Сфера/Эфир - спутниковая группировка

[triage]

zandr пишет:

pnetmon пишет:
Ну не Эфир и не Сфера в тексте...

 
 https://www.roscosmos.ru/25431/

РКС. Разработана сетевая архитектура для управления перспективными спутниковыми группировками
 

Спойлер

Специалисты холдинга «Российские космические системы» (РКС, входит в Госкорпорацию «Роскосмос») разработали сетевую архитектуру управления для перспективных орбитальных группировок. Ее внедрение позволит круглосуточно поддерживать связь с каждым из аппаратов спутниковой группировки, повысить надежность системы управления и существенно сократить массогабаритные характеристики аппаратуры связи. Разработка представлена РКС на международном форуме «Армия-2018».
В рамках предложенной специалистами РКС концепции предполагается, что спутники будут работать в единой цифровой сети, в которой каждый из них выступает одновременно в роли объекта управления и ретранслятора для передачи информации на другие аппараты группировки. Реализовать такую схему управления предлагается за счет создания межспутниковых радиолиний и применения современных способов передачи данных с использованием стека протоколов TCP/IP.
Ведущий специалист Центра систем спутниковой связи РКС Андрей Самаров: «Сейчас в России применяются схемы управления «Земля-борт» и двухъярусная система управления, когда команды со спутника на спутник могут передаваться через находящийся на геостационарной орбите спутник-ретранслятор. Обе схемы имеют недостатки. При работе через спутник на геостационарной орбите происходит большая задержка сигнала, а классическая схема управления «Земля-борт» позволяет передавать или принимать информацию управления только когда спутник находится в зоне радиовидимости. Длительность такого окна зависит от высоты орбиты аппарата, поэтому такая схема неэффективна для низкоорбитальных систем связи. Наше решение предполагает, что каждый спутник будет одновременно на связи с несколькими соседними. Такая сеть будет очень надежна и адаптивна».
Межспутниковая радиолиния позволит постоянно принимать информацию с аппаратов, передавать большие объемы данных и существенно повысит оперативность выдачи команд. Это особенно актуально для низкоорбитальных спутников, скорость движения которых составляет около 7 км/сек. Повышение оперативности произойдет также за счет отхода от планирования сеансов связи и проведения баллистических расчетов, которые сейчас необходимы для каждого сеанса связи.
Разработанная в РКС концепция предполагает в перспективе переход на передачу данных в оптическом диапазоне излучения. Применение оптического диапазона излучения позволит в разы уменьшить габариты антенных систем и СВЧ-оборудования, а также снизить энергетические затраты на электропитание систем наведения, значительно увеличить скорость передачи информации и уменьшить ограничения по энергетике радиолинии.
Стек протоколов TCP/IP позволит передавать по одной радиолинии любой траффик — телеметрию, команды управления или целевую информацию, например, данные абонентской связи или фотоснимки. Сейчас для каждой из этих задач на борту устанавливается отдельный передатчик с резервным комплектом. Разработанное решение поможет снизить расход электроэнергии на борту спутника, сэкономить пространство и уменьшить массу аппарата.
Действующая сейчас в России и других странах мира схема управления космическими аппаратами предполагает обмен информацией между наземной командно-измерительной станцией и бортовым радиокомплексом. Когда аппарат находится в зоне радиовидимости, стацией выходит с ним на связь, передает команды управления и снимает с него данные телеметрии. Также за время сеанса происходит сверка бортовой шкалы времени. Несмотря на то, что такие станции распределены по всей территории России, большую часть времени космические аппараты находятся вне зоны радиовидимости. К примеру, для низкоорбитальных спутников, с параметрами орбиты близкими к Международной космической станции, продолжительность сеанса составляет всего 10–12 минут, после этого связь отсутствует 80 минут.

[свернуть]

А я то думал на мою цитату тоже о чисто военном применении, о чем приводил цитаты. Потом понял Ну не Эфир и не Сфера в тексте...  . Хотя раз на Армия -2018 - то надо думать

[PIN]

zandr пишет:
в РКС предусмотрели возможность массового выхода из строя спутников.

нет слов...

[Новый]

PIN пишет:

zandr пишет:
в РКС предусмотрели возможность массового выхода из строя спутников.

нет слов...

А как вы хотели, уже сейчас все прекрасно понимают, что создаваемые в спешке по технологии G&P сотни спутников будут стремительно дохнуть.

Быстро, качественно, дешево - можете выбрать только две опции из трех. 

