ระบบสื่อสารผ่านดาวเทียมส่วนบุคคลของ Messenger ระบบสื่อสารอวกาศ "เมสเซนเจอร์" ลักษณะทางเทคนิคของส่วนพื้นที่

ระบบ การสื่อสารอวกาศ“เมสเซนเจอร์”

วัตถุประสงค์ของระบบ

ระบบสื่อสารวงโคจรต่ำ Gonets จัดให้ การสื่อสารส่วนบุคคลผู้ใช้ที่สามารถอยู่ได้เกือบทุกที่ในโลก ระบบประกอบด้วยพื้นที่และ ส่วนพื้นดินและมุ่งเน้นทั้งการให้บริการด้านการสื่อสารแก่ผู้ใช้รายบุคคลและการสร้างระบบองค์กร

ขอบเขตการใช้งานหลักและความสามารถของระบบสื่อสาร Gonets:

• การสร้างเครือข่ายการสื่อสารเฉพาะแผนก (การธนาคาร การแพทย์ การบริหาร)
• สร้างความมั่นใจในการสื่อสารกับดินแดนห่างไกลของรัสเซียด้วยโครงสร้างพื้นฐานที่ด้อยพัฒนา (Far North, Siberia, Far East ฯลฯ );
• ติดตามสภาพและตำแหน่งของยานพาหนะ กำหนดพิกัดโดยใช้ระบบ (GPS/Glonass) ด้วยความแม่นยำสูงสุด 100 เมตร
• การควบคุมการขนส่งสินค้าด้วยการส่งสัญญาณเส้นทางจราจรไปยังศูนย์จัดส่งการติดตามระยะไกล
• การติดตามการรวบรวมด้านสิ่งแวดล้อมและอุตสาหกรรม ข้อมูลทางวิทยาศาสตร์(จีโอเดติก อุทกวิทยา จากเซ็นเซอร์แผ่นดินไหว ฯลฯ );
• การส่ง/การรับข้อความหรือไฟล์ข้อความในรูปแบบใดๆ (สูงสุด 200 กิโลไบต์)
• การถ่ายโอนข้อมูลจากเซ็นเซอร์ที่อยู่ในวัตถุระยะไกลไปยัง โหมดออฟไลน์หรือโดยการสำรวจกลุ่มของศูนย์จัดส่ง
• การเชื่อมต่อกับบริการไปรษณีย์ เครือข่ายองค์กรหรืออินเทอร์เน็ต

องค์ประกอบของระบบ

ระบบการสื่อสารของ Messenger ประกอบด้วยองค์ประกอบหลักสี่ประการ:

• ส่วนพื้นที่;
• ขั้วต่อกราวด์ การปรับเปลี่ยนต่างๆจัดให้มีการสื่อสารส่วนตัว
• สถานีระดับภูมิภาคที่อนุญาตการสื่อสารระหว่างสมาชิกของระบบ Gonets และสมาชิกของเครือข่ายสาธารณะตลอดจนทำหน้าที่จัดการการสื่อสารในภูมิภาค
• ศูนย์ควบคุมระบบซึ่งให้การควบคุมระบบสื่อสาร Messenger และ กลุ่มวงโคจรดาวเทียม

ดังที่ระบุไว้ข้างต้น การดำเนินการตามขั้นตอนของโปรแกรม "Gonets" นั้นถูกกำหนดไว้: "Gonets-D1", "Gonets-D1M", "Gonets" ซึ่งประสานงานกับการเติบโตของจำนวนผู้บริโภคและการปรับปรุงคุณภาพของบริการที่มีให้ ทุกขั้นตอนจะแตกต่างกันไปตามโครงสร้างของส่วนพื้นที่เป็นหลัก

ส่วนพื้นที่

ส่วนอวกาศของระบบประกอบด้วยดาวเทียมที่มีวงโคจรขั้วโลกใกล้เป็นวงกลมที่ระดับความสูง 1,300-1,500 กม. ดาวเทียมตั้งอยู่ในระนาบที่แตกต่างกัน ซึ่งมีระยะห่างเท่ากันโดยสัมพันธ์กันตามแนวลองจิจูดของโหนดจากน้อยไปมาก

การออกแบบดาวเทียมของระบบ "Gonets" ดำเนินการบนพื้นฐานของประสบการณ์ 30 ปีในการสร้างและดำเนินการ ระบบวงโคจรต่ำการสื่อสารในรัสเซีย ทำให้สามารถสร้างดาวเทียมเบาที่มีน้ำหนัก 225 กิโลกรัมได้

การสร้างส่วนพื้นที่จะดำเนินการโดยการเปิดตัวกลุ่ม

การสื่อสารระหว่างเทอร์มินัลภาคพื้นดินจะเกิดขึ้นผ่านดาวเทียมเมื่ออยู่ภายในช่วงการมองเห็นวิทยุของเทอร์มินัล เนื่องจากดาวเทียมที่อยู่เหนือจุดที่กำหนดบนพื้นผิวโลกสามารถปรากฏขึ้นได้หลายครั้งต่อวันโดยมีเวลาเฉลี่ย 8 นาที เมื่อใช้ดาวเทียมดวงเดียวเวลาในการรอสำหรับเซสชันการสื่อสารจึงเป็นเวลาหลายชั่วโมง เพื่อลดเวลารอสำหรับเซสชันการสื่อสาร จำเป็นต้องเพิ่มจำนวนดาวเทียมในระบบและจำนวนระนาบการโคจร

หลักการจัดระบบการสื่อสารในระบบ

การสื่อสารภายในภูมิภาคที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 5,000 กม. (จุดมองเห็นวิทยุของดาวเทียมหนึ่งดวง) ดำเนินการในช่วงเวลาที่ใกล้เคียงกับความเป็นจริง ในเวลาเดียวกัน ภายในภูมิภาค สมาชิกของระบบ Gonets จะสร้างการสื่อสารระหว่างกันโดยตรงผ่านดาวเทียม และสถานีระดับภูมิภาคจะถูกใช้เพิ่มเติมกับสมาชิกของเครือข่ายสาธารณะ

