До питання моделювання параметрів систем зв'язку мікросупутника з використанням підсистем віртуального оточення
The paper investigates the issue of modeling parameters of communication subsystems using microsatellite virtual environments that allow to justify the choice of algorithms and protocols forming telemetry frame. Исследуются вопросы моделирования параметров систем связи микроспутника с использованием...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Комп’ютерні засоби, мережі та системи |
|---|---|
| Дата: | 2014 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
2014
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/84830 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | До питання моделювання параметрів систем зв'язку мікросупутника з використанням підсистем віртуального оточення / О.В. Плетінка, Ф.М. Горін, А.Ф. Потапенко, Н.Ф. Чумакова // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2014. — № 13. — С. 63-68. — Бібліогр.: 8 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859610882246443008 |
|---|---|
| author | Плетінка, О.В. Горін, Ф.М. Потапенко, А.Ф. Чумакова, Н.Ф. |
| author_facet | Плетінка, О.В. Горін, Ф.М. Потапенко, А.Ф. Чумакова, Н.Ф. |
| citation_txt | До питання моделювання параметрів систем зв'язку мікросупутника з використанням підсистем віртуального оточення / О.В. Плетінка, Ф.М. Горін, А.Ф. Потапенко, Н.Ф. Чумакова // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2014. — № 13. — С. 63-68. — Бібліогр.: 8 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Комп’ютерні засоби, мережі та системи |
| description | The paper investigates the issue of modeling parameters of communication subsystems using microsatellite virtual environments that allow to justify the choice of algorithms and protocols forming telemetry frame.
Исследуются вопросы моделирования параметров систем связи микроспутника с использованием подсистем виртуального окружения, позволяющие обосновать выбор алгоритмов и протоколов формирования телеметрического кадра.
Досліджуються питання моделювання параметрів систем зв'язку мікросупутника з використанням підсистем віртуального оточення, які дозволяють обґрунтувати вибір алгоритмів та протоколів формування телеметричного кадру.
|
| first_indexed | 2025-11-28T13:07:14Z |
| format | Article |
| fulltext |
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2014, № 13 63
O. Pletinka, F. Gorin, A. Potapenko,
N. Chymakovа
TO MODELING PARAMETERS
OF COMMUNICATION
MICROSATELLITE
SUBSYSTEMS USING VIRTUAL
ENVIRONMENT
The paper investigates the issue of
modeling parameters of communi-
cation subsystems using microsa-
tellite virtual environments that allow
to justify the choice of algorithms and
protocols forming telemetry frame.
Key words: virtual environment, sa-
tellite communication.
Исследуются вопросы моделирова-
ния параметров систем связи мик-
роспутника с использованием под-
систем виртуального окружения,
позволяющие обосновать выбор
алгоритмов и протоколов форми-
рования телеметрического кадра.
Ключевые слова: виртуальное ок-
ружение, спутниковая связь.
Досліджуються питання моделю-
вання параметрів систем зв'язку
мікросупутника з використанням
підсистем віртуального оточення,
які дозволяють обґрунтувати ви-
бір алгоритмів та протоколів
формування телеметричного кадру.
Ключові слова: віртуальне ото-
чення, супутниковий зв'язок.
О.В. Плетінка, Ф.М. Горін,
А.Ф. Потапенко, Н.Ф. Чумакова,
2014
УДК 681.3.06
О.В. ПЛЕТІНКА, Ф.М. ГОРІН, А.Ф. ПОТАПЕНКО,
Н.Ф. ЧУМАКОВА
ДО ПИТАННЯ МОДЕЛЮВАННЯ
ПАРАМЕТРІВ СИСТЕМ ЗВ'ЯЗКУ
МІКРОСУПУТНИКА З ВИКОРИСТАННЯМ
ПІДСИСТЕМ ВІРТУАЛЬНОГО ОТОЧЕННЯ
Вступ. У роботі розглянуті питання пов’я-
зані з підсистемами бортового зв’язку супут-
никових систем, алгоритми знімання даних
та створення оптимального протоколу і фор-
мату сигналу для передачі даних на наземну
станцію.
