Низкоорбитальная космическая система персональной спутниковой связи и передачи данных

Исследуются этапы создания отечественной многофункциональной системы персональной спутниковой связи «Гонец-1М»: от идеи космического обеспечения каналами связи нужд телемедицины и демонстрации возможностей до современного облика системы. Значительное место отведено изложению полученных в ходе выполн... mehr
zusätzliche Daten
483
Ansichten
Bücher > Wissenschaft
Datum der Veröffentlichung: 2013-07-02
Seiten: 170

НИЗКООРБИТАЛЬНАЯ КОСМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ПЕРСОНАЛЬНОЙ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ И ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ Под редакцией генерального конструктора многофункциональной космической системы персональной спутниковой связи и передачи данных. президента ОАО «Спутниковая система «Гонец» А.И. Галькевича ООО «Издательство Юлис» 2011 1


УДК 621.396.946 Н 61 ББК 32.884.17 Рецензенты: доктор военных наук, старший научный сотрудник Логачев Николай Сергеевич доктор технических наук, профессор Потюпкин Александр Юрьевич Авторы: (см. с. 169) Н 61 Низкоорбитальная космическая система персональной спутнико- вой связи и передачи данных / Под ред. Генерального конструктора многофункциональной космической системы персональной спутнико- вой связи и передачи данных, президента ОАО «Спутниковая система «Гонец» А.И. Галькевича – Тамбов: ООО «Издательство Юлис», 2011. – 169 с., ил. ISBN 978-5-98662-099-2 Исследуются этапы создания отечественной многофункциональ- ной системы персональной спутниковой связи «Гонец-Д1М»: от идеи космического обеспечения каналами связи нужд телемедицины и де- монстрации возможностей до современного облика системы. Значи- тельное место отведено изложению полученных в ходе выполнения НИОКР научных и технических решений и их реализации на практике. Перспективы развития сформулированы в виде концептуальной модели создания глобальной космической низкоорбитальной информационной системы. Книга восполняет пробел в методологии разработки и применения отечественных низкоорбитальных систем спутниковой связи, открывает новое научное направления в области их проектирования и создания. Для научных работников, инженеров, аспирантов и студентов, занимающихся конструированием и применением спутниковых систем связи, а также любителей истории освоения космоса. ISBN 978-5-98662-099-2 УДК 621.396.946 ББК 32.884.17 2

Содержание Введение ……………………………………………………………….. 5 1. Краткий очерк истории создания космической системы «Гонец» …………………………………………………………….. 9 2. Многофункциональная система персональной спутниковой связи «Гонец-Д1М». Назначение и область применения … 19 3. Состав многофункциональной системы персональной спутниковой связи «Гонец-Д1М» ...…………………………… 26 4. Космический комплекс многофункциональной системы персональной спутниковой связи «Гонец-Д1М» ……………. 31 4.1. Ракетно-космический комплекс ……………………………. 31 4.1.1. Ракетно-космический комплекс с ракетой космического назначения «Рокот» …………………. 31 4.1.2. Космический ракетный комплекс с ракетой космического назначения «Ангара-1.2» …………… 38 4.2. Орбитальная группировка космических аппаратов ………. 39 4.2.1. Космический аппарат «Гонец-М» ………………….. 39 4.2.2. Орбитальная группировка космических аппаратов .. 54 4.3. Наземный комплекс управления орбитальной группировкой космических аппаратов ……………………. 59 5. Связной комплекс многофункциональной системы персональной спутниковой связи «Гонец-Д1М» …………….. 67 5.1. Автоматизированная система управления связным комплексом ……………………………………………….…. 68 5.2. Наземный комплекс управления связным комплексом .….. 75 5.2.1. Центр управления связным комплексом …………... 76 5.2.2. Центральная станция ………………………………... 80 5.3. Базовая сеть обмена данными ………………………….…… 85 6. Центр управления многофункциональной системой персональной спутниковой связи «Гонец-Д1М» ……………. 94 7. Наземные средства потребителей ……………………………… 99 7.1. Абонентские терминалы диапазона частот 0,2 / 0,3 ГГЦ … 102 7.2. Абонентские терминалы диапазона частот 0,3 / 0,4 ГГЦ … 126 3


8. Организация связи в многофункциональной системе персональной спутниковой связи «Гонец-Д1М» …………….. 135 8.1. Общие принципы построения системы связи ……………... 135 8.2. Организация связи в диапазоне частот 0,2 / 0,3 ГГц .……. 144 8.3. Организация связи в диапазоне частот 0,3 / 0,4 ГГц …….. 150 9. Концепция развития многофункциональной системы персональной спутниковой связи «Гонец-Д1М» …………….. 157 9.1. Концепция создания глобальной космической низкоорбитальной информационной системы ……………. 159 9.2. Глобальная космическая многофункциональная низкоорбитальная информационная система ……………… 162 Заключение ………………………………………….……………… 167 Список использованной литературы ……………………………… 168 4

Введение Космическая деятельность занимает одну из ключевых позиций в геополитике России и является одним из важнейших факторов, опреде- ляющих ее статус как страны высоких технологий, играет все более возрастающую роль в обеспечении национальной безопасности, в том числе безопасности жизнедеятельности населения, в экономическом, научном и социальном развитии, в укреплении оборонной мощи. Космические системы обеспечивают решение задач контроля ра- ционального использования природных ресурсов, связи и мониторинга (в том числе экологического) суши, океана и космоса, эффективного ис- пользования транспорта, развития науки и образования, повышения ка- чества гидрометеорологических прогнозов, долгосрочного прогнозиро- вания стихийных бедствий и пр. Космические системы связи в зависимости от района применения и потребностей абонентов эффективно дополняют системы оптической и беспроводной связи и обеспечивают по отношению к ним: • более быстрое предоставление услуг: с момента возникновения необходимости в связи спутниковая сеть развертывается быстрее, чем оптоволоконная (несколько недель против месяцев), а допол- нительная пропускная способность может быть получена почти сразу же; • лучшие характеристики сети: спутниковые соединения улучшают характеристики связи путем непосредственного подключения к телепорту сети Internet без использования перегруженных мест- ных линий связи и многочисленных изменений маршрута при пе- редаче данных; • меньшую стоимость сети: спутники позволяют доставить данные в обширные географические районы без преодоления препятствий в виде наземной инфраструктуры или географических преград, что приводит к связи, стоимость которой не зависит от расстояния. Пропускная способность спутниковых линий легко подстраивает- ся под реальную скорость передачи данных, что позволяет або- ненту платить только за предоставление системой связи необхо- димых ему ресурсов. 5

Космические системы связи условно могут быть сведены в три группы: • системы фиксированной спутниковой связи, вещания и передачи данных; • системы подвижной спутниковой связи, вещания и передачи данных; • системы передачи данных и управления космическими аппаратами. Группа системы подвижной спутниковой связи, вещания и пере- дачи данных является единственной группой систем, которые строятся на всем спектре орбит космических аппаратов – низкие, средние, гео- стационарные и высокоэллиптические. Как наиболее проблемными, так и наиболее широко используемыми из них являются геостационарные орбиты космических аппаратов. В соответствии с требованиями Международного союза электро- связи (МСЭ), радиочастоты и геостационарные орбиты должны исполь- зоваться эффективно и экономично, чтобы страны или группы стран имели равный доступ к этим ресурсам. Однако возникли проблемы кон- куренции за орбитальные ресурсы и необходимости снижения взаимных радиопомех от соседних космических аппаратов, а также проблема по- стоянного роста засоренности геостационарного кольца. Конкуренция за орбитальные ресурсы (позиции в геостационар- ном кольце) приводит к тому, что число заявок в МСЭ больше, чем это нужно на самом деле. Возникают «бумажные» спутниковые системы. Например, США для различных КА под условным названием USASAT зарезервировало 76 точек западной долготы и 70 – восточной долготы, которые в большинстве случаев не используются. Поскольку геостационарные космические аппараты (КА) разме- щаются на орбитах с высотой 35786 км, то на них требуется установка мощных передатчиков и возникает проблема задержки распространения сигнала. Задержка, обусловленная конечностью скорости распространения радиоволн, составляет примерно 250 мс, а с учетом мультиплексирова- ния, коммутации и обработки сигнала общая задержка может составлять до 400 мс, что наиболее нежелательно в приложениях реального време- ни, например, в телефонной связи. В силу баллистических характеристик орбит геостационарные КА обладают ограниченными возможностями по зоне предоставления услуг связи, широтная полоса расположена от 700 с. ш. до 700 ю. ш. При этом для России остаются неохваченными северные территории страны, а также область стратегических и геополитических интересов – Арктика. 6

Космические системы связи, основанные на использовании высо- коэллиптических орбит космических аппаратов, позволяют частично решить проблемы, которые возникают при использовании геостацио- нарных КА, но имеют также ряд недостатков. Например, региональный характер зоны предоставления услуг связи, необходимость наличия на орбитах космических систем не менее 4 КА для обеспечения оператив- ной связи в Арктике, зависимость баллистического существования КА от типа орбиты (для орбит типа «Молния» около 10 лет) и пр. В книге рассматривается космическая система, которая строится на основе орбитальных группировок космических аппаратов с высотой орбит около 1500 км. При выборе орбит КА с наклонением, близким к полярному, обеспечивается глобальность предоставления услуг связи, энергетические характеристики радиоаппаратуры существенно снижа- ются, но при этом имеет место значительное сокращение времени кон- такта пользователей с отдельными космическими аппаратами системы. Глобальность достигается посредством специального проектирования орбитальной группировки и количеством КА в ней. Сейчас насчитывается около 17 космических систем, доведенных до практической реализации. Среди них наиболее активно используют- ся зарубежные системы: Orbcomm, Globalstar, Iridium, Argos DCS, Goes DCS, Cospas-Sarsat, отечественные: «Гонец», «Родник». При этом часть зарубежных коммерческих систем прошли банкротство и функциони- руют благодаря государственной поддержке. Часть систем используют- ся как экспериментальные для отработки технологий построения и при- менения. Например, на экспериментальной системе Rubin исследова- лись возможности управления космическими объектами в процессе по- лета, построения автоматических идентификационных систем (АИС) для управления морскими судами и пр. Относительно малые высоты полета КА позволяют снизить требо- вания по энергетике к бортовой аппаратуре, что позволяет создавать ап- параты класса сверхмалых («мини», «микро», а в перспективе и «нано») с массой менее 500 кг, а также снизить требования к аппаратуре потре- бителей: • абонентские терминалы создаются на основе малогабаритных не- направленных антенн с общей массой от 0,3 до 3 кг; • абонентские терминалы размещаются у пользователей, что дает им возможность непосредственного доступа к телекоммуникаци- онным услугам спутниковых систем связи, обеспечивая возмож- ность глобальной персональной связи; 7

• снижается стоимость услуг связи относительно геостационарных систем, возможности связи становятся глобальными, особенно в удаленных и труднодоступных районах. Космическая система «Гонец» прошла сложный путь развития, ко- торый начался с запуска 13 июля 1992 года двух космических аппаратов «Гонец-Д», созданных на основе КА специального назначения 17Ф13. Успешная демонстрация возможностей предложенной к созданию кон- версионной системы связи положила начало для ее дальнейшего разви- тия. В книге рассматриваются этапы создания системы: от идеи косми- ческого обеспечения каналами связи нужд телемедицины и демонстра- ции возможностей до современного облика системы в виде многофунк- циональной системы персональной спутниковой связи (МСПСС) «Гонец-Д1М». Особое место отводится рассмотрению перспектив развития сис- темы, которая рассматривается как телекоммуникационная основа для создания единого телекоммуникационного и информационного про- странства в области ближнего космоса, на поверхности суши и моря, в воздушном пространстве. При этом подчеркивается, что как космиче- ские системы связи эффективно дополняют системы оптической и бес- проводной связи в зависимости от района применения и потребностей абонентов, так и система «Гонец» дополняет другие космические сис- темы связи. Значительное место в книге отведено описанию заложенных в МСПСС «Гонец-Д1М» научных и технических решений, полученных в ходе выполнения опытно-конструкторской работы по ее созданию ши- рокой кооперацией соисполнителей. Книга может быть использована научными и техническими работ- никами при проведении исследований по выбору системотехнических решений построения космических систем связи, в качестве учебного пособия для обучения студентов и переподготовки специалистов кос- мического профиля, а также дает конкретный материал для профессио- налов и любителей в области истории освоения космоса. Помимо группы авторов, в написании книги приняли участие большое число специалистов ОАО «Спутниковая система «Гонец», ОАО «ИСС» им. академика М.Ф. Решетнева», ОАО НИИ «ТП» и дру- гих организаций. Всем им авторы выражают благодарность. 8

1. Краткий очерк истории создания космической системы «Гонец» Идея создания системы спутниковой связи на базе малых низко- орбитальных космических аппаратов родилась в недрах НПО «Союз- мединформ» в конце 80-х – начале 90-х годов. Интерес к этому направ- лению был обусловлен поиском каналов связи для нужд телемедицины. Необходимость распространения и доведения квалифицированных ус- луг медицины до самых удаленных и труднодоступных регионов приве- ла к мысли об использовании для этих целей спутниковых каналов свя- зи. С учетом необходимости обеспечения глобальности услуг и в то же время минимизации затрат на создание космического сегмента, сложи- лось мнение использовать для этих целей низкоорбитальные космиче- ские аппараты. Первая попытка «разобраться» в возможностях низкоорбитальных космических аппаратов (КА) связи была предпринята при поездке в Суррейский университет, известный удачным опытом создания малых любительских спутников связи. При посещении университета генераль- ному директору НПО «Союзмединформ» профессору Александру Алексеевичу Киселеву напомнили, что СССР имеет большой собствен- ный опыт и мировой приоритет в создании и эксплуатации низкоорби- тальных систем спутниковой связи. Примером подобной системы может послужить космическая система специального назначения «Секстет» (80-е годы), которую фактически можно назвать прототипом системы «Гонец». Разработчиками данной системы являлись НПО «Прикладной механики» (г. Красноярск-26) и НПО «Точных приборов» (г. Москва). Идея создания отечественной системы на основе имеющегося на- учно-технического и технологического заделов была активно поддер- жана руководителями НПО «Прикладной механики» (НПО «ПМ») Ми- хаилом Федоровичем Решетневым и НПО «Точных приборов» (НПО «ТП») Владимиром Анатольевичем Горьковым. Для реализации проекта создания системы «Гонец» с учетом не- обходимости привлечения для этих целей финансовых средств, в том числе значительных инвестиций из внебюджетных и иностранных ис- точников, а также для консолидации произведенных затрат в единой ор- ганизационной структуре в 1990 году НПО «Союзмединформ», НПО 9