หากสมาชิกอยู่ในภูมิภาคต่าง ๆ แล้ว ข้อมูลดิจิทัลส่งผ่านทางอีเมล ข้อความที่ส่งไปยังดาวเทียมจะถูกจดจำและส่งไปยังผู้รับเมื่อเขาปรากฏในโซนการมองเห็นวิทยุของดาวเทียมนี้ เวลาในการส่งข้อมูลในกรณีนี้คือหลายชั่วโมง

การลดเวลาในการส่งข้อมูลในระบบ Gonets นั้นเป็นไปไม่ได้ เนื่องจากเป็นที่ยอมรับว่าประมาณ 80% ของการรับส่งข้อมูลนั้นอยู่ภายในภูมิภาค การสร้างการสื่อสารระหว่างสมาชิกของภูมิภาคต่างๆ ในช่วงเวลาที่ใกล้เคียงกับความเป็นจริงนั้นเป็นไปได้โดยอาศัยระบบอื่นๆ เข้ามาเกี่ยวข้องเพิ่มเติม

ลักษณะทางเทคนิคของส่วนพื้นที่

วิธีการส่งดาวเทียมระบบขึ้นสู่วงโคจร:

• “ มาตุภูมิ” - การเปิดตัวกลุ่มดาวเทียม 9 ดวง
• “ พายุไซโคลน” - การปล่อยดาวเทียม 6 ดวงเป็นกลุ่ม
• “ Rokot” - การปล่อยดาวเทียม 3 ดวงเป็นกลุ่ม
• "คอสมอส" - การเปิดตัวครั้งเดียว

ขั้วต่อกราวด์

เนื่องจากดาวเทียมวงโคจรต่ำของกอนซ์ตั้งอยู่ใกล้โลกมากกว่าดาวเทียมค้างฟ้า จึงจำเป็นต้องมีคุณลักษณะด้านพลังงานที่ต่ำกว่าเพื่อให้แน่ใจว่ามีการสื่อสาร ช่วยให้สามารถใช้เครื่องปลายทางภาคพื้นดินแบบพกพาราคาประหยัดได้ไม่ซับซ้อนกว่าวิทยุเคลื่อนที่ของตำรวจทั่วไป จอเทอร์มินัลใช้พลังงานจากแบตเตอรี่พลังงานแสงอาทิตย์และแบตเตอรี่ และไม่จำเป็นต้องบำรุงรักษาตามคุณสมบัติ

อาคารผู้โดยสารภาคพื้นดินของ Gonets ช่วยให้เข้าถึงได้โดยตรง ช่องสัญญาณดาวเทียม, เช่น. สื่อสารโดยตรงกับดาวเทียมที่อยู่ในโซนการมองเห็นวิทยุ การสื่อสารกับดาวเทียมจะถูกสร้างขึ้นโดยอัตโนมัติโดยไม่ต้องมีส่วนร่วมของผู้ปฏิบัติงาน ขั้วต่อกราวด์มีการดัดแปลงหลายอย่างที่ออกแบบมาเพื่อ หลักการทั่วไป- สิ่งเหล่านี้สามารถพกพาได้ อุปกรณ์พกพามีคุณสมบัติครบถ้วน อุปกรณ์ที่ทันสมัยการส่งข้อความ

อุปกรณ์ผู้ใช้ (เทอร์มินัล) ของการดัดแปลงต่างๆ:

• เทอร์มินัลแบบพกพาเทอร์มินัลแบบพกพา แอปพลิเคชันสากล, ทำงานกับพีซีหรือ แป้นพิมพ์ภายนอกพร้อมจอแสดงผล ให้การถ่ายโอนข้อมูลที่ความเร็วสูงสุด 9.6 Kbps รวมถึงการส่งข้อความแฟกซ์ที่ความเร็ว 2.4 Kbps
• ขั้วรับ.เพจเจอร์ดาวเทียมและตัวเลขพร้อมเสาอากาศแส้และจอแสดงผล ปริมาณข้อความเพจแบบดิจิทัลและตัวเลขและตัวอักษรที่ส่งมีความยาวสูงสุด 125 อักขระ (1 Kbit)
• สถานีปลายทางอยู่กับที่ติดตั้งโดยตรงกับผู้ใช้ส่วนบุคคลหรือส่วนรวมและสามารถเชื่อมต่อได้ เครือข่ายท้องถิ่นประเภทอีเธอร์เน็ต ประเภทเสาอากาศ - ประตูหมุนหรือแบน รวมอยู่ในแพ็คเกจ สายเสาอากาศมีองค์ประกอบยึดสำหรับติดตั้งภายนอก แหล่งจ่ายไฟ - ไฟหลัก 220 V, 50 Hz.
• เทอร์มินัลมือถือ- จอเทอร์มินัลพร้อมอุปกรณ์ระบุตำแหน่งที่ออกแบบมาเพื่อติดตั้งบนรถยนต์และวัตถุเคลื่อนที่อื่นๆ แหล่งจ่ายไฟมาจากแบตเตอรี่ 12 V ทำงานในโหมดบำรุงรักษาและไม่ต้องดูแล
• เทอร์มินัลอัตโนมัติเครื่องรับส่งสัญญาณที่ออกแบบมาสำหรับการติดตั้งในภาชนะที่ไม่ได้รับความร้อน บนท่อส่งน้ำมันและก๊าซ และจุดควบคุมสิ่งแวดล้อม การตั้งโปรแกรมโหมดการทำงานของเทอร์มินัลอัตโนมัติและอินพุต/เอาต์พุตข้อมูลจากเซ็นเซอร์จะดำเนินการผ่านพอร์ตอนุกรม RS-232C

ลักษณะสำคัญของสิ่งอำนวยความสะดวกสมาชิก

อุปกรณ์ผู้ใช้งาน (ขั้ว) "Gonets"

สถานีบริการสมาชิกแบบพกพา "Gonets"

เทอร์มินัลโมเด็ม "Messenger"

สถานีสมาชิกอัตโนมัติ "Gonets"

การปรับเปลี่ยนเทอร์มินัลภาคพื้นดินมีความแตกต่างกันในบริการที่มีให้: การส่งข้อความแบบสองทาง การกำหนดตำแหน่งของวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่และการส่งข้อมูลไปยังศูนย์กลาง การรับข้อความแบบวงกลม การส่งข้อมูลจากเซ็นเซอร์ควบคุม การโทรส่วนตัว วิทยุโทรศัพท์ รวมถึงตำแหน่งการติดตั้ง : สถานที่อยู่กับที่ อุปกรณ์ที่สวมใส่ได้หรือพกพาได้ วัตถุที่เคลื่อนไหว เซ็นเซอร์ควบคุมที่ไม่ต้องบำรุงรักษา

