به نام یگانه خالق هستی
TELEMETRY
TRACKING
COMMAND
دورسنجی ، ردیابی و فرمان TTC
دورسنجی ، ردیابی ، فرمان TT&C
بخشی از این سیستم ها بر روی ماهواره و بخشی دیگر در ایستگاه کنترل زمینی قرار می گیرد . سیستم دور سنجی داده های مستخرج از سنگرهایی را که بر روی سفینه فضایی قرار دارند ارسال می کند . این داده ها وضعیت عادی و شرایط سفینه فضایی را از طریق یک اتصال دور سنجی با ایستگاه کنترل دامنه و فراز زاویه های سمت ماهواره فراهم می آورد . اندازه گیریهای مکرر این سه شاخص امکان محاسبه عناصر و اجزای مدار را فراهم می کنند که از طریق آنها می توان تغییر در مدار ماهواره را کشف و آشکار کرد.
بر اساس داده های دورسنجی دریافت شده از ماهواره و داده های مداری بدست آمده از سیستم ردگیری ، سیستم کنترل در جهت تصحیح موقعیت و مختصات سفینه فضایی مورد استفاده قرار می گیرد . همچنین از این داده ها جهت کنترل جهت نشانه روی آنتن ترکیب بندی نظام ارتباطاتی جهت تناسب یابی با مقتضیات جابه جایی اطلاعات و عمل قطع و وصل بر روی سفینه فضایی نیز استفاده می شود .
موضوع تحقیق: زیر مجموعه TT&C در ارتباطات ماهواره ای
TT&Cچیست ؟
اهداف:
ذخیره سازی و آنالیز اطلاعات به وسیله ماهواره فضایی و مخابره کردن آن در ایستگاه زمینی .
تعیین موقعیت و سرعت ماهواره های مختلف.
TT&Cمغز ماهواره ها و سیستم های عامل هستند .
دریافت فرمان از پایگاه زمینی.
مقدمه چینی و عملیات پاکسازی
دریافت فرمان از ایستگاههای زمینی
کنترل کردن سیستم های مختلف ماهواره
اتصال با پایگاه زمینی TT&C
زیر سیستم TT&Cدر ماهواره ها
قادر به نظارت و کنترل عملیات
در طول عمر ماهواره در شرایط
طبیعی و اضطراری می باشد.
سیستم پشتیبانی زمینی (GSS)
پایگاه TT&C
مرکز کنترل ماهواره SCC
مدار آزمایش سرویس پایگاه بازبینی
ماهواره های شبیه سازی شده پویا
شبکه اتصال زمینی
وظایف ایستگاه های TT&C:
نشانه گذاری با استفاده از آنتن های ماهواره که به صورت اتوماتیک پیگیری می شود.
دریافت و کشف رمز مسافت سنجی از ماهواره ها .
پخش و توزیع اطلاعات مسافت سنجی کشف رمز شده به ایستگاه های SCCوIOT/ISM
دریافت دستور العمل از SCCواجرای فرمان .
انتقال فرمان ها به ماهواره .
انتقال دریافت و تفسیر محدوده سیگنال ها.
مرکز کنترل ماهواره
SCCوظایف زیر را انجام می دهد:
استقبال از بررسی مسافت سنجی و دامنه اطلاعات .
نمایش فرمان واقعی مسافت سنجی اطلاعات ،شرایط ماهواره و پیکره بندی آن .
محدود کردن ازمایش و زنگ خطر .
4.محاسبات مدار برای نگهداری ایستگاه ماهواره (مدار محاسبات ایستگاه های ماهواره ای برای ماندن ).
5.تحلیل عملکرد برنامه ها .
6.تولید فرمان.
7.پیکره بندی سیستم ارتباطات و نمایش وضعیت (درجه).
ایستگاه IOT/ISM تست مدار/سرویس بررسی و نظارت
وظایف IOT/ISM:
آزمایش های درجه بندی کردن /آزمایش های تنظیم کردن یا کالیبره کردن .
انجام آزمایش های ارتباط برای تعیین کردن عملکرد دستگاه در مدار.
اجرای خود کار و نظارت تاثیر پذیر ترافیک ترانسپاندر(اجرای خود کار و نظارت و بررسی تاثیر پذیر ارتباط تراسپاندر)
انجام آزمایش برای تعیین طول دوره تنزل ترانسپاندر.
بررسی خودکار ماهواره برای کاربرد نشانه گذاری.
شبیه سازی ماهواره های پویا
ماهواره های شبیه سازی پویا همه زیر سیستم ها را در ماهواره شبیه سازی و طراحی می کنند ،مثل یک وسیله کمک اموزشی پرسنل مرکز کنترل زمینی را با عملیات کنترل ماهواره اشنا می کند و همچنین عملیات پرواز هواپیما را چک می کند وبررسی امادگی نرم افزار و سخت افزار زمینی را برای عملیات اصلی میسر میسازد.
