Обсуждение космических программ

Цитата: перегрев от 20.09.2017 20:46:452. АЦПУ с заданной частотой производит опрос датчиков, фиксируя значение величины электрического параметра. Стандартом является частота опроса в 100 Гц, масса параметров опрашивается с меньшей частотой, например датчики температуры в двигательном отсеке опрашиваются с частотой, емнип, 10 Гц.

Я в курсе, как это работает. Поэтому и написал ранее, что "головокружение от успехов" остановило развитие космической телеметрии на уровне 70-х годов, когда ведро микросхем стоило как Жигули. Это напоминает древние коммуникационные сети с коммутацией каналов, которые начиная с конца 60-х начали заменяться сетями с коммутацией пакетов.
Альтернатива:
Каждый датчик имеет собственный АЦП, память и контроллер. Все это только в железе/софте стоит на порядок меньше, чем километры электромагнитно-совместимо проложенных проводов. А если учесть еще потери крайне дефицитной на орбите энергии в проводах затраты на проектирование прокладки этих километров? Я уже молчу про вес всех этих проводов при условии резервирования.

Цитата: перегрев от 20.09.2017 20:46:45Идей "умной измерительной системы" по типу той, которую Вы описали, будируется уже много лет тем же НИИФИ. Но там есть трудности как технического, так и концептуального характера. Из технических - ну пока не получилось сделать надежный датчик давления с совмещённым первичным и вторичным преобразователем способный работать в жестком вибрационном режиме на смесительной головке КС двигателя, например. Что касается концептуальных трудностей, то новый подход к организации физических измерений предполагает существенное изменение принципов конструирования самого изделия. Т.е. ИИС из обеспечивающей системы для изделия превращается в подход "изделие для ИИС". Это не всем нравится. Плюс ко всему есть вопросы по чистой метрологии, требующие в том числе изменения действующего законодательства.

Этот не умная измерительная система, а обычная, которая уже лет десять-двадцать, как реализована в авиации, которая лет двадцать-тридцать, как стандартизирована комитетом CCSDS для космических приложений, и в настоящее время стремительно развивается по результатам таких проектов, как кассини, марс, хаббли и другие проекты. Вместо тонны километров проводов и тысячи девайсов, изготовленных в количестве пять штук каждое, как оказывается, более чем достаточно литра дешевых сороконогих клопов и пару метров оптоволокна.
Думаю, если бы люди из НИИФИ не понтовались и хорошенько изучили документы CCSDS, то технических трудностей у них значительно поуменьшилось бы – задел там огромный, и на его основе можно было бы и концептуальные трудности преодолеть те же бабки распиливать только на производстве нужных в отрасли ASIC.

Цитата: adolfus от 20.09.2017 21:25:17Попробую ответить по частям. Начнем с вышецитированного про синхронизацию.
Любой адресуемый объект на бортовой шине (датчик или группа датчиков) всегда "знает" время с необходимой точностью, допустим до микросекунды. Механизм? Служба бортового времени называется.

Я знаю как работает система единого времени. 

Цитата: adolfus от 20.09.2017 21:25:17Датчик самостоятельно, поскольку у него помимо собственного АЦП есть микроконтроллер и память, может формировать пул измерений в кольцевом буфере, согласно временному расписанию, которое загружается в двтчик, например, измерение выполняется каждые 0.01 с. К этим данным обеспечивается доступ с бортовой шины. На запрос датчик вернет либо пару время:значение, либо массив таких пар, либо ещзе что-нибудь предусмотренное протоколом обмена с данным датчиком. А по шине просто проскочит транзакция.

Это всё общеизвестные вещи. Проблемы начинаются с практической реализацией. Как поведёт вся эта микроэлектроника при воздействии широкополосной вибрации в диапазоне от единиц герц до 20 000 и при амплитуде перегрузки до 200 g? 

Цитата: перегрев от 20.09.2017 20:46:45Нужно четко различать датчики информационно-измерительной системы и датчики применяемые для задач управления. В датчиках СУ применяются другие подходы к обработке измерений (например, мажоритирование) плюс для таких измерений на борту как правило осуществляется вторичное преобразование.

