ИНТЕГРАЦИЯ ВИДЕОКОНТРОЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ В СИСТЕМУ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА

INTEGRATION OF PHOTO RECEIVING DEVICES INTO THE SYSTEM OF DIAGNOSTICS OF THE STATE OF THE SPACE VEHICLE

Denis Aprosin

student, Institute of Instrument Engineering, Automation and Information Technologies, Oryol State University named after I.S. Tugrenev,

Russia, Orel

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается значимость визуальных средств контроля в диагностике космических аппаратов. Подчёркиваются ограничения традиционной телеметрии и преимущества использования камер для прямой оценки состояния подвижных конструкций. Описаны технические аспекты реализации визуальных систем, включая энергоэффективные решения, алгоритмы обработки изображений и стратегии оптимизации передачи данных. Отмечается вклад таких систем в автономизацию аппаратов, повышение надёжности и эффективности миссий.

ABSTRACT

The article discusses the importance of visual controls in the diagnosis of spacecraft. The limitations of traditional telemetry and the advantages of using cameras for direct assessment of the condition of mobile structures are emphasized. The technical aspects of the implementation of visual systems, including energy-efficient solutions, image processing algorithms, and data transmission optimization strategies, are described. The contribution of such systems to the autonomy of vehicles, increasing the reliability and effectiveness of missions is noted.

Ключевые слова: Визуальная диагностика, видеокамеры, обработка изображений, надёжность конструкция.

Keywords: Visual diagnostics, video cameras, image processing, reliability design.

Введение

Современные космические аппараты представляют собой сложные инженерные системы, включающие в себя большое количество подвижных и трансформируемых конструкций, таких как раскрывающиеся солнечные панели, антенные решётки, манипуляторы и элементы стыковочных узлов. Для контроля правильности функционирования этих узлов традиционно используются телеметрические средства - датчики угла, вибрации, тока, положения, а также акселерометры. Однако эти средства зачастую дают лишь косвенные показатели, не позволяя достоверно установить фактическое состояние элемента или причину его неисправности. Именно поэтому возрастает значение визуального контроля с помощью видеоконтрольных устройств, интегрируемых в бортовые системы диагностики.

Основная часть

Использование камер позволяет получать прямое визуальное подтверждение состояний конструкций, фиксируя, например, степень раскрытия солнечных батарей или наличие механических препятствий. При снижении выработки энергии панелью, визуальный контроль помогает отличить деградацию фотоэлементов от неполного раскрытия конструкции. Это даёт возможность быстро и точно установить источник проблемы без дополнительных циклов проверки, экономя время и ресурсы.

Применение видеосистем также позволяет реализовать элементы интеллектуальной обработки на борту. Современные алгоритмы машинного зрения позволяют определять отклонения формы конструкции, перекосы, неполное раскрытие с последующим принятием решений - например, о повторной попытке активации механизма. При этом такие действия происходят автономно, без ожидания команды с Земли, что особенно важно в условиях ограниченного времени связи.

Особую сложность представляет передача визуальных данных на Землю. Из-за ограниченной полосы пропускания каналов связи, особенно на дальних орбитах, потоковое видео чаще всего оказывается невозможным. В этой ситуации применяются стратегии оптимизации, например: передача отдельных кадров или использование алгоритмов сжатия с приоритетом важных областей изображения. [1]

В условиях ограниченных вычислительных и энергетических ресурсов на борту, визуальные системы проектируются максимально энергоэффективными. Как правило, применяются компактные модули на базе КМОП-матриц и программируемых логических интегральных схем (ПЛИС), что позволяет совмещать малую массу, низкое энергопотребление и устойчивость к космическому излучению. Например, при суммарном потреблении камеры не более 4 Вт возможно организовать периодическую или триггерную съёмку, активируемую только в случае аномалий в телеметрии. Дополнительным преимуществом интеграции камер в систему управления является возможность архивирования всех критически важных событий, что повышает надёжность последующего анализа. Полученные изображения используются не только для анализа неисправностей, но и для последующего улучшения конструкции. Это повышает как эксплуатационную эффективность, так и качество последующих поколений аппаратов. Кроме того, визуальные средства диагностики обладают универсальностью - они могут применяться не только для контроля подвижных элементов, но и для навигации, оценки загрязнённости поверхностей, наблюдения за повреждениями, мониторинга окружающей среды и научных наблюдений. [2]

Среди технических проблем остаются вопросы обеспечения устойчивости камер к условиям космического пространства. В отличие от земных условий, в открытом космосе видеоконтрольные устройства подвержены воздействию целого ряда агрессивных факторов, каждый из которых может существенно повлиять на надёжность и точность визуального контроля, что обуславливает необходимость использования специализированной элементной базы, способной обеспечить стабильную работу устройств в экстремальных условиях космического пространства. [3]

Заключение

Таким образом, интеграция видеоконтрольных устройств в систему диагностики космических аппаратов является ключевым направлением развития высоконадежной автоматизированной диагностики. Она позволяет значительно повысить достоверность оценки состояния конструкций, оперативность реагирования на отклонения и снижает риски, связанные с ложными срабатываниями телеметрии. В совокупности с современными вычислительными средствами и алгоритмами обработки изображений такие системы формируют фундамент для следующего этапа - полной автономизации космических аппаратов в условиях длительных миссий и ограниченного вмешательства с Земли.

Список литературы:

1. Евсеев В.И., Лосик А.В., Отечественное космическое телевидение. История развития. Расширенная рецензия на монографию «Теория и практика космического телевидения». 2019
2. Цыцулин А. К., Адамов Д. Ю., Манцветов А. А., Зубакин И. А. Твердотельные телекамеры: накопление качества информации. Издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2014.
3. Белоусов А.И., Солодуха В.А., Шведов С.В. Космическая электроника. Издательство Техносфера, 2015.