مسافت سنجی
در انجا فرایند ارتباطات اتوماتیک جمع اوری شده و سپس انتقال داده میشود به تجهیزات گیرنده برای بررسی ،نمایش و ضبط.
اطلاعات مسافت سنجی طبقه بندی شده به شرح زیر است:
عملیات (مثل دمای باطری ها)
ماموریت ماهواره (مثل جمع اوری کردن اطلاعات عملی)
سنجش از دور (مسافت سنجی یا دور سنجی)
بعضی از اطلاعات عملیات :
دما
فشار
ولتا‍‍ژو جریان
عملیات پایگاه :شکل خاموش /روشن بودن ،شکل ظاهری /خرابی بودن
…ادامه
عملیات افزونگی (نسخه برداری از یک ویژگی به منظور جلوگیری از خرابی سیستم که نتیجه بد عمل کردن ان است را افزونگی گویند.)
وضعیت اطلاعات گام{تراکم کاراکتر ها روی یک خط چاپ شده pitch} (درجه)،رول(تلاطم داشتن ،غلتش)،انحراف سیگنال
اتلاف انرژی
دستور تقویت یا باز پخش
نقاط سنجش از راه دور :
دو نوع نقاط سنجش از راه دور وجود دارند :
آنالوگ :نوع 500
دیجیتال:نوع 500
سنجش از راه دور
وظایف سنجش از راه دور عبارتند از :
مجموعه سازی از اطلاعات دیگر زیر سیستم ها
رمز گذاری ،فشرده سازی و تقسیم بندی کردن اطلاعات
انتقال اطلاعات به ایستگاه زمینی
مراحل سنجش از دور
تبدیل کردن پارامتر های فیزیکی به سیگنال های الکتریکی قابل شمارش و اندازه گیری (مثل :ارتعاش،دما)
سیگنال بعد عددی شده و به وسیله امواج رادیویی به زمین منتقل می شود.
ایستگاه دریافت مخابره زمینی می بایست اطلاعات را یکباره از سیگنالهای رسیده استخراج کند و به شکلی که کامپیوتر بعدا بتواند پردازش کند نمایش دهد.
ردیابی(پیگیری)
هدف ردیابی عبارت است از:
موقعیت صفینه فضائی (مسافت یابی)
سرعت فضا پیما (از اثر داپلر برای اندازه گیری سرعت
استفاده شده است)
مسافت یابی
اهنگ مسافت یابی
یک سری صداها که به سفینه فضائی فرستاده می شود
صداهای فرستاده شده به وسیله ترانسپاندر سفینه فضائی برگشت داده می شود.
فازهای مختلف اندازه گیری می شود میان فرستاده ودریافت شده وسپس مسافت تعیین می شود
فرکانس های مشخص صداها برای تجزیه کردن
پهنای باند کوتاه
مسافت یابی(سیستم اندازهگیری مسافت)
اندازه گیری سرعت رادیال (شعاعی)
اثرداپلر
سیستم پشتیبانی زمینی و انتقال فرامین به سفینه فضائی
کنترل فرایند
خاموش/روشن کردن فرستنده
زمان بندی فعالیت برخی تجهیزات
تنظیم کردن ارتفاع ماهواره
دانلود کردن نرم افزار جدید
فرمان
دو نوع فرمان اساسی معمولا مخابره می شود:
فرمان انالوگ (فرامین نظم):تنظیم یک پارامتر بر روی صفحه مدار ماهواره برای سک ارزش خاص و ویژه (برای مثال :جریان مارپیچ از یک TWT)
فرامین دیجیتال (عددی):برای بارگذاری در یک کامپیوتر یا حافظه با سیستم فرامین باینری(برای مثال :باز یا بسته کردن یک رله)
برخی از فرامین دور
منظم کردن انبساط باطری خورشیدی (انبساط ماتریس خورشیدی)
توانا یا ناتوان کردن باطری پویا
انتخاب جریان شارژ
انتخاب اجزاء زائد
On/off پرتابه ها
on/off ردیاب
…ادامه
فرمانها ، مطابق مدل مخصوص انتخاب شده می توان به صورت ذیل طبقه بندی کرد :
اجرای فوری بعد از پذیرش
ذخیره کردن در حافظه و اجرا کردن روی فرمان مخصوص پذیرش
ذخیره کردن در حافظه و اجرای آن وقتی که در یک زمان معین فعال شده یا وقتی که به وسیله یک سیگنال تولیدی به وسیله زیر دستگاه ها روی صفحه مدار ماهواره فعال شده است .
Uplink : لینک های رو به بالا
در Uplink دو نوع سیگنال مخابره می شود .