В той схеме, что я привел, нет разницы между использованием результатов измерений на борту и на Земле – за это отвечает транспортный слой и он не виден ни на уровне датчиков, ни на уровне приложения, обрабатывающего измерения, ни на уровне актуатора, состояние которого меняется по результатам этого измерения. Кстати, существенно упрощается этап летных испытаний – радиоканал никак не связан ни с одной из других подсистем телеметрической системы. Эти компоненты "не знают" ничего о среде передачи и не используют это "знание" в процессе функионирования.
Насчет точности и достоверности. Все содержится в датчике. Датчик выдает пару "время:значение", которая в абсолютно идентичном виде возникает на стороне использования, будь то программа на Земле, или бортовая управляющая система. Тарировки хранятся в контроллере датчика и вообще не появляются снаружи ни в каком виде, хотя выгрузка их предусмотрена. Что касается порчи при передаче, то сегодня помехоустойчивое кодирование в практическом плане достигло такого высокого уровня, что в околоземном пространстве вплоть до ГСО данные в радиоканале не портятся даже при очень активном Солнце. Так что вопросы достоверности и точности замыкаются на службе времени и, собственно, процессе преобразования физичекой величины в числовое значение. Но это уже другая песня и она никакого отношения сугубо к космической телеи\метрии не имеет.
Насчет датчиков давления в условиях вибраций. Если стоит задача отделить пульсации давления от вибраций, распространяющихся по конструкции, то такая задача решалась еще в конце СССР. Решалась, правда, в оффлайне на IBM PC/AT 286/87.

Цитата: adolfus от 20.09.2017 21:48:22Я в курсе, как это работает. Поэтому и написал ранее, что "головокружение от успехов" остановило развитие космической телеметрии на уровне 70-х годов, когда ведро микросхем стоило как Жигули. Это напоминает древние коммуникационные сети с коммутацией каналов, которые начиная с конца 60-х начали заменяться сетями с коммутацией пакетов.

Если знаете, зачем писали как она точно не работает? У нас по крайней мере... Это всё пока красивые хотелки, требующие коренного изменения производства. Вопрос зачем? Чего такого принципиально нового эта система даст? Сбоит телеметрия почти всегда по радиоканалу. 

Цитата: adolfus от 20.09.2017 21:48:22Альтернатива:
Каждый датчик имеет собственный АЦП, память и контроллер. Все это только в железе/софте стоит на порядок меньше, чем километры электромагнитно-совместимо проложенных проводов. А если учесть еще потери крайне дефицитной на орбите энергии в проводах затраты на проектирование прокладки этих километров? Я уже молчу про вес всех этих проводов при условии резервирования.

Танунах.  Сделайте элементную базу контроллера, памяти, АЦП в исполнении Милитари или Спейс и тогда посмотрим на цену. Кроме того, Вы почему то совершенно не упоминаете собственно измерительную часть. Вот, например, традиционные "вертушки". Маленькие турбинные преобразователи расхода (да и вообще индуктивные чувствительные элементы) очень чувствительны к ударам. Дребеск чувствительного элемента вертушки при ударе АЦП воспринимает как бросковый расход. Да ложный сигнал можно отфильровать, но его проявление на разных изделиях будет разным. Т.е. для стандартного датчика должна быть предусмотрена процедура перепрограммирования под конкретного потребителя? Танунах второй раз.  Мне как пользователю такой гемор вообще ни в какое место не упирался. Мне проще решить эту проблему в одном АЦП, один раз под конкретное изделие, под конкретные параметры и использовать абсолютно взаимозаменяемые ПИП, нежели иметь набор внешне одинаковых, но не взаимозаменяемых "умных" датчиков. Сознательно опускаю вопросы поверки и калибровки таких датчиков, ввиду его чрезмерной обширности. При схеме "два преобразования в одном флаконе" собственно измерительную часть я не поверяю, пошёл расколбас – дорогущий датчик на выброс? А если измерительная часть брешет в одну сторону, а преобразование в другую? Мне, как потребителю, строго говоря весь этот хайтек не более, чем приятный бонус, мне важно, что бы параметр измерялся правильно...