[AKr]

Смутила фраза: "Повышение оперативности произойдет также за счет отхода от планирования сеансов связи и проведения баллистических расчетов, которые сейчас необходимы для каждого сеанса связи."
1. Баллистические расчеты все равно надо производить для определения взаимной радиовидимости КА и объем расчетов возрастет, так как считаются зоны радиовидимости не "пункт - много КА", а "пункт - много КА - много КА".
2. Сеансы связи все равно надо планировать, так как держать постоянно включенным приемник (а тем более передатчик) энергетически невыгодно для малых КА.
3. Для узконаправленных антенн и оптических линий связи необходимо еще и работу систем наведения считать.
4. А фраза "каждый спутник будет одновременно на связи с несколькими соседними" предполагает, что КА будет обвешан антеннами как новогодняя елка.

Идея хороша, но насколько она проработана вопрос. Жаль не доживу до этого будущего.

[Вал]

Новый пишет:
создаваемые в спешке по технологии G&P сотни спутников

Звиняюсь, а что это за технология?

[opinion]

zandr пишет:
о том же
 http://www.interfax.ru/russia/626861

"Действует принцип, по которому ключ должен быть изменен быстрее, чем теоретически можно взломать предыдущий. Таким образом, даже если кто-то сможет взломать ключ, к этому времени тот потеряет свою актуальность", - сказано в сообщении...

По этому принципу работает любой алгоритм потокового шифрования. А сам принцип известен уже века.

[Echidna]

AKr пишет:
Смутила фраза: "Повышение оперативности произойдет также за счет отхода от планирования сеансов связи и проведения баллистических расчетов, которые сейчас необходимы для каждого сеанса связи."
1. Баллистические расчеты все равно надо производить для определения взаимной радиовидимости КА и объем расчетов возрастет, так как считаются зоны радиовидимости не "пункт - много КА", а "пункт - много КА - много КА".
2. Сеансы связи все равно надо планировать, так как держать постоянно включенным приемник (а тем более передатчик) энергетически невыгодно для малых КА.
3. Для узконаправленных антенн и оптических линий связи необходимо еще и работу систем наведения считать.
4. А фраза " каждый спутник будет одновременно на связи с несколькими соседними" предполагает, что КА будет обвешан антеннами как новогодняя елка.

Идея хороша, но насколько она проработана вопрос. Жаль не доживу до этого будущего.

Думаю, что речь просто идет о полной автоматизации этих процессов. Конечно, без проведения баллистических расчетов ничего не делается :-) Другое дело, если КА сам на борту по данным GPS считает где он, получает данные каким-то образом (например через Луч) где остальные, сам оценивает где пункт приема и управления и выходит с ним на связь и т.п. Это вполне решаемая задача, которую очевидно нужно ставить перед собой, если создаешь такие глобальные группировки. 

А что касается "держать включенным приемник" - это вы зря. Даже совсем мелкокалибреные кубсаты имеют возможность держать включенным передатчик, "вякать" в эфир радиомаяк с телеметрией раз в 30-60 секунд и при этом решать параллельно целевую задачу. Если уж говорить об аппаратах в 100 или 200 кг - тут вообще такой проблемы не существует. :-)

[PIN]

AKr пишет:
так как держать постоянно включенным приемник

Можете привести конкретный пример аппарата, который не держит приемник постоянно включенным? 
На полутора десятке тех, с которыми работаю или работал, приемник просто нельзя выключить командой с земли. Только при наземной отработке это возможно, по отдельному интерфейсу. И совершенно неспроста.

[thunder26]

PIN пишет: 
На полутора десятке тех, с которыми работаю или работал, приемник просто нельзя выключить командой с земли. Только при наземной отработке это возможно, по отдельному интерфейсу. И совершенно неспроста.

То, о чем вы пишите, относится к TCR. 
Выключить связные приемники не проблема, хотя особого смысла не вижу.

[Новый]

Вал пишет:

Новый пишет:
создаваемые в спешке по технологии G&P сотни спутников

Звиняюсь, а что это за технология?

...создаваемые из Govna и Palok.

Применительно к проекту "Сфера", это означает создаваемые из российских и китайских компонентов.

[ZOOR]

PIN пишет:
На полутора десятке тех, с которыми работаю или работал, приемник просто нельзя выключить командой с земли.

Ребята с Голицино когда-то расскаазывали, что самый страшный косяк у них считался - не успеть закрыть борт до ухода из ЗРВ.

Но это конечно военные прибамбасы.