«ПМ», НПО «ТП» учредили Межотраслевую хозяйственную ассоциа- цию «СмолСат» (МХА «СмолСат»). Президентом МХА «СмолСат» был избран А.А. Киселев, Вицепрези- дентом – летчик-космонавт СССР, Герой Советского Союза М.Х. Манаров, исполнительным директором был назначен А.Ю. Парфенов. Для обоснования затрат, необходимых для создания системы «Гонец», Научно-исследовательским экономическим институтом (НИИЭИ) при Гос- плане СССР под руководством его директора академика Н.Я. Петракова был разработан бизнес-план. Высокий уровень проработки вопросов создания системы, выполненный в рамках бизнес-плана, вызвал повышенное внима- ние потенциальных инвесторов и дал возможность привлечь для выполнения работ кредиты коммерческих банков. Одной из первых иностранных компаний, обративших серьезное внимание на проект «Гонец», была американская компания Westing- house. Реальный интерес к проекту был подкреплен углубленным изу- чением проектных материалов и протокольными решениями о под- держке проекта, оформленными в ходе визита представителей МХА «СмолСат» в центральный офис компании Westinghouse в США. В качестве первого шага и вклада в проект было финансирование участия делегации специалистов МХА «СмолСат» в работе Всемирной административной радиоконференции 1992 года (ВАКР-92) в Испании (Малага-Торремолинос). Как успешный результат работы делегации можно считать закрепление за Российской Федерацией полосы частот 0,3-0,4 ГГц для разработки системы «Гонец». Далее, по неясным причи- нам, интерес компании Westinghouse к проекту «Гонец» «остыл». Фи- нансирование проекта осуществлялось за счет кредита АКБ «Енисей», а впоследствии – Россельхозбанка. Для привлечения потенциальных ин- весторов МХА «СмолСат» развернула широкую рекламную кампанию. Финансовые средства, выделенные для этих целей, позволили закупить, доработать и запустить два демонстрационных КА «Гонец-Д», изгото- вить и использовать для демонстрации возможностей системы 20 мало- габаритных абонентских терминалов. Демонстрационный этап – 1989–1993 годы. Запуск 13.07.1992 г. разработанных на базе КА спе- циального назначения 17Ф13 двух космических ап- паратов «Гонец-Д». Успешная демонстрация воз- можностей конверсионной системы низкоорбиталь- ной системы связи «Гонец». Презентации возможностей системы «Гонец» на базе демонстра- ционных КА и абонентского оборудования в России и за рубежом при- 10

влекли внимание такой компании, как Bosch-Telecom. Серьезные рабо- чие встречи, изучение возможностей системы, обмены делегациями специалистов и поездки на предприятия-разработчики убедили компа- нию Bosch-Telecom в необходимости заключения Соглашения с МХА «СмолСат» и позволили выйти на заключение контракта. В подтверждение искренности своих намерений компания Bosch- Telecom предоставила в распоряжение МХА «СмолСат» полный ком- плект чипов памяти для установки в бортовые запоминающие устройст- ва (БЗУ) КА «Гонец-Д1», позволившие впоследствии в процессе дора- ботки бортового радиотехнического комплекса (БРТК) космического аппарата «Гонец-Д1» увеличить память КА с 3 ячеек БЗУ до 128. В то же время силами НПО «ПМ» (в части космического комплекса – ведущий конструктор Александр Петрович Филюшин) и НИИ «ТП» (в части бортового радиотехни- ческого комплекса – главный конструктор направления Владимир Николаевич Власов) разрабатывалась конструкторская докумен- тация (КД) на систему «Гонец» с КА «Гонец- Д1». Впоследствии, к 1994 году, была выпу- щена основная конструкторская документа- ция на КА «Гонец-М», изготовлен макет КА для динамических испытаний. Однако финансовые отношения МХА «СмолСат» с Россельхозбанком в части кре- дитования и обслуживания кредита развива- лись не лучшим образом. В связи с невыпол- нением согласованных сторонами объемов и сроков кредитования проекта «Гонец» сроки выполнения этапов работ сдвигались на более поздние и, соответственно, динамика обслу- живания кредита запаздывала по объемам и срокам возврата. Конфликтная ситуация вполне могла быть разрешена при подклю- чении к проекту компании Bosch-Telecom, но после того как разрыв между МХА «СмолСат» и Россельхозбанком фактически оформился, на что повлияла и смена руководства банка, компания Bosch-Telecom вы- шла из переговоров. Банкротство МХА «СмолСат», на котором настаи- 11

вал Россельхозбанк, назревало. Работы по проекту были практически остановлены. Чтобы избежать окончательного прекращения работ с июня 1994 года, АОЗТ «СмолСат» подготовило и представило для рассмотрения на заседании секции № 3 НТС Российского авиационно-космического агентства материалы обоснования проекта «Гонец». Решением НТС ра- боты по проекту и сам проект были одобрены и рекомендованы для включения в Федеральную космическую программу России на 1990 - 2000 годы. Начиная с 1994 года работы по системе «Гонец» выполнялись уже в рамках государственного контракта между Росавиакосмосом и голов- ными исполнителями: ФГУП НИИ «Точных приборов» – по системе связи, ФГУП НПО «Прикладной механики» – по космическому ком- плексу, ФГУП НПО «Измерительной техники» – по системам сопряже- ния с наземными сетями. Необходимо отметить, что определяющее значение для принятия решения Росавиакосмоса о продолжении работ по системе «Гонец» имело Распоряжение Правительства Российской Федерации от 31.03.1994 г. № 422-рс, в соответствии с которым для реализации проек- та Росавиакосмосу была передана материальная часть в составе двух ракет-носителей «Циклон-3» и двенадцати КА 17Ф13. Эти технические средства после доработки КА составили основу для реализации первого этапа создания системы «Гонец». Для организации работ 21.10.1996 г. кооперацией исполнителей работ в составе НПО «ПМ», НИИ «ТП», АОЗТ «СмолСат» и АООТ «ИРЗ» было заключено Соглашение, обосновывающее необходимость учреждения закрытого акционерного общества, перед которым стави- лись следующие задачи: • обеспечение эффективного управления созданием и эксплуатаци- ей системы «Гонец»; • привлечение для реализации проекта дополнительных финансо- вых средств из внебюджетных источников; • консолидация произведенных затрат по проекту «Гонец» в единой организационной структуре; • реализация эффективной системы реинвестирования в проект «Гонец» финансовых средств, полученных от коммерческой экс- плуатации системы и др. Такой организацией стало ЗАО «Спутниковая система «Гонец», которое было образовано 31.12.1997 года. Учредителями выступили ФГУП НПО «Прикладной механики», ФГУП НИИ «Точных приборов», ОАО «Ижевский радиозавод» и ЗАО «Медком». 12

Проведение работ по созданию системы «Гонец» в рамках меро- приятий Федеральной космической программы реализуется в три этапа. 1-й этап (1994 г.) – создание низкоорби- тальной системы спутниковой связи типа «электронная почта» «Гонец-Д1». В соответствии с Распоряжением Правитель- ства РФ от 31.03.1994 г. № 422-рс на основе доработанных 12 космических аппаратов 17Ф13 и двух ракет-носителей «Циклон-3» создана орбитальная группировка системы из 9 КА «Гонец-Д1». В настоящее время активно функционируют 2 из 9 космических аппаратов «Гонец-Д1» с превышением почти на порядок срока активно- го существования (САС) КА. Плановый САС КА «Гонец-Д1» составлял 1,5 года. Пуски ракет-носителей «Циклон-3» с космодрома Плесецк были проведены 19.02.1996 г., 14.02.1997 г., 27.12.2000 г. и 28.12.2001 г. При запусках в блоках из 6 КА было по 3 КА Министерства обороны и 3 КА «Гонец-Д1». Пуск, выполненный 27.12.2000 г., был аварийный. Рисунок 1. Блок из 3 КА «Гонец-Д1» 13

Доработку БРТК КА 17Ф13 выполняли специалисты Киевского радиозавода (головной изготовитель штатного БРТК «Креветка» для КА 17Ф13), в рамках ОКР «Гонец-Д1». Кроме орбитальной группировки, на первом этапе была создана наземная инфраструктура космической системы «Гонец-Д1» в составе трех региональных станций и центральной региональной станции, со- вмещенной с центром управления связью. На этом этапе с использова- нием малогабаритных абонентских терминалов были созданы ведомст- венные подсистемы связи. Главной задачей первого этапа была отработка технологии предос- тавления услуг связи, широкая маркетинговая кампания для привлече- ния инвестиций и расширения круга пользователей системы. 2-й этап (2001 год) – создание многофунк- циональной системы персональной спутни- ковой связи (МСПСС) «Гонец-Д1М». Проводятся летные испытания МСПСС «Гонец-Д1М» на основе КА «Гонец-М» № 11Л и № 12 Л, запуски осуществлены 21.12.2005 г. и 08.09.2010 г. Работы выполняются в рамках мероприятий ФКП-2005 и ФКП-2015. В ходе выполнения работ 2-го этапа в рамках мероприятий ФКП- 2015 должна быть создана МСПСС «Гонец-Д1М» с орбитальной груп- пировкой из 12 КА «Гонец-М» и наземной группировки, включающей: • центр управления системой; • центр управления связным комплексом; • центр управления полетом; • базовую сеть обмена данными в составе трех региональных станций; • абонентские терминалы базовой модификации. Всего для проведения летных испытаний в 2011 году будет запу- щено еще пять КА «Гонец-М». В 2012 году по результатам летных ис- пытаний МСПСС «Гонец-Д1М» государственной комиссией будет при- нято решение о передаче КА «Гонец-М» в серийное производство. 14

3-й этап (2009 год) – создание многофунк- циональной системы персональной спут- никовой связи «Гонец-Д1М». Работы проводятся в рамках ОКР «Гонец- Д1М». В 2009-2010 годах проведено эскиз- ное проектирование системы. Орбитальный сегмент МСПСС «Гонец-Д1М» составят КА «Гонец-М» и «Гонец-М1». Пер- вые летные образцы КА «Гонец-М1» должны быть изготовлены в 2014 году. Главной целью третьего этапа является создание многофункцио- нальной системы персональной спутниковой связи «Гонец-Д1М», кото- рая включает: • орбитальную группировку из 24 КА «Гонец-М1»; • интегрированные автоматизированные сегменты управления ор- битальной группировкой и связным комплексом; • абонентские станции персонального режима; • ведомственные и корпоративные подсистемы связи. МСПСС «Гонец-Д1М» с КА «Гонец-М1» должна обеспечивать подвижной помехозащищенной и конфиденциальной непрерывной пер- сональной высокоинформативной связью потребителей, оснащенных маломассогабаритными абонентскими станциями в глобальной зоне об- служивания с определением местоположения подвижных объектов по сигналам ГНС ГЛОНАСС/GPS и на основе собственных радиосигналов. Кооперация исполнителей работ по проекту создания системы «Гонец» фактически сложилась еще до начала реализации проекта и ис- торически обусловлена использованием КА 17Ф13Д1 для реализации первого этапа системы. Разработчиками штатного КА 17Ф13 являлись НПО «Прикладной механики» (ныне ОАО «Информационные спутниковые системы имени академика М.Ф. Решетнева») и НПО НИИ «Точных приборов» (ныне ОАО НИИ «Точных приборов»). ОАО «ИСС» является головным исполнителем работ по проекту создания МСПСС «Гонец-Д1М» в части космического комплекса. Это ведущее предприятие ракетно-космической отрасли России в части раз- работки и изготовления КА связи, телевещания, навигации и геодезии. В различные периоды развития работ по проекту генеральными конст- рукторами и генеральными директорами этого предприятия были: ака- демик Михаил Федорович Решетнев (1959-1996 гг.), д.т.н., профессор 15

Альберт Гаврилович Козлов (1996-2006 гг.), д.т.н., профессор Николай Алексеевич Тес- тоедов (2006 г. - по н.в.). Ведущими менеджерами были: Алек- сандр Борисович Деев (1991-1994 гг.), д.т.н., профессор Олег Сергеевич Графодат- ский (1994-2001 гг.), Сергей Александрович Галочкин (2001 г. - по н.в.). ОАО «НИИ ТП» является головным исполнителем работ по проекту создания МСПСС «Гонец-Д1М» в части связного комплекса. Данное предприятие является разработчиком аппаратуры бортовых ра- диотехнических комплексов (БРТК) для КА 17Ф13, 17Ф13Д1 («Гонец-Д1»), «Гонец-М», а также абонентских терминалов различ- ного типа и другой аппаратуры связного комплекса. Генеральный директор - ный конструктор ОАО «НИИ ТП» к.т.н. Анатолий Васильевич Шишанов. Главным конструктором направления был к.т.н. Владимир Нико- лаевич Власов (1985-2000 гг.). Под его руководством созданы БРТК «Креветка» для КА специального назначения 17Ф13, отлично зареко- мендовавшие себя в ходе эксплуатации. Идеологом и главным конст- руктором нового поколения БРТК для КА «Гонец-М» был Александр Всеволодович Колосов (2000-2001 гг.). С 2001 г. работу по созданию БРТК «Садко» возглавил главный конструктор направления и начальник отделения ОАО «НИИ ТП» Александр Викторович Котов. ОАО «Ижевский радиозавод» является головным изготовителем БРТК «Садко» для КА «Гонец-М». Генеральный директор ОАО «ИРЗ» - Игорь Нариманович Валиахметов. 16