Цитата: adolfus от 20.09.2017 22:13:11Этот не умная измерительная система, а обычная, которая уже лет десять-двадцать, как реализована в авиации, которая лет двадцать-тридцать, как стандартизирована комитетом CCSDS для космических приложений, и в настоящее время стремительно развивается по результатам таких проектов, как кассини, марс, хаббли и другие проекты. Вместо тонны километров проводов и тысячи девайсов, изготовленных в количестве пять штук каждое, как оказывается, более чем достаточно литра дешевых сороконогих клопов и пару метров оптоволокна.

Ничего не скажу про авиацию, а вот поделия РКТ европейские и американские я руками щупал. Ни разу не увидел там описанного великолепия, те же ПИП, что и у нас, потенциометрические, индуктивные и прочая, прочая, прочая. Те же термопары, с теми же бумажными паспортами и градуировочными кривыми. Единственное что поменьше размерами и покрасивше сделаны...

Цитата: adolfus от 20.09.2017 22:13:11Думаю, если бы люди из НИИФИ не понтовались и хорошенько изучили документы CCSDS, то технических трудностей у них значительно поуменьшилось бы – задел там огромный, и на его основе можно было бы и концептуальные трудности преодолеть те же бабки распиливать только на производстве нужных в отрасли ASIC.

Там чего задел огромный? Бумаги? Надо ж понимать, что между стандартом и железкой дистанция огромного размера. И напрасно Вы так о НИИФИ, когда и где они понтовались? Наоборот, они старательно двигают эту идею. Но у пользователя возникает законный вопрос, что эта система даст мне? НИИФИ понятно, планирует заработать на этом деньги. Мне то это зачем? Обычный ДД-КМ стоит тысяч 50. Сколько будет стоить то же ДД-КМ с контролером, АЦП, памятью в исполнении Спейс? Какие решающие преимущества из всего этого хайтека извлеку я?

Цитата: slavae от 20.09.2017 23:33:55При таких ускорениях электроны улетают? Думаю, надо просто лучше паять.

Думаю надо просто показать как надо "паять". Взять и забабахать образец выдерживающий такое вибрационное нагружение, обеспечивающий стабильные измерения в диапазоне внешних температур ± 50°, с гарантийным сроком в 15 лет и что б не дороже чем обычный. Посрамить, так сказать, криворуких неумех.
А то контроллер как на SSME, установленный непосредственно на двигателе не смогли сделать ни тогда, ни сейчас. Согласен позорище. Вы вот сейчас придёте и научите.

Цитата: adolfus от 20.09.2017 23:41:48В той схеме, что я привел, нет разницы между использованием результатов измерений на борту и на Земле – за это отвечает транспортный слой и он не виден ни на уровне датчиков, ни на уровне приложения, обрабатывающего измерения, ни на уровне актуатора, состояние которого меняется по результатам этого измерения. Кстати, существенно упрощается этап летных испытаний – радиоканал никак не связан ни с одной из других подсистем телеметрической системы. Эти компоненты "не знают" ничего о среде передачи и не используют это "знание" в процессе функионирования.

А традиционная схема телеметрии как с радиоканалом связана? Что милливольты с термопары "знают" о радиоканале?

Цитата: adolfus от 20.09.2017 23:41:48Насчет точности и достоверности. Все содержится в датчике. Датчик выдает пару "время:значение", которая в абсолютно идентичном виде возникает на стороне использования, будь то программа на Земле, или бортовая управляющая система. Тарировки хранятся в контроллере датчика и вообще не появляются снаружи ни в каком виде, хотя выгрузка их предусмотрена. Что касается порчи при передаче, то сегодня помехоустойчивое кодирование в практическом плане достигло такого высокого уровня, что в околоземном пространстве вплоть до ГСО данные в радиоканале не портятся даже при очень активном Солнце. Так что вопросы достоверности и точности замыкаются на службе времени и, собственно, процессе преобразования физичекой величины в числовое значение. Но это уже другая песня и она никакого отношения сугубо к космической телеи\метрии не имеет.