สถานีภูมิภาค

สถานีภูมิภาคได้รับการติดตั้งในสถานที่ถาวรและให้บริการโซลูชั่นสำหรับงานต่อไปนี้:

• การจัดระบบการสื่อสารของระบบ "Messenger" ภายในภูมิภาค
• การเชื่อมต่อระบบ Gonets เข้ากับเครือข่ายสาธารณะและสร้างความมั่นใจในการสื่อสารระหว่างระบบ Gonets และระบบอื่น ๆ
• การบริการลูกค้าและการนำเสนอใบแจ้งหนี้สำหรับการให้บริการแก่ลูกค้า

ศูนย์ควบคุมระบบ

ศูนย์ควบคุมระบบแก้ปัญหาสองงานหลัก:

• การจัดการกลุ่มดาวบริวารในวงโคจร ได้แก่
  • การวางแผนและการประสานงานการดำเนินงานของกลุ่มดาวในวงโคจร
  • การรับและการวิเคราะห์ข้อมูลทางเทเลเมตริก
  • การสร้างและการส่งข้อมูลคำสั่งและซอฟต์แวร์สำหรับการควบคุมดาวเทียม
  • ดำเนินการวัดวิถีและกำหนดพารามิเตอร์วงโคจรของดาวเทียม

ศูนย์ควบคุมภารกิจ

• การจัดการระบบสื่อสาร ได้แก่
  • การจัดสรรทรัพยากรระบบ ( แบนด์วิธ) ระหว่างผู้บริโภคที่แตกต่างกัน
  • การประสานงานและการวางแผนการทำงานของสถานีภูมิภาค รวมถึงการถ่ายโอนข้อมูลเทคโนโลยีที่จำเป็นไปยังสถานีเหล่านั้น
  • ตรวจสอบการทำงานขององค์ประกอบระบบการสื่อสารและการอนุญาตให้นำไปใช้งาน

ข้อมูลจำเพาะ

แผนภาพการทำงานของระบบ

นำเสนอข้อมูลเกี่ยวกับระบบดาวเทียมวงโคจรต่ำ "Gonets D1M" และระบบย่อย พิจารณาพารามิเตอร์ทางเทคนิคของพื้นที่และกลุ่มสมาชิก มีการอธิบายการตัดสินใจหลักในการใช้งานระบบ เพย์โหลดดาวเทียม และเทอร์มินัลผู้ใช้
ให้ข้อมูลเกี่ยวกับระบบดาวเทียม LEO "Gonets D1M" และระบบย่อย ตรวจสอบพารามิเตอร์ทางเทคนิคของส่วนพื้นที่และส่วนลูกค้า อธิบายการตัดสินใจหลักในการใช้งานระบบ เพย์โหลด และเทอร์มินัลผู้ใช้

อันเดรย์ ซารอฟ
รองประธานคนที่หนึ่ง - หัวหน้าฝ่ายออกแบบ อันเดรย์ ซารอฟ
รองประธานคนที่ 1 – หัวหน้าผู้สร้าง

คำสำคัญ:

ระบบดาวเทียม ระบบวงโคจรต่ำ

ระบบดาวเทียม, ระบบ LEO

ขอแนะนำให้พิจารณาระบบสื่อสารผ่านดาวเทียมวงโคจรต่ำ (LOSC) เป็นระบบอวกาศระดับอิสระ ประการแรก ความน่าสนใจของ NSSS เกี่ยวข้องกับความเป็นไปได้ในการให้บริการสมาชิกทั่วโลก และ/หรือการรวบรวมข้อมูลทั่วโลก นอกจากนี้ ยังมีการเชื่อมต่อวิทยุพลังงานสูงซึ่งช่วยให้สามารถใช้อุปกรณ์สมาชิกที่มีเสาอากาศแบบมีทิศทางและแบบไม่มีทิศทางได้เล็กน้อย นั่นคือการใช้เทอร์มินัลสมาชิกขนาดเล็ก (AT) ปัจจัยบวกที่สำคัญคือความล่าช้าของสัญญาณในระบบดังกล่าวมีน้อยมาก

มีการสังเกตความสนใจเป็นพิเศษในระบบการสื่อสารในวงโคจรต่ำในช่วงทศวรรษ 1990 จำนวนโครงการมีเป็นหลายสิบโครงการ อย่างไรก็ตาม คุณประโยชน์และโอกาสทางการค้าของ NSSS ถูกประเมินไว้สูงเกินไปอย่างชัดเจน เนื่องจากมีเพียงไม่กี่รายที่สามารถคาดการณ์การพัฒนาอย่างรวดเร็วของเครือข่ายโทรศัพท์เคลื่อนที่ภาคพื้นดินในช่วงปลายทศวรรษ 1990

แม้จะมีมุมมองร่วมกันว่าโครงการทั้งหมดสำหรับการสร้าง NSSS ไม่ได้เป็นไปตามความคาดหวัง แต่ระบบดังกล่าวทั้งหมดที่ครั้งหนึ่งเคยถูกนำไปใช้อย่างเต็มรูปแบบได้พิสูจน์ความเกี่ยวข้องแล้ว และตอนนี้อยู่ในขั้นตอนของการสร้างรุ่นต่อไป: Orbcomm กำลังปรับใช้ Orbcomm -2, อิริเดียมกำลังใช้งาน IridiumNext, Globalstar คือ Globalstar-2 ทั้งหมดนี้พิสูจน์ว่าความเกี่ยวข้องของระบบสื่อสารผ่านดาวเทียมเคลื่อนที่นั้นไม่ได้เป็นอดีตแต่อย่างใด แต่มีอนาคตที่สมควรได้รับ นอกเหนือจากงานการสื่อสารโดยตรงแล้ว ในปัจจุบัน NSSS ยังแก้ปัญหาที่เกี่ยวข้องอีกมากมายที่เกี่ยวข้องกับการรวบรวมและการส่งข้อมูล