ОАО «Спутниковая система «Гонец» явля- ется головным исполнителем работ по проекту создания МСПСС «Гонец-Д1М» в целом и в части работ по системе связи. В различное время его возглавляли Лев Андреевич Ворот- ников (1998-2001 гг.), Валерий Гаврилович Щегольков (2001-2005 гг.), Александр Игоре- вич Галькевич (2005 г. - по н.в.). Главным кон- структором системы был член-корреспондент РАН, д.т.н. Григорий Маркелович Чернявский (2001-2007 гг.), а с 2008 г. по н.в. генеральным конструктором системы стал к.т.н. Александр Игоревич Галькевич. С 2001 года работы по проекту выполняются по государственному контракту от 07.03.2001 г. № 751-8514/01 между Федеральным космиче- ским агентством и ОАО «Спутниковая система «Гонец». В рамках контракта были проведены доработки, испытания и за- пуск 28 декабря 2001 года трех КА «Гонец-Д1», сформирована ОГ КА «Гонец-Д1» из 9 КА, изготовлены и размещены региональные станции в Южно-Сахалинске и Мурманске, создана наземная инфраструктура сис- темы 1-го этапа. Начиная с 20.02.2002 г. Решением Межведомственной (Государст- венной) комиссии (МВК) по проведению летных испытаний космиче- ского комплекса «Гонец», оформленным Актом о вводе в опытную экс- плуатацию связного комплекса первого этапа системы персональной спутниковой связи и передачи данных в интересах различных сфер го- сударственной деятельности «Гонец» (низкоорбитальная система пер- сональной спутниковой связи типа «электронная почта»), система нахо- дится в опытной эксплуатации. Одновременно с проектированием системы 2-го этапа выполня- лись работы по поддержанию эксплуатационной готовности орбиталь- ной группировки КА «Гонец-Д1» и наземной инфраструктуры системы 1-го этапа. Объемы финансирования ОКР «Гонец-М», предусмотренные ФКП-2005 и ФКП-2015 и реализуемые в государственных контрактах, всегда были существенно меньше необходимых, а динамика их распре- деления по годам не обеспечивала выполнения работ по этапам госу- дарственного контракта в установленных объемах в заданные сроки. На отставание в сроках создания МСПСС «Гонец-Д1М» сущест- венное влияние оказали отдельные технические и организационные ре- шения, принятые в процессе разработки и реализации ОКР «Гонец-М». 17

Среди них немаловажное значение имело использование импорт- ных электронных компонентов, например ПЛИС (программируемые ло- гические интегральные схемы), которые в России не выпускались. В рамках ОКР «Гонец-М» начиная с 2001 года создавался ком- плексный стенд для разработки БРТК «Садко». На этом стенде должны были отрабатываться программные комплексы для БРТК. Однако в 2004 году Роскосмосом было принято решение о совместном запуске КА «Гонец-М» и военного аналога КА 14Ф132. Для обеспечения этого за- пуска технологический БРТК «Садко» был в короткие сроки доработан до летной версии, а в результате работы по комплексному стенду были свернуты. Кроме того, для обеспечения запуска был изготовлен модуль слу- жебных систем КА «Гонец-М» № 11Л. После изготовления, сборки и испытаний 21.12.2005 г. КА «Гонец-М» № 11Л в составе блока совмест- но с КА 14Ф132 был запущен на орбиту с космодрома Плесецк ракетой- носителем «Космос-3М». В процессе летных испытаний выявились от- клонения в работе систем КА, приведшие к отключению БРТК «Садко» до отведенного главным конструктором КА 2 летнего срока активного существования. Особенностью БРТК «Садко» является наличие в составе про- граммного обеспечения системы выхода из аварийных режимов работы (СВАВР), базирующейся на вычислительных ресурсах БРТК. Однако в связи с невозможностью выполнения необходимого объема наземной экспериментальной отработки программного обеспечения БРТК «Сад- ко» и технических решений, заложенных в конструкцию БРТК, найти истинную причину его аномальной работы не представлялось возмож- ным. Кроме того, с учетом аналогичного отказа, произошедшего в КА 14Ф132, по рекомендации разработчиков БРТК Роскосмосом было принято решение о реализации служебного канала управления КА «Го- нец-М» в составе БРТК «Садко», что привело к необходимости допол- нительного финансирования работ по проектированию, изготовлению и интеграции служебного канала в состав БРТК. Служебный канал был реализован за счет заимствования связных ресурсов БРТК и привел к снижению пропускной способности КА «Гонец-М». В результате КА «Гонец-М» № 12Л был запущен только 8 сентября 2010 года. Последующие запуски пяти КА «Гонец-М» запланированы на 2011 год. По результатам летных испытаний и в случае положительного заключения Государственной комиссии орбитальная группировка сис- темы будет пополнена еще восемью серийными КА «Гонец-М». 18

2. Многофункциональная система персональной спутниковой связи «Гонец-Д1М». Назначение и область применения Отечественная многофункциональная система персональной спутниковой связи и передачи данных (МСПСС) «Гонец-Д1М» обеспе- чивает низкоскоростную передачу цифровой информации абонентам в виде коротких сообщений и предназначена для решения задач: • контроля состояния и местоположения подвижных абонентов (са- молеты, морские суда и другие виды транспортных средств); • автоматизированного сбора данных от необслуживаемых датчиков различных систем; • передачи данных экологического и промышленного мониторинга; • обеспечения связи с удаленными пользователями; • предоставления услуг подвижной, помехозащищенной и конфи- денциальной персональной связи потребителям, оснащенным ма- ломассогабаритными терминалами, в глобальной зоне обслужива- ния. МСПСС «Гонец-Д1М» обеспечивает: • возможность обмена любыми данными, представленными в циф- ровой форме, между подвижными и стационарными пользовате- лями, находящимися в зоне радиовидимости космического аппа- рата; • телефонную связь в подспутниковой зоне КА; • определение местоположения средствами системы (с точностью до 500 м) либо с использованием интегрируемой в земную стан- цию платы ГЛОНАСС/GPS (с точностью до 10 м); • взаимодействие своих абонентов (пользователей) с абонентами других сетей, в том числе сетей общего пользования. 19

Площадь поверхности Земли составляет 510,073 млн. км2, суши – 148,94 млн. км², площадь поверхности России – 17,075 млн. км² (11,46% всей суши, 3% всей поверхности земного шара). Баллистическое построение МСПСС «Гонец-Д1М» предполагает непрерывный охват всей территории земного шара услугами связи, что делает систему потенциально привлекательной для пользователей в глобальном масштабе и инвесторов всех стран мира. В настоящее время МСПСС «Гонец-Д1М» переживает второй этап создания, а именно, идут летные испытания КА «Гонец-М» и нача- та разработка КА «Гонец-М1» третьего этапа с улучшенными техниче- скими характеристиками и составом орбитальной группировки до 24 КА, (рисунок 2). Рисунок 2. Основные характеристики МСПСС «Гонец-Д1М» 20

При разработке МСПСС «Гонец-Д1М» 3-го этапа планируется создание КА «Гонец-М1» с улучшенными техническими характеристи- ками, позволяющими предоставлять услуги связи абонентам, располо- женным в любой точке земного шара, с преимущественным обслужива- нием правительственных учреждений и государственных структур России, обеспечивая их телефонной связью, нулевым временем ожида- ния связи и доставкой информации в масштабе времени, близком к реальному. Области применения МСПСС «Гонец-Д1М» весьма обширны и определяются универсальностью предоставляемых услуг связи в сово- купности с возможностью решения навигационных задач пользователя- ми системы. Рассмотрим некоторые из сфер практического применения МСПСС «Гонец-Д1М». Независимый контроль местоположения и состояния подвижных объектов МСПСС «Гонец-Д1М» может обеспечить периодическое опреде- ление наличия и местоположения транспортных средств и других объ- ектов контроля, передачу этих данных в диспетчерский центр, контроль состояния перевозимого груза и объектов (температура, давление, влажность и другие параметры). Эти услуги могут быть реализованы с помощью обслуживаемых или необслуживаемых терминалов системы. Малогабаритная плоская антенна может быть размещена непосредственно на контейнере с гру- зом. Кроме того, имеется возможность обмена короткими сообщениями, в том числе речевыми, между водителем и диспетчером. Сбор информации экологического и промышленного мониторинга 21

Терминал производит периодическое считывание данных с датчи- ков состояния контролируемых объектов. Эти данные временно хранят- ся в памяти терминала. Их передача осуществляется по запросу со спутника или региональной станции, либо по аварийному срабатыва- нию. По каналам связи системы «Гонец-Д1М» телематические данные ретранслируются в центр сбора и обработки информации. Контроль газопроводов и нефтепроводов С использованием спутниковых каналов системы «Гонец-Д1М» может быть создана система для автоматизированного сбора, обработки и передачи данных от различного типа датчиков, устанавливаемых на нефте- и газопроводах, в зонах расположения нефтеперерабатывающих комплексов. Такая система обеспечивает: • обнаружение предаварийных и аварийных ситуаций и своевре- менное оповещение об их возникновении; • передачу сигналов управления линейными и аварийными венти- лями с целью локализации аварийных участков магистральных трубопроводов; • координацию аварийно-восстановительных работ по ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций, включая информационное взаимодействие с МЧС и аналогичными службами других ве- домств. Обеспечение безопасности МСПСС «Гонец-Д1М» уже сейчас широко применяется для ре- шения задач обеспечения безопасности силовыми ведомствами России. Как частный случай применения системы может рассматриваться также вариант сбора данных от различных охранных систем. 22

В случае срабатывания охранной сигнализации при вскрытии объекта автоматически посылаемые аварийный сигнал и координаты объекта по каналам системы «Гонец-Д1М» поступают в диспетчерский центр и ближайшую к месту происшествия службу охраны. Экологический мониторинг Мирового океана Необслуживаемые терминалы системы «Гонец-Д1М» могут быть установлены непосредственно на морских буях, где осуществляется сбор данных об уровне загрязнения Мирового океана и т.д. Для связи используется штыревая антенна. Сбор данных может производиться периодически по команде с космического аппарата, либо по мере накопления информации. Телемедицина – задача демонстрационного варианта системы «Гонец» Телемедицина являлась родоначальником создания системы «Го- нец». По спутниковым каналам системы можно организовать оператив- ную связь с любым диагностическим центром, оснащенным абонент- ской аппаратурой системы, и передать медицинскую информацию, не- обходимую для подготовки квалифицированного заключения. Связь с удаленными абонентами в труднодоступных регионах 23

Связь абонентов системы в регионах с неразвитой инфраструкту- рой связи (районы Крайнего Севера, Сибири, Дальнего Востока, сель- ские и труднодоступные регионы и т.п.). Для России решение данной задачи имеет исключительное значе- ние, поскольку 3/4 населения страны расселено на 1/4 территории в треугольнике «Санкт-Петербург – Сочи – Иркутск» и вдоль Трансси- бирской железной дороги. На остальной территории России проблема связи до настоящего времени полностью не решена, а именно на ней находится более 2/3 ис- точников природных ресурсов и проходят стратегические транспортные артерии страны. Связь в чрезвычайных ситуациях При возникновении чрезвычайных ситуаций (землетрясения, на- воднения, катастрофы и пр.) многофункциональная система персональ- ной спутниковой связи «Гонец-Д1М» способна обеспечить: • ведение непрерывного контроля определенных технологических параметров на потенциально опасных промышленных объектах, а также при транспортировке опасных грузов и мониторинге окру- жающей среды; • сбор первичных данных о контролируемых параметрах с различ- ных измерительных комплексов и аварийных датчиков; • предоставление органам управления текущей информации о со- стоянии объектов контроля, необходимой для принятия решения по каждой возникающей чрезвычайной ситуации; • обеспечение оперативного управления силами и средствами в оча- гах поражения. По интегральным оценкам ущербов от техногенных и природных катастроф и аварий, проведенным членом-корреспондентом РАН Н.А. Махутовым для России, они могут достигать 2-7% внутреннего валово- го продукта (ВВП). В отдельные периоды времени эта величина может достигать 6-12%. В ряде случаев тяжелые катастрофы (типа цунами в Юго-Восточной Азии) приносят ущерб 50-80% ВВП некоторых стран региона. 24

Землетрясения и цунами в Японии 11 марта 2011 года привели к аварии на АЭС «Фукусима-I». Всемирный банк 21 марта 2011 года оце- нивал убытки Японии от землетрясения в сумму от 122 до 235 миллиар- дов долларов. ВВП Японии в 2009 году составил 5,069 трилл. долларов США. По трем пострадавшим префектурам убытки достигают 25% ВВП. Количество погибших и пропавших без вести в результате сти- хийного бедствия превысило 28 тыс. человек. МСПСС «Гонец-Д1М» позволяет оперативно реагировать на чрез- вычайные ситуации, а практическая реализация правила «золотой час» – это тысячи спасенных человеческих жизней. МСПСС «Гонец-Д1М» может иметь также множество других сфер приложения в интересах решения широкого круга задач различного на- значения. Например, на базе МСПСС «Гонец-Д1М» могут быть построены ведомственные и корпоративные сети передачи данных, автоматические идентификационные системы (АИС) для управления движением судов по всей акватории Мирового океана, воздушного зависимого наблюде- ния (ВЗН) для управления воздушным движением во всем воздушном пространстве, мировые системы сбора гидрологической и метеорологи- ческой информации, построение современной системы «Цунами» и пр. В настоящее время в области космической деятельности на первое место выходят космические системы, которые становятся глобальными и создают благо для всего человечества. Например, ГНС ГЛОНАСС и GPS. К классу подобных систем относится многофункциональная сис- тема персональной спутниковой связи «Гонец-Д1М». 25

3. Состав многофункциональной системы персональной спутниковой связи «Гонец-Д1М» Многофункциональная система персональной спутниковой связи «Гонец-Д1М» является сложной организационно-технической систе- мой, которая включает: • космический комплекс (КК); • связной комплекс (СК); • центр управления системой (ЦУС); • наземные средства потребителей (НСП); • учебно-тренировочные средства (УТС); • комплекс средств экспериментальной отработки системы (КСЭО). Структурная схема современной МСПСС «Гонец-Д1М» представ- лена на рисунке 3. Рисунок 3. Структурная схема МСПСС «Гонец-Д1М» 26

