросы аппаратно-программного обеспечения.


В настоящее время в институте Космофизики НИЯУ МИФИ одновременно идет подготовка к нескольким космофизическим экспериментам по регистрации потоков космических частиц с помощью бортовой спектрометрической аппаратуры, предназначенной для работы на орбитах ИСЗ. В экспериментах на автоматических космических аппаратах, как правило, используются полностью автономные спектрометры-автоматы, на обитаемых космических средствах (например, на Международной космической станции - МКС), где возможно участие в эксперименте космонавтов, зачастую используются полуавтоматические спектрометры, допускающие вмешательство оператора и, таким образом, повышающие показатели эффективности эксперимента. Однако, в таких научных приборах приходится на программно-аппаратном уровне предусматривать гибкую систему защиты от возможных нештатных ситуаций, например, неквалифицированных или несанкционированных действий оператора-космонавта, резкого снижения пропускной способности выходных информационных каналов или перегрузка входных и т.п., в результате чего необходимо оперативно перестраивать программу эксперимента в зависимости от доступных информационных ресурсов, в том числе – сетевых. Предлагается бортовой блок управления (ББУ) автономного спектрометра, располагаемого на внешней поверхности станции, с возможностью динамического перераспределения его информационных ресурсов. ББУ предназначен для размещения в гермообъеме станции и соединяется со спектрометром через канал передачи информации. Основными функциями ББУ являются:

– управление автономными бортовыми спектрометрами (АБС) по интерфейсу RS422A;

– прием массивов цифровой информации от АБС по интерфейсам RS422A или RS485 со скоростью передачи вплоть до 1 Мбит/с;

– получения дискретных (релейных) команд от системы управления

бортовой аппаратурой (СУБА) МКС и последующей их трансляции по интерфейсам RS422A или RS485 в АБС;

– накопления полученных массивов информации от АБС и передачи их по каналам Ethernet в информационную управляющую систему (ИУС) МКС (по запросу сервера);

– получения кода времени и командного управляющего слова от ИУС МКС по RS422A или по каналу Ethernet и трансляции его в АБС;

– синхронизации бортового времени блока управления;

– обработки и сжатия полученных массивов информации от АБС и передачу их в систему сбора информации МКС для оперативного сброса на Землю;

– выдачи в систему сбора информации МКС данных от датчиков АБС и квитанций о прохождении дискретных команд управления.

Так как электропитание ББУ осуществляется от бортовой сети напряжением (23…29) В, он содержит модуль питания (DC-DC конвертор). Основу ББУ составляет модуль IBM-совместимого промышленного процессора СнК Vortex-600MHz (модуль ОПК СРС-307, ф. Fastwel) [1], в который интегрированы cкоростные интерфейсы RS-422А\485, САN, Ethernet, USB, а также 1ГБ ППЗУ и контроллер НЖМД. Для фиксации состояния ТМ-датчиков предусмотрен блок регистров. Предложенный вариант ББУ отличается пониженным энергопотреблением (не более 4 Вт), в первую очередь – за счет отсутствия интегрированного видеоадаптера, имеет практически готовый к разработке СПО стартовый набор (встроенную ОС FDOS, набор утилит и др.). Модуль выполнен в стандарте PC\104+ и обладает возможностью наращивания его структуры за счет стекового подсоединения дополнительных функциональных плат. В частности, для лабораторной отработки СПО выпускается видеоадаптер VIM-301 (ф. Fastwel). Немаловажно, что по заказу выпускается версия ББУ с приемкой «5», что упрощает адаптацию блока к нормативам продукции, используемой для ракетно-космической техники. В настоящий момент завершен этап тестирования модуля. К недостаткам модуля можно отнести трудность самостоятельной инсталляции ОС РВ (Linux или QNX), необходимость которой диктуется проблемой оперативности ввода-вывода информации. Проводится также разработка контрольно-проверочной аппаратуры, позволяющей имитировать сложные бортовые условия эксперимента.

Работа выполняется при поддержке Федеральной целевой программы «Кадры 2009-2013».

Список литературы
  1. Cайт производителя:www.fastwel.ru