ปัจจุบันมีระบบอวกาศประมาณ 17 ระบบที่ได้นำไปใช้จริง

ควรสังเกตว่าระบบเหล่านี้ทั้งหมดทำงานด้วยการสนับสนุนจากรัฐบาล เนื่องจากประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจมักปรากฏในพื้นที่ที่เกี่ยวข้อง นั่นคือ มีผลกระทบทางเศรษฐกิจทวีคูณ ระบบ “Gonets” ภายในประเทศเป็นของระบบการส่งข้อมูลและสามารถทำหน้าที่ของระบบรวบรวมข้อมูลในระดับโลกได้

การพัฒนาโครงการ "Messenger"

งานภายในกรอบของงานออกแบบและพัฒนา Gonets-M ดำเนินการตามโครงการอวกาศของรัฐบาลกลางของรัสเซีย (2544-2549 และ 2549-2558) เพื่อเพิ่มความจุของระบบโดยการขยายย่านความถี่ที่ใช้เพิ่ม ความเร็วในการส่งข้อมูลในลิงค์วิทยุ “ Earth-space” สูงถึง 9.6 Kbit/s และในลิงค์วิทยุอวกาศ-Earth สูงถึง 76.8 Kbit/s โดยการสร้างระบบ “Gonets-D1M” ที่ทันสมัยโดยกลุ่มดาววงโคจรของ Gonets- ยานอวกาศ M (ยานอวกาศ 12 ลำ) และดำเนินการทดลองยานอวกาศ Gonets-D1 ณ เดือนธันวาคม พ.ศ. 2556 OG ประกอบด้วยยานอวกาศ Gonets-M จำนวน 6 ลำ ซึ่งอยู่ระหว่างการทดสอบการบิน และยานอวกาศ Gonets-D1 จำนวน 1 ลำ ในปี 2014 มีการวางแผนที่จะปล่อยยานอวกาศอีก 6 ลำซึ่งกำลังผลิตจำนวนมาก มีการวางแผนที่จะรักษา OG SC "Gonets-M" ไว้ในองค์ประกอบปกติก่อนที่จะใช้งาน OG SC "Gonets-M1" โดยการปล่อยดาวเทียมอนุกรมอีก 9 ดวง ขั้นตอนที่สองจะจบลงด้วยการสิ้นสุดการทำงานของยานอวกาศ Gonets-M สุดท้ายซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ OG มาตรฐาน ตั้งแต่ปี 2009 งานได้เริ่มกำหนดลักษณะทางเทคนิคของยานอวกาศ Gonets-M1 ที่มีแนวโน้มและจากเวลานี้เราสามารถพูดคุยได้ เกี่ยวกับการเริ่มต้นระยะที่ 3 ในการพัฒนาโครงการ “Messenger” จนถึงขณะนี้ยังไม่มีการตัดสินใจขั้นสุดท้ายเกี่ยวกับการสร้างระบบ

การสร้างกลุ่มดาววงโคจร

การสร้างกลุ่มดาววงโคจรของระบบสื่อสารผ่านดาวเทียมส่วนบุคคลแบบมัลติฟังก์ชั่นและระบบส่งข้อมูล "Gonets-D1M" ควรให้การสื่อสารที่ต่อเนื่องและทั่วโลกสำหรับผู้บริโภคด้วยขนาดกะทัดรัด (ไม่เกิน 360 กรัมและปริมาตรไม่เกิน 0.4 dm3) ต่ำ - กำลังไฟ (ไม่เกิน 10 W ต่อการปล่อย) และอุปกรณ์ส่งข้อมูลราคาถูก (สูงถึง 1,000 ดอลลาร์) ควรสังเกตว่าข้อกำหนดความต่อเนื่องค่อนข้างเข้มงวด และเพื่อให้บรรลุผลนั้น จำเป็นต้องใช้จำนวนที่มีนัยสำคัญ ยานอวกาศในกลุ่มดาววงโคจร โดยปกติแล้ว ความต้องการความต่อเนื่องในการสื่อสารโดยมีความน่าจะเป็น P ใกล้เคียงกับระดับหนึ่งและในระดับหนึ่งของโลก ข้อกำหนดสำหรับการใช้พลังงานต่ำของอุปกรณ์สื่อสารหมายถึงความสูงของวงโคจรยานอวกาศ ควรต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ อย่างไรก็ตาม ข้อกำหนดของความเป็นสากลและความต่อเนื่องทำให้จำเป็นต้องเพิ่มความสูงและความเอียงของวงโคจรของยานอวกาศ ดังนั้น ปัญหาจึงมีหลายพารามิเตอร์และหลายเกณฑ์

ทางเลือกของโครงสร้างการโคจรของระบบอวกาศ Gonets อยู่ที่การค้นหาจำนวนยานอวกาศขั้นต่ำที่ให้ความต่อเนื่องเพียงครั้งเดียว (ด้วยความน่าจะเป็น P) และการครอบคลุมทั่วโลก ภายใต้ข้อจำกัดต่อไปนี้ (รูปที่ 1 ตารางที่ 1):

1. ระดับความสูงที่กำหนดของยานอวกาศทุกลำเท่ากับ 1,500 กม. และวงโคจรทั้งหมดมีความเยื้องศูนย์และความโน้มเอียงเท่ากัน
2. จำนวนยานอวกาศในแต่ละระนาบคือ 3;
3. ความเอียงของวงโคจรของยานอวกาศคือ 82.5 องศา (สำหรับความโน้มเอียงนี้ มีเส้นทางการปล่อยที่เชี่ยวชาญสำหรับยานปล่อย Rokot จากคอสโมโดรม Plesetsk)
4. เพื่อรักษาลักษณะ spatiotemporal ของกลุ่มวงโคจรตลอดอายุการใช้งานของยานอวกาศ Gonets-M อุปกรณ์แต่ละชิ้นจึงมี "ของไหลทำงาน" ที่เพียงพอที่จะปรับวงโคจรตามคำสั่งจากโลกเป็นเวลา 5-7 ปี
5. การก่อตัวที่เป็นที่ยอมรับของกลุ่มดาวที่มีดาวเทียมวงโคจรต่ำ 12 ดวง "Gonets-M" โดยแต่ละดวงมี 3 ดวงใน 4 ระนาบ ควรตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีเวลาแฝงในการสื่อสารขั้นต่ำที่มุมเงย ≥ 10 องศา และความน่าจะเป็น P = 0.9