Космический комплекс (КК) МСПСС «Гонец-Д1М» включает: • Ракетно-космический комплекс (РКК), в состав которого входят: ракетно-космический комплекс на базе ракет космического назна- чения «Рокот», обеспечивающий предстартовую подготовку и одновре- менное выведение на орбиту до 3 КА «Гонец-М» и «Гонец-М1» в раз- личной комплектации; ракетно-космический комплекс на базе ракет космического назна- чения типа «Ангара» легкого класса, обеспечивающий предстартовую подготовку и одиночные запуски на орбиту КА «Гонец-М» и «Гонец-М1». • Орбитальную группировку космических аппаратов (ОГ КА), в состав которой входят: КА «Гонец-Д1» (2 КА); КА «Гонец-М» (12 КА); КА «Гонец-М1» (24 КА). • Наземный комплекс управления орбитальной группировкой косми- ческих аппаратов (НКУ ОГ КА), в состав которого входят: центр управления полетом (ЦУП); центральная станция (ЦС); баллистический центр (БЦ). Наземный комплекс управления орбитальной группировкой кос- мических аппаратов и бортовой комплекс управления (БКУ) каждого космического аппарата образуют в полете автоматизированную систему управления АСУ ОГ КА. Связной комплекс (СК) МСПСС «Гонец-Д1М» включает: • Базовую сеть обмена данными (БСОД), обеспечивающую транспорт любых цифровых пакетированных данных, в составе бортовых ра- диотехнических комплексов (функционально) и региональных стан- ций, образующих узлы сети и связанных спутниковыми и наземны- ми каналами связи (для обеспечения летных испытаний системы должны быть изготовлены не менее трех региональных станций). • Автоматизированную систему управления связного комплекса (АСУ СК), в состав которой входят: бортовой радиотехнический комплекс (БРТК), входит функцио- нально; 27

наземный комплекс управления связным комплексом (НКУ СК) в составе: – центра управления связным комплексом (ЦУСК); – центральной станции (ЦС); – региональных станций (РС). • Комплекс программных средств криптозащиты от несанкциониро- ванного доступа. Центр управления системой (ЦУС) включает: • комплекс баз данных конструктивных и схемно-технических ре- шений и состояния абонентского оборудования МСПСС «Гонец-Д1М» (сервер); • комплекс средств взаимодействия с наземными и спутниковыми линиями связи и локальной сетью МСПСС «Гонец-Д1М» (сервер); • комплекс планирования применения и управления МСПСС «Гонец-Д1М»; • комплекс управления ключевой системой средств защиты от не- санкционированных действий (НСД); • комплекс отображения состояния МСПСС «Гонец-Д1М»; • комплекс координирования режимов функционирования ЦУП и ЦУСК на различных этапах эксплуатации (в т.ч. как основного и резервного объектов управления) и проведения регламентных ра- бот; • комплекс контроля трафика пользователей и биллинговую службу МСПСС «Гонец-Д1М»; • программное обеспечение ЦУС. Наземные средства потребителей (НСП) включают: • Земные абонентские станции индивидуального пользования (АС ИП) в составе следующих модификаций: - стационарные абонентские станции; - возимые абонентские станции; - переносные (носимые) абонентские станции. • Земные абонентские станции коллективного пользования (АС КП). 28

Учебно-тренировочные средства (УТС) включают: • Аппаратно-программный комплекс УТС (АПК УТС) МСПСС, со- стоящий из технических средств (комплексные и специализирован- ные тренажеры-имитаторы, модели, проекционная и кинопроекци- онная аппаратура, видеомагнитофон, телевизионная аппаратура) и общего программного обеспечения (ОС семейства MS Windows Server, СУБД семейства MS SQL Server, платформа виртуализации серверов и РМО типа VMware или Citrix); • Программно-методический комплекс, состоящий из: информационного обеспечения; методического обеспечения; специального программного обеспечения. Комплекс средств экспериментальной отработки (КСЭО) МСПСС «Гонец-Д1М», включающий: • комплексный стенд для испытаний МСПСС «Гонец-Д1М» (КСИ МСПСС); • комплексный стенд для испытаний БРТК для КА «Гонец-М» и КА «Гонец-М1» (КСИ БРТК), входит функционально; • комплексный стенд для испытаний КА «Гонец-М» и КА «Гонец- М1» (КСИ КА), входит функционально. Комплексный стенд экспериментальной отработки (КСЭО) явля- ется моделирующим объектом, который создается и развивается парал- лельно с МСПСС «Гонец-Д1М» и включает в себя совокупность сис- темно увязанных натурных и математических моделирующих комплек- сов различного целевого назначения. Требование – максимальная адек- ватность к физическим процессам, протекающим в системе и ее состав- ных частях. На этапе проектирования МСПСС «Гонец-Д1М» на него возлага- ются функции обоснования и проверки правильности принимаемых к реализации технических решений. На этапе проведения летных испытаний – обеспечение проверки требований ТТЗ (ТЗ), которые не могут быть обеспечены в реальных условиях. На этапе эксплуатации системы – всесторонний анализ склады- вающихся ситуаций и обстановки для принятия обоснованных решений. Структура функциональной взаимосвязи и управления МСПСС «Гонец-Д1М» определяет наличие космического и наземного сегментов системы (рисунок 4). 29

Рисунок 4. Структура функциональной взаимосвязи и управления МСПСС «Гонец-Д1М» Космический сегмент МСПСС «Гонец-Д1М» включает: • орбитальную группировку космических аппаратов, состоящую из 2 КА «Гонец-Д1», 12 КА «Гонец-М» и 24 КА «Гонец-М1»; • спутниковых каналов связи. Наземный сегмент МСПСС «Гонец-Д1М» включает: • управляющий комплекс в составе центров управления и связи, центральных и региональных станций, средств полигона запуска; • потребительский комплекс абонентов, связанных между собой ре- гиональными диспетчерскими пунктами (РДП) и объединенных центральными диспетчерскими пунктами (ЦДП) в ведомственные подсистемы связи; • наземные каналы связи и сети общего пользования. 30

4. Космический комплекс многофункциональной системы персональной спутниковой связи «Гонец-Д1М» 4.1. Ракетно-космический комплекс Ракетно-космический комплекс (РКК) многофункциональной сис- темы персональной спутниковой связи «Гонец-Д1М» предназначен для приема, подготовки к запуску, запуска, выведения блока КА «Гонец-М» и «Гонец-М1» на рабочую орбиту. РКК базируется на космодроме Плесецк. В соответствии с тактико-техническим заданием (ТТЗ) на создание МСПСС «Гонец-Д1М», орбитальная группировка космических аппара- тов (ОГ КА) должна формироваться одиночными и групповыми запус- ками космических аппаратов. Для развертывания, наращивания и восполнения орбитальной группировки используются средства выведения отечественного произ- водства - ракеты космического назначения (РКН) «Рокот» с разгонными блоками (РБ) «Бриз-КМ», в дальнейшем – РКН типа «Ангара». Структурная схема РКК «Гонец-Д1М» приведена на рисунке 5. На рисунке представлены составные части РКК: • ракета космического назначения (РКН); • комплекс средств измерений, сбора и обработки информации (КСИСОИ); • стартовый комплекс (СК); • технический комплекс (ТК); • заправочно - нейтрализационная станция (ЗНС). 31

РКН включает блок ускорителей (БУ) и космическую головную часть (КГЧ), которая в свою очередь состоит из головного обтекателя (ГО), блока космических аппаратов (блок КА) и разгонного блока (РБ). Рисунок 5. Структурная схема ракетно-космического комплекса «Гонец-Д1М» Блок КА связывает единой конструкцией устройство отделения (УО) и космические аппараты. 4.1.1. Ракетно-космический комплекс с ракетой космического назначения «Рокот» Ракетно-космический комплекс с ракетой космического назначе- ния «Рокот» включает в себя следующие составные части: • РКН 14А05 в составе блока ускорителей в транспортно-пусковом контейнере (ТПК) и космической головной части. Космическая 32

головная часть образована блоком КА, состоящим, например, из трех КА «Гонец-М», разгонного блока «Бриз-КМ», головного об- текателя и переходной проставки; • технический комплекс 14П46 с унифицированным комплектом проверочного оборудования 14И265; • стартовый комплекс 14П25 с унифицированным комплектом про- верочного оборудования 14И140; • заправочно-нейтрализационную станцию; • комплекс средств измерений, сбора и обработки информации. Рисунок 6. РКН «Рокот» на стартовой площадке Ракета космического назначения «Рокот». РКН «Рокот» с раз- гонным блоком «Бриз-КМ» предназначена для выведения различных полезных нагрузок на низкие круговые орбиты. РКН «Рокот» представляет собой жидкостную трехступенчатую ракету тандемной схемы и включает в себя блок ускорителей (I и II сту- пени) в транспортно-пусковом контейнере и космическую головную часть, в состав которой входит разгонный блок «Бриз-КМ» – III ступень. В качестве блока ускорителей РКН «Рокот» используется штатный блок ускорителей МБР РС-18, состоящий из ускорителей I и II ступе- ней. Ускоритель I ступени включает в себя корпус, двигательную уста- новку и элементы системы управления. Корпус состоит из трех отсеков: 33

хвостового (двигательного), топливного (блок баков) и переднего. Хво- стовой отсек предназначен для размещения ДУ, рулевых приводов и тормозных двигателей. Топливный отсек состоит из бака горючего и бака окислителя, образующих единый герметичный неразъемный блок. Передний отсек служит для соединения ускорителей I и II ступеней. На боковой поверхности корпуса имеются четыре выреза под камеры руле- вого двигателя ускорителей II ступени. Двигательная установка I ступени состоит из четырех маршевых однокамерных жидкостных реактивных двигателей (ЖРД). Ускоритель II ступени включает в себя корпус, ДУ и некоторые приборы системы управления. Корпус состоит из трех отсеков: хвосто- вого, топливного и переднего. В хвостовом отсеке размещены ДУ с ру- левыми приводами и тормозные двигатели, обеспечивающие отделение ускорителя II ступени с отсеком промежуточным от РБ. Топливный от- сек состоит из бака горючего и бака окислителя, образующих единый герметичный неразъемный блок. Передний отсек является силовым элементом, соединяющим ускоритель II ступени с КГЧ. Двигательная установка состоит из двух автономных ЖРД: маршевого однокамерного и рулевого четырехкамерного двигателей. Двигательные установки обеих ступеней используют в качестве компонентов топлива несимметричный диметилгидразин (НДМГ) и азотный тетраоксид (АТ). Управление полетом и стабилизация ракеты на участке полета I cтупени осуществляются отклонением маршевых двигателей, а на уча- стке полета II ступени – отклонением камер рулевого двигателя. Отделение отработавших ступеней ракеты в полете производится с помощью тормозных РДТТ. Транспортно-пусковой контейнер является составной частью РКН «Рокот», обеспечивающей транспортирование блока ускорителей, а также установку и сборку РКН на стартовом комплексе, выполнение ее предстартовой подготовки и проведение пуска РКН. Транспортно-пусковой контейнер представляет собой сборную ме- таллическую конструкцию цилиндрической формы, состоящую из кон- тейнера и надставки. Сборка ТПК в единое целое производится на СК. Внутри ТПК смонтированы устройства, необходимые для уста- новки, амортизации и пуска РКН, а также механизмы отвода блоков ПГС и расстыковки блоков электроразъемов. На наружной и внутрен- ней поверхностях ТПК размещены ряд систем и оборудования, в том числе: • пневмогидравлическая система для заправки и предстартово- го наддува баков блока ускорителей (БУ); 34

• тросовая система срыва герметизирующих диафрагм перед пуском; • электрооборудование для электрической связи РКН с назем- ным оборудованием и др. Разгонный блок «Бриз-КМ». Для выведения блока космических аппаратов используется штатный разгонный блок «Бриз-КМ», который включает в себя: отсек топливный, отсек приборный герметичный и от- сек промежуточный. Отсек топливный предназначен для размещения компонентов топ- лива, двигательной установки, агрегатов пневмогидросистем наддува и питания, а также приборов и датчиков телеметрического контроля. В отсеке приборном герметичном размещены: система управле- ния, приборы систем телеметрического контроля, траекторных измере- ний и электропитания. На верхнее плоское днище приборного отсека с помощью проставки переходной устанавливается переходная система с блоком КА. Отсек промежуточный (ОП) предназначен для стыковки КГЧ с блоком ускорителей и обеспечения электрических связей с БУ и ТПК. Отсек представляет собой трехслойную конструкцию из углепластико- вых панелей с сотовым заполнителем. Верхним шпангоутом отсек стыкуется с пирозамками системы от- деления РБ. Нижним шпангоутом ОП стыкуется к БУ с помощью бол- тов. Разделение происходит с помощью 2-х тормозных РДТТ второй ступени, уводящих ОП вместе с отработавшей 2-й ступенью. Головной обтекатель. При выведении блока космических аппа- ратов используется штатный головной обтекатель РКН «Рокот» 14С76 длиной 6735 мм. ГО предназначен для защиты полезной нагрузки от аэродинамиче- ского воздействия на участке выведения. ГО имеет трехслойную конструкцию из двух углепластиковых оболочек с сотовым алюминиевым заполнителем и состоит из цилинд- рической и триконической частей. В поперечном сечении цилиндриче- ская часть ГО представляет собой псевдоэллипс с осями 2500 и 2620 мм. Носовая часть ГО триконическая, с углами при вершине 30, 22 и 17,3 градусов. Головной обтекатель состоит из двух створок, соединенных друг с другом посредством 24 пирозамков. Замки с помощью системы тяг объ- единены в две ветви и раскрываются посредством пиропривода про- 35

дольного разъема. К верхнему плоскому днищу приборного отсека ГО крепится восемью пирозамками. При срабатывании пирозамков поперечного стыка и пиропривода продольного разъема ГО разделяется на две продольные створки, кото- рые поворачиваются под действием пружинных толкателей относитель- но узлов вращения и отделяются от РБ. Переходная проставка. Переходная проставка (ПП) предназначе- на для стыковки с РБ «Бриз-КМ» переходной системы с блоком косми- ческих аппаратов и является связующим звеном между ОПГ РБ и бло- ком КА. ПП представляет собой кольцо швеллерообразного сечения с на- ружным диаметром 1136 мм и высотой 220 мм. Материал АМг6. Технический комплекс 14П46. Технический комплекс в составе строительных сооружений, технических систем, инженерных коммуни- каций, наземного технологического оборудования, контрольно- проверочного оборудования предназначен для приема, хранения, сборки и проверок БУ в ТПК, РБ и ГО, приема КА, заправки ДУ КА, подготов- ки КА и сборки КГЧ. В состав ТК входит техническая позиция, которая размещается в монтажно-испытательном корпусе (МИК). В МИК располагается общее помещение, которое используется для размещения чистой камеры и рабочей зоны. Общее помещение используется для разгрузки, распаковки (упа- ковки) и недолговременного хранения оборудования наземной под- держки КА в рабочей зоне зала МИК с последующим перемещением их в чистую камеру для установки на рабочее место КА. В общем помещении располагается рабочая зона, где проводятся автономные проверки РБ и ГО, а также совместные электрические про- верки, погрузка КГЧ на УЖАТ. В общем зале МИК производится установка термочехлов ТПК и КГЧ. Рабочая зона имеет площадь 500 м2. Оборудование рабочей зоны включает в себя 2 мостовых крана для перегрузочных операций. В общем помещении находится чистая камера площадью 380 м2. Она включает в себя три отсека: • шлюз (зал 101В); • помещение для сборки КГЧ (зал 101Б); • помещение для подготовки КА к запуску (зал 101А). 36