Серед багатьох сучасних високих техноло-
гій у сфері дослідження космосу важливе
місце сьогодні займають системи (платфор-
ми) віртуального оточення, які завдяки своїй
універсальності дозволяють моделювати та
відтворювати необхідні процеси. Важливими
напрямами є питання взаємодії бортової си-
стеми зв’язку та бортової обчислювальної
системи, які відтворюють знімання та пере-
дачу даних і формування оптимального для
передачі даних сигналу [1, 2]. Робота містить
методику зчитування даних, формування те-
леметричного кадру, алгоритми формування
протоколів, адрес і дані для передачі інфор-
мації на наземну станцію, а також результати
дослідження задач передачі даних підсисте-
ми зв’язку мікросупутника (МС) у віртуаль-
ному оточенні на базі віртуальної лабораторії
МС КПІ [3].
Загальна частина. У роботі досліджують-
ся питання моделювання параметрів систем
зв'язку з використанням підсистем віртуаль-
ного оточення, які дозволяють проаналізу-
вати ефективність зчитування даних з бор-
тових систем та методику формування сиг-
налу для оптимальної передачі даних на на-
земну станцію.
В даний час для обміну даними між кос-
О.В. ПЛЕТІНКА, Ф.М. ГОРІН, А.Ф. ПОТАПЕНКО, Н.Ф. ЧУМАКОВА
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2014, № 13 64
мічними об'єктами застосовуються протоколи, що дозволяють реалізувати між-
народні угоди по взаємодії відкритих систем. Формування оптимального прото-
колу інформації та телеметричного кадру на рівні бортової станції мікросупут-
ника є вкрай важливою задачею, у зв’язку з обмеженими технічними характери-
стиками об’єкта, що знаходиться у відкритому космосі. Тому так важливо роз-
робляти алгоритми моделювання і зчитування даних з бортових систем [ 2, 4].
У загальному випадку структурна схема бортової системи обробки ін-
формації та керування включає: апаратуру телеметрії (ТМ), службові системи
СС (ССj, j = 1, 2, …,m), наукові прилади НП (НПi, i = 1, …, n). Прийнято, що
будь-яка ССj і будь-який НПі складається з l-функціональних модулів, кожний з
який має k інформаційних каналів, де l =1, 2, …, pj або pi ; k = 1, 2, …, qj або qi .
Якщо позначити адреси джерел інформації як Сj
lk для СС та Ai
lk для НП, то це
буде означати, що дані отримані з CCj або НПi по модулю l та каналу k.
Передбачаються такі чотири режими знімання інформації: циклічний по всім
СС і НП; циклічний по всім СС; циклічний по всім НП; вибірковий. Для
моделювання режимів використовуються підсистема ВО, яка забезпечує мо-
делювання та реалізацію алгоритмів знімання даних, де Da і Dc – інформація,
отримана з НП і СС відповідно [5].
Фактично циклічний режим знімання інформації з СС і НП є самим
загальним режимом, а всі інші є скороченим його варіантом (рис. 1).
РИС. 1. Модель циклічного режиму знімання інформації
Пропонується, що вихідна інформація формується в послідовності –
<адреса> <дані> ... <адреса <дані>. Ці дані потім формуються у вихідну
послідовність, структура якої визначена і показана на рис. 2.
РИС. 2. Модель структури вихідної послідовності
При виконанні інших алгоритмів знімання інформації структура послідов-
ності даних зберігається, але змінюється тільки її наповнення. Наприклад, при
циклічному зніманні інформації тільки з НП вихідна послідовність даних буде
j
k k l
С j С j l Dc С j lk
Дані з НП Дані з СС
Рис. 3.
