СП "ІНТЕРНСИС ЛТД"

Розробки систем керування АС

ДКР і розробки, що виконуються нашим колективом відносяться до сфери наземних систем космічного зв’язку, дистанційного зондування Землі з космосу, робототехніки, технічних засобів моніторингу у комунікаційних системах та енергозбереженні, систем цифрового захищеного зв’язку, інтелектуальних пристроїв і сенсорів.

Зокрема розроблено низку модифікацій систем управління антенними станціями (АС) слідкування і забезпечення зв’язку з низькоорбітальними супутниками ДЗЗ, а також систем керування АС зв’язку з геостаціонарними комунікаційними супутниками та системами радіомоніторингу.

Розроблена система керування АС командної радіолінії та телеметрії для супутника дистанційного зондування Землі «EgyptSat-1», що експлуатується в Єгипті.

Розроблено системи керування низкою АС з різними типами ОПП і діаметрів рефлекторів (від 3 до 25 м) для забезпечення зв’язку із геостаціонарними супутниками що експлуатуються в Казахстані, Туркменистані, Азербайджані, Арабських Еміратах, Гонконзі, Судані, Угорщині та в Україні.

За замовленням Національного центру управління і випробувань космічних засобів (НЦУВКЗ) розроблено і впроваджено системи керування універсальною станцією прийому інформації ДЗЗ (УНСПІ-8,2) на базі 12-метрової антени ТНА57 та 5-метрової АС ПС-8,2, що експлуатуються у центрі прийому спеціальної інформації та контролю навігаційного поля (ЦПОСІ КНП), м. Дунаєвці, систему керування 32-метровим радіотелескопом у Центрі космічних досліджень і зв’язку (ЦКДЗ), м. Золочів.

Розроблено експериментальні взірці антенних систем ДЗЗ з новим типом опорно-поворотного пристрою на основі лінійно приводної кінематичної схеми Hexapod із системою керування, а також з ОПП карданного типу (Е2-Е1).

Також розроблено низку систем керування інтегрованими НВЧ-радіотрактами, приймачами сигналів, прецизійний кутовий сенсор (з розд. здатністю 20 кут.сек.), вимірювальну апаратуру та ін. допоміжні пристрої антенних комплексів.

Опис, технічні характеристики деяких систем керування АС приведені нижче.

Керівник – д.т.н., проф. Паламар М.І.

E-mail: palamar.m.i@gmail.com

м. Тернопіль

Антенна система і система керування АС EgyptSat-1

antenna01
antenna02

Антенна система (АС) призначена для супроводу і обміну інформацією з низькоорбітальними космічними апаратами дистанційного зондування Землі (ДДЗ).

Впроваджена в роботу в Єгипті в складі наземних засобів прийому-передачі інформації для супутника EgyptSat-1.

До складу антенної системи входять:

  • Приймально-передавальна антена (діаметр рефлектора = 3м) з 3-х вісним ОПП;
  • система керування із спеціальним програмним забезпеченням.

Трьохосьовий опорно-поворотний пристрій, що використовується в даній АС дає змогу уникнути “мертвих” зон супроводу КА в районі зеніту.

Додаткова азимутальна вісь розміщена під кутом нахилу ~15° відносно основної азимутальної осі, а діапазон кутів обертання у горизонтальній площині обох азимутальних осей становить ±170°. Діапазон обертання кутомісної осі становить 0..120°. Дискретність відліку кутів =20 кут.сек. Статична похибка наведення на координати= 2 кут.мин. Динамічна похибка супроводу = 5-7 кут. мин.

Системи керування АС «МАРК-4В» радіотелескопу РТ-32М4В

antenna03
antenna04
antenna05

Системи керування АС «МАРК-4В» радіотелескопу РТ-32М4В (японської фірми NEC) з діаметром рефлектора 32 м, призначена для керування наведенням радіотелескопу РТ-32М4В в режимах:

  • програмне наведення антени на координати;
  • супровід космічних об’єктів по розрахунковій траєкторії;
  • ручне керування рухом антени (наведення антени на координати, задані оператором).