[PIN]

ZOOR пишет: 
не успеть закрыть борт до ухода из ЗРВ

Это относится, полагаю, к передатчику или криптографической защите канала. 
Судя по тому, что у нас более-менее регулярно передающие в S-диапазоне российские военные аппараты приводят к потерям ТМИ или срыву автосопровождения, и передатчики тоже не всегда выключают. Впрочем. то же относится к некоторой части аппаратов американской военщины.

[AKr]

"так как держать постоянно включенным приемник"

Спасибо thunder26 и ZOOR за понимание - прикрыли грудью.

  Теперь постараюсь пояснить сам, что имел ввиду:
На большинстве отечественных КА (в отличие от зарубежных) есть две системы:
а) Телекомандная система (ТКС) для передачи разовых команд и других управляющих 
воздействий на борт КА, а также получения телеметрии и ИОК с борта КА.
Работает она (не в "дежурном" режиме) только в зоне радиовидимомти пунктов, управляющих КА
(или предложенный в статье вариант спутник-спутник).
Скорость передачи данных в этой системе от нескольких до десятков (редко больше) Кбит/сек.
б) Радиолиния целевой информации (РЛЦИ или еще много разных названий) для получения 
целевой информации со спутников ДЗЗ и некоторых научных спутников, 
а также транспондеры (или как их там) для приема и трансляции всех видов информации в случае телекоммуникационных КА.
Работает в зоне радиовидимости абонентов(везде где антенну поставят или спутник-спутник).
Скорость передачи данных в этой системе от нескольких десятков до нескольких сотен Мбит/сек.

  Из-за различия в скорости передачи данных на 3-4 порядка (точнее из-за аппаратной реализации) 
система (б) потребляет в еденицу времени больше электроэнергии чем система (а), 
а следовательно больше греется.
  Но дело не только в том, что (б) потребляет энергии в еденицу времени больше чем (а).
Дело в том, что время на передачу целевой (транслируемой) информации (в связи с ее огромными 
объемами) в несколько десятков раз больше времени передачи командной информации и телеметрии вместе взятых. Вот и получается, что система (б) потребляет как хороший утюг и греется как хороший утюг, 
а если перегреть - сгорит, а проблема охлаждения утюгов есть даже на многотонных аппаратах. 
Поэтому ее и отключают, когда не надо.
При этом в ИЭ (инструкция по эксплуатации) для РЛЦИ и транспондеров пишут типа: "... разрешается сеансная работа в течении 15 минут не более n раз в сутки с перерывом между сеансами 60 минут ... наработка на отказ (ресурс) ... часов".

Для системы (а) тоже есть свои ограничения (только я о них не знаю;-).

Вот поэтому без планирования сеансов связи не обойтись.


  Судя по материалу статьи, там глубина проработки до уровня сферического коня в вакуме. Свалили разнотипные, с разными задачами КА в одну кучу. Поставили на все КА новую, пока еще не существующую радиолинию, которая и туда, и оттуда, и с братьями по космосу, и с космическими скоростями, и без ограничений ...
  Полностью согласен: "Стек протоколов TCP/IP позволит передавать по одной радиолинии любой траффик — телеметрию, команды управления или целевую информацию ...". У меня дома роутер еще и рекламму по IP блокирует.
P.S.
А что будет если ОВРК (особо важная разовая команда) в стеке TCP/IP зависнет?
"Никогда такого не было и вот опять!" - знакомый дядька?

[AKr]

Echidna писал:
  Думаю, что речь просто идет о полной автоматизации этих процессов. Конечно, без проведения баллистических расчетов ничего не делается :-) Другое дело, если КА сам на борту по данным GPS считает где он, получает данные каким-то образом (например через Луч) где остальные, сам оценивает где пункт приема и управления и выходит с ним на связь и т.п. 

  Предположим группировка КА состоит из 640 аппаратов (равномерно распределенным по орбитам), тогда для КИПа (командно-измерительный пункта) около 320 из них находятся выше его местного горизонта и около 250 в зоне его устойчивой радиовидимости. Если сеансы связи запланированы коллективным разумом группировки КА, то как КИП догадается на какой КА и когда ему развернуть антенну? Только не надо мне говорить, что эти данные ему по Лучу скинут (по этой логике Луч тоже в группировке). Если с сеансами управления еще как-то можно разрулить, то с сеансами пунктов приема целевой информации совсем плохо. Дело в том, что планирование сеансов связи для них - это решение и оптимизация транспортной задачи по доставке целевой информации. Кому, какая и с каким приоритетом информация нужна - пока известно только на земле. А что делать если оперативно и экстренно потребовалось отснять пожар или наводнение и передать его на место ЧС? Коллективный разум 640 оловянных мудил непонятно с какого перепугу оптимально перестроит всю имеющуюся схему сеансов связи и оперативно, непонятно как, сбросит ее на 3 КИПа и 12 региональных центров ЕТРИС? Скажу Вам по большому секрету, что сейчас транспортную задачу по доставке информации решает оператор комплекса планирования целевого применения, хотя это должен делать ЕТРИС ДЗЗ в автомате. Интимные подробности этого процесса рассказывать не буду так как мат на форуме запрещен.

