priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2024-67-11-975-983pribor-316Research ArticleМЕТОДИЧЕСКОЕ И ПРОГРАММНО-ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМMETHODOLOGICAL AND SOFTWARE-INFORMATION SUPPORT FOR THE FUNCTIONING OF AUTOMATED SYSTEMSМетодика повышения надежности применения многоспутниковой группировки малых космических аппаратов дистанционного зондирования ЗемлиTechnique for improving the reliability of the application of multi-satellite group of small spacecrafts for remote sensing of the earthПавловА. Н.PavlovA. N.

Александр Николаевич Павлов — д-р техн. наук, профессор; кафедра автоматизированных систем управления космических комплексов; СПИИРАН, лаборатория информационных технологий в системном анализе и моделировании; вед. научный сотрудник

Alexander N. Pavlov — Dr. Sci., Professor; Department of Automated Control Systems for Space Complexes; St. Petersburg Institute for Informatics and Automation of the RAS, Laboratory of Information Technologies in Systems Analysis and Modeling, Leading Researcher

pavlov62@list.ruКолесникД. Ю.KolesnikD. Yu.

Денис Юрьевич Колесник — канд. техн. наук; кафедра автоматизированных систем управления космических комплексов; преподаватель

Denis Yu. Kolesnik — PhD; A. F. Department of Automated Control Systems for Space Complexes, Lecturer

kolesnikden@rambler.ruГордеевА. В.GordeevA. V.

Андрей Владимирович Гордеев — адъюнкт; кафедра автоматизированных систем управления космических комплексов

Andrey V. Gordeev — Post-Graduate Student; Department of Automated Control Systems for Space Complexes

grd611@bk.ruВоенно-космическая академия им. А. Ф. Можайского; Санкт-Петербургский федеральный исследовательский центр Российской академии наукA. F. Mozhaisky Military Space Academy; Federal Research Center of the RASВоенно-космическая академия им. А. Ф. МожайскогоA. F. Mozhaisky Military Space Academy2024071220246711975983Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20242024Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/316

Сформулирована актуальность научной задачи повышения показателей надежности применения многоспутниковой группировки малых космических аппаратов (МКА) дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) при обслуживании территориально-распределенных объектов наблюдения. Предложена методика оперативной смены конфигурации функциональных элементов бортовых систем МКА ДЗЗ, участвующих в детальном наблюдении объекта, с учетом рационального расхода системного технического ресурса группировки в целях повышения показателей надежности ее применения. В качестве основной бортовой системы рассмотрена система управления движением МКА при реализации режимов точной ориентации и перенацеливания. Приведено описание входных данных для реализации процесса планирования оперативной смены конфигурации функциональных элементов бортовой аппаратуры. Процесс выбора конфигурации состоит из двух стадий: построения схемы функциональной целостности и формирования вероятностного полинома успешного функционирования системы управления движением и решения задачи выбора оптимальной конфигурации с учетом текущей наработки на отказ функциональных элементов системы. Приведены результаты вычислительных экспериментов. Разработанная методика доведена до уровня практического применения, позволяющего обеспечить равномерный расход системного технического ресурса группировки МКА при целевом применении.

The relevance of the scientific task of increasing the reliability of the use of a multi-satellite grouping of small spacecrafts for remote sensing of the Earth in the maintenance of geographically distributed observation objects is formulated. A method of operational change of configuration of functional elements of onboard systems of small spacecraft remote sensing equipment involved in detailed observation of an object is proposed, taking into account rational consumption of the system technical resource of the group in order to improve the reliability indicators of its application. The motion control system of small spacecraft during implementation of precise orientation and retargeting modes is considered as the main on-board system. A description of the input data for implementation of the process of planning operational change of configuration of functional elements of on-board equipment is given. The process of configuration selection consists of two stages: construction of a functional integrity scheme and formation of a probabilistic polynomial of successful operation of the motion control system and solution of the problem of selection of the optimal configuration taking into account the current mean time between failures of the functional elements of the system; the results of computational experiments are presented. The developed method is brought to the level of practical application, allowing for uniform consumption of the system technical resource of the small spacecraft group during its intended use.

