СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ Российский патент 2024 года по МПК B64G1/22 G06F13/38 

Изобретение относится к космической технике, в частности к передаче телеметрических данных, циркулирующих на космическом аппарате (КА), и может быть использовано в системах автоматического сбора данных с бортовой аппаратуры космического аппарата, имеющей в своем составе оперативное запоминающее устройство (ОЗУ).

В уровне техники наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого изобретения является изобретение, зарегистрированное патентом RU 2771635 C1 (способ обработки и преобразования информации телеметрического контроля, формируемой сигнальными датчиками). Аппаратура, используемая в прототипе, включает в свой состав сигнальные телеметрические датчики, формирующие информацию в ОЗУ (5) бортовой аппаратуры (цифрового устройства (ЦУ) (9)), интерфейс передачи информации между бортовой аппаратурой и бортовой системой телеметрической информации (ТМС) (1), преобразователь цифровой телеметрической информации в сигнальную (блок АТМ (10)) в составе бортовой аппаратуры (БА) и измерительный модуль (2) в составе ТМС, обеспечивающий преобразование сигнальной информации в цифровую и передачу преобразованной телеметрической информации в ОЗУ (5) ЦМФК (3) ТМС (1).

Одним из измерительных модулей является измерительный модуль аппаратных датчиков, который выполняет следующие задачи:

- прием аппаратной телеметрической информации из блока формирования аппаратной телеметрии цифрового устройства (блок АТМ) (10) бортовой аппаратуры КА;

- обработку и передачу полученной информации в ОЗУ ТМИ (4),

- передачу информации из ОЗУ ТМИ (4) после обработки в ОЗУ ЦУ1 (5) или ОЗУ ЦУ2 (6),

- формирование и передачу информации в ОЗУ МКО (7) для передачи этой информации в БЦВК (12) по каналу МКО (8) (фиг. 1).

Телеметрическая информация от датчиков, находящихся в бортовой аппаратуре, обрабатывается в микроконтроллере (11) бортовой аппаратуры и передается в ОЗУ ЦУ (5). Из ОЗУ ЦУ1 (5) в виде цифрового кода передается в блок АТМ (10), преобразуется в сигнал и передается порциями по 16×256 битных слов в измерительный модуль. В измерительном модуле происходит обратное преобразование сигнала в цифровой код, и полученный код передаётся в ОЗУ ТМИ (4). Из ТМС (1) телеметрическая информация может выдаваться в бортовой цифровой вычислительный комплекс (БЦВК) (12) по запросу от БЦВК (12) по мультиплексному каналу обмена (МКО) (8).

Недостатком описанного способа передачи телеметрической информации из бортовой аппаратуры в телеметрическую систему является:

- низкая скорость передачи информации из ЦУ (9) в ТМС (1) (используется интерфейс, позволяющий передать 16 слов по 256 бит за 800 мс);

- большое количество физических каналов (288 проводов).

Для заявленного способа выявлены следующие общие с прототипом существенные признаки: использование измерительных модулей (2) в составе ТМС (1), использование телеметрических датчиков, передача по информационному интерфейсу данных от датчиков в ОЗУ (4, 5, 6) ЦМФК (3) ТМС (1) и выдача полученной информации в БЦВК (12).

Технической проблемой изобретения является разработка способа передачи телеметрической информации, поступающей из бортовой аппаратуры космического аппарата с применением интерфейса прямого доступа (DMA) (15), из ОЗУ (5) ЦУ (9) в ОЗУ (5) ТМС (1), позволяющего повысить скорость передачи данных, снизить количество каналов передачи информации (проводов) и упростить схему информационного обмена (фиг. 2).

Техническими результатами заявленного метода являются:

- снижение массы за счет замены 288 проводных линий (256 прямых и 32 обратных) для аппаратного интерфейса на 8 проводов интерфейса DMA-T (15) и исключение из состава ТМС (1) мультиплексора (17), компаратора аппаратных сигналов (18) и универсального измерительного модуля (УИМ) (19);

- увеличение объема передаваемой информации с 5 Кбит/с до 64 Кбит/с;

- обеспечение гальванической развязки между системой телесигнализации и бортовой аппаратурой;

- повышение надежности передачи данных за счет пословной синхронизации передачи данных и включения в состав передаваемых слов проверочного бита;

- реализация помехозащищенности передаваемой информации за счет возможности применения селекции входных импульсов по амплитуде, длительности и периоду следования.

Техническая проблема решается благодаря тому, что способ передачи информации телеметрического контроля, включающий формирование информации телеметрическими датчиками, входящими в состав бортовой аппаратуры космического аппарата (КА), приём информации устройством передачи информации, связанной с оперативным запоминающим устройством (ОЗУ) (5), входящих в состав цифрового устройства (ЦУ) (9), передачу информации в бортовую систему телеметрической информации (ТМС) (1), содержащей в своем составе измерительные модули, выходы которых связаны с входами в центральный модуль формирователя кадра (ЦМФК) (3), передачу информации от ТМС (1) в бортовой цифровой вычислительный комплекс (БЦВК) (12), осуществляют так, что в качестве устройства передачи информации используют интерфейс прямого доступа в память (DMA-T) (15), содержащий в своем составе приемник и передатчик, с помощью которого передают информацию в виде цифрового кода, по меньшей мере, от одного цифрового устройства (ЦУ) (9) в ОЗУ (5) ЦМФК (3) ТМС (1), выполняют пословную синхронизацию передачи данных с включением в состав передаваемых слов проверочного кода.