Шлюз площадью 54 м2 располагается в начале чистой камеры и предназначен для проведения операций очистки. В шлюзе имеется кран грузоподъемностью 2 т. Помещение для сборки КГЧ площадью 146 м2 кв. метров распола- гается в центре чистой камеры и предназначено для стыковки КА с РБ и сборки КГЧ. Имеется кран грузоподъемностью 10 т. Помещение для подготовки КА к запуску площадью 180 м2 распо- лагается в отсеке чистой камеры. Имеется такой же кран, что и в поме- щении для сборки КГЧ. Стартовый комплекс 14П25. Стартовый комплекс представляет собой комплекс инженерно-строительных сооружений, оснащенных аг- регатами и системами специального технологического оборудования. На открытых площадках и в сооружениях СК из состава специального технологического оборудования размещены: пусковой стол, агрегат об- служивания, стационарная колонна, подстольное помещение и команд- ный пункт управления. Оборудование СК предназначено для выполнения следующих работ: • установки БУ в ТПК на пусковой стол; • установки НТПК на площадку АО; • установки КГЧ на площадку АО; • установки КГЧ на БУ в ТПК; • установки надставки ТПК на ТПК БУ; • обслуживания РКН; • прицеливания РКН; • проведения электроиспытаний РКН; • термостатирования КА; • проведения совместных электрических проверок КА в соста- ве РКН; • рабочего заряда АБ КА; • заправки баков БУ в ТПК топливом; • пуска РКН. ЗНС 14Г143-2. Для заправки БУ и РБ РКН «Рокот» компонентами топлива используется ЗНС 14Г143-2. КСИСО 14Ц34. При запуске РКН с КА «Гонец-М» и КА «Гонец- М1» используется комплекс средств измерений, сбора и обработки ин- формации 14Ц34. В состав КСИСО входят: измерительный комплекс космодрома «Плесецк»; наземный автоматизированный комплекс управления. 37

4.1.2. Ракетно-космический комплекс с ракетой космического назначения «Ангара-1.2» Космический ракетный комплекс (КРК) «Ангара» разрабатывается ГКНПЦ им. М.В. Хруничева как полностью российская альтернативная система средств выведения, эксплуатируемая на базе наземной инфра- структуры российского космодрома «Плесецк». В составе КРК «Ангара» будет разработан ряд ракет-носителей легкого, среднего и тяжелого классов, включающих в зависимости от класса РН, различное количество (от одного до пяти) универсальных ракетных модулей (УРМ) с кислородно-керосиновыми двигателями, разгонные блоки «Бриз-КМ», «Бриз-М» или кислородно-водородный РБ (в зависимости от энергетической мощности РН), с головными обтека- телями, рисунок 7. Рисунок 7. Семейство РН «Ангара» при пусках с космодрома «Плесецк» 38

УРМ представляет собой законченную конструкцию, состоящую из баков окислителя и горючего, соединенных проставкой, и двигатель- ного отсека. Маршевая ДУ УРМ оснащается одним мощным жидкост- ным реактивным двигателем РД-191, созданным на базе двигателя, применяемого на РН «Зенит». В составе РН легкого класса «Ангара-1.2» используется один УРМ, вторая ступень новой разработки, а также агрегатный модуль в качестве ступени довыведения и разведения КА на заданные орбиты. Энергетические возможности РН «Ангара-1.2» позволяют вывести на орбиту блок КА «Гонец-М» и «Гонец-М1», в состав которого входит до четырех КА. Планируемый срок начала летных испытаний РН «Ангара-1.2» – конец 2011 года, начало эксплуатации – 2012 год. Учитывая фактор нахождения комплекса с РН «Ангара-1.2» на на- чальном этапе жизненного цикла, характеризующегося незавершенно- стью процесса опытно-конструкторских работ по РН и отсутствием по- ложительной статистики запусков РН, наиболее предпочтительным представляется вариант, ориентированный на использование РКН «Рокот» с РБ «Бриз-КМ» для группового выведения блока из трех КА для развертывания, наращивания и восполнения орбитальной группи- ровки системы. 4.2. Орбитальная группировка космических аппаратов 4.2.1. Космический аппарат «Гонец-М» В настоящее время основой построения орбитальной группировки многофункциональной системы персональной спутниковой связи «Гонец-Д1М» является космический аппарат «Гонец-М» со следующи- ми техническими характеристиками. Тип КА «Гонец-М» – низколетящий, ориентированный по одной оси, корректируемый спутник-ретранслятор. 39

Параметры орбиты: тип – круговая; высота, км – 1500 км; наклонение, град – 82,5; период обращения, сек. – 6948; эксцентриситет, не более – 0,005; максимальная длительность тени, мин. – 35. Тип антенно-фидерных устройств (АФУ) – направленные, гло- бальные с эллиптической поляризацией. Точность ориентации осей диаграммы направленности (ДН) ан- тенн КА на центр Земли – ±(5-10)%. Пропускная способность КА «Гонец-М» – 270 Кбит/сутки, дли- тельность сеанса связи на витке ∼20 мин. Срок активного существования (САС) КА не менее 5 лет, срок хранения – 2 года. Масса КА «Гонец-М» составляет 275±20 кг. Габариты КА, мм, не более: в стартовом положении: по оси «ОХ» – 2700; по оси «ОY» – 1000; по оси «ОZ» – 1690; в рабочем положении: по оси «ОХ» – 19420±100; по оси «ОY» – 3825; по оси «ОZ» – 3220. Средство выведения – РКН «Рокот», время выведения ∼104 мин. Потребляемая мощность в дежурном режиме – 22,4 Вт, в сеансе связи – 204 Вт. Напряжение на выходе системы электропитания (СЭП) – 31±1 В. Площадь солнечных батарей (БС) – 5,55 м2, мощность в конце САС, средняя за освещенный участок орбиты с максимальной тенью – 110 Вт, номинальная емкость аккумуляторных батарей (АБ) – 12 Ач. Объем гермоконтейнера (ГК) – 250 литров. Состав газа: азот – 95-98%, кислород – 2-5%, гелий – до 0,01%. Температура газовой среды в ГК – 0-400С, давление – 0,9-1,3 кгс/см2, точка росы – от -4 до +350С. Коэффициент заполнения ГК – 0,6. 40

Рисунок 8. Функциональная схема КА «Гонец-М» Бортовой радиотехнический комплекс (БРТК) предназначен для обеспечения: • передачи цифровой информации между абонентами системы, в том числе и с промежуточным хранением ее в бортовом запоми- нающем устройстве (ЗУ), включая организацию доступа к ресур- сам КА и организацию доставки информации; • управления системами КА совместно с наземными средствами ав- томатизированной системы управления, включая формирование и передачу телеметрической и диагностической информации о со- стоянии БРТК и систем КА, а также сигналов радиоконтроля ор- биты (РКО). В состав БРТК входят следующие устройства: • приемное устройство; • передающее устройство; • служебный канал; • бортовой вычислительный комплекс; • комплекс РКО и телеметрической системы (ТС); • комплекс программного обеспечения. 41

Основные характеристики БРТК: Метод доступа FDMA/TDMA Пропускная способность одного КА при глобальном обслуживании 270 Мбит/сутки Диапазон частот: 259-265МГц; 387-390МГц, 259-265МГц; 312-315МГц Число частотных каналов до 11 «вверх» (с учетом служебного канала 12) 2 «вниз» (с учетом служебного канала 3) Скорость передачи 2,4-9,6 Кбит/с «вверх» 9,6-64 Кбит/с «вниз» ЭИИМ 3,6-18,4 дБВт G/T -26,2 дБ/К BER 10-6 Объем бортового запоминающего устройства (ЗУ) 8 Мбайт Антенно-фидерные устройства состоят из 3 антенн с диаграммами направленности + 550. Программный комплекс БРТК обеспечивает реализацию протоко- лов связи, принятых в системе, и допускает возможность изменения ре- жимов обслуживания абонентов в процессе эксплуатации. По сравнению с КА 17Ф13Д1 БРТК КА «Гонец-М» выполнен на основе более современной, радиационно-стойкой элементной базы и яв- ляется высокоинтеллектуальным БРТК. Благодаря наличию сложного программного обеспечения на борту КА обеспечивается полная обра- ботка сигналов и реализована функция повышения живучести (СВАВР – система выхода из аварийного режима). Для повышения оперативности и надежности управления в состав БРТК КА «Гонец-М» включен служебный канал управления. БРТК КА «Гонец-М», совместно с другими аппаратно- программными средствами связного комплекса, в рамках базовой сети обмена данными системы позволяет реализовать сложную адресацию, маршрутизацию и коммутацию цифровой пакетированной информации стационарных и подвижных потребителей. Для повышения достоверно- сти передачи информации и улучшения характеристик спутниковых ка- налов связи применяется кодирование, обеспечивается конфиденциаль- ность и исключение несанкционированного доступа к связным ресурсам системы. 42

БРТК является ретрансляционным комплексом, состоящим из двух ретрансляторов. Один ретранслятор работает в диапазоне частот 235-265 МГц, другой – в диапазоне частот 312-315 МГц на прием и 387-390 МГц на передачу. Ретранслятор диапазона 0,2-0,3 ГГц работает в структуре сигналов и сообщений, принятой в системе «Гонец-Д1» – МСПСС «Гонец-Д1М» 1-го этапа. Ретранслятор диапазона 0,3-0,4 ГГц работает в структуре сигналов и сообщений, принятой в системе – МСПСС «Гонец-Д1М» 2-го этапа. Оба ретранслятора работают на прием через общую антенну. Разделение сигналов по диапазонам частот осуществляется дип- лексером (ДП). В каждом частотном канале имеется фильтр и малошу- мящий усилитель (МШУ). В ретрансляторе диапазона 0,2-0,3 ГГц два приемных канала рабо- тают в режиме системы «Гонец-Д1», один – холодный резерв. Из двух передающих каналов диапазона 0,2-0,3 ГГц один канал находится в го- рячем резерве. В ретрансляторе 0,3-0,4 ГГц – тринадцать приемных каналов, ко- торые могут включаться в зависимости от нагрузки БРТК. Один прием- ный канал всегда включен. На передачу работает один передающий ка- нал, имеющий холодный резерв. В обратном канале используется вре- менное уплотнение сигналов. На передачу ретрансляторы диапазонов 0,2-0,3 ГГц и 0,3-0,4 ГГц работают через две антенны. К одной антенне через диплексер подклю- чен выход первого полукомплекта передатчика диапазона 0,2-0,3 ГГц и выходы первого полукомплекта передатчика диапазона 0,3-0,4 ГГц. К другой антенне через диплексер подключаются вторые полукомплекты передатчиков. Такое подключение позволяет обойтись без переклю- чающих устройств и избежать потерь, возникающих при объединении каналов. Подключение двух передающих каналов одного диапазона к раз- ным антеннам позволяет обеспечить дополнительную пространствен- ную развязку между передатчиками и уменьшить взаимовлияние и ин- термодуляционные помехи. Все приемные тракты строятся идентично. После линейного уси- лительного тракта производится цифровая обработка сигнала: демоду- ляция, декодирование и разуплотнение. На цифровую обработку посту- пает сигнал частотой 455 кГц. Передающие тракты также строятся идентично: уплотнение и формирование сигналов осуществляется цифровым модулятором. 43

Модуляторы и демодуляторы реализуются на базе сигнальных процессоров и входят в состав бортового вычислительного комплекса (БВК). Объединение модемов осуществляется через общую шину. Функ- ция аутентификации и защиты конфиденциальной связи (АА и З) осу- ществляется программным способом, специальное программное обес- печение встраивается в программное обеспечение БРТК. К общей шине подключен и процессор, образующий основной вы- числительный модуль и осуществляющий управление и координацию работы других процессоров, реализующий функции коммутации паке- тов и обеспечивающий связь с бортовым комплексом управления (БКУ), входящим в состав объекта. Бортовой вычислительный комплекс образуется многопроцессор- ной системой: процессорами, объединенными общей шиной. БВК наряду с задачами управления и обработки выполняет функ- цию бортовой АТС, обеспечивая соединение абонентов. Построение ретрансляторов, таким образом, позволяет на первом этапе развертывания системы устанавливать ограниченное количество приемных и передающих модулей, а в дальнейшем увеличивать пропу- скную способность БРТК, наращивая их число до максимального коли- чества. Это дает возможность изменения структуры сообщений в радио- каналах, введения дополнительных требований со стороны КА. Кроме того, БРТК позволяет развивать функциональные возмож- ности путем подключения дополнительных программно-аппаратных модулей без изменения общей структуры аппаратных и программных комплексов. Принятые методы разделения каналов и обеспечение мак- симального КПД ретрансляторов фактически определяют общие прин- ципы построения бортового ретрансляционного комплекса. БРТК должен осуществлять: • полную обработку разнесенных по частоте сигналов, демодуля- цию, декодирование, выделение адресных признаков, выделение информации от абонентов; • коммутацию сообщений между абонентами в бортовой АТС; • формирование сообщений для передачи в канале с временным уп- лотнением, последующим кодированием и модуляцией. Использование частотного разделения приемных каналов в ретрансляторе позволяет обеспечить минимальную мощность излучения в абонентских станциях за счет невысокой скорости передачи информа- ции (до 9,6 кбит/с), упрощает аппаратную реализацию приемных частей цифровых модемов. 44