 

Табл. 1 – Основні технічні характеристики силової частини системи керування

Найменування

Значення параметру

Примітка

Кількість координат керування

2 шт.

 

Діапазон обертання осей АС:

вість Азимута

вісь Кута місця

 

±180 град.

6…90 град.

 

Потужність приводу

вість Азимута

вісь Кута місця

2*7,5 кВт

2*7,5 кВт

 

Максимальна швидкість наведення

вісь Азимута

вісь Кута місця

 

1,0 град./с.

0,5 град./с.

 

Максимальна швидкість супроводження об`єктів за програмою не менше

по Азимуту

по Куту місця

 

 

 

0,5 град./с.

0,5 град./с.

 

Максимальне прискорення гальмування руху антени

вісь Азимута

вісь Кута місця

 

 

0,3 град./с.

0,3 град./с.

 

Характеристика регульованого електроприводу

 

– ручне та програмне регулювання частоти обертання двигуна;

– програмований час розгону та плавного гальмування;

– швидка зупинка двигуна при екстреній зупинці АС;

– управління гальмами двигунів.

 

Живлення системи керування

380 ±10% трьохфазна мережа

 

Споживання електроенергії

  40 кВт

 

Маса блоків керування (без маси двигунів і трансформатора 380/220)

40 кг

 

Система управління АС універсальної наземної станції прийому інформації ДЗЗ (УНСПІ-8,2)

antenna06
antenna07
antenna08
antenna09

Модернізована система управління антенною системою приймальної станції унспі призначена для наведення та супроводу космічних апаратів дистанційного зондування Землі, які функціонують на орбітах з висотою 450–800 км, для прийому даних ДЗЗ в Х–діапазоні. Система забезпечує:

  • програмне наведення антени;
  • супровід космічних апаратів по заданій траєкторії;
  • ручне керування рухом антени (наведення антени на координати, задані оператором).

   

Таблиця 2 – Технічні характеристики системи керування АС ТНА-57

Назва параметра

Номінальне значення характеристики по ТЗ (КД)

Примітки

Діапазон обертання осей АС:

вісь  Азимута

вісь  Кута місця

 

± 270  град.

5…90 град.

 

Потужність приводу осей АС:

вісь  Азимута:

вісь  Кута місця

 

2*12,5  кВт

2*5,5    кВт

 

Максимальна швидкість наведення осей АС:

вісь  Азимута

вісь  Кута місця

 

 

10,0  ˚/с

5,0    ˚/с

 

Максимальне прискорення руху осей АС:

вісь  Азимута

вісь  Кута місця

 

 

1     ˚/с2

0,3  ˚/с2

 

Характеристика регульованого електроприводу

 

– ручне та програмне регулювання частоти обертання двигуна;

– програмований час розгону та плавного гальмування;

– швидка зупинка двигуна при екстреній зупинці АС;

– управління гальмами двигунів ДПМ.

 

Живлення системи керування

380 ±10% трьохфазна мережа  В

 

Споживання електроенергії

не більше 40   кВт

 

Діапазон вимірювання кутових переміщень:

–      по азимуту

–      по куту місця

 

 

± 270   град.

0…90   град.

 

 

Роздільна здатність вимірювання кутових переміщень по 2 осях:

 

20   кут. сек

 

 

Похибка відліку

±1   кут.хв.

 

 

Статична похибка наведення на координати

1   кут.хв.

 

 

Максимальна динамічна похибка наведення при супроводженні по ЦУ

 

до 2   кут.хв.

 

 

Кількість координат керування

2   шт.

 

 

Діапазон обертання осей АС:

вісь  Азимута

вісь  Кута місця

 

± 270   град.

0…90   град.