  Положительные примеры автоматизации есть. Это прежде всего группировка Flic (космические аппараты Dove), где 6 программистов управляют работой 180 КА. Причем суббота и воскресенье у них выходной (у программистов естественно, а не у КА).

[Вал]

Новый пишет:
...создаваемые из Govna и Palok.

Понятно. Однако, в этом случае, хотя бы есть шанс, что будут делать. Иначе из G&P будет та самая технология.

[PIN]

AKr пишет:
На большинстве отечественных КА (в отличие от зарубежных) есть две системы:

Никакой отечественной специфики здесь нет, требования к этим двум каналам разные и потому они разделены на везде, где их не удается совместить.

AKr пишет:
Дело в том, что время на передачу целевой (транслируемой) информации (в связи с ее огромными
объемами) в несколько десятков раз больше времени передачи командной информации и телеметрии вместе взятых. Вот и получается, что система (б) потребляет как хороший утюг и греется как хороший утюг

На связных аппаратах ("для транспондеров"), вы серьезно? 
А на аппаратах ДЗЗ ("РЛЦИ") "дело в том", что ЗРВ ограничены единицами-десятками минут и передатчики для ЦИ проектируются с учетом этого естественного ограничения, упрощающего и их и СТР. 
Никаких технических проблем обеспечить непрерывную работу нет, потребление передатчика в X на с выходом 600 мегабит - около 150 Ватт.

[PIN]

AKr пишет:
Предположим группировка КА состоит из 640 ... около 250 в зоне его устойчивой радиовидимости.

Каким образом?

[Новый]

AKr пишет:
группировка КА состоит из 640 аппаратов (равномерно распределенным по орбитам), тогда для КИПа (командно-измерительный пункта) около 320 из них находятся выше его местного горизонта

Вы серьезно? Для равномерно распределенной по сфере низкоорбитальной группировки из любой точки на поверхности Земли видно 50% спутников?

AKr пишет:
около 250 в зоне его устойчивой радиовидимости

радиовидимости чем, абстрактной всенаправленной антенной?

[AKr]

Уважаемые PIN и Новый!
Вы как всегда правы. 
В статье указана скорость КА около 7 км/с, что соответствует радиус-вектору 8200км (или высоте 1829км), что трудно назвать низколетом(в wikipedia для Сферы пишут высоту 870км, что тоже немало).
Воспользовался калькулятором и получил количество КА в зоне радиовидимости КИПа (ППИ) при равномерном распределении плотности 640 КА по орбитам:
     при H=                        1829 км      870 км                    
 - над горизонтом КА             75          38
 - в пятиградусной зоне КА   56          27 
Кроме того в этих условиях (считаем нижние 50 км атмосферы непрозрачными) каждый КА группировки будет видеть своих собратьев в количестве:
  - взвимно видимых 
    для каждого КА                 248          136

Кроме того, первоначально в системе Эфир было 288 связных спутников, т.е. группировку дополнили до Сферы 352 аппаратами, в том числе аппаратами ДЗЗ. Если по ДЗЗ предполагается создать подобие группировки Flic с количеством КА ДЗЗ 150-250 штук, то в распределении КА в пространстве будут наблюдаться аномалии, с увеличением плотности вокруг плоскости, проходящей через земную ось и направлением на Солнце (для оптико-электронных КА). При моделировании нагрузки на систему ДЗЗ надо учитывать, что накопление и сброс информации происходят очень неравномерно (где густо, а где пусто), а так как оценочные модели у нас всегда очень грубые (из пальца высосанные), запас прочности системы очень желательно увеличивать в 2-3 раза от предполагаемой средней нагрузки.

Поэтому слезно прошу меня простить и в посте №314 вместо слов "Предположим" читать "Грубо предположим", а вместо "около" - "верхняя граница может достигать".

[AKr]

повторяю таблицу

высоты КА	1829 км	870 км
число одновременно наблюдаемых КА над горизонтом для каждого КИП  (ППИ)	75	38
число одновременно наблюдаемых КА с углом места более 5 градусов для каждого КИП  (ППИ)	56	27
число взаимно видимых КА для каждого КА	248	136