Здрасьте, приехали... Меня вообще не интересует "космическая телеметрия" сама по себе. Меня интересуют физические параметры моего изделия, они должны быть точно измерены, точно привязаны по времени и без искажений переданы мне. Каким способом это будет обеспечиваться мне глубоко пофиг.

Цитата: adolfus от 20.09.2017 23:41:48Насчет датчиков давления в условиях вибраций. Если стоит задача отделить пульсации давления от вибраций, распространяющихся по конструкции, то такая задача решалась еще в конце СССР. Решалась, правда, в оффлайне на IBM PC/AT 286/87.

Не стоит такая задача. Задача стоит создать надежно работающую приблуду (измерительная часть, контроллер, АЦП, память и т.д.) в условиях вышеупомянутых вибраций

Цитата: перегрев от 21.09.2017 00:06:55... контроллер как на SSME, установленный непосредственно на двигателе не смогли сделать ни тогда, ни сейчас.

Это тот, который на M68000? А что, в Вашем двигателе другой пайки, кроме как в контроллере нет? Или она тоже разваливается в условиях вибраций?

Цитата: перегрев от 21.09.2017 00:18:38Меня вообще не интересует "космическая телеметрия" сама по себе. Меня интересуют физические параметры моего изделия, они должны быть точно измерены, точно привязаны по времени и без искажений переданы мне. Каким способом это будет обеспечиваться мне глубоко пофиг.

Именно это можно услышать от любого Заказчика. За ней обычно следует что-то вроде: "У вас, как у Исполнителя, должен быть соответствующий задел уровня O1, иначе какого черта Вы вобще тут?".

Цитата: перегрев от 21.09.2017 00:18:38А традиционная схема телеметрии как с радиоканалом связана? Что милливольты с термопары "знают" о радиоканале?

Милливольты не знают, но та часть, которая эти милливольты мультиплексирует, цифрует и кодирует "знает". Как на передающей, так и на приемной стороне. В том смысле, что вся эта система настолько монолитна, что с технической стороны замена кодера одного типа на на другой встает в переработку всего решения целиком. Хотя, например, какое отношение метод кодирования оцифрованного аналога может иметь к модуляции... Слышал от разработчиков спутников ДЗЗ, что они вообще не заморачиваются кодированием с коррекцией ошибок – просто пакетируют цифру с АЦП и подают на модулятор.

Цитата: adolfus от 21.09.2017 08:39:00Это тот, который на M68000? А что, в Вашем двигателе другой пайки, кроме как в контроллере нет? Или она тоже разваливается в условиях вибраций?

А кто сказал, что "разваливается пайка"? Пайка то как раз держит, традиционные датчики тоже паяют. Я сказал только лишь то, что разместить аппаратную часть системы аварийной защиты и управления непосредственно на двигателе РД-0120 не получилось. Не осилили в СССР. Та же проблема возникла и для перспективной многоразовой двигательной установки (ПМДУ), головник настаивал на включение САЗУ как СЧ в двигатель, наши специализированные конторы от такой радости отбрыкивались как чёрт от ладана. Насколько я помню, их озабоченность вызывал виброустойчивость имеющейся элементной базы.

Цитата: slavae от 21.09.2017 09:24:33То есть за несколько десятков лет так никто и не смог выяснить где то тонкое место, которое рвётся?

Ну Вы же не озаботились... А кроме Вас больше и некому.

Цитата: adolfus от 21.09.2017 08:44:50Именно это можно услышать от любого Заказчика. За ней обычно следует что-то вроде: "У вас, как у Исполнителя, должен быть соответствующий задел уровня O1, иначе какого черта Вы вобще тут?".

Вы или неправильно поняли, или цитируете чей-то неправильный пересказ. При выполнении ОКР, строго говоря, вообще нет никакого "задела уровня 0₁". Литера О и последующие присваиваются документации по результатам приемочных испытаний, изготовление опытных образцов и их отработка проводятся по безлитерной документации.