 

 

Інтерфейс обміну інформацією з датчиками кутових координат

цифровий, стандарт RS485

 

 

Інтерфейс зв’язку з контролером приводу

Цифровий, стандарт RS485 з опторозв’язкою

 

 

Інтерфейс зв’язку керуючого комп’ютера з контролером приводу

Цифровий, стандарт, Ethernet, USB

 

 

Оптоелектронний датчик абсолютного кутового положення

antenna10
antenna11

Призначений для визначення абсолютного кутового положення оптоелектронним способом. Принцип роботи датчика базується на розпізнаванні спеціального коду нанесеного на обертовий диск за допомогою 2-х інтегральних фотоматриць (1*128 пікселів), розміщених на діаметрально протилежних сторонах вздовж хорди диску, дані від яких обробляються мікроконтролером, вмонтованим в датчик.

 

Таблиця 1 – Технічні характеристики датчика кута

Параметр Значення
1Діапазон вимірюванняград.0..3600
2Дискретність відліку кутасек.20”
3Абсолютна похибка вимірюваннямин.±2′
4Час одержання зображеннямс1,62
5Час перетвореннямс4..5
6Вихідний сигнал, інтерфейс Цифровий код, RS485, RS232
7Вид захисту корпуса IP55
8ЖивленняВ7..15 В

Запропонована схема і конструкція зменшує вимоги до оптичної системи датчика порівняно з растровими або багатоканальними схемами, підвищуючи надійність роботи такого датчика. Завдяки конструктивним особливостям та програмним алгоритмам обробки мінімізуються ряд похибок механічних вузлів (перекоси валу, зміщення диску, ексцентриситет). Роздільна здатність датчика становить 20 кутових секунд.

Програмне забезпечення окрім визначення кутового положення, передбачає ряд додаткових сервісних функцій, таких як самодіагностка, зберігання та передача службової інформації про режими роботи, проведені повірки. Передбачена можливість внесення поправок для компенсації постійного зміщення та ексцентриситету, початкова установка нульового, або будь-якого іншого значення.

Датчики використовуються у антенних станціях супутникового зв’язку.

Блок керування периферійними пристроями по сигнальному ВЧ-кабелю на основі протоколу DiSEqC

antenna12
antenna13

Блок призначений для керування периферійними пристроями в приймальних системах супутникового зв’язку на основі протоколу DiSEqC (Digital Satellite Equipment Control). Це можуть бути позиціонери, перемикачі, конвертори (LBN). Команди DiSEqC передаються по лінії постійної напруги живлення 12-20 В за допомогою тонових посилок частотою 22 кГц (±20 %) і номінальною амплітудою 650 мВ (±250 мВ) при напрузі живлення 13/18 В. Для визначення моменту завершення відпрацювання положення введено зворотній зв’язок по споживаному струму. Споживання струму каналом вище порогового рівня (80мА) інтерпретується як активність процесу переміщення актуатора. Споживання струму менше 30мА інтерпретується як відсутність актуатора на каналі.

Реалізовано одночасне керування шістьма актуаторами поляризаторів в антенній системі з 4 рефлекторами. Блок підтримує два режими роботи.

  1. Паралельний – кожний актуатор під’єднаний до окремого вихідного каналу блока керування. Команди для всіх актуаторів передаються паралельно.
  2. Мультиплексний – не більше чотирьох актуаторів під’єднані до каналу 1 через DiSEqC мультиплексор. Система по черзі перемикає канали мультиплексора, чекає ініціалізації актуатора, подає сигнал керування та очікує завершення відпрацювання положення.

Керування роботою блоку здійснюється з двох джерел:

  1. Локальне керування здійснюється за допомогою механічного енкодера та кнопок на передній панелі блока. Система діалогів, що відображається на РК дисплеї, передбачає керування окремо кожним чи всіма актуаторами одночасно. Стан каналів відображається за допомогою шести світлодіодів.
  2. Дистанційне керування здійснюється від ПЕОМ через інтерфейс RS232. Система команд протоколу дозволяє отримувати останню позицію, переміщати актуатори в задане положення, встановлювати положення (змінювати початок відліку), встановлювати та скидати кінцеві положення, отримувати статус актуаторів, керувати списком фіксованих положень та ін. В ролі віддаленого ведучого пристрою може виступати ПК чи система керування антенною

Розроблене програмне забезпечення для ПК (рис. 1б) використовує інтерфейс RS232 для зручного керування положенням актуаторів та редагування списку фіксованих положень.