Использование нескольких частотных каналов с полной обработ- кой сигналов позволяет экономить энергопотребление, включая в рабо- ту только необходимые в конкретный момент частотные каналы. Использование временного уплотнения в передающем канале и работа передатчиков одного диапазона на раздельные антенны позволя- ет наиболее экономно расходовать энергетику КА. Использование коммутации в бортовой АТС позволяет отказаться от организации специального фидерного канала для «слива» информа- ционных потоков на региональные станции для последующей коммута- ции сообщений. Наряду с экономией энергетики КА отпадает необходимость в вы- делении частотных ресурсов для организации фидерного канала и уп- рощается аппаратная реализация региональных станций. Достоинством коммутации на борту КА является автономность функционирования, что очень важно для регионов, где по каким-либо причинам невозможно размещение региональных станций, например, при работе в акватории Мирового океана. Реализация бортового ретрансляционного комплекса по схеме с полной обработкой сигналов на борту и с бортовой АТС приводит к не- обходимости реализации сложных алгоритмов обработки и коммута- ции. Блок управления (БУ) является составной частью бортового ком- плекса управления (БКУ), предназначенного для организации внутрен- него и внешнего управления КА при эксплуатации, включая взаимодей- ствие с наземным испытательным комплексом при заводских испытани- ях. БКУ обеспечивает решение следующих задач: • управление работой бортовых систем автономно или совместно с наземным комплексом управления (НКУ) в соответствии с дан- ными, поступающими с НКУ, и текущим состоянием бортовой ап- паратуры; • контроль и диагностику технического состояния бортовых систем; • организацию работы бортового программного обеспечения; • обеспечение процессов управления и контроля в реальном мас- штабе времени; • прием, квитирование и запоминание командно-программной ин- формации. В состав БКУ входят: блок управления, бортовой вычислительный комплекс, программное обеспечение. 45

Система ориентации и стабилизации (СОС) предназначена для гашения начальной угловой скорости КА после его отделения от РН, ав- томатического установления однозначно-заданной ориентации про- дольной оси КА по местной гравитационной вертикали с точностью в диапазоне ± (5-10)º за время 24 часа и последующего непрерывного поддержания заданной ориентации в течение срока активного сущест- вования КА. При этом точность ориентации не хуже ± 5 на каждом с у- º точном интервале времени составляет более 65 % времени. СОС обеспечивает решение следующих задач: • успокоение КА после отделения от ракеты-носителя; • начальную ориентацию на Солнце и Землю; • ориентацию нормалей к поверхности БС на Солнце в течение все- го срока активного существования, за исключением режимов про- ведения коррекции орбиты; • ориентацию оси минус ОХ на центр Земли; • ориентацию плоскости XOY КА относительно плоскости орбиты при проведении коррекции орбиты. В состав системы ориентации и стабилизации КА «Гонец-М» вхо- дят чувствительные элементы и исполнительные органы. Новые технические решения в части СОС – модернизация магнит- ного успокоителя (МУ) и блока гравитационного устройства (ГУ) по- зволили улучшить точность ориентации продольной оси КА на центр Земли до ±5°. Система электропитания (СЭП) предназначена для непрерыв- ного обеспечения бортовой аппаратуры электрической энергией задан- ного качества в течение всего срока штатной эксплуатации. В состав системы электропитания входят: первичный источник энергии – солнечная батарея, буферный источник энергии – аккумуля- торная батарея, автоматика системы электропитания. Батарея солнечная (БС) выполнена на базе легированных литием кремниевых фотопреобразователей (ФП), расположена на двух нетер- мостатированных цилиндрических каркасах и двух откидных крыльях по четыре панели в каждом. По сравнению с СЭП КА «Гонец-Д1» в СЭП КА «Гонец-М» в ак- кумуляторной батарее используются более совершенные никель- водородные аккумуляторы типа 21НВ-25МН, что обеспечило заметное увеличение срока активного существования. Космический аппарат «Гонец-М» разработан на базе КА «Гонец- Д1» и характеризуется, по сравнению с КА-аналогом, рядом новых тех- 46

нических решений, направленных на улучшение оперативно- технических характеристик: • использование более совершенной структурной схемы системы электропитания, обеспечивающей стабильное напряжение нагруз- ки 31±1 В; • высокую эффективность солнечной батареи за счет использования легированных литием ФП; • экстремальное регулирования мощности при изменении освещен- ности и температуры на витке; • высокую надежность и эффективность аккумуляторной батареи за счет установки байпасных диодов на каждом аккумуляторе, по- зволивших увеличить глубину разряда аккумуляторов. Система обеспечения коррекции (СОК). В отличие от КА «Го- нец-Д1», в состав бортовых систем КА «Гонец-М» включена система обеспечения коррекции. СОК предназначена для формирования управляющих воздействий при коррекции орбиты КА (создания импульса тяги в обеспечение кор- рекции орбиты). В состав СОК входят: двигательная установка (пневмосистема), система ориентации и стабилизации (функционально) и программное обеспечение. В качестве логически преобразующих устройств (функ- ционально) в состав СОК входят блок управления и БРТК. Система терморегулирования (СТР). СТР и средства обеспече- ния теплового режима КА предназначены для поддержания в требуе- мых диапазонах температуры блоков бортовой аппаратуры, располо- женных в приборном отсеке, а также для обеспечения тепловых режи- мов внешних элементов конструкции и приборов систем КА. Совместно с наземными средствами СТР обеспечивает приемле- мые условия работы бортовой аппаратуры при электрических испыта- ниях КА на заводе-изготовителе и техническом комплексе. В состав системы СТР входят: тепловые трубы, электрообогрева- тели, экранно-вакуумная теплоизоляция. По сравнению с КА «Гонец-Д1» на КА «Гонец-М» новые техниче- ские решения в части СТР – использование более совершенной схемы обеспечения теплового режима, позволили увеличить хладопроизводи- тельность тепловых труб, общую хладопроизводительность СТР путем организации дополнительной радиационной поверхности на цилиндри- ческой вставке гермоконтейнера, живучесть КА за счет введения авто- 47

матики ограничения сеансной нагрузки и резервирования автоматики управления электрообогревателя. Антенно-фидерные устройства (АФУ). По сравнению с КА «Гонец-Д1» на КА «Гонец-М» применены новые технические решения в части АФУ – использование унифицированных АФУ, обеспечиваю- щих работу целевой аппаратуры в расширенном диапазоне частот 0,2/0,4 ГГц при увеличенном вдвое коэффициенте усиления КУ. Антенно-фидерные устройства бортового радиотехнического ком- плекса должны обеспечивать: • прием и передачу ВЧ-сигналов при ретрансляции информации между абонентами; • передачу телеметрической информации о состоянии бортовых систем. В состав АФУ входят: • антенна приемная с диплексером и трактом до связной аппарату- ры; • две антенны передающие с трактами до связной аппаратуры. Структурная схема АФУ представлена на рисунке 9. На схеме введены следующие обозначения: • Ан1-Ан3 – антенны; • Дпл. – диплексер; • 1-5 – комплект ВЧ-кабелей аппаратуры связной. Технические характеристики АФУ представлены в таблице 1. Для разделения приемных стволов, работающих в диапазонах 225 - 265МГц и 312 - 315МГц на одну антенну, в общий тракт установ- лен фильтр-диплексер. Расчет фильтра проведен из условий минимизации потерь, габари- тов и массы при обеспечении необходимой развязки 25-30 дБ, для чего был выбран фильтр с чебышевской амплитудно-частотной характери- стикой. Согласно расчету, затухание 30 дБ в полосе заграждения при за- данной полосе прозрачности обеспечивают трехрезонаторные фильтры. В ходе проектирования было проведено макетирование шести ва- риантов антенн, отличающихся друг от друга углами намотки и габа- ритными размерами (рисунок 10). Анализ полученных результатов макетирования позволил выбрать два варианта антенн, представленных в таблице 2, и получить значения КУ и КЭ (таблица 3). 48

При проектировании рассматривались два варианта конструкции диплексера: • фильтр на спиральных резонаторах; • гребенчатый фильтр на укороченных резонаторах длиной λ/8. Рисунок 9. Структурная схема АФУ Рисунок 10. Общий вид антенн Ан1, Ан2, Ан3 49

Таблица 1. Технические характеристики АФУ Параметры Прием Передача Диапазон рабочих частот, 225÷265, 225÷265, МГц 312÷315 387÷390 КУ в углах ±55°, дБ ≥ 1,5 ≥ 2 (при среднем значении ≥ 3) Форма ДН воронкообразная воронкообразная КЭ в углах ≥ 0,5 ≥ 0,5 КСВ антенн не более 1,25 1,2 Потери в тракте не более, 1,2 0,7 дБ Таблица 2. Геометрические размеры, углы намотки и массы антенн D1, D2, H1, H2, α, Масса, Антенна мм мм мм мм град кг Ан.1 100 380 720 100 68...60 2,5 Ан.2 100 380 720 100 65 2,5 Ан.3 70 305 510 80 68...60 1,85 Таблица 3. Значения КУ и КЭ для антенн Ан1-Ан3 Частота, МГц Ан1 Ан2 Ан3 225 315 225 265 388,5 Угол -55 0,83 0,64 0,87 0,86 0,84 КЭ θ, 0 0,74 0,66 0,78 0,79 0,72 град 55 0,71 0,64 0,80 0,82 0,72 Угол -55 2,6 3,4 2,6 2,8 4,4 КУ, дБ θ, 0 4,5 3,8 4,5 3,5 6,5 град 55 3,0 4,2 3,0 3,2 4,9 50

Фильтр на спиральных резонаторах. Размеры поперечного сече- ния резонатора выбраны из соображений получения добротности, необ- ходимой для получения возможно меньших потерь, ориентировочно 0,5 дБ (рисунок 11). Рисунок 11. Фильтр на спиральных резонаторах Поперечное сечение резонатора имеет размеры 30х30 мм2, чем достигается добротность около 1000. При этой добротности расчетные потери составляют 0,4 дБ, действительные – около 0,7 дБ, так как в кон- струкции фильтра для обеспечения механической прочности присутст- вуют каркасы из диэлектрика, вносящие дополнительные потери. Масса фильтра - около 0,7 кг, габариты – 200х95х45 мм. Гребенчатый фильтр. Длина резонатора λ/8 выбрана из условий получения необходимой крутизны АЧХ при меньшем числе резонато- ров (рисунок 12). При дальнейшем уменьшении длины резонатора сни- жается крутизна АЧХ, и для достижения того же затухания в полосе за- граждения необходимо увеличить число резонаторов, что ведет к уве- личению потерь. Поперечное сечение резонаторной камеры 20х20 мм2. При таком сечении потери составляют около 0,5 дБ. 51

Сравнительные данные масс, потерь и габаритов фильтров- диплексеров приведены в таблице 4. Рисунок 12. Гребенчатый фильтр Таблица 4. Сравнительные данные масс, потерь и габаритов фильтров-диплексеров Потери, Тип конструкции Масса, кг Габариты, мм не более, дБ 1. Спиральный 0,8 0,7 200х95х45 2. Гребенчатый 0,5 0,85 180х160х46 Как видно из таблицы, гребенчатый фильтр незначительно уступа- ет спиральному по массе и габаритам, но выигрывает в потерях (на 0,3 дБ). Кроме того, он проще по конструкции и в настройке, что немало- важно при серийном производстве. Поэтому был выбран для разработки в АФУ КА «Гонец-М» вари- ант гребенчатого фильтра на укороченных резонаторах. Конструкция космического аппарата «Гонец-М» предназначена для размещения и силовой увязки систем, агрегатов и приборов в еди- 52

ное работоспособное целое, а также для сохранения их взаимного по- ложения и нормальных условий функционирования на всех этапах экс- плуатации. Конструктивно КА «Гонец-М» состоит из приборного отсека с приборами, антенн, солнечной батареи. Рисунок 13. КА «Гонец-М» в сборочном цехе Конструкция КА «Гонец-М» включает в себя конструкцию общего на- значения, состоящую из корпуса, элементов крепления КА, приборов и меха- нических устройств, состоящих из двух штанг с антеннами и двух крыльев панелей солнечных батарей. Конструкция общего назначения объединяет приборы, агрегаты и ме- ханические устройства КА в единую конструкцию, передающую нагрузки на устройство отделения. Основным элементом конструктивной силовой схемы КА является корпус, состоящий из термостатированных и нетермостатированных сотовых панелей, как наиболее отвечающих современным требованиям в части про- стоты конструкции, технологичности, модульного монтажа приборов и сбор- ки всего аппарата. 53

Приборы служебных систем, аппаратура связи, антенны, элементы уст- ройства отделения, соединительные элементы (волноводы, кабели) монтиру- ются на плоских панелях с сотовым заполнением. Увязка по точности панелей между собой при сборке аппарата осуще- ствляется по классным координатным отверстиям и штырям. В необходимых случаях возможна установка панелей с регулируемыми элементами их со- единения. Механические устройства предназначены для раскрытия элементов конструкции из стартового положения в рабочее, поскольку не все элементы конструкции, из-за ограничений по зоне полезного груза, могут быть уста- новлены на КА стационарно. Механические устройства включают в себя две антенные штанги и два крыла солнечных батарей с устройствами зачековки и раскрытия. Перечисленные технические решения в части СЭП, СТР, СОС и АФУ КА «Гонец-М» по отношению КА «Гонец-Д1» позволили увеличить пропу- скную способность КА в 18 раз, увеличить срок активного существования с 1,5 до 5 лет и увеличить надежность космического аппарата с 0,7 за 1,5 года для КА «Гонец-Д1» до 0,75 на пятилетнем САС для КА «Гонец-М». 4.2.2. Орбитальная группировка космических аппаратов Орбитальная группировка космических аппаратов МСПСС «Гонец-Д1М», имеющая определенную баллистическую структуру и поддерживаемая в ходе эксплуатации, определяет оперативные характе- ристики и географию обслуживания пользователей. Оперативные характеристики связи, как правило, существенно за- висят от широты расположения абонента, поэтому анализ зависимости характеристик связи от широты занимает одно из главных мест. С це- лью определения зависимости показателей связи от широты выделено несколько значений широт: 20, 40, 50, 60, 70 и 80°. В качестве определяющих при выборе оптимального орбитального построения группировки КА низкоорбитальной системы связи, как пра- вило, используются системные характеристики: • время ожидания с вероятностью: 0.9, 0.8, 0.7; • среднее время ожидания. В качестве орбитальной группировки МСПСС «Гонец-Д1М» выбрана орбитальная структура на круговых орбитах с высотой 1350-1500 км из че- тырех плоскостей с тремя КА в каждой и наклонением 82,5º. 54