Цитата: adolfus от 21.09.2017 09:17:17Милливольты не знают, но та часть, которая эти милливольты мультиплексирует, цифрует и кодирует "знает".

Знаете, тогда я просто не понимаю, чем пакет сформированный в АЦП датчика (метка времени, признак параметра и значение) отличается от пакета сформированного в АЦП системы (метка времени, признак параметров и значение)

Цитата: adolfus от 21.09.2017 09:17:17Как на передающей, так и на приемной стороне. В том смысле, что вся эта система настолько монолитна, что с технической стороны замена кодера одного типа на на другой встает в переработку всего решения целиком. Хотя, например, какое отношение метод кодирования оцифрованного аналога может иметь к модуляции... Слышал от разработчиков спутников ДЗЗ, что они вообще не заморачиваются кодированием с коррекцией ошибок – просто пакетируют цифру с АЦП и подают на модулятор.

Я сразу сказал, что как работает радиоканал представляю себе крайне в общих чертах. Поэтому по поводу чего и как там кодируется, как и на что это влияет ничего сказать не могу.

Уважаемый перегрев!
Хочу немного Вас дополнить.
1) Пускай товарищ почитает на башорге статью почему промахнулись американские ракеты Пэтриот во время войны "Буря в стакане". Как и французские космические ракеты. А там всего то мелочь - накопленная погрешность после запятой
2) Почему у американцев до сих пор нет маневрирующих кинетических перехватчиков ??? Пускай посмотрит эту сторону вопроса. Почему у американцев до сих пор нет корректируемых снарядов??? супер крутая электронная держава, а простейшего дешевого корректируемого в полете траекторию снаряда в товарных количествах нет.
3) Сразу видно, что человек ни разу не писал программы по опросу и записи данных с датчиков. Так вот - опросить датчики - это самая быстрая операция, а вот буферизировать, сохранить и передать - самая медленная. Сможет он сходу назвать хоть одну СУБД реального времени? Если честно, я отыскал такую только одну - её использует Росатом в своих продуктах на АЭС.
ЗЫ. Я писал такую программу - она была многопоточная, так как запись в БД была самой медленной операцией (специально оптимизировал работу с минимальными задержками).
4) Насчет соединения в единую сеть - как то видел пост человека, что в России есть тепловозы, где система управления работой агрегата построена на Ethernet сети - вполне это допускаю, так как там зарезервированной пропускной способности вполне хватит для управления процессами в реальном времени. Для ракет это не всегда приемлемо. Достаточно вспомнить Булаву. Процессы настолько скоротечны, что система не успевала реагировать. Пришлось применять совсем другие решения, прежде чем добились успеха.

Цитата: slavae от 21.09.2017 09:24:33То есть за несколько десятков лет так никто и не смог выяснить где то тонкое место, которое рвётся?

 
разумеется выяснили (FMEA & DFMEA process) - таких узких мест в любой технике сложнее карандаша вагон и маленькая тележка. все узкие места не расшить - ни времени, ни ресурсов не хватит.
 
и еще одно - изделие должно быть не только способным выдержать высокие нагрузки, но и должно оторваться от стартового стола.
 
абсолютно надежное изделие такого не подразумевает.

Цитата: Superwad от 21.09.2017 10:28:30Уважаемый перегрев!
Хочу немного Вас дополнить.
1) Пускай товарищ почитает на башорге статью почему промахнулись американские ракеты Пэтриот во время войны "Буря в стакане". Как и французские космические ракеты. А там всего то мелочь - накопленная погрешность после запятой
...