многоспутниковая группировкадистанционное зондирование Землитерриториально распределенный объект наблюдениятехнический ресурсвыбор конфигурации бортового комплексаmulti-satellite groupingremote sensing of the Earthgeographically distributed object of observationtechnical resourcechoice of onboard complex configurationисследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 24-29-00706.the study was supported by the Russian Science Foundation, grant No. 24-29-00706.ReferencesPavlov A. N., Ivanov D. V., Pavlov D. A. et al. Optimization of network redundancy and contingency planning in sustainable and resilient supply chain resource management under conditions of structural dynamics // Annals of Operations Research. 2019.Pavlov A., Ivanov D., Pavlov D., & Slinko A. Annals of Operations Research, 2019, DOI:10.1007/s10479-019-03182-6.Сафронов С. Л., Ткаченко И. С., Иванушкин М. А., Волгин С. С. Современные подходы к созданию малых космических аппаратов дистанционного зондирования Земли на базе унифицированных платформ. Самара: Самар. гос. ун-т, 2019. 278 с.Safronov S.L., Tkachenko I.S., Ivanushkin M.A., Volgin S.S. Sovremennyye podkhody k sozdaniyu malykh kosmicheskikh apparatov distantsionnogo zondirovaniya Zemli na baze unifitsirovannykh platform (Modern Approaches to the Creation of Small Spacecraft for Remote Sensing of the Earth Based on Unified Platforms), Samara, 2019, 278 р. (in Russ.)Павлов А. Н., Павлов Д. А., Захаров В. В. Technology Resolution Criterion of Uncertainty in Intelligent Distributed Decision Support Systems // Studies in Computational Intelligence. 2020. Vol. 868. P. 365–373.Pavlov A.N., Pavlov D.A., Zakharov V.V. Studies in Computational Intelligence, 2020, vol. 868, рр. 365–373.Калинин В. Н., Кулаков А. Ю., Павлов А. Н. и др. Методы и алгоритмы синтеза технологий и программ управления реконфигурацией бортовых систем маломассоразмерных космических аппаратов // Информатика и автоматизация. 2021. Т. 20, № 2. С. 236–269.Kalinin V.N., Kulakov A.Yu., Pavlov A.N. et al. Informatics and Automation, 2021, no. 2(20), pp. 236–269. (in Russ.)Pavlov A. N., Vorotygin V. N., Pavlov D. A. Methodology of Structural–Functional Synthesis for the Small Spacecraft Onboard System Appearance // Stability and Control Processes. Cham: Springer Intern. Publ., 2022. P. 687–694.Pavlov A.N., Vorotygin V.N., Pavlov D.A. Stability and Control Processes, Cham, Springer International Publishing, 2022, рр. 687–694.Викторов Е. А., Бурлаков С. А., Якушенко С. А. и др. Научно-технические проблемы создания и применения группировок военных малых космических аппаратов связи для информационного обеспечения боевых действий // Междунар. журн. гуманитарных и естественных наук. 2023. № 3-2 (78). С. 6–11.Viktorov E.A., Burlakov S.A., Yakushenko S.A. et al. Mezhdunarodny zhurnal gumanitarnykh i yestestvennykh nauk, 2023, no. 3-2(78), pp. 6–11. (in Russ.)Pavlov A. N., Pavlov D. A., Kulakov A. Yu. et al. Investigation of the structural and functional reliability of the motion control and navigation system of a small spacecraft in the conditions of its multi-mode operation // Engineering Journal: Science and Innovation. 2021. № 11 (119).Pavlov A.N., Pavlov D.A., Kulakov A.Yu. et al. Engineering Journal: Science and Innovation, 2021, no. 11(119). (in Russ.)