3 Т2 ГЗ1

1.

Дисциплина
«Радиотехнические средства
измерительных комплексов»

2.

Тема 2
«Типы космических систем, космических
комплексов и их состав»
Групповое занятие 1
«Наземные комплексы управления»
2

3.

Цели занятия:
1. Рассмотреть основные элементы НКУ.
2. Рассмотреть типы станций слежения.
3. Ознакомить студентов с назначением и составом
центров управления полетами.
3

4.

Учебные вопросы:
1. Наземные комплексы управления (НКУ).
2. Средства НКУ.
3. Центр управления полетами КА.
4

5.

Литература:
1. Б.В. Обносов [и др.] Конструкция и проектирование комбинированных
ракетных двигателей на твердом топливе: учебник для вузов.; под общ. ред.
В.А.Сорокина. – изд. 2-е, перераб. и дополненое. М.: МГТУ им.
Н.Э.Баумана, 2014. – 303с. стр. 5-12.
2. Михайлов С.Н. и др. Навигационное обеспечение управления объектами
ракетно-космического вооружения. В 2х частях. М.: ВА РВСН. – 2002. –
373с. стр. 26-36.
3. Молотов Е.П. Наземные радиотехнические системы управления
космическими аппаратами. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. – 256 с. Стр.26-42
5

6.

Учебный вопрос 1
Наземные комплексы управления
(НКУ).
6

7.

Основные элементы НКУ:
1. Станции слежения;
2. Центр управления полётом КА (ЦУП);
3. Баллистический центр (БЦ);
4. Средства связи.
7

8.

Средства связи
Обеспечивают обмен с нужной достоверностью необходимыми видами
информации между элементами НКУ, а также между ЦУП и центром управления
космической системой, организующим выполнение целевой задачи космической
системы, и использующие для этого спутниковые и наземные каналы связи с
различной пропускной способностью.
8

9.

Баллистический центр. Основной задачей баллистического центра (БЦ) является определение по
результатам траекторных измерений параметров орбиты или траектории движения КА и прогнозирование его
дальнейшего движения.
При подготовке коррекции орбиты или траектории движения КА БЦ рассчитывает параметры
соответствующего манёвра КА и данные на манёвр в виде так называемых «уставок» передаёт на КИС, откуда
они «закладываются» в память ПВУ КА и в заданные моменты времени «отрабатываются» автономной системой
управления КА (развороты, стабилизация КА, включение и выключение двигательной установки (ДУ) и др.).
Кроме того, БЦ решает следующие задачи:
приём и обработку траекторной информации от КИС;
расчёт баллистико-навигационной информации (БНИ), необходимой ГОГУ для планирования работы КА
(зоны видимости КИС и др.);
расчёт и передачу на КИС начальных условий (НУ), необходимых для расчёта целеуказаний антеннам и
другим средствам КИС;
расчёт данных для средств наглядного отображения баллистических характеристик полёта КА (параметры
орбиты и др.)
9

10.

Станции
слежения
Станции
траекторных
измерений
Станции приема
телеметрической
информации (ТМИ)
Станции формирования и выдачи
на КА командно-программной
информации (КИС)
10

11.

11

12.

12

13.

Для обеспечения полёта «Бурана» использовались шесть наземных
станций слежения, 4 научно-исследовательских суда и 5 спутников.
13

14.

Судно «Космонавт Юрий Гагарин»
14

15.

Учебный вопрос 2
Средства НКУ.
15

16.

Имеется два типа станций
слежения:
Специализированные
станции,
решающие только одну задачу траекторные измерения,
приём телеметрической информации,
выдачу команд и программ управления.
При этом каждая станция работает на
своих рабочих частотах и требует
использования отдельных бортовых
передатчиков.
Унифицированные
станции
слежения, решающие все задачи
и использующие для этого
единый радиоканал.
16

17.