เมื่อเลือกพารามิเตอร์ของวงโคจร ผลกระทบของรังสีคอสมิกก็ถูกนำมาพิจารณาด้วย

วัตถุประสงค์และคุณลักษณะของระบบ

ระบบสื่อสารผ่านดาวเทียมส่วนบุคคลแบบมัลติฟังก์ชั่น (MSPSS) “Gonets-D1M” ได้รับการออกแบบมาเพื่อส่งข้อมูลและให้บริการการสื่อสารต่อไปนี้แก่สมาชิกที่อยู่ที่ใดก็ได้ในโลก:

• การแลกเปลี่ยนข้อความระหว่างผู้บริโภคภาคพื้นดิน (AT-AT)
• การกำหนดตำแหน่งของผู้ใช้มือถือ
• การรวบรวมข้อมูลอัตโนมัติจากเซ็นเซอร์ที่ติดตามสถานะของวัตถุใด ๆ รวมถึงวัตถุที่ไม่มีใครดูแล การรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับตำแหน่งของวัตถุ
• การส่งข้อความแบบวงกลมไปยังกลุ่มสินทรัพย์ภาคพื้นดิน
• การสื่อสารด้วยเสียงของผู้ใช้มือถือและเครื่องเขียนที่อยู่ในโซนการมองเห็นวิทยุเดียวกันของยานอวกาศ (AT-AT)
• การส่งข้อความฉุกเฉินจากรถยนต์ไปยังศูนย์จัดส่งของผู้บริโภค (ข้อความฉุกเฉินจะถูกสร้างขึ้นโดยอัตโนมัติในรถยนต์เมื่อกดปุ่ม "ตกใจ" ที่แสดงแยกกัน หรือมีการเปิดใช้งานเซ็นเซอร์ฉุกเฉินและมีข้อมูลเกี่ยวกับพิกัดของยานพาหนะและเวลาของเหตุการณ์ );
• ปฏิสัมพันธ์ของกองทุนผู้บริโภค MSPSS "Gonets-D1M" กับเครือข่ายสาธารณะ อินเทอร์เน็ต และเครือข่ายภาคพื้นดินอื่น ๆ

MSPSS “Gonets-D1M” ใช้การตรวจสอบสิทธิ์สมาชิกใน BTK ของยานอวกาศ รวมถึงการป้องกันข้อมูลเข้ารหัสในช่องควบคุมยานอวกาศ ลักษณะทางเทคนิคหลักของ MSPSS “Gonets-D1M” กับดาวเทียม “Gonets-M” กลุ่มดาววงโคจรแสดงไว้ในตารางที่ 2

องค์ประกอบการทำงานของระบบและปฏิสัมพันธ์ของระบบย่อย

MSPSS "Gonets-D1M" ในรูปแบบของส่วนประกอบประกอบด้วยพื้นที่ที่ซับซ้อน ศูนย์การสื่อสาร ศูนย์ควบคุมระบบ และสิ่งอำนวยความสะดวกในการผู้บริโภคภาคพื้นดินในรูปแบบของเทอร์มินัลผู้ใช้ (AT) ศูนย์การสื่อสารควบคุมโหมดการทำงานของยานอวกาศในแง่ของการสื่อสารและการส่งข้อมูล การกำหนดเส้นทางข้อความผู้บริโภคระหว่างภูมิภาคที่ให้บริการและไปยังเครือข่ายภายนอก

เพื่อให้บริการแก่ผู้บริโภคในอาณาเขตของสหพันธรัฐรัสเซียโดยใช้ศูนย์การสื่อสารจึงมีการติดตั้งสถานีภูมิภาค 4 แห่งซึ่งปฏิบัติการในช่วง 0.2–0.3 GHz - ในมอสโก, ดินแดนครัสโนยาสค์ (Zheleznogorsk), Tiksi, Yuzhno-Sakhalinsk ในการเชื่อมต่อกับการเปิดตัวช่วงใหม่ 0.3–0.4 GHz สถานีภูมิภาคแบบดูอัลแบนด์ได้รับการพัฒนาซึ่งจะแทนที่สถานีภูมิภาคที่มีอยู่ในปัจจุบัน และจะถูกติดตั้งใน Murmansk, Norilsk, Rostov-on-Don ด้วย ระบบใช้การเข้าถึงหลายครั้งแบบแบ่งเวลา ซึ่งในทางกลับกันจะต้องมีการซิงโครไนซ์สิ่งอำนวยความสะดวกทางอากาศและภาคพื้นดิน และการสร้างกรอบการเข้าถึงหลายครั้งแบบแบ่งเวลา (TDMA)

การซิงโครไนซ์การทำงานของสิ่งอำนวยความสะดวกบนกระดานและภาคพื้นดินในกรอบ TDMA นั้นดำเนินการโดยใช้สัญญาณเครื่องหมาย (MS) ซึ่งในพื้นที่บริการบางแห่งจะถูกส่งโดยยานอวกาศทั้งหมดของระบบที่ความถี่เดียวกันที่เลือกมาเป็นพิเศษ และมีข้อความพิเศษ (คำซิงค์) สำหรับการสร้างโดยวิธีภาคพื้นดินของเฟรม TDMA ที่ซิงโครไนซ์กับ BTK MS ของยานอวกาศที่แตกต่างกันจะถูกเว้นระยะห่างจากกันตามเวลาเพื่อขจัดอิทธิพลซึ่งกันและกันในโซนการมองเห็นวิทยุทั่วไป

บริการสำหรับสมาชิก (สิ่งอำนวยความสะดวกสำหรับผู้บริโภคภาคพื้นดิน) ในช่วง 0.2–0.3 GHz และ 0.3–0.4 GHz สามารถทำได้ในหนึ่งใน 3 โหมด:

• ส่วนบุคคล - ด้วยการแลกเปลี่ยนแพ็คเกจข้อความโดยตรงผ่าน BTK ของยานอวกาศโดยไม่ต้องใช้วิธีการสื่อสารที่ซับซ้อนบนภาคพื้นดิน โหมดนี้มักใช้เพื่อให้บริการหน่วยงานของรัฐ ศูนย์การสื่อสารภาคพื้นดินได้รับรายงานจากเซสชันการสื่อสารที่เสร็จสมบูรณ์สำหรับการบัญชีในระบบการเรียกเก็บเงิน
• กลุ่ม – สำหรับผู้สมัครสมาชิกที่อยู่ในโซนการมองเห็นวิทยุทั่วไป BRTK พร้อมกันออกคำสั่งไปยังกลุ่มสมาชิกเพื่อส่งข้อมูล ในโหมดนี้ ตามกฎแล้ว เทอร์มินัลสมาชิกแบบอัตโนมัติจะถูกสำรวจ
• ด้วยการใช้วิธีการสื่อสารที่ซับซ้อน - แพ็คเกจข้อความที่แลกเปลี่ยนระหว่างวิธีภาคพื้นดินของผู้บริโภคจะถูกส่งผ่านตัวทวนสัญญาณบนยานอวกาศไปยังสถานีภูมิภาคที่กำหนดเส้นทางเพื่อลดเวลาในการจัดส่ง

ในด้านการให้บริการ MSPSS “Gonets-D1M” โต้ตอบกับอินเทอร์เน็ตเท่านั้น จุดเชื่อมต่อคือศูนย์ควบคุมการสื่อสารที่ซับซ้อน (CCC) ในปัจจุบัน ไม่ได้มีการวางแผนการเชื่อมต่อไว้ เพื่อให้มีการเชื่อมต่อ VPN ที่จัดพร้อมกันสูงสุด 8 รายการกับพีซี และจำนวนการเชื่อมต่อ VPN ที่จัดพร้อมกันของผู้บริโภคเพื่อให้บริการอย่างน้อย 100 รายการ (ในระยะเริ่มแรก) มีให้เข้าถึงเว็บ, FTP, เซิร์ฟเวอร์อีเมล มีการกรองการรับส่งข้อมูลการป้องกันการโจมตีเครือข่ายและการรับรองความถูกต้องของผู้บริโภคที่เชื่อมต่อ

การกำหนดตำแหน่งของ AT ควบคู่กับเครื่องรับ GLONASS สามารถทำได้เกือบทุกความถี่ การหยุดชะงักในการสื่อสารจะได้รับการชดเชยโดยความสามารถของเครื่องปลายทางในการสะสมข้อมูลการนำทางเกี่ยวกับเส้นทางของผู้ใช้บริการพร้อมกับการส่งข้อมูลไปยังศูนย์ตรวจสอบในภายหลังเมื่อยานอวกาศปรากฏในโซนการมองเห็นวิทยุของ AT

น้ำหนักบรรทุกของยานอวกาศ Gonets-M

มุมมองทั่วไปของดาวเทียม Gonets-M แสดงในรูปที่ 2 คอมเพล็กซ์ด้านเทคนิควิทยุออนบอร์ด (BRTC, รูปที่ 3) “ Sadko” ใช้เป็นเพย์โหลดซึ่งรวมถึงอุปกรณ์รับและส่งสัญญาณออนบอร์ด ศูนย์คอมพิวเตอร์ และศูนย์ควบคุมวงโคจรวิทยุ (RKO) และระบบโทรมาตร (TS) ศูนย์ซอฟต์แวร์และช่องทางการให้บริการ

BTK เป็นรีเลย์คอมเพล็กซ์ที่ประกอบด้วยรีพีทเตอร์สองตัว รีพีตเตอร์ตัวหนึ่งทำงานในช่วงความถี่ 259–265 MHz (D1) (ความถี่ทั้งหมด 16 ตัวอักษร) ส่วนอีกตัวหนึ่งทำงานในช่วงความถี่ 312–315 MHz สำหรับการรับสัญญาณและ 387–390 MHz สำหรับการส่งสัญญาณ (D2)

ตัวทวนสัญญาณช่วง D1 ทำงานในโครงสร้างของสัญญาณและข้อความที่ใช้ในระบบ “Gonets-D1”

รีพีทเตอร์ทั้งสองได้รับผ่านเสาอากาศทั่วไป A1 การแยกตามช่วงจะดำเนินการโดยใช้ไดเพล็กซ์เซอร์ DP แต่ละช่องความถี่มีตัวกรองและเครื่องขยายสัญญาณรบกวนต่ำ LNA

ในทวนสัญญาณ D1 ช่องรับสัญญาณหนึ่งช่องทำงานในโหมดระบบ "Gonets-D1" และอีกสามช่องเป็นช่องสัญญาณ "เย็น"

เครื่องทวนสัญญาณ D2 มีช่องรับสัญญาณ 13 ช่อง ซึ่งสามารถเปิดได้ขึ้นอยู่กับโหลด BRTK อย่างน้อยที่สุด ช่องรับสองช่องจะเปิดอยู่เสมอ ใช้สำหรับส่งสัญญาณหนึ่งหรือสองช่อง ขึ้นอยู่กับโหลด แต่ละช่องส่งสัญญาณจะมีสำรอง "เย็น" ช่องสัญญาณส่งคืนใช้เวลามัลติเพล็กซ์ของสัญญาณ

รีพีทเตอร์ส่งผ่านเสาอากาศสองตัว – A2 และ A3 เอาต์พุตของครึ่งชุดแรกของเครื่องส่งสัญญาณช่วง D1 และเอาต์พุตของครึ่งชุดสองชุดของเครื่องส่งสัญญาณช่วง D2 ซึ่งซ้ำซ้อนบนหลักการ "ร้อน/เย็น" จะเชื่อมต่อกับเสาอากาศเดียวผ่านตัวเปลี่ยนทิศทาง

เอาต์พุตของครึ่งชุดที่สองของเครื่องส่งสัญญาณช่วง D1 (ซึ่งเป็นตัวสำรอง "เย็น") และอีกครึ่งชุดสองชุดของเครื่องส่งสัญญาณช่วง D2 อีกชุดหนึ่ง ซึ่งซ้ำซ้อนบนหลักการ "ร้อน/เย็น" จะเชื่อมต่อกับเสาอากาศอื่นผ่านทาง ตัวพลิกหน้ากระดาษ

เส้นทางการรับทั้งหมดถูกสร้างขึ้นเหมือนกัน: หลังจากเส้นทางการขยายเชิงเส้น การประมวลผลสัญญาณดิจิตอลจะดำเนินการ: ดีโมดูเลชั่น การถอดรหัส และการบีบอัด รับสัญญาณที่มีความถี่ 455 kHz สำหรับการประมวลผลแบบดิจิตอล