A i A i l Da A i lk
l i
ДО ПИТАННЯ МОДЕЛЮВАННЯ ПАРАМЕТРІВ …
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2014, № 13 65
такою яка показана на рис. 3. Зрозуміло, що питання включення тієї чи іншої
інформації у вихідний потік буде визначатися задачами НД і задачами
діагностики СС.
РИС. 3. Структура вихідної послідовності при циклічному зніманні інформації
Для адреси джерела інформації (СС/НП) можна використовувати один байт.
При цьому передбачається, що на борту МС одночасно працює не більш восьми
СС і НП, що містять у собі до восьми функціональних модулів, кожний з який
має до восьми каналів. Це можна записати як m = 8, n = 8, p = 8, q = 8. При таких
даних формат адреси буде таким, який показаний на рис. 4.
Відзначимо, що при необхідності формат адреси джерела інформації може
бути збільшений до 2 байт, що приведе до істотного збільшення потенційного
числа адресних джерел інформації.
РИС. 4. Модель формату адреси джерела інформації
Необхідно визначитися з такими форматами даних: часу і дати; просто-
рового положення МС; значення параметрів відхилень від заданих; зовнішніх
параметрів; стану СС і НП; дискретних даних; аналогових даних.
Час і дату отримуємо з годин реального часу Бортової системи обробки
інформації та керування (БСОІК), що вимагає семи байт, де інформація про
секунди, хвилини, години, дні місяця, місяць, рік, століття зберігається в BCD-
форматі.
Для передачі значень зовнішніх параметрів, до яких відноситься тем-
пература і тиск (розрідження) пропонується застосувати формат, структура якого
показана. Він забезпечує збереження значень температури в діапазоні від – 128°С
до + 127°С з дискретністю 1 С, а також збереження значень тиску в діапазоні
від –1*10-6 до +1*10-6 Па з дискретністю 1*10-7 Па. Це забезпечується
представлення тиску в 2 байтах.
О.В. ПЛЕТІНКА, Ф.М. ГОРІН, А.Ф. ПОТАПЕНКО, Н.Ф. ЧУМАКОВА
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2014, № 13 66
У залежності від фізичних величин, дані, що читаються з джерел інформації,
можуть бути як дискретними, так і аналоговими. Тому для представлення
інформації пропонуються чотири дискретних формати і п'ять аналогових
форматів [6, 7].
Для кодування інформації при передачі на Землю передбачається вико-
ристати код Ріда – Соломона, де в кадрі міститься 223 байта “чистої” інформації,
та пропонується формувати буфер протоколу кратним 223 байтам. Аналіз
показує, що ефективно використати буфер, який містить п'ять таких записів
(рис. 5), що відповідає довжині буфера протоколу 1115 байт.
РИС. 5. Модель буфера протоколу
На підставі перерахованих пропозицій сформована структура протоколу ін-
формації до кодування, яка показана на рис. 6 [7]. Із неї формується протокол
вихідної інформації, тієї інформації яка посилається після кодера в канал зв'язку.
РИС. 6. Модель структури протоколу інформації до кодування
Дослідження проведені у віртуальному оточенні лабораторії МС КПІ за
допомогою комп’ютерного моделювання систем передачі даних [5, 8 ].
223 байт 223 байт
4 3 2 1 0
1115 байт
Інформація 223 байт 223 байт 223 байт 223 байт 223 байт 223 байт ... ...
...
5х 223=1115 байт
d h d h+1 d fff...ff fff...ff
...
... f...f
223 байт
eof Блок, що не передається
d 2 d 0 d 1 d 3 d 4
d 7 d 5 d 6 d 8 d 9
d i+2 d i d i+1 d i+3 d i+4
d j+2 dj d j +1 d j+3 d j+4
Синхромаркер Паритет d i d i+1 Паритет Синхромаркер
Інформація, що формується кодером
... ...