سیگنال فرامین دور (Telecommnaoand)
سیگنال های (ranging) یا مسافت یابی
Uplink (در استاندارد ESA)
لینک های فرمان به وسیله یک موج حامل تهیه می شوند که در آن فرکانس وابسته است به باند استفاده شده و فاز یا فرکانس مدوله شده به وسیله یک زیر حامل در حدود چند کیلو هرتز (به عنوان مثال 8khz) )
Uplink در استاندارد ESA
برای اندازه گیری مسافت یابی دو صدای (کوتاه و بلند) فرستاده می شوند به وسیله سیگنالهای فرامین دور در لینک های رو به بالا یا Uplink .
Down link لینک های رو به پائین
در Down link سیگنالهای ذیل مخابره می شوند :
سیگنالهای Telmetry یا مسافت سنجی
بررسی فرمان
سیگنالهای مسافت یابی یا Ranging
link Down در استاندارد ESA
لینک های مسافت سنجی تهیه می شوند به وسیله یک موج حامل که آن موج حامل فرکانس یا فاز مدوله شده به وسیله یک زیرحامل در حدود چند کیلو هرتز .(به عنوان مثال 32khz)
همچنین صداهای مسافت یاب برگشت داده می شوند به وسیله سیگنالهای مسافت سنج یا Telmetry
بلوک دیاگرام TT&C
تجهیزات زیر دستگاههای TT&C
دو نوع تجهیزات داریم:
تجهیزات RF (فرکانس رادیویی)
الف-گیرنده ها ب-فرستنده ها ج-آنتن ها
تجهیزات دیجیتالی:
الف-مدولاتورها و دمدولاتورها ب- کامپیوترها ج- رابط های ماهواره
فرکانس Tx : 2.2to2.3 GHZ
کانال فرمان : PCM(NRZ)-PSK/PM
توان خروجی : 8w
وزن فرکانس Rx : از 2.0 to 2.1GHZ
: 3.3kg
اندازه : 270x180x104mm
نمونه هایی از گیرنده و فرستنده ها :
فرکانس RX: باند 14GHZ
فرکانس TX: باند 12GHZ
کانال فرمان : RCM/FSK/FM
کانال مسافت سنجی : PCM/PSK/PM
توان خروجی : 0.4/6.3w
وزن : 4.5kg
اندازه : 268x217x130mm
فرکانس RX : باند 30GHZ
فرکانس TX : 2.2to2.3GHZ
کانال فرمان : PCM-PSK/PM
گستره توان : 10w
وزن : 2.14kg
اندازه : 204x194x98
کدها و استانداردهایی برای ماهواره های GEO
Telecommand (فرمان دور)
استاندارد نوع ESA : PCM/PSK/PM or FM
استاندارد نوع US : PCM/PSK/PM
Telemetry(مسافت سنج): PCM/PSK/PM
TT&C
مسافت سنج ها یا (ranging):
استاندارد ESA : صدای بلند 100KHZ و صدای کوتاه 16/20KHZ
استاندارد US : صدای بلند 27.777KHZ و صدای کوتاه مدوله شده یک زیرحامل 19KHZ
نرخ بیت Bit Rate
لینک های فرمان و مسافت سنج ها لینک هایی با سرعت ذره ای پائین هستند .
سرعت ذره ای مسافت سنجها : در حدود چند ده bit/s تا کیلو bits/s
سرعت ذره ای فرمانها : حدود چند صد bit/s تا چندین kbit/s
داده گردانی روی صفحه مدار OBDH
پردازش فرمان(کدگشایی،ارزیابی،تصدیق،اجرا)
فراگرفتن،متراکم سازی،کدکردنوقالب بندی سیگنالهای مسافت سنج
پردازش وذخیره سازی(مدیریت روی صفحه مدار،ذخیره سازی اطلاعات روی مسافت سنج)
داده گردانی روی صفحه مدار OBDH
ادامه…OBDH
همزمانی وزمانبندی اطلاعات ومدیریت جابه جایی:
(مدیریت زمانی روی صفحه مداروتوزیع زمانبندی روی صفحه مدار وسیگنالهای ساعت در زیردستگاهها. رخدادهای زمانی واندازه گیری ها ومدیریت جابه جایی بین زیردستگاهها)
…ادامه
بررسی وکنترل:فراگیری وتحلیل پارامترهای خطایاب واگاهی دهنده وتصمیم گیری(به عنوان مثال:تغییربه مدل پایداروپیکربندی دوباره)وتولیدواجرای فرمانهای مناسب
یکی از مشخصات مهم لینک فرمان security(امنیت)میباشد
اهداف security:
کشف خطاوتصحیح خطای کدها
تکرار برای بازبینی(تصدیق)
اجرای به تعویق افتاده فرمانها
رمزدارکردن اطلاعات
Security
رمزدارکردن لینک های TT&C
شیوه های حفاظت ز لینک های ماهواره شامل زیر میباشد:
استفاده از روش رمزدارکردن(Encryption)
استفاده ازفرکانس رادیویی قدرت بالا در up linkها
پراکنده ساختن طیف ارتباطات
داشتن یک رابط دیجیتالی منحصربه فرد برای هرماهواره
با تشکر از توجه شما