เส้นทางการส่งสัญญาณก็ถูกสร้างขึ้นเหมือนกัน: สัญญาณถูกสร้างขึ้นโดยโมดูเลเตอร์ดิจิทัล

โมดูเลเตอร์และดีโมดูเลเตอร์ถูกนำมาใช้บนพื้นฐานของตัวประมวลผลสัญญาณและเป็นส่วนหนึ่งของคอมพิวเตอร์คอมเพล็กซ์ออนบอร์ด (OBC)

โมเด็มเชื่อมต่อผ่านบัสทั่วไป ฟังก์ชั่นการรับรองความถูกต้องดำเนินการโดยทางโปรแกรม โดยมีซอฟต์แวร์พิเศษติดตั้งอยู่ในซอฟต์แวร์ BRTK

โปรเซสเซอร์ (สร้างโมดูลคอมพิวเตอร์หลัก) ยังเชื่อมต่อกับบัสทั่วไปซึ่งควบคุมและประสานงานการทำงานของโปรเซสเซอร์อื่น ๆ ใช้ฟังก์ชันการสลับแพ็กเก็ตและให้การสื่อสารกับศูนย์ควบคุมออนบอร์ด (OCU) ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ วัตถุ. คอมพิวเตอร์ออนบอร์ดคอมเพล็กซ์ (OBC) นั้นถูกสร้างขึ้นโดยระบบมัลติโปรเซสเซอร์ (โปรเซสเซอร์ที่รวมเข้าด้วยกันโดยบัสทั่วไป) และพร้อมกับงานควบคุมและการประมวลผลจะทำหน้าที่ของการแลกเปลี่ยนโทรศัพท์ออนบอร์ดโดยให้การเชื่อมต่อสำหรับสมาชิก

การสร้าง BRTK ช่วยให้คุณสามารถเพิ่มจำนวนเดโมดูเลเตอร์ที่เชื่อมต่อพร้อมกันได้สูงสุดและทำให้สามารถเปลี่ยนโครงสร้างของข้อความในช่องวิทยุได้ช่วยให้คุณพัฒนาฟังก์ชันการทำงานโดยการเชื่อมต่อโมดูลซอฟต์แวร์และฮาร์ดแวร์เพิ่มเติมโดยไม่ต้องเปลี่ยนโครงสร้างโดยรวมของ ระบบฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์

อุปกรณ์ของผู้ใช้

ปัจจุบัน MSPSS "Gonets-D1M" ในช่วง D1 ใช้ AT-SN-4 แบบอยู่กับที่และเทอร์มินัลสมาชิกมือถือ AT-MN-4 (พัฒนาในปี 1990) ผลิตโดย Izhevsk Radio Plant OJSC เพื่อทำการทดสอบการบินของยานอวกาศ Gonets-M ในช่วง D2 สถาบันวิจัยวิทยาศาสตร์ JSC แห่งเครื่องมือความแม่นยำ (มอสโก) ได้พัฒนาและผลิตต้นแบบ 10 ลำของการดัดแปลงพื้นฐานของเครื่องบิน (ตารางที่ 3) สำหรับผู้ใช้ที่มีศักยภาพ ภายใต้กรอบของโครงการ Gonets-M R&D ระบบดาวเทียม Gonets OJSC (มอสโก) ร่วมกับ Geonavigator LLC (เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก) กำลังพัฒนา AT ขนาดเล็กในช่วง D2 (ขั้นตอนของการผลิตต้นแบบและการดำเนินการ การทดสอบเบื้องต้น)

ในแถบความถี่ D2 การเข้าถึงช่องสัญญาณดาวเทียมทำได้โดยวิธี TDMA (Time Division Multiple Access) โดยใช้การมอดูเลต GMSK ที่ดัดแปลง การส่งสัญญาณจะดำเนินการในช่วง 312–315 MHz จำนวนช่องสัญญาณการทำงานคือ 240 โดยมีขั้นตอนกริดความถี่ 12.5 KHz ช่องรับสัญญาณใช้คลื่นความถี่ 387–390 MHz จำนวนช่องสัญญาณคือ 240 โดยมีขั้นตารางความถี่ 12.5 KHz

การใช้วิธีการเข้ารหัสข้อมูล (รหัส convolutional และรหัส Reed-Solomon) ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการป้องกันสัญญาณรบกวนสูงของช่องสัญญาณและความน่าเชื่อถือในการส่งสัญญาณ ใน AT ขนาดเล็กสำหรับกลุ่มผลิตภัณฑ์ D2 ทุกรุ่นใช้เครื่องรับ GLONASS/GPS เพื่อซิงโครไนซ์กระบวนการรับและประมวลผลสัญญาณทั้งหมด และระบุตำแหน่งของผู้สมัครสมาชิก นอกจากนี้ยังมีโมเด็ม GSM ในตัวเพื่อขยายขีดความสามารถของผู้ใช้

ATs ขนาดเล็กเชิงโครงสร้างสำหรับกลุ่มผลิตภัณฑ์ D2 สร้างขึ้นจากโมดูล OEM สองโมดูลที่รวมเป็นหนึ่งเดียว: โมดูลหนึ่งแสดงถึงบอร์ดตัวรับส่งสัญญาณ โมดูลที่สองคือตัวควบคุมที่ควบคุมเครื่องรับ GLONASS/GPS และเครื่องรับส่งสัญญาณ GSM AT ถูกควบคุมโดยใช้อินเทอร์เฟซเว็บจากคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลหรืออุปกรณ์อื่นๆ ที่มีอินเทอร์เฟซ Wi-Fi, อีเทอร์เน็ต หรือ RS 485 อย่างน้อยหนึ่งอินเทอร์เฟซ

ตัวเลือกต่างๆ สำหรับเสาอากาศรับส่งสัญญาณขนาดเล็กที่มีประสิทธิภาพเพียงพอในการแก้ปัญหาปฏิสัมพันธ์ "KA⇔AT" แบบสองทางกำลังได้รับการพัฒนา

มีการวางแผนว่ายานพาหนะเหล่านี้จะถูกผลิตขึ้นในสามรุ่น: แบบอยู่กับที่ แบบเคลื่อนย้ายได้ และแบบเคลื่อนย้ายได้ โดยสามารถใช้งานในโหมดบำรุงรักษาและไม่ต้องดูแลได้ สามารถเชื่อมต่อผู้ใช้ได้สูงสุด 5 คน ซึ่งอยู่ในส่วนต่างๆ ของห้อง (เช่น เรือ เป็นต้น)

ชุด AT ต้องประกอบด้วยสามบล็อก: เสาอากาศ หน่วยรับส่งสัญญาณ (RTU) และชุดชาร์จและจ่ายไฟ ลักษณะทางเทคนิคหลักของ AT แสดงไว้ในตาราง 4.

