Введение

Подсистема бортовой обработки данных (OBDH) космического аппарата – это подсистема, которая передает и хранит данные между различными электронными блоками и наземным сегментом посредством подсистемы телеметрии, слежения и управления (TT&C). В первые десятилетия космической отрасли функция OBDH обычно рассматривалась как часть TT&C, особенно до широкого распространения компьютеров на борту. В последние годы функциональность OBDH значительно расширилась, и теперь она обычно считается отдельной подсистемой, отличной от TT&C, которая в настоящее время отвечает исключительно за радиосвязь между землей и космическим аппаратом. Типичные функции, выполняемые OBDH, включают:

Прием, коррекцию ошибок и декодирование телекоманд (TC) от TT&C
Передача телекоманд для исполнения целевой авионикой
Хранение телекоманд до определенного времени («телекоманды с временной меткой»)
Хранение телекоманд до определенной позиции («телекоманды с позиционной меткой»)
Измерение дискретных значений, таких как напряжения, температуры, двоичные статусы и т.д.
Сбор измерений, выполненных другими блоками и подсистемами через одну или несколько шин данных, таких как MIL STD 1553
Буферизация измерений в реальном времени в пуле данных
Обеспечение вычислительных возможностей для достижения целей миссии, часто с использованием собранных данных
Формирование и кодирование предопределенных телеметрических кадров
Хранение телеметрических кадров в энергонезависимой памяти
Передача телеметрии на Землю через TT&C
Управление и распределение сигналов времени.

Выполнение дистанционного командования

Желаемый эффект телекоманды может заключаться просто в изменении значения в бортовом программном обеспечении, или в открытии/закрытии самоподдерживающегося реле для переконфигурации или питания устройства, или, возможно, в запуске маневрового двигателя или основного двигателя. Какой бы эффект ни был желаемым, подсистема OBDH обеспечит это, либо отправляя электрический импульс от OBC, либо передавая команду через шину данных устройству, которое в конечном итоге выполнит телекоманду. Некоторые телекоманды являются частью большого блока команд, используемых для загрузки обновленного программного обеспечения или таблиц данных для точной настройки работы космического аппарата, или для устранения нештатных ситуаций.

Телеуправление с временными метками

Часто требуется отложить выполнение команды до определенного времени. Это часто связано с тем, что космический аппарат не находится в зоне видимости наземной станции, но также может быть необходимо для обеспечения точности. Бортовой компьютер (OBC) будет сохранять телекоманду (TC) в очереди до наступления заданного времени, а затем выполнит её.

Телеуправляющие устройства с метками на местоположение

Подобно командам с временной меткой, команды, привязанные к положению, хранятся для выполнения до тех пор, пока космический аппарат не достигнет заданной позиции. Они особенно полезны для спутников наблюдения Земли, которым необходимо начать наблюдение над определенной точкой на поверхности Земли. Космические аппараты, часто находящиеся на солнечно-синхронных орбитах, проходят над Землей по точно повторяющейся траектории. Наблюдения, выполненные из одной и той же позиции, могут быть сопоставлены с использованием интерферометрии, если они достаточно точно согласованы. Необходимая точная позиция определяется с помощью GPS. После выполнения команды, привязанной к положению, она может быть помечена на удаление или оставлена для повторного выполнения, когда космический аппарат снова окажется над той же точкой.

Функция обработки

Современный OBDH всегда использует надежный бортовой компьютер (OBC), как правило, с резервирующими процессорами. Вычислительные ресурсы предоставляются в распоряжение других приложений, поддерживающих работу космического аппарата, таких как алгоритмы управления ориентацией, система терморегулирования, обнаружение, изоляция и устранение неисправностей. Если для выполнения миссии требуется небольшая вычислительная мощность (например, для небольшого научного спутника), то управление полезной нагрузкой также может осуществляться программным обеспечением, работающим на OBC, что позволяет снизить массу при запуске и избежать значительных затрат на выделенный компьютер для полезной нагрузки.