Дислокация наземного автоматизированного комплекса
управления КА (НАКУ)
Измерительный комплекс
космодрома «Плесецк» (ГИК-1)
Калиниград
ОКИК-9
Красное село
ОИП-3
ОКИК-8
ГИКЦ
Краснознаменск
Москва
НИП-16
Евпатория
НИП-18
Воркута
ИП-8
ОКИК-6
Елизово
ОКИК-17
Якутск
ОКИК-14 Щелково
ОИП-18
Малоярославец
ОКИК-4
Енисейск
ОКИК -20
НИП-18
Армавир
Комсомольск
на амуре
ИАЦ
ОИП-7
Барнаул
ИП – 1,2,3,5
ОКИК-13
Улан-Удэ
Измерительный комплекс
космодрома «Байконур»
ЦУП-центр управления полетом
ГИК-государственный испытательный космодром
ОКИК - отдельный командно-измерительный комплекс
ОИП - отдельный измерительный пункт
ИП - измерительный пункт
КИП – командно-измерительный пункт
Объекты НАКУ, ИКК
Объекты Роскосмоса и др. гражданских организаций
ОКИК-15
Уссурийск

18.

Упрощенная структурная схема автоматизированного комплекса управления
КА (НАКУ)
Главный испытательный центр испытаний и
управления космическими средствами (ГИКЦ)
Информационно-вычислительный комплекс
космодрома (ИКК)
Средства связи и передачи данных
Средства связи и передачи данных
ОКИК
ОКИК
ОКИК
ОИП
ИП
ИП
ИП ОКИК(ОИП)
СИП
МИП
18

19.

Типовая унифицированная станция слежения
Используется для управления КА, решает следующие
задачи:
1. Обеспечивать пространственный поиск и угловое
сопровождение сигнала с КА;
2. Принимать сигналы, выделять передаваемую информацию,
производить её обработку и представлять потребителям (ЦУП,
ЦУС и др.);
3. Проводить траекторные измерения и передавать результаты
в БЦ;
4. Формировать и передавать на борт КА команднопрограммную информацию;
5. Осуществлять обмен с ЦУП и БЦ информацией,
необходимой для организации управления КА.
19

20.

Структурная схема типовой станции слежения
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Антенны;
СВЧ-тракты;
Систему наведения антенн;
Передатчик;
Приёмник;
Систему обнаружения и демодуляции сигнала;
7. Аппаратуру выдачи команд;
8. Аппаратуру траекторных измерений;
9. Телеметрическую аппаратуру;
10. Точные частоты и СЕВ;
11. Имитационно-поверочную аппаратуру;
12. Средства связи;
13. Систему управления комплексом.
20

21.

Технические характеристики станций слежения могут иметь значительно
отличающиеся значения:
1. Работа станций может проводиться в диапазонах L, S, С, X, Ku и др. (см. табл.);
2. Могут использоваться различные типы антенн: всенаправленные, с узкой или
широкой диаграммами направленности;
3. Размер зеркала параболических антенн может составлять от 1 до 70 м;
4. Мощность передатчика может быть от 0,15 до 200 КВт;
5. Шумовые температуры приёмника могут иметь от 1500 К до 10 К;
6. Ошибки траекторных измерений могут составлять от 300 м до 1 м по
дальности и от 100 до 0,2 мм/с по скорости;
7. Число выдаваемых команд - от нескольких десятков до нескольких сотен;
8. Виды используемой модуляции сигнала - ФМ, ЧМ, AM и др.;
9. Могут использоваться различные
телеметрической информации.
виды
кодирования
командной
и
21

22.

Диапазоны частот, используемые станциями слежения
L
S
22

23.

Учебный вопрос 3
Центр управления полетами КА.
23

24.

Центр управления полётом КА представляет собой совокупность
технических средств и программно-математического обеспечения, с помощью
которых осуществляется обработка и представление информации, получаемой с
КИС, специалистам Группы управления, обеспечивающим управление полётом
КА с целью выполнения целевой задачи космической системы, а также доставку
вырабатываемой Группой управления командно-программной управляющей
информации на КИС для передачи её на борт КА.
Общее руководство полётом КА осуществляется
оперативной группой управления (ГОГУ).
из
ЦУП
Главной
24

25.

