Автоматизированная система многопоточного приёма, обработки и анализа телеметрической информации

• Автор: Некрасов, Михаил Викторович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 164 с. : ил.

Оглавление
Введение

Г лава 1. Общие сведения об архитектуре современной АСУ ОГ КА

1.1 Структура автоматизированной системы управления космическим аппаратом

1.2 Технологические процессы приёма, обработки и анализа телеметрической информация в контуре автоматизированной системы управления космическим аппаратом

1.3 Структурно-функциональная схема центра управления полётом космического

аппарата и циркуляция технологических процессов приёма, обработки и анализа телеметрической информации в контуре ЦУП КА
1.4 Анализ основных направлений развития зарубежных систем автоматизированного управления орбитальной группировкой космических аппаратов

1.5 Предложения по усовершенствованию специального программного обеспечения

автоматизации технологических процессов приёма, обработки и анализа телеметрической информации
1.6 Принципы построения унифицированной системы приёма, обработки и анализа
телеметрической информации
1.7 Выводы по главе
Глава 2. Проектирование автоматизированной системы многопоточного приёма,
обработки и анализа телеметрической информации
2.1 Определение ключевых функций системы приёма телеметрической информации
2.2 Разработка общей структуры автоматизированной системы многопоточного
приёма, обработки и анализа телеметрической информации
2.3 Подсистема на уровне сервера обработки телеметрии
2.3.1 Архитектура обслуживающей подсистемы
2.3.2 Расчёт показателей эффективности обслуживающей подсистемы
2.4 Подсистема на уровне клиентов обработки телеметрии
2.4.1 Внутренние клиенты
2.4.2 Внешние клиенты
2.5 Информационный протокол взаимодействия подсистем
2.6 Универсальный протокол передачи состояния космического аппарата
2.7 Выводы по главе
Глава 3. Проектирование унифицированных средств описания исходных данных,
алгоритмов и методов обработки и анализа телеметрической информации
3.1 Специальное программное обеспечение автоматизации приёма, обработки и
анализа телеметрической информации
3.2 Выбор метода проектирования
3.3 Диаграммы классов
3.3.1 Общая диаграмма классов
3.3.2 Диаграмма классов описания исходных данных
3.3.3 Диаграмма классов обработки и анализа
3.4 Диаграммы объектов
3.5 Диаграммы взаимодействия
3.6 Диаграмма компонентов
3.7 Выводы по главе
Глава 4. Обеспечение качества программной модели автоматизированной системы
приёма, обработки и анализа телеметрической информации
4.1 Качество программного обеспечения
4.2 У-модель жизненного цикла программного обеспечения
4.3 Модель качества программного обеспечения
4.4 Принципы обеспечения качества

4.4.1 Фаза анализа и проектирования
4.4.2 Фаза разработки
4.4.3 Фаза тестирования и отладки
4.4.4 Фаза внедрения и сопровождения
4.5 Контроль качества
4.5.1 Статический анализ
4.5.2 Динамический анализ
4.5.3 Тестирование
4.6 Выводы по главе
Глава 5. Информационное и программное обеспечение обслуживающей подсистемы
автоматизированного многопоточного приёма, обработки и анализа телеметрии
5.1 Объектно-ориентированная модель
5.1.1 Диаграммы классов
5.1.2 Диаграммы объектов
5.1.3 Диаграммы взаимодействия
5.1.4 Диаграмма компонентов
5.2 Метод проведения автоматизированного сеанса съёма телеметрии
5.3 Метод адаптивной передачи телеметрии потребителям
5.4 Метод получения телеметрической информации о состоянии космического
аппарата с разгонного блока
5.5 Система автоматизированной подготовки отчётов о состоянии отдельных
параметров и целых групп, с возможностью статистического анализа
5.6 Подсистема защиты информации
5.6.1 Защита информации от несанкционированного доступа
5.6.2 Принципы организации защиты передаваемой информации на основе
системы привилегий
5.7 Проектирование реляционной базы данных
5.8 Обоснование выбора инструментария разработки
5.9 Выводы по главе
Глава 6. Практическая реализация разработанной системы в составе АСУ ОГ Глонасс
6.1 Характеристики автоматизированной системы приёма, обработки и анализа телеметрической информации орбитальной группировки космических аппаратов Глонасс
6.2 Сравнительный анализ ключевых функций старой и новой систем
автоматизированного приёма, обработки и анализа телеметрической информации
6.3 Результаты внедрения автоматизированной многопоточной системы приёма,
обработки и анализа телеметрической информации
6.4 Выводы по главе
Заключение
Список сокращений и условных обозначений
Список литературы
Приложение А (обязательное) Протокол взаимодействия СОТМ и внутренних клиентов
телеметрии
Приложение Б (обязательное) Протокол взаимодействия СОТМ и удалённых клиентов
телеметрии
Приложение В (обязательное) Стиль программирования С++ для СП
Приложение Г (обязательное) Реляционная модель базы данных обработки
телеметрической информации
Приложение Д (обязательное) Акты внедрения результатов научной работы

