УДК 621.398
Гусев М.В.
войсковая часть 25522,
п. Ключи-1 Камчатского края Усть-Камчатского района
ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ
Аннотация
В настоящей статье рассмотрены основные направления развития современной телеметрии и способы повышения эффективности телеметрических комплексов в условиях возрастающих требований к объему, скорости передачи и другим параметрам телеметрической информации.
Ключевые слова
Бурное развитие авиационной и космической техники в последние десятилетия, расширение её использования во многих сферах деятельности человека, неизбежно определило некоторые тенденции в развитии современных телеметрических комплексов (ТМИК), обеспечивающих контроль параметров и управление объектами ракетно-космической техники (РКТ) и беспилотными летательными аппаратами.
Тенденции общего характера, связанные с развитием объектов контроля:
1) Увеличение количества телеметрируемых параметров (ТМП) из-за усложнения объектов контроля. Современные объекты РКТ, такие как международная космическая станция имеют в своем составе тысячи и десятки тысяч ТМП.
2) Увеличение скорости передачи телеметрической информации.
3) Включение информационно-технических систем (ИТС) в контур автоматизированных систем управления (АСУ) объектами контроля в качестве информационного звена. Указанная тенденция является причиной резкого ужесточения требований к ИТС по оперативности передачи и обработки ТМИ.
4) Широкое внедрение в ИТС средств вычислительной техники и построение ИТС на принципах программируемости, иерархичности, магистральности, модульности и унифицированности.
5) Перераспределение функций обработки ТМИ между бортовой и наземной ИТС, перенос первичной и вторичной обработки на «борт» вследствие уязвимости радиолинии к помехам естественного и искусственного характера.
6) Повышение надежности бортовых средств информационно-технического обеспечения (ИТО) и всей бортовой аппаратуры в целом из-за жестких требований к автономности объектов контроля, особенно объектов РКТ.
Тенденции частного характера, связанные с развитием самих ИТС:
1) Создание нового класса ИТС, предназначенных одновременно для передачи быстроменяющихся и медленноменяющихся параметров (создание единой ИТС для ИТО ракет и космических аппаратов).
2) Пакетная передача данных телеизмерений с предварительной их буферизацией на борту, использование кадра передачи и кадра пользователя для разрешения противоречий между каналом передачи ТМИ и аппаратурой обработки (пользователями ТМИ).
Указанные выше тенденции развития ТМИК, а так же возрастающие (особенно в гражданской сфере применения) требования экономической целесообразности, приводят к тому, что в настоящее время при разработке радиотелеметрических систем большое внимание уделяется обеспечению их высокой информационно-энергетической эффективности. Технические вопросы, связанные с решением этой проблемы, можно разделить на две взаимосвязанные группы:
1) Генерацию, передачу и приём сигналов;
2) Оптимизацию методов кодирования и модуляции.
При решении задач первой группы необходимо учитывать такие факторы, как ёмкость бортовых источников питания, возможность применения мощных усилительных приборов, необходимость температурной стабилизации, вес и габариты оборудования, автоматизацию управления антенными устройствами, чувствительность приёмных устройств и т. д.
Вторая группа задач связана с отысканием таких способов кодирования и модуляции сигналов, которые обеспечивали бы минимальную затрату мощности на передачу единицы информации по каналу с данным уровнем помех при обеспечении заданных уровней достоверности и скорости передачи информации.
Энергетическая эффективность бортовых телеметрических передатчиков может быть повышена путём увеличения мощности самих генераторов, повышения их КПД и применения направленных антенн.
Увеличение мощности генераторов предполагает наличие бортовых источников питания большой мощности. В качестве первичных источников питания могут использоваться гальванические и топливные батареи, радиоизотопные источники энергии, термоэлектрические и термоэлектронные преобразователи.
Мощность излучаемых сигналов может быть увеличена путём применения направленных бортовых антенн. Однако здесь приходится столкнуться с двумя противоречивыми факторами. С одной стороны, направленная антенна улучшает энергетические характеристики системы и повышает пространственную скрытность передачи информации. С другой стороны, затрудняются условия сопровождения объекта с Земли и измерение параметров его движения, усложняется автоматика привода антенны и их конструкция. Поэтому бортовые антенны, как правило, сравнительно просты и обладают малой направленностью.
Вполне естественно, что полностью уравнять энергетические показатели бортового и наземного оборудования телеметрических комплексов не представляется возможным. Поэтому малую мощность бортового передатчика, слабую направленность антенны и (сравнительно с наземным оборудованием) низкую чувствительность приёмника необходимо компенсировать большой мощностью наземных передатчиков, высокой чувствительностью наземных приёмников и острой направленностью приёмных антенн. Другими словами, наземная телеметрическая станция должна оснащаться технически совершенной аппаратурой. Так же одним из путей решения проблемы сравнительно малой мощности сигнала бортовых передающих устройств может служить повышение помехоустойчивости сигнала путём применения специальных алгоритмов кодирования информации, что при сохранении энергетических параметров самой применяемой радиолинии, а так же чувствительности и мощности приёмо-передающей аппаратуры, позволит увеличить достоверность передаваемой информации.
В современной действительности в применяемых радиотелеметрических комплексах первостепенное значение имеют характер и объём передаваемой информации, причём в условиях постоянного повышения сложности объектов контроля, требования к объёму и скорости передачи информации постоянно возрастают. При увеличении количества передаваемой информации, вполне естественно, повышается количество энергии, требуемой на её передачу. Исследования, проводимые в данной области, показывают, что применение некоторых видов модуляции сигналов и кодирования информации позволяют при повышении скорости и объёмов передаваемой информации сохранять энергетические и частотные ресурсы имеющихся БРТС на прежнем уровне.
Таким образом, можно заключить, что обеспечение эффективности телеметрических комплексов является комплексной задачей, успех решения которой зависит как от объекта и требуемых параметров контроля, совершенствования бортового и наземного оборудования радиотелеметрических комплексов, так и от совершенствования методов модуляции сигналов и кодирования передаваемой информации.
Список использованной литературы
1. Сафаров Р.Т., Буга Н.Н., Р.И. Зверев Р.И., Шитов И.В. Радиотелеметрия. Часть 1. – Министерство обороны СССР, 1973. – 422 с.
2. Материалы лекций.
©Гусев М.В., 2021