ДО ПИТАННЯ МОДЕЛЮВАННЯ ПАРАМЕТРІВ …
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2014, № 13 67
Також виявлений такий факт, що з незначним ростом кількості ітерацій
турбодекодера, частота помилкових біт різко падає (рис. 7), і немає необхідності
змінювати структуру декодера [8].
Так як МС КПІ може бути використаний для передачі зображення, то була
перевірена ефективність турбокодів при кодуванні зображень. Вже на 2-й ітера-
ції турбодекодера завади практично відсутні. Порівняльні характеристики ефек-
тивності методів кодування зображень приведені в таблиці.
РИС. 7. Залежність частоти помилкових біт від числа ітерацій турбодекодера
ТАБЛИЦЯ
Метод
Eb/No db
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
Ріда – Соломона .
69210 .6456 .5474 .4553 .3044 .0149
Згорткові коди .5982 .3947 .2053 .0807 .0202 .0053
Турбо коди .4211 .0535 .0035 0 0 0
О.В. ПЛЕТІНКА, Ф.М. ГОРІН, А.Ф. ПОТАПЕНКО, Н.Ф. ЧУМАКОВА
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2014, № 13 68
Отже, можна зробити висновок, що для побудови формувача телеметрич-
ного кадру МС КПІ найкращим методом є турбокодування.
Висновки. Використання технології віртуального оточення в організації пі-
дсистем моделювання параметрів бортових засобів зв’язку суттєво розширює
діапазон методів аналізу та оцінки варіантів вибору оптимальних характеристик
для передачі сигналів. Як приклад розглянута задача дослідження методів зава-
достійкого кодування інформації. Результати досліджень показали, що для по-
будови формувача телеметричного кадру МС КПІ найкращим методом є турбо-
кодування.
1. Зінченко В.П., Рижков Л.М. Концепція віртуальної лабораторії космічних досліджень на
основі надмалих космічних апаратів // Наукові вісті НТУ України «КПІ». – 2006. – № 6.
– С. 96 – 102.
2. Зинченко В.П., Зинченко С.В. Архитектура и организация системы удаленного доступа к
информации микроспутника // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. – 2011. – № 10.
– С. 56 – 67.
3. Збруцький О.В., Зінченко В.П., Рижков Л.М. Створення на базі мікросупутників косміч-
них мікролабораторій // Аерокосмічні спостереження в інтересах сталого розвитку та
безпеки – GEO-UA2010 // II Всеукраїнська конференція з запрошенням закордонних уча-
сників. – К.; 14 – 17 червня 2010. Матеріали доп. – К.: Освіта України, 2010. – С. 72 – 73.
4. Зінченко В.П., Зінченко Н.П. Формат телеметричного кадру для мікроспутників // Там
само. – 2005. – № 3. – С. 108 – 114.
5. Плетінка О.В. Дослідження енергетики супутникових радіоліній та обґрунтування пара-
метрів абонентських прийомопередавачів мікросупутникової радіомережі // Зб. наук. пр.
військового інституту Київського національного університету імені Тараса Шевченка. –
2012. – С. 200 – 202.
6. Шевчук Б.М., Зінченко В.П. Оперативна багатофункціональна обробка та передача інфо-
рмації в моніторингових мережах з використанням мікросупутників // Наукові вісті НТУ
України «КПІ». – 2007. – № 2. – С. 35 – 45.
7. Зинченко В.П., Буров В.А., Зинченко С.В. и др. Оптимизация систем передачи телеметри-
ческой информации // XXXIII Международная конференция “Вопросы оптимизации вы-
числений”. – Институт кибернетики имени В.М. Глушкова НАН Украины. – Кацивели,
2005. – С. 104 – 107.
8. Зінченко В.П., Плетінка О.В., Броварська Н.Й. та інші. Моделювання параметрів систем
зв'язку з використанням технології віртуального оточення // Зб. наук. пр. Комп’ютерні
засоби, мережі та системи. – К.: Інститут кібернетики імені В.М. Глушкова НАН Украї-
ни. – 2012. – № 11. – С.137 – 144.