Введение
Современная автоматизированная система управления космическими аппаратами (АСУ КА) предназначена для обеспечения функционирования бортовых систем КА в течение всего времени его активного существования. АСУ КА представляет собой совокупность бортовых и наземных средств управления технологическими процессами с необходимым программным обеспечением и включает:
- бортовой комплекс управления (БКУ), включая аппаратуру управления по каналам бортового радиокомплекса;
- наземный комплекс управления (НКУ).
В такой системе существует критическая необходимость в скорейшем обнаружении нарушения функционирования технологических процессов, от простого перегорания предохранителя до выявления предотказных состояний бортовой аппаратуры, посредством анализа телеметрической информации. Однако зачастую человек не способен эффективно обрабатывать большой объём поступающей информации, поэтому перспективным является создание комплексов автоматизации технологических процессов приёма, обработки и анализа телеметрической информации. Высокий уровень автоматизации и интеллектуализации системы позволит уменьшить время сбора необходимой информации и повысить эффективность действий операторов анализа для поддержания стабильного функционирования космического аппарата.
В настоящее время в центре управления полётами системы Глонасс используется однопоточная система автоматизированного приёма, обработки и анализа телеметрической информации, способная в единичный момент времени принимать, обрабатывать и анализировать телеметрическую информацию не более чем с одного космического аппарата. Однако для обеспечения целевой задачи - создания глобального навигационного поля - в орбитальной группировке (ОГ) должно находиться 24 космических аппарата. Общее количество сеансов связи за сутки достигает 40, при этом одновременные сеансы связи проводятся с 3-5 космическими аппаратами. Поэтому актуальным на данный момент становится разработка новых методов обеспечения автоматизированной многопоточного приёма, обработки и анализа больших объёмов телеметрической информации с нескольких космических аппаратов одновременно в составе АСУ ОГ КА.
Система приёма, обработки и анализа телеметрической информации, применяемая на сегодняшний день в центре управления полётами, имеет ряд недостатков, связанных, в первую

решения таких задач, а совокупность общих методов организовать в виде разделяемой библиотеки методов обработки и анализа телеметрической информации.
2.3 Подсистема на уровне сервера обработки телеметрии
2.3.1 Архитектура обслуживающей подсистемы
Согласно предложенной выше (рисунок 2.2) архитектуре системы обработки телеметрической информации центральным элементом в такой системе является обслуживающая подсистема или сервер обработки телеметрии. Поэтому необходимо с особой тщательностью подойти к построению архитектуры данной подсистемы.
По своему назначению подсистема обработки телеметрической информации должна обладать следующими функциями: одновременный мониторинг не менее чем 24 КА, параллельный приём и обработка телеметрической информации не менее чем с 8 НИП, одновременный приём и обработку телеметрической информации форматов САО-Ц, СОТИ, ЕЦУП-РБ, централизованное хранение архивов телеметрической информации и др. (полный перечень приведён в таблице 2.3). С учётом сформулированных требований была построена архитектура подсистемы обработки телеметрической информации, представленная на рисунке 2.3.

Сетевой менеджер

Запрос / Ответ
Клиент
с=1..Г
ТМ-кадрыг
ТМ-параметры
Общая Протокол Система
конфигурация событий восстановления
Рисунок 2.3 - Архитектура подсистемы сервера обработки телеметрии