В большинстве случаев ГОГУ состоит из следующих подразделений:
1. Группы управления, осуществляющей реализацию программы полёта КА
непосредственно в сеансе управления;
2. Группы анализа работы бортовых систем, анализирующей состояние и
правильность работы бортовых систем КА;
3. Группы планирования, выполняющей разработку программы полёта КА,
включая формирование командно-программной информации управления КА с
целью выполнения целевой задачи космической системой;
4. Группы планирования и анализа работы средств НКУ, разрабатывающей планы
задействования средств НКУ для выполнения программы полёта КА, с учётом
технологических особенностей эксплуатации этих средств (остановка их на
профилактику, ремонт и др.);
5. Баллистической группы, координирующей работу средств НКУ по выполнению
плана траекторных измерений, доставку их в БЦ, расчёт орбиты и движения
КА, организации проведения коррекции орбиты КА;
6. Группы связи, организующей и контролирующей работу средств связи по
обмену информацией между элементами НКУ.
25

26.

Средства ЦУП совместно со службами ЦУП должны обеспечивать решение
следующих основных задач:
1. Представление в удобном виде данных по состоянию и функционированию
систем КА, полученных на основе обработки телеметрической информации, для
оперативного анализа соответствующими службами ГОГУ;
2. Подготовку программ сеанса управления КА, включая программы выдачи
команд управления с проверкой этих программ на модели КА на соответствие их
состоянию систем КА на данный момент;
3. Автоматизированную выдачу командно-программной информации на КИС и
контроль её прохождения и исполнения на борту КА. Обмен цифровой информацией
между ЭВМ ЦУП и ЭВМ КА;
4. Автоматизированное планирование работы КА по выполнению целевой задачи;
5. Формирование в наглядном виде информации о ходе сеансов управления в
различных форматах для специалистов ГОГУ;
6. Обеспечение необходимого информационного обмена с КИС, баллистическим
центром и центром, обеспечивающим выполнение целевой задачи космической
системы (ЦУС).
26

27.

Структурная схема ИВК ЦУП
27

28.

Он состоит из трёх основных аппаратно-программных комплексов и
соответствующего обслуживающего персонала:
1.
2.
3.
Комплекса автоматизированной обработки и анализа ТМИ;
Комплекса планирования работы и управления КА;
Комплекса средств отображения информации.
В состав телеметрического комплекса входит математическая модель КА.
Аппаратно-программные комплексы ЦУП построены на принципе
разделения задач, решаемых в режиме реального времени.
28

29.

Наземный комплекс управления
автоматическими КА
Формирование
управляющего
воздействия
Получение ТМИ
Выдача на борт
необходимое
управляющее
воздействие
29

30.

Станции
слежения
Станции
траекторных
измерений
Станции приема
телеметрической
информации (ТМИ)
Станции формирования и выдачи
на КА командно-программной
информации (КИС)
КАМА-Н
КОС «Сажень-Т»
КОС «Сажень-К»
МПРС совместно с
АС Б529М
«Тамань-База»,
«Калина»,
«Куб-Контур»
«Фазан-МТС»
«Контур-компарус»
30

31.

1.
2.
3.
4.
5.
В состав каждого ОКИК входит:
несколько типов станций слежения для работы с различными КА;
командный пункт (КП);
вычислительный центр (ВЦ);
узел связи;
средства инфраструктуры:
служба единого времени (СЕВ),
Отделение технического контроля (средства РЭБ);
система сбора данных траекторных измерений (входит в ВЦ),
метеостанция,
службы энергоснабжения,
отопления, водоснабжения и др.
31

32.

Структурная схема ОКИК
32

33.

НКУ автоматических КА
33