Система управления антенными станциями «Inter-ACS»

antenna14
antenna16
antenna18
antenna19
antenna20

Предназначена для управления наведением антенных станций (АС) спутниковой связи и управления радиотрактом зеркальной системы антенны.

ОСОБЕННОСТИ:

  • Распределеннаямодульная структурапозволяетлегкоадаптироватьсистемууправленияантеннс различнымидиаметрамирефлекторов(от 2мдо16м) ис различнымитипамиимощностямиэлектроприводов, с простойзаменоймодулей;
  • Размещениеблокауправления электроприводаминепосредственнонаопорно-поворотном устройстве (ОПУ) АСпозволяетуменьшитьколичествоподведенныхсиловых кабелейкАСиупрощаетмонтажиналадкусистемы(управление антеннойотоператораосуществляетсячерезтонкий8-жильный проводтипаEthernet). Такая конфигурацияпозволяет увеличитьрасстояниеотпостаоператорак антенне;
  • Возможность управленияАСдистанционночерез сеть Интернет;
  • Обеспечиваетсяконтрольиподдержкаклиматавблоке управленияприводомАС, диагностикасостояниядатчиковисиловыхблоковуправления электроприводом(частотных регуляторов).
  • Цифровыеинтерфейсысдатчикамиирегуляторамиэлектроприводаобеспечивают высокуюточность управленияидиагностикуважныхузлов;
  • Удобныйдиалогчерезграфическийдисплейблока управления, простотапроцедурыначальнойпривязкиАС;
  • Гибкоеи многофункциональноеПО споддержкойбазданныхспутников, расчеткоординатспутникапо данным«Норад», развитымирежимаминаведенияислежениякакзагеостационарными спутниками такизанизкоорбитальными спутниками дистанционного зондирования Земли(ДЗЗ).
  • Предусмотренавозможность дополнениямодулямирасширения:

– внутреннего приемника сигнала с частотным сканированием и поиском максимума сигнала с КА;

– приемника GPS с определением координат АС и привязкой к единому времени UTC;

– дополнительными каналами коммутации и управления поляризацией совмещенных (интегрированных) радиотрактов.

 

Технические и программные решения выполнены с учетом большого опыта разработок и эксплуатации различных АС и систем управления в т.ч. с зарубежными партнерами.

Вид системы управления и структурная схема приведены на рис.

Реализует режимы работы:

  1. Ручное управление из стационарного или выносного пульта;
  2. Экстремальный автомат из стационарного пульта (наведение по максимуму пилот-сигнала);
  3. Управление с ПЭВМ (дистанционно через Ethernet или локально через USB, RS232) при помощи управляющей программы в режимах:

3.1. Наведение АС на спутник, выбранный из базы данных.

3.2. Наведение АС на указанные координаты в панели задания позиции.

3.3. Перемещение АС по азимутальной и угломестной координатам с заданной скоростью до команды останова движения.

3.4. Программное управление по отслеживанию координат спутника в 4 подрежимах:

3.4.1. Экстремальный автомат: автоматическое отслеживание КА по максимальному уровню сигнала от приемника маячного сигнала.

3.4.2. Наведение и слежение за КА за расчетными данными из каталогов спутников из сайта http://celestrak.com/NORAD  (*.TLE – формат).

3.4.3. Периодическое сканирование текстового файла с координатами спутника.

3.4.4. Сопровождение КА по траектории, заданной в текстовом файле;

3.4.5. Сканирование базы данных спутников, обновляемой по сети через SQL- запросы.