ОГ КА оптимизирована для обслуживания России и стран СНГ (широтный диапазон – 35-800 с.ш.) при времени ожидания 15 (20) мин. для углов места 10º (15º). Принципы построения МСПСС «Гонец-Д1М», в том числе энерге- тические характеристики радиолиний, частотный план системы позво- ляют обслуживать клиентов существующей абонентской сети системы «Гонец-Д1» в диапазоне 0,2/0,3 ГГц, а также абонентов вновь создавае- мой сети связи «Гонец-Д1М» в диапазоне 0,3/0,4 ГГц с повышенной пропускной способностью. В перспективе планируется создание космического сегмента в со- ставе 24 КА «Гонец-М1» по 6 КА в 4 орбитальных плоскостях, разне- сенных на 450 по долготе восходящего узла. Высота орбиты 1500 км, наклонение – 82,5º. Рисунок 14. Времена ожидания сеанса связи 55

Для развертывания, наращивания и восполнения ОГ КА исполь- зуются отечественные РКН «Рокот», обеспечивающие как групповое, так и одиночное выведение КА с полигона «Плесецк». Стратегия создания и восполнения орбитальной группировки. Номинальное значение абсолютной долготы восходящего узла первой орбитальной плоскости произвольное, поэтому время запуска первого блока в первую орбитальную плоскость тоже произвольное, по готовно- сти средств. Другие орбитальные плоскости формируются с учетом по- лучения максимального эффекта системы при вводе новых КА. Орбитальная структура 4×3 формируется в последовательности: 1, 3, 2, 4 плоскости. При этом обеспечивается более равномерное про- хождение КА через зону радиовидимости абонента на каждом этапе формирования системы. Время запуска блока КА в очередную орби- тальную плоскость выбирается с учетом обеспечения требуемого разно- са плоскостей по долготе восходящего узла. Для поддержания временных характеристик системы на требуе- мом уровне вышедшие из строя КА необходимо заменять в процессе восполнения системы. Учитывая значительную стоимость одного пуска РКН, восполнение системы целесообразно осуществлять блоками КА. При этом можно придерживаться принципа – на сроке активного суще- ствования орбитальная плоскость восполняется один раз путем выведе- ния блока КА. Для системы 4×3 предполагается восполнять систему при выходе из строя двух КА в одной орбитальной плоскости. По аргументу широ- ты КА разводятся на 120°. Положение оставшегося КА не учитывается. Баллистическое обеспечение орбитальных коррекций. В связи с тем, что в режиме гравитационной ориентации не предусмотрена трех- осная ориентация КА, создание необходимых условий для проведения коррекции орбиты при штатной работе КА не представляется возмож- ным. Для осуществления коррекции параметров орбиты система ориен- тации должна обеспечивать ориентацию продольной оси КА по вектору скорости КА и удержание его в заданном направлении во время работы двигателя коррекции. Движение КА в режиме магнитной ориентации характерно тем, что продольная ось КА отслеживает с некоторой точно- стью вектор индукции магнитного поля Земли. Для приполярных орбит, к которым относятся орбиты КА с наклонением 82,5°, характерно эпи- зодическое совпадение вектора индукции магнитного поля Земли с на- правлением, касательным к орбите или вектору скорости в районе эква- тора, поэтому на этих участках орбиты, при выполнении отмеченного совпадения направления векторов, возможно проведение коррекции. 56

Поскольку наклонение орбиты КА больше широты геомагнитного полюса (примерно 78,5°), то дважды в сутки возникает такая ситуация, когда геомагнитный полюс находится в плоскости орбиты. Этот случай наиболее удобен для коррекции. С другой стороны, бывает ситуация, неблагоприятная для коррекции, когда угол между радиус-вектором геомагнитного полюса и плоскостью орбиты достигает значительной величины (максимальное отклонение 19°). Именно в тех случаях, когда в момент прохождения геомагнитно- го экватора гринвичская долгота восходящего узла близка 149 или 251, возникают оптимальные условия для проведения коррекции. На восходящих витках коррекция возможна в течение 5-6 подряд идущих витков в сутки. В течение 7-8 последующих подряд идущих витков коррекция невозможна. На нисходящих витках коррекция воз- можна только в течение 2-3 витков в сутки. В течение остальных 9-10 витков коррекция невозможна. При построении и поддержании орбитальной структуры системы связи необходимы коррекции приведения и удержания. Задача коррекций приведения – размещение КА в требуемом по- ложении по аргументу широты с одновременным устранением погреш- ностей в драконическом периоде обращения (приведение большой по- луоси орбиты к номинальному значению). Задача коррекций удержания – поддержание КА по аргументу ши- роты в заданных пределах относительно номинального. Технология проведения режима коррекции. В процессе коррек- ций приведения и удержания изменяется только период обращения. На- клонение и эксцентриситет не корректируются. Процесс приведения КА в номинальное положение считается за- вершенным, если значение драконического периода отличается от но- минального не более чем на 0,1 с, а аргумент широты КА отличается от номинального не более чем на ±(1-2)°. Точность реализации дракониче- ского периода обращения относительно номинального при коррекции удержания – 0,025 с. При первоначальном построении системы на номинальную орбиту групповым запуском выводятся три КА, при восполнении системы на номинальную орбиту выводится один-два КА. Под номинальной орби- той понимается орбита с заданным системным значением дракониче- ского периода обращения – Тдр. Из-за погрешностей выведения фактически реализованные драко- нические периоды обращения Тдрі, i=1…3 будут отличаться от систем- 57

ного Тдр, и для разных КА это отличие будет разным, однако оно не превышает 40 с. При восполнении системы после выведения одного или двух КА каждый из них должен быть приведен по аргументу широты в область, отстоящую от области работающего КА на 120 При групповом выв е- º. дении трех КА любой из них, первым приведенный на номинальную орбиту, определит область работающего КА. При выведении трех КА рассчитываются планы коррекций приведения для всех КА и определя- ются аргументы широты (Uк), на которые будут поставлены КА, исходя из минимального времени приведения в целом для системы. Коррекция считается завершенной, если одновременно выполня- ются два условия: |Тдрі - Тдр| = ΔТ < Е1; |Uк - Uj| < Е2, где Uj – текущее значение аргумента широты, получаемое на очеред- ном цикле коррекций приведения; Е1 и Е2 – заданные допуски на точность приведения по дракониче- скому периоду обращения и аргументу широты. В каче- стве допусков на точность приведения приняты сле- дующие значения: Е1 = 2.0 с, Е2 = 10º. Задача коррекции приведения – размещение КА в требуемом по- ложении по аргументу широты с одновременным устранением погреш- ностей в драконическом периоде (приведение драконического периода к номинальному значению). Коррекции приведения и удержания проводятся циклами на 5 вит- ках в сутки в течение 2 минут на витке. Погрешности средств выведения приводят к максимальному от- клонение значения большой полуоси орбиты от номинального значения в 25 км. Изменение значения большой полуоси от номинального за счет эволюции на САС не более 0,25 км. Процесс приведения КА в заданное положение состоит из не- скольких последовательных циклов коррекций. По мере приближения КА к номинальному положению по аргу- менту широты осуществляется постепенное гашение относительной скорости дрейфа путем коррекции значения драконического периода обращения к номинальному значению. При этом может быть реализова- но до семи циклов коррекции. 58

Максимальная длительность цикла коррекции при коррекции при- ведения может составлять 5 суток. Эта величина определяется с учетом максимального отклонения большой полуоси орбиты от номинального значения и максимально возможной длительностью работы ДУ на витке. Число включений ДУ в цикле может достигать 25. Длительность коррекции приведения не превосходит 30 суток. Процесс удержания состоит из одного цикла коррекции. При удержании КА на орбите и по достижении им границы допус- тимой области по аргументу широты ±10°, КА получает импульс, обес- печивающий его смещение в сторону номинального положения. Вели- чина импульса подбирается таким образом, чтобы обеспечить мини- мальную скорость дрейфа и максимальное время нахождения КА в за- данной области. Цикл коррекции удержания имеет одно включение ДУ. Циклы коррекции удержания проводятся 1–2 раза в год. Суммар- ное количество циклов на все виды коррекций приведения и удержания не более 20. Для проведения коррекций приведения в номинальное положение и удержания его с точностью ±10° необходим запас характеристической скорости 18 м⁄с. 4.3. Наземный комплекс управления орбитальной группировкой космических аппаратов Наземный комплекс управления орбитальной группировкой кос- мических аппаратов (НКУ ОГ КА) предназначен для решения следую- щих задач: • приведение систем КА в рабочее состояние после выведения на орбиту и введение КА в состав орбитальной группировки; • поддержание КА в работоспособном состоянии в течение срока активного существования; • контроль текущего технического состояния и проведение измере- ний текущих навигационных параметров (ИТНП) КА орбитальной группировки; 59

• определение параметров орбит КА для планирования работы сис- темы и проведения коррекции, при необходимости; • контроль заданной баллистической структуры ОГ КА и формиро- вание заявок на ее коррекцию, при необходимости; • получение, автоматизированная обработка, анализ и хранение ин- формации о состоянии КА в объеме, достаточном для прогнозиро- вания состояния КА; • восстановление работоспособности КА с использованием резерв- ных комплектов бортовой аппаратуры и резервных алгоритмов работы КА; • долгосрочное и оперативное планирование работы по управлению КА; • реализация планов и программ управления на всех этапах работы КА. В состав средств НКУ ОГ КА «Гонец-М» водят: • центр управления полетом (ЦУП); • центральная станция (ЦС-2); • центральная станция из состава НКУ СК (ЦС-1, функционально); • баллистический центр. Центр управления полетом (ЦУП). Центр управления полетом предназначен для обеспечения выполнения задач управления ОГ КА «Гонец-М» в интересах поддержания работоспособного состояния КА и требуемых характеристик орбитальной группировки. ЦУП создан на базе объединенных в локальную вычислительную сеть (ЛВС) рабочих станций, серверов и персональных компьютеров (ПК) с процессорами INTEL и включает в свой состав: Технические средства в составе: • ПК (или рабочая станция) - 8 шт.; • сервер ЦБД ЦУП – 2 шт.; • сетевой концентратор на 24 порта – 2 шт.; • сетевой принтер типа HP Laser Jet 4000 – 2 шт.; • принтер типа HP Laser Jet 1200 – 8 шт.; • модем – 2 шт.; • факс – 1 шт.; • источники бесперебойного питания; • индивидуальные средства внутренней и внешней громкоговоря- щей связи. 60

Общее и системное программное обеспечение: • операционная система WINDOWS-NT; • систему управления базами данных (СУБД) ORACLE; • сетевое программное обеспечение; • интерфейс доступа к центральной базе данных (ЦБД); • интерфейс оператора автоматизированного рабочего места (АРМ); • программное обеспечение обмена ЦУП с ЦУСК. Специальное программное обеспечение (СПО), включающее: • СПО планирования и командно-программного обеспечения (ПКПО); • СПО информационно-телеметрического обеспечения (ИТО). Центр управления полетом предназначен для решения следующих задач: • планирование и координация работ по развертыванию, воспол- нению и поддержанию орбитальной группировки КА в работоспо- собном состоянии; • планирование в соответствии с заданными типовыми циклами управления (ТЦУ) режимов функционирования КА и сеансов управления (СУ) КА; • планирование работы средств НКУ; • расчет и реализация программ управления КА; • включение в план работы с КА заявок БЦ на проведение коррек- ции орбиты требуемого КА, а также заявок на проведение ИТНП; • реализация программы коррекции орбиты; • формирование (при необходимости) заявок на привлечение средств ЦУСК для проведения сеансов управления; • подготовка данных по вводимым в систему связи КА и их переда- ча в ЦУСК; • обработка сигнала «Вызов НКУ», в т.ч. поступившего из ЦУСК; • прием, обработка и контроль телеметрической информации от ЦС о состоянии КА; • прием от ЦС измерительной информации (ИТНП); • обработка и выполнение заявок ЦУСК на реализацию средствами НКУ задач ЦУСК; • обработка оперативных донесений (ОД) центральной станции; • обработка отчетной информации ЦС о проведенных сеансах управления; 61

• обработка отчетов ЦУСК по результатам работы КА ОГ в системе связи; • обработка отчетов ЦУСК по результатам отработки заявок ЦУП; • передача на ЦС начальных условий движения (НУ) КА, получен- ных из БЦ; • формирование заявок в БЦ на подготовку данных к очередному пуску; • формирование технологической и управляющей информации (в том числе перечней работ (режимов) и перечней РК) для проведе- ния центральной станцией сеансов управления КА как в штатном режиме, так и в нештатных ситуациях; • формирование и передачу командно-программной информации через ЦС на КА для управления бортовыми системами на литер- ных частотах, отличных от рабочих частот передачи абонентской информации; • формирование массивов КПИ для передачи в ЦУСК; • формирование программ восстановления работоспособности отка- завших КА, проведения исследования, управления КА орбиталь- ного резерва, автономного функционирования КА и прекращения работы с КА; • формирование обобщенной информации по состоянию ОГ; • формирование обобщенной информации по текущему состоянию КА; • автоматизированный обмен с ЦУСК; • резервирование отдельных функций ЦУСК в части управления системой связи (объем и технология резервирования определяется отдельным решением); • неавтоматизированное взаимодействие с полигоном запуска (в части получения технологических данных по запускаемым КА); • автоматизированный обмен с центральными станциями; • автоматизированный обмен с БЦ; • оценка качества каналов связи НКУ и работоспособности его эле- ментов. Баллистический центр (БЦ). БЦ НКУ ОГ КА предназначен для решения следующих задач: • контроль баллистической структуры и временных характеристик орбитальной группировки КА «Гонец-М»; • формирование и выдача рекомендаций по развертыванию и вос- полнению ОГ КА «Гонец-М»; 62

