АВТОМАТИЗАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННОГО ПРОЦЕССА РАСЧЁТА ПАРАМЕТРОВ РАДИОЛИНИИ «ЗЕМНАЯ СТАНЦИЯ - СПУТНИК»

AUTOMATION OF THE INFORMATION PROCESS CALCULATION OF RADIO LINE PARAMETERS "EARTH STATION - SATELLITE"

Anton Piskunov

student Department of Computer Engineering and Automated Systems Software, Orenburg state University,

Russia, Orenburg

Tatyana Zubkova

scientific supervisor, Doctor of Technical Sciences, professor, Orenburg state University,

Russia, Orenburg

АННОТАЦИЯ

В статье обосновывается применение средств автоматизации информационных процессов для расчёта параметров радиолинии «земная станция спутниковой связи – спутник Земли».

ABSTRACT

The article substantiates the use of automation tools of information processes for calculating the parameters of the radio line "Earth station of satellite communication – Earth satellite".

Ключевые слова: энергетический бюджет радиолинии, спутниковая связь, расчёт радиолинии.

Keywords: radio link energy budget, satellite connection, radio link calculation.

Обеспечение надёжно работающей радиолинии между земной станцией и космическим аппаратом является важным аспектом, позволяющим осуществлять радионаблюдение и управление полётом космического аппарата, передавать результаты работы аппаратуры, параметры полёта, данные научных наблюдений и т.п. Радиолиния характеризуется энергетическим запасом (энергетическим балансом). Точный расчёт энергетического запаса необходим для того, чтобы избежать коррекции требований к бортовой и наземной аппаратуре на всех этапах разработки космических систем и комплексов [1].

Однако сам расчёт затруднён наличием большого количества параметров и необходимостью учёта связей между ними. В качестве примера на рисунке 1 указаны данные, необходимые для решения задачи определения параметров приёмной земной станции при заданной эквивалентной изотропной излучаемой мощности (ЭИИМ) транспондера (т.н. односигнальный режим). Следует рассчитать минимально возможный диаметр антенны принимающей земной станции спутниковой связи (ЗССС), при котором будет осуществляться стабильный приём сигнала, и необходимую для насыщения усилителя мощности спутникового транспондера рабочую мощность усилителя передающей ЗССС [2]. Решения поставленных задач можно добиться путём расчёта линии вниз (спутник – принимающая ЗССС) и линии вверх (передающая ЗССС - спутник); кроме того, вычислив отношение сигнал/шум на этих линиях, можно проверить соблюдение энергетического баланса спутниковой линии связи.

Рисунок 1. Данные, необходимые для определения параметров приёмной земной станции при заданной ЭИИМ транспондера (односигнальный режим)

Применение средств автоматизации информационных процессов позволит не только непосредственно рассчитать энергетический бюджет радиолинии на основе данных, сообщаемых пользователем, но и определить необходимые для стабильной работы параметры радиолинии, а также подобрать их оптимальным образом для получения наиболее выгодной величины энергетического запаса. Стоит отметить, что для достижения последнего можно использовать математический аппарат нечёткой логики. Каждый этап расчёта содержит значительное количество величин, которые необходимо задать с допустимой погрешностью, и переменных, связанных конкретными выражениями с заданными величинами. Требуется установить все связи между величинами и переменными, строго, без погрешностей, рассчитать энергетический баланс радиолинии, и только затем связать величины правилами нечёткой логики.

В целях достижения цели исследований - обеспечение надёжной радиосвязи между земной станцией и космическим аппаратом на земной орбите – было проведено исследование методов расчёта параметров, влияющих на распространение радиосигнала в естественных радиотрассах. Также были проанализированы параметры и физические явления, учёт которых необходим для передачи информации с нужной скоростью и с удовлетворительной вероятностью битовой ошибки. Наконец, было проведено ознакомление с существующими программными средствами, в той или иной степени предлагающими решение поставленной задачи. Все они, начиная с программного обеспечения для вычисления параметров радиоволн (RadioWORKS [3]) и энергетического запаса радиолинии (Онлайн-калькулятор энергетического запаса радиоканала, ООО «ДОК» [4]) между точками на Земле и заканчивая целыми программными комплексами для расчёта бюджета линии спутниковой связи («Альбатрос-Бюджет» [5]), обладают рядом недостатков – ограниченным функционалом, нехваткой гарантий точности и достоверности расчёта одних средств, отсутствием версий в свободном доступе других. Данный факт обуславливает необходимость разработки собственного программного средства, принцип работы которого в первом приближении представлен на рисунке 2.

Рисунок 2. Основная схема работы АИС расчёта искомой радиолинии

Автоматизированная информационная система расчёта радиолинии на основе входных данных – параметров сигнала, спутникового транспондера, передающей и принимающей земных станций – производит вычисление линии вверх и вниз, проверяет соблюдение энергетического баланса радиолинии и предоставляет пользователю значение расчётных параметров.

Таким образом, в ходе начального этапа разработки АИС расчёта параметров радиолинии «земная станция – спутник» был произведён системный анализ предметной области, изучены механизмы взаимосвязи параметры указанной радиолинии, проанализированы существующие аналоги разрабатываемого программного средства и составлена схема его работы. В дальнейшем планируется развитие модели расчёта параметров и её практическое воплощение.

Список литературы:

1. Ерохин Г. А., Мандель В. И., Нестеркин Ю. А., Струков А. П. Методика расчета энергетического запаса радиолинии «космический аппарат – станция» // Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы. Радиотехника и космическая связь. 2018. Т. 5. № 1. С. 65–74.
2. Елеферов С. Расчёт линий спутниковой связи - основные понятия и формулы: учеб. пособие / С. Елеферов. - М.: Дубна, 2008.
3. Обзор ПО для планирования радиосетей. Часть 1 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://omoled.ru/publications/view/876 (дата обращения: 09.06.2023)
4. Руководства пользователя радиомостов производства «ДОК» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://dokltd.ru/docs_1 (дата обращения: 09.06.2023)
5. ПК «Альбатрос-Бюджет» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://spacecenter.ru/Alb_Feat.htm (дата обращения: 09.06.2023)