Я расскажу одну историю, которая как мне кажется хорошо иллюстрирует не очевидные проблемы, возникающие при оцифровке измерений. Индуктивный датчик оборотов, маленький, современный, очень симпатичный.  Индуктивный датчик работает очень просто – на роторе имеются магнитные (или немагнитные) вставки, прохождение вставки через магнитное поле вызывает пичок напряжения. Пички считаем, делим на количество вставок получаем обороты. Прекрасно датчик работал, потом вдруг при обработке его сигнала стали ловить АВД (аварийное выключение двигателя) на запуске.  Выяснилось, что при срабатывании агрегатов пневмогидравлической схемы в сигнале датчика появляется помеха в виде второго пичка, АЦП честно все пички регистрирует, но обороты получаются удвоенные от фактических. Причем дефект проявлялся не на всех датчиках. Разработчика и изготовителя датчика вывернули наизнанку. Вторичный преобразователь переделали полностью, введя в него алгоритм распознавания помехи, который тоже работал через раз. Все основательно друг с другом переругались, метрологи с испытателями, испытателя с конструкторами, конструкторы с метрологами, ОТК со всеми сразу. В итоге выяснилось, что причиной дефекта является не датчик, а... ротор. Точнее изменение технологии его изготовления. 
Вопрос, а если бы мы имели дело с датчиком в котором совмещены первичное и вторичное преобразование?
Во-первых, далеко не факт, что на микроконтроллере можно реализовать алгоритм распознавания помехи.
А во-вторых, хрен бы мы эту помеху увидели.
Так, что как пишут "небратья": "Не всё так однозначно" 

Цитата: adolfus от 19.09.2017 08:29:30Вы с кем-то меня путаете. Я не утверждал, что шаттлы угробили одноразовые РН. Меня тема многоразовых РН против одноразовых РН совершенно не интересует.  Я сказал, что головокружение от успехов в деле вывода на орбиту [абстрактного груза] затормозило развитие космической отрасли. Затормозило настолько, что еще десять лет назад опрос датчиков и прочие циклограммы на РН и РБ исполнялись шаговыми искателями, как на телефонной станции Петрограда во времена Ленина. При этом проектирование этих гаргар выполнялось, тем не менее, в САПРах. "Цифровой Прогресс" появился только пять лет назад, а должен был в 90-х. И не просто цифровой, а в рамках единого для всй отрасли стандарта. Чтобы даже желания не возникало сказать "если говорить о телеметрии, то она индивидуальна практически для каждого пуска". В НАСА проблемой мегараспилов индивидуальности телеметрии не только на уровне пусков, но на уровне типов объектов озаботились в 80-х и в 90-х проблема была решена.

Но Вы же сказали, что "Если бы процесс разработки не был практически остановлен...". В контексте чего это было сказано? Разговор как раз шёл о том, что шаттломания затормозила развитие одноразовых РН. То, что это не так (по-крайней мере в СССР), я Вам весьма доходчиво показал, после чего Вы начали рассказывать о застое в телеметрии. Ну тут я не буду выступать, перегрев Вас разжевал вместе с косточками и не подавился. Только добавлю, что и "продвинутые" западные носители и КА таки выставляют взаимные требования и по ЭМС, и по объему телеметрии и точно также выпускают проекты на тему "информационно-телеметрического обеспечения" каждого пуска ...

Цитата: перегрев от 21.09.2017 09:46:00Знаете, тогда я просто не понимаю, чем пакет сформированный в АЦП датчика (метка времени, признак параметра и значение) отличается от пакета сформированного в АЦП системы (метка времени, признак параметров и значение)

Отличается тем, что данные от источника генерируются не для системы,  а для потребителя. На одном конце датчик, на другом приложение. Между ними может быть что угодно и им об этом знать не требуется. В том смясле, что функционирование датчиков и потребителей их данных должно быть инвариантно к той среде, поверх которой они функционируют. Датчику и приложению фиолетово, какая там система по какому там каналу и какими пакетами будет обеспечивать их коммуникации. Они взаимодействуют друг с другом согласно своим собственным протоколам, используя свои собственные форматы пакетов, о которых нижележащим уровням системы знать без надобности. Задача системы понарезать/склеить из этих прикладных данных свои пакеты, как ей удобно для доставки. Ее задача поток байт переправить на другой конец, а там хоть трава не расти – получатель разберется и распарсит полученный поток как нужно.