เหตุผลในการพัฒนาระบบ

ตามแผนของรัฐบาล โดยเฉพาะอย่างยิ่ง "ยุทธศาสตร์การพัฒนาเขตอาร์กติกของสหพันธรัฐรัสเซียและการรับประกันความมั่นคงของชาติในช่วงจนถึงปี 2020" ดินแดนทางตอนเหนือสุดของตะวันออกไกลอยู่ภายใต้การพัฒนาอย่างแข็งขัน ซึ่งคิดไม่ถึงหากไม่ได้ให้บริการโทรคมนาคมแก่ภูมิภาคเหล่านี้ เพื่อวัตถุประสงค์ในการขนส่งผู้โดยสารอย่างปลอดภัย การขนส่งสินค้ารวมถึงวัตถุอันตราย กระทรวงคมนาคมรัสเซียได้ออกคำสั่งหมายเลข 20 ลงวันที่ 26 มกราคม 2555 และเลขที่ 285 ลงวันที่ 31 กรกฎาคม พ.ศ. 2555 ซึ่งกำหนดความจำเป็นในการติดตั้งอุปกรณ์นำทางด้วยดาวเทียมให้กับยานพาหนะ

การแก้ปัญหาที่ระบุนั้นดำเนินการภายใต้กรอบของการสร้างระบบข้อมูลอัตโนมัติของรัฐ "ERA-GLONASS" โดยใช้ช่องทางของผู้ให้บริการโทรศัพท์มือถือ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการแก้ปัญหาการครอบคลุมทางหลวงอามูร์ระบบ "Messenger" สามารถให้ความช่วยเหลือที่สำคัญในการแก้ปัญหาการตรวจสอบบนทางหลวงของรัฐบาลกลางด้วยความต้องการตรวจสอบยานพาหนะ 1.3 ล้านคัน และคำนึงถึงความครอบคลุมของทางหลวงของรัฐบาลกลางที่ 75% “Messenger” สามารถมีส่วนร่วมในการดำเนินการตามกฎระเบียบของรัฐบาลโดยคำนึงถึง งานติดตามยานพาหนะและโครงสร้างพื้นฐานการขนส่งในพื้นที่ที่ไม่ครอบคลุมโดยสัญญาณวิทยุภาคพื้นดิน

การพัฒนา Gonets-D1M MSPSS ในระยะกลางนั้นขึ้นอยู่กับข้อสรุปในปี 2555 ของสัญญาของรัฐบาลในการจัดหายานอวกาศ 8 ลำซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของหัวรบอวกาศและยานพาหนะปล่อยยานสำหรับการติดตั้งในปี 2558 ของกลุ่มดาววงโคจรมาตรฐานของ Gonets- ยานอวกาศ M (ยานอวกาศ 12 ลำ ) เช่นเดียวกับสัญญาของรัฐบาลที่วางแผนไว้สำหรับการจัดหาดาวเทียม Gonets-M 7 ดวงหลังปี 2558 เพื่อรักษาองค์ประกอบปกติของกลุ่มดาวในวงโคจร

ข้อสรุป

ลักษณะทางเทคนิคของ MSPSS “Gonets-D1M” กับ OG SC “Gonets-M” ที่ได้รับจนถึงปัจจุบันทำให้สามารถให้บริการรับส่งข้อมูลและในขอบเขตที่จำกัดอย่างยิ่งเฉพาะในสถานการณ์ฉุกเฉินเท่านั้น บริการสื่อสารด้วยเสียง (สูงสุด 2 ช่องต่อ 1 ยานอวกาศ)

เมื่อพิจารณาถึงความสามารถของ MSPSS "Gonets-D1M" เพื่อรับรองความเป็นสากลในการให้บริการรับส่งข้อมูล ขอแนะนำให้พิจารณาเข้าสู่ตลาดบริการระหว่างประเทศ โดยหลักแล้วสำหรับประเทศ CIS และประเทศพันธมิตร ซึ่งจำเป็นต้องแก้ไข จำนวนปัญหาขององค์กร การใช้เทคโนโลยี GLONASS/GPS และเทคโนโลยี "Messenger" แบบบูรณาการเมื่อให้บริการแก่ผู้บริโภคจะเพิ่มประสิทธิภาพในการใช้งานอย่างมีนัยสำคัญและสร้างผลกระทบทางเศรษฐกิจทวีคูณ

วรรณกรรม

1. ระบบอวกาศวงโคจรต่ำสำหรับการสื่อสารผ่านดาวเทียมส่วนบุคคลและการส่งข้อมูล / เอ็ด ผู้ออกแบบทั่วไปของระบบอวกาศมัลติฟังก์ชั่นสำหรับการสื่อสารผ่านดาวเทียมส่วนบุคคลและการส่งข้อมูล ประธานของ OJSC Gonets Satellite System A.I. – Tambov: Yulis Publishing House LLC, 2011. – 169 หน้า
2. Voropaev A. การตรวจสอบการขนส่ง: เมื่อวาน, วันนี้, พรุ่งนี้ // AutoTransInfo. – 2013. – ลำดับที่ 6. – หน้า 15–22.
3. Kasyanov A.I. ความปลอดภัยของยานพาหนะ: GLONASS มาช่วยเหลือเรา // GLO-NASS Bulletin – 2013 – อันดับ 1 – หน้า 42–46.
4. พื้นฐานการออกแบบยานอวกาศเพื่อรองรับข้อมูล: หนังสือเรียน เบี้ยเลี้ยง / V.E. Chebotarev, V.E. โคเซนโก. – ครัสโนยาสค์: ซิบ. สถานะ การบินและอวกาศ มหาวิทยาลัย 2554 – 488 หน้า