Кирилин А. Н., Ахметов Р. Н., Шахматов Е. В. и др. Опытно-технологический малый космический аппарат „Аист-2Д“. Самара: СамНЦ РАН, 2023.Kirilin A.N., Akhmetov R.N., Shakhmatov E.V., Tkachenko S.I., Baklanov A.I., Salmin V.V., Semkin N.D., Tkachenko I.S., Goryachkin O.V. Opytno-tekhnologicheskiy malyy kosmicheskiy apparat "AIST-2D" (Experimental and technological small spacecraft "AIST-2D"), Samara, 2017, 324 р. (in Russ.)Гордеев А. В., Павлов А. Н., Умаров А. Б. и др. Задача планирования реконфигурации системы управления движением малого космического аппарата дистанционного зондирования Земли в условиях неизвестной циклограммы его функционирования // Тр. МАИ. 2022. № 126. С. 447–498.Pavlov A.N., Umarov A.B., Kulakov A.Yu., Gordeev A.V. Trudy MAI, 2022, no. 126, pp. 447–498. (in Russ.)Гордеев А. В., Воротягин В. Н., Павлов А. Н. Способ оперативного оценивания живучести многорежимных сложных объектов // Тр. МАИ. 2023. № 132.Pavlov A.N., Gordeev A.V., Vorotyagin V.N. Trudy MAI, 2023, no. 132. (in Russ.)Гордеев А. В., Павлов А. Н., Колесник Д. Ю. и др. Исследование потенциальных возможностей системы управления движением и навигации малого космического аппарата в условиях существенной неопределенности реализации режимов ориентации // Авиакосмическое приборостроение. 2023. № 8. С. 23–37.Pavlov A.N., Kolesnik D.Ju., Gordeev A.V., Vorotyagin V.N. Aerospace Instrument-Making, 2023, no. 8, pp. 23–37. (in Russ.)Применение общего логико-вероятностного метода для анализа технических, военных организационно–функциональных систем и вооруженного противоборства: Монография / В. И. Поленин, И. А. Рябинин, С. К. Свирин, И. А. Гладкова; под ред. А. С. Можаева. СПб: Рег. отд. РАЕН, 2011. 416 с.Polenin V.I., Ryabinin I.A., Svirin S.K., Gladkova I.A. Primeneniye obshchego logiko-veroyatnostnogo metoda dlya analiza tekhnicheskikh, voyennykh organizatsionno-funktsional'nykh sistem i vooruzhennogo protivoborstva (Application of the General Logical-Probabilistic Method for the Analysis of Technical, Military Organizational and Functional Systems and Armed Confrontation), St. Petersburg, 2011, 416 р. (in Russ.)Зеленцов В. А., Павлов А. Н. Распределение требований к надежности функциональных элементов бортового оборудования космического аппарата с учетом возможности их реализации // Авиакосмическое приборостроение. 2022. № 12. С. 3–13.Zelentsov V.A., Pavlov A.N. Aerospace Instrument-Making, 2022, no. 12, pp. 3–13. (in Russ.)Спесивцев А. В., Павлов А. Н. Особенности выбора факторного пространства при оценивании и прогнозировании состояния сложного объекта // Изв. вузов. Приборостроение. 2022. Т. 65, № 12. С. 920–924.Spesivtsev A.V., Pavlov А.N. Journal of Instrument Engineering, 2022, no. 12(65), pp. 920–924, DOI: 10.17586/0021-3454-2022-65-12-920-924. (in Russ.)Алёшин Е. Н., Павлов А. Н., Павлов Д. А. и др. Модель планирования выполнения комплекса операций обработки информации в неоднородной распределенной системе с учетом многорежимности ее функционирования // Тр. ВКА им. А. Ф. Можайского. 2022. № 683. С. 13–20.Aleshin E.N., Pavlov A.N., Pavlov D.A. et al. Proc. of the A.F. Mozhaisky Military Space Academy, 2022, no. 683, pp. 13-20. (in Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.