Одержано 03.07.2014
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-84830 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1817-9908 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-11-28T13:07:14Z |
| publishDate | 2014 |
| publisher | Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Плетінка, О.В. Горін, Ф.М. Потапенко, А.Ф. Чумакова, Н.Ф. 2015-07-16T05:58:19Z 2015-07-16T05:58:19Z 2014 До питання моделювання параметрів систем зв'язку мікросупутника з використанням підсистем віртуального оточення / О.В. Плетінка, Ф.М. Горін, А.Ф. Потапенко, Н.Ф. Чумакова // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2014. — № 13. — С. 63-68. — Бібліогр.: 8 назв. — укр. 1817-9908 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/84830 681.3.06 The paper investigates the issue of modeling parameters of communication subsystems using microsatellite virtual environments that allow to justify the choice of algorithms and protocols forming telemetry frame. Исследуются вопросы моделирования параметров систем связи микроспутника с использованием подсистем виртуального окружения, позволяющие обосновать выбор алгоритмов и протоколов формирования телеметрического кадра. Досліджуються питання моделювання параметрів систем зв'язку мікросупутника з використанням підсистем віртуального оточення, які дозволяють обґрунтувати вибір алгоритмів та протоколів формування телеметричного кадру. uk Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України Комп’ютерні засоби, мережі та системи До питання моделювання параметрів систем зв'язку мікросупутника з використанням підсистем віртуального оточення To modeling parameters of communication microsatellite subsystems using virtual environment Article published earlier |
| spellingShingle | До питання моделювання параметрів систем зв'язку мікросупутника з використанням підсистем віртуального оточення Плетінка, О.В. Горін, Ф.М. Потапенко, А.Ф. Чумакова, Н.Ф. |
| title | До питання моделювання параметрів систем зв'язку мікросупутника з використанням підсистем віртуального оточення |
| title_alt | To modeling parameters of communication microsatellite subsystems using virtual environment |
| title_full | До питання моделювання параметрів систем зв'язку мікросупутника з використанням підсистем віртуального оточення |
| title_fullStr | До питання моделювання параметрів систем зв'язку мікросупутника з використанням підсистем віртуального оточення |
| title_full_unstemmed | До питання моделювання параметрів систем зв'язку мікросупутника з використанням підсистем віртуального оточення |
| title_short | До питання моделювання параметрів систем зв'язку мікросупутника з використанням підсистем віртуального оточення |
| title_sort | до питання моделювання параметрів систем зв'язку мікросупутника з використанням підсистем віртуального оточення |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/84830 |
| work_keys_str_mv | AT pletínkaov dopitannâmodelûvannâparametrívsistemzvâzkumíkrosuputnikazvikoristannâmpídsistemvírtualʹnogootočennâ AT gorínfm dopitannâmodelûvannâparametrívsistemzvâzkumíkrosuputnikazvikoristannâmpídsistemvírtualʹnogootočennâ AT potapenkoaf dopitannâmodelûvannâparametrívsistemzvâzkumíkrosuputnikazvikoristannâmpídsistemvírtualʹnogootočennâ AT čumakovanf dopitannâmodelûvannâparametrívsistemzvâzkumíkrosuputnikazvikoristannâmpídsistemvírtualʹnogootočennâ AT pletínkaov tomodelingparametersofcommunicationmicrosatellitesubsystemsusingvirtualenvironment AT gorínfm tomodelingparametersofcommunicationmicrosatellitesubsystemsusingvirtualenvironment AT potapenkoaf tomodelingparametersofcommunicationmicrosatellitesubsystemsusingvirtualenvironment AT čumakovanf tomodelingparametersofcommunicationmicrosatellitesubsystemsusingvirtualenvironment |