Сущность изобретения поясняется фигурами, на которых изображено:

фиг. 1 - структурная схема способа обработки и преобразования информации телеметрического контроля, формируемой сигнальными датчиками (прототип),

фиг. 2 - структурная схема способа обработки и преобразования информации телеметрического контроля с применением интерфейса DMA-T (15),

фиг. 3 - структурная схема измерительного модуля прототипа,

фиг. 4 - структурная схема замены измерительного модуля на модуль DMA-T (15).

Для контроля и управления бортовой аппаратурой, входящей в состав космического аппарата, необходимо иметь телеметрическую информацию о состоянии бортовой аппаратуры КА. Для обеспечения сбора телеметрической информации в состав приборов бортовой аппаратуры входят различные датчики (сигнальные, температурные и т.п.). Сбор, обработку и выдачу обработанных данных на борту космического аппарата (КА) осуществляет бортовая аппаратура ТМС (1), состоящая из измерительных модулей (2), центрального модуля формирователя кадра (ЦМФК) (3), содержащего в своем составе ОЗУ ТМИ (4), ОЗУ ЦУ1(5), ОЗУ ЦУ2 (6) и ОЗУ МКО (7), использующееся для передачи обработанной информации по мультиплексному каналу обмена (МКО) (8) в бортовую цифровую вычислительную машину (БЦВК) (12), содержащую в своем составе контроллер (ЦВМ МКО (14)), связанный с ОЗУ ЦВМ (13).

Для улучшения технических характеристик был предложен способ передачи информации, формируемой телеметрическими датчиками, по интерфейсу DMA-T (15) (интерфейс прямого доступа к памяти), содержащий в своем составе приемник (входит в состав ТМС (1) и передатчик (входит в состав БА), с помощью которых обеспечивается трансляция собранной телеметрической информации от бортовой аппаратуры КА в виде цифрового кода непосредственно в оперативное запоминающее устройство ОЗУ (5) ЦМФК (3) ТМС (1) (фиг. 2).

В рассматриваемом способе предлагается исключить из состава ТМС (1) измерительные модули (2), состоящие из аналогового мультиплексора (MUX) (16), компаратора (17) и универсального измерительного модуля (УИМ), (18) и заменить их на блок интерфейса DMA-T (15), обеспечивающего информационный интерфейс, с прямым доступом к ОЗУ (5) ТМС (1), а в состав ЦУ (9) вместо модуля сигнальной ТМИ (10) включить блок DMA-T (15) (фиг. 3, 4).

Замена аппаратного интерфейса передачи телеметрической информации из бортовой аппаратуры космического аппарата (фиг. 3) в систему телеметрического контроля на интерфейс DMA-T (15) (фиг. 4) приводит к существенному улучшению характеристик как ТМС (1), так и бортовой аппаратуры. Данное нововведение увеличивает скорость и объем передаваемой информации, снижает массу аппаратуры, повышает надежность передачи данных и обеспечивает гальваническую развязку.

Увеличение скорости и объема передаваемой информации обеспечивается тем, что в прототипе опрос датчиков и передача информации - это асинхронный процесс, при котором необходимо опросить каждый датчик несколько раз, чтобы вся передаваемая информация была достоверна (время опроса ≈ 1с), а предлагаемый способ реализован с использованием синхронного способа опроса и передачи информации, что позволяет за один и тот же интервал времени передать больше информации (передача 8-битных слов).

Снижение количества информационных каналов (проводов) с 288 до 8 позволяет организовать в блоке DMA-T (15) гальваническую развязку без существенного увеличения массогабаритных характеристик блока.

Формирование 8-битных слов при передаче информации позволяет включать в состав передаваемых слов проверочный бит, обеспечивающий повышение надежности передачи данных.

Изобретение относится к космической технике, в частности к передаче телеметрических данных, циркулирующих на космическом аппарате (КА), и может быть использовано в системах автоматического сбора данных с бортовой аппаратуры космического аппарата. Для передачи телеметрических данных с бортовой аппаратуры космического аппарата, имеющей в своем составе оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), в системах автоматического сбора данных передают телеметрическую информацию по интерфейсу прямого доступа в память (DMA-T) непосредственно из ОЗУ бортовой аппаратуры в центральный модуль формирователя кадра бортовой системы телеметрической информации. Также выполняют пословную синхронизацию передачи данных с включением в состав передаваемых слов проверочного кода. Достигается снижение массы, увеличение объема передаваемой информации, повышение надежности передачи данных, реализация помехозащищенности. 4 ил.

Способ передачи информации телеметрического контроля, включающий формирование информации телеметрическими датчиками, входящими в состав бортовой аппаратуры космического аппарата (КА), приём информации устройством передачи информации, связанной с оперативным запоминающим устройством (ОЗУ), входящим в состав цифрового устройства (ЦУ), передачу информации в бортовую систему телеметрической информации (ТМС), содержащей в своем составе измерительные модули, выходы которых связаны с входами в центральный модуль формирователя кадра (ЦМФК), передачу информации от ТМС в бортовой цифровой вычислительный комплекс (БЦВК), отличающийся тем, что в качестве устройства передачи информации используют интерфейс прямого доступа в память (DMA-T), содержащий в своем составе приемник и передатчик, с помощью которого передают информацию в виде цифрового кода, по меньшей мере, от одного цифрового устройства (ЦУ) в ОЗУ ЦМФК ТМС, выполняют пословную синхронизацию передачи данных с включением в состав передаваемых слов проверочного кода.