• расчет дат и времен старта при восполнении ОГ; • расчет требуемой баллистической информации для обеспечения управления по пусковой программе и формирования орбитальной группировки КА; • расчет необходимой баллистической информации для планирова- ния и управления ОГ КА, поддержания требуемой орбитальной структуры; • планирование ИТНП; • прием из ЦУП и обработка информации ИТНП, расчет начальных условий движения КА; • планирование коррекции параметров орбиты КА «Гонец-М»; • расчет параметров коррекции орбит КА и передача их в ЦУП; • формирование исходных данных для планирования работы зем- ных станций; • автоматизированное информационное взаимодействие с ЦУП; • неавтоматизированное взаимодействие с полигоном запуска (ПЗ) (в части выдачи на ПЗ дат и времен старта). Центральная станция. Центральная станция (ЦС) включает в свой состав: • приемо-передающий комплекс; • информационно-управляющий комплекс; • программный комплекс; • ЦС обеспечивает круглосуточную непрерывную работу и управ- ление орбитальной группировкой КА «Гонец-М» и КА «Гонец- Д1». Центральная станция реализовывает следующие функции: • автоматизированную подготовку к проведению сеансов связи, вхождение в связь и проведение сеансов связи с КА; • формирование и ввод технологической информации, необходимой для проведения сеанса; • формирование, запись и хранение сообщений и команд, подлежа- щих передаче; • автоматизированный контроль корректности заданий на сеанс с КА; • отображение на дисплее хода и результатов сеанса связи; • прием маркерного и адресных сигналов с КА ОГ, выделение из их структуры технологической информации, необходимой для прове- дения сеанса связи СК, оперативной ТМИ и передача их в ЦУП; • формирование и адресная выдача на КА радиокоманд с приемом 63

от БРТК квитанций на принятые радиокоманды; • закладка через БРТК массивов командно-программной информа- ции, с квитированием от БРТК их закладки; • проведение радиоконтроля орбит КА, прием, выделение и переда- ча в ЦУП массивов ИТНП; • включение на БРТК режима съема ТМИ; • прием ТМИ и передача ее в ЦУП; • закладка в БРТК массивов тестовой информации; • съем из БРТК и обработка массивов тестовой информации; • включение на БРТК режима АПО; • съем из БРТК массива информации АПО; • прием из ЦУП КА и хранение начальных условий движения и технологической информации не менее чем на 24 КА; • прием из ЦУП плана работы и корректировок этого плана, реали- зация этих планов средствами ЦС, прием из ЦУП массивов КПИ; • передача в ЦУП оперативных донесений (ОД) о выявленных не- штатных ситуациях на КА или на средствах ЦС (перечень ОД оп- ределяется отдельным протоколом); • передача в ЦУП отчетов по проведенным сеансам. Аппаратно-программные средства ЦС обеспечивают: • круглосуточную работу станции; • проведение на суточном интервале до 200 сеансов управления со средней длительностью 5 мин; • возможность планирования в ЦУП работы ЦС как перечнем типо- вых работ на сеанс, так и перечнем РК; • время запланированного перехода работ с КА на КА должно быть не более 30 с; • время незапланированного перехода работ с КА на КА должно быть не более 3 мин; • время подготовки ЦС к работе с КА из выключенного состояния должно быть не более 15 мин. ЦС обеспечивает в запланированном сеансе связи в зоне радиови- димости КА выполнение работ и выдачу команд как с жесткой привяз- кой ко времени выдачи (с точностью 1с), так и без жесткой привязки ко времени. Минимальный угол места работы ЦС не более 10°. Среднее время восстановления ЦС после отказа не превышает 30 мин. 64

Среднее время наработки аппаратуры ЦС на отказ составляет не менее 1000 час. ЦС обеспечивает проведение режима ИТНП как с ориентирован- ным, так и с неориентированным КА «Гонец-М» (в том числе и с пере- вернутым КА). ЦС вне плановых сеансов связи с КА осуществляет непрерывный контроль маркерных сигналов (МС), видимых КА, выделение из МС оперативной ТМИ и передачу ее в ЦУП. Информационное взаимодействие в наземном комплексе управления орбитальной группировкой космических аппаратов. В направлении «ЦУП → БЦ» передаются: • заявки на формирование и передачу в ЦУП данных по обобщен- ному состоянию ОГ КА; • заявки на формирование и передачу в ЦУП баллистической ин- формации по очередному пуску (расчет зон радиовидимости (ЗРВ), по начальным условиям опорной орбиты, расчет даты и времени старта); • результаты ИТНП. В направлении «БЦ →ЦУП» передаются: • заявки на проведение коррекции орбит КА; • рекомендации по восполнению орбитальной группировки; • баллистические данные для планирования работы с КА; • баллистические данные для обеспечения пуска РКН и запуска КА; • баллистические данные по обобщенному состоянию ОГ КА; • начальные условия движения КА; • исходные данные для планирования работы земных станций; • массивы командно-программной информации (КПИ) для проведе- ния коррекции орбиты КА. В направлении «ЦУП → ЦС» передаются: • суточный план работы ЦС; • технологические данные КА; • корректировки суточного плана; • перечни работ и команд; • массивы КПИ, закладываемые на КА в сеансах управления; • массивы связной информации (при необходимости закладки ЦС). 65

В направлении «ЦС → ЦУП» передаются: • оперативные донесения (ОД) о выявлении аномального состояния КА или средств ЦС; • данные по оперативной телеметрической информации (ТМИ), формируемые по содержимому маркерных сигналов; • данные ТМИ; • массивы накопленной на борту КА ТМИ; • данные тестирования запоминающего устройства БРТК; • данные ИТНП; • отчеты ЦС по проведенным сеансам управления. В направлении «ЦУП → ЦУСК» передаются: • данные по обобщенному состоянию орбитальной группировки космических аппаратов; • технологические данные по запускаемым КА; • заявки на проведение сеансов управления КА; • массивы командно-программной информации, которые заклады- ваются в заказываемых сеансах управления КА; • начальные условия движения КА; • расчетные даты и времена старта РКН; • данные по ограничениям использования КА по целевому назначе- нию; • указания на вывод КА из системы связи; • исходные данные для планирования работы земных станций. В направлении «ЦУСК → ЦУП» передаются: • обобщенные данные о результатах работы КА орбитальной груп- пировки в системе связи; • сообщения «Вызов НКУ»; • заявки на проведение работ средствами НКУ в интересах системы связи. 66

5. Связной комплекс многофункциональной системы персональной спутниковой связи «Гонец-Д1М» Связной комплекс МСПСС «Гонец-Д1М» включает: • автоматизированную систему управления связным комплексом (АСУ СК), обеспечивающую управление развертыванием и вос- полнением системы связи, поддержание средств системы связи в рабочем состоянии, включающую бортовой радиотехнический комплекс и наземный комплекс управления с наземными каналами связи; • базовую сеть обмена данными (БСОД), обеспечивающую транс- портирование любых цифровых пакетированных данных, в соста- ве бортовых радиотехнических комплексов (функционально) и ре- гиональных станций, образующих узлы сети и связанных спутни- ковыми и наземными каналами связи; • комплекс программных средств криптозащиты от несанкциониро- ванного доступа (КП СК от НСД); • абонентские терминалы для проведения летных испытаний МСПСС «Гонец-Д1М» с КА «Гонец-М». Структурная схема связного комплекса (СК) многофункциональ- ной системы персональной спутниковой связи МСПСС «Гонец-Д1М» представлена на рисунке 15 67

Рисунок 15. Структурная схема СК МСПСС «Гонец-Д1М» 5.1. Автоматизированная система управления связным комплексом Автоматизированная система управления связным комплексом яв- ляется составной частью связного комплекса МСПСС «Гонец-Д1М», создана с целью управления развертыванием, восполнением и поддер- жанием в рабочем состоянии и управления ресурсами системы связи, предназначенная для решения задач: • планирования работ по развертыванию БСОД и наземных средств потребителей (НСП); • контроля состояния и поддержания средств СК в рабочем состоя- нии; 68

• планирования развертывания и восполнения ОГ КА, контроля со- стояния бортовых средств КА (в части, касающейся СК); • частотно-территориального планирования и выделения ресурсов ведомственным и корпоративным подсистемам связи; • генерации ключевой информации системы защиты от несанкцио- нированного доступа; • регистрации абонентов и обеспечения ввода их в систему, ведения базы данных по наземным средствам системы; • автоматического учета пользовательского трафика (биллинг). В состав АСУ СК входят: • наземный комплекс управления связным комплексом (НКУ СК), включающий центр управления связным комплексом (ЦУСК), центральную станцию (ЦС-1) и региональные станции (РС 1-3). Функционально входит ЦС-2 из состава НКУ ОГ КА; • средства бортового радиотехнического комплекса (БРТК), ре- шающие задачи АСУ СК. Управление развертыванием и восполнением системы. АСУ СК участвует работах по развертыванию и восполнению орбитальной груп- пировки МСПСС «Гонец-Д1М». АСУ СК обеспечивает планирование работ по развертыванию ре- гиональных станций БСОД для организации необходимых маршрутов доставки информации, а также наземных средств потребителей. АСУ СК определяет необходимость использования и техническое взаимодействие с каналами других систем связи на маршрутах транс- портирования информации потребителей и управляющей информации. Планирование работ по развертыванию ОГ КА, РС и использова- нию каналов других систем связи производится с учетом темпов развер- тывания комплекса пользователей, используемых видов и оперативно- сти обслуживания НСП. АСУ СК контролирует наличие ресурсов для обслуживания вновь вводимых в систему индивидуальных пользователей и подсистем и в соответствии с этим дает разрешение на их ввод в систему, а также обеспечивает регистрацию абонентов, ввод их в систему и ведение базы данных по наземным средствам системы. При вводе пользователя в систему АСУ СК определяет класс ад- ресации вводимого в систему пользователя, присваивает пользователю сетевой адрес (условный номер), определяет версию устанавливаемого программного обеспечения и значение переменных параметров, в том числе уровень приоритета обслуживания, снабжает пользователя клю- 69

чом доступа в систему и вводит все параметры пользователя в базу дан- ных пользователей. При вводе и выводе абонентов из системы АСУ СК обеспечивает размножение этой информации на все БРТК и элементы НКУ СК, кото- рые должны обеспечивать предоставление каналов связи только пользо- вателям, введенным в систему. Структура адреса обеспечивает адресацию к следующим классам наземных средств пользователей и наземных средств БСОД и АСУ СК: • стационарные средства индивидуального пользования; • стационарные средства ведомственных (корпоративных) подсис- тем связи; • подвижные средства индивидуального пользования; • подвижные средства, объединенные в региональные подсистемы; • подвижные средства, объединенные в межрегиональные подсис- темы; • средства БСОД, АСУ СК, осуществляющие функции управления, маршрутизации и шлюзования в другие системы связи. Контроль состояния средств связного комплекса. Наземные средства СК включаются в режим самотестирования при включении пи- тания и при срабатывании «сторожевых» (непрерывно функционирую- щих) средств контроля работоспособности. Кроме того, при вводе на- земного средства в систему или наличии претензий по качеству обслу- живания в процессе эксплуатации средства НКУ СК формируют ко- мандные сообщения, включающие наземные средства (абонентские терминалы и региональные станции) в режим самотестирования с ав- томатической передачей этими средствами отчета о результате самотес- тирования. В случае неисправности абонентского терминала (АТ) предусмот- рено хранение адресованной ему информации на региональной станции (РС) или центральной станции (ЦС). Решение о невозможности достав- ки принимает бортовой радиотехнический комплекс (БРТК) по факту невостребованности информации после установленного числа вызовов АТ для съема информации (по достижении пакетом определенного «возраста»). Значение «возраста» пакета данных, по достижении кото- рого осуществляется его передача на РС или ЦС, а также технология передачи или уничтожения данной информации определяется экспери- ментально при проведении летных испытаний МСПСС «Гонец-Д1М». Обеспечивается постоянный контроль работоспособности БРТК по специальным сигналам, которые формируются аппаратными и про- граммными средствами БРТК: 70

• сигналы с телеметрических датчиков; • сигналы от встроенных аппаратных средств контроля; • сообщения от программных средств контроля. Предусмотрены сторожевые средства контроля работоспособно- сти центрального процессора и его программного обеспечения, кото- рые позволяют определить состояние бортового вычислительного ком- плекса, когда тот самостоятельно не может принять решение о путях выхода из нештатных ситуаций. «Сторожевые» (непрерывно функционирующие) средства выраба- тывают сигналы на инициализацию работы бортового вычислительного комплекса либо сигналы переключения на резервные полукомплекты. При контроле качества решения целевых задач средства АСУ СК следят за качеством каналов связи, а БРТК обеспечивает: • оценку интервала времени с момента поступления последней кор- ректной команды управления и при превышении граничного па- раметра включает в действие алгоритм выхода из нештатной си- туации; • при обслуживании запросов на запись информации фиксирует ка- чество канала связи «Земля - Космос» и его параметры (частота, скорость передачи); • при обслуживании запросов на сброс информации производит оценку качества канала связи «Космос - Земля», фиксируя число принимаемых отрицательных квитанций на пакет данных или от- сутствие квитанций, параметры канала и адрес доставки; • передачу данных о качестве каналов связи наземным средствам АСУ СК. При этом ЦУСК должен при приеме отчетного массива о пользо- вательском трафике производить оценку числа повторных обращений для передачи пакета данных. В случае ухудшения качества канала орга- низовывать тестирование и принимать решение об изменении парамет- ров радиоканала или блокированию некачественных каналов связи. В случае начального запуска бортового вычислительного ком- плекса (БВК) и при выходах из нештатных ситуаций проводится тести- рование устройств бортового вычислительного комплекса по инициати- ве БРТК. При начальном запуске задачей тестирования является поиск работоспособной конфигурации БВК, при выходе из аварийных ситуа- ций – обнаружение отказавшего устройства. В состав БРТК входит аварийно-временное устройство (АВУ), формирующее аварийные метки, управляющие алгоритмом восстанов- ления работоспособности. 71

Тестирование радиоканала обеспечивается путем передачи масси- вов тестовой информации в каналах «Земля - Космос» и «Космос - Зем- ля». На основании результатов тестирования принимается решение о блокировке некоторых каналов приема или передачи БРТК, определя- ются оптимальные параметры радиоканала для конкретного региона и конкретного БРТК (скорость передачи, мощность передающих уст- ройств, вид кодирования, оптимальные частотные литера). В режиме сквозного тестирования БРТК принимает контрольное сообщение, передаваемое ЦУСК, и передает его на ЦУСК в режимах, аналогичных штатной работе. Решение по результатам прохождения контрольного сообщения о качестве каналов связи принимается ЦУСК. Предусмотрено тестирование наземных элементов АСУ СК (ЦС, ЦУСК и РС) при включении и после выхода из аварийного состояния. Результаты тестирования передаются в ЦУСК для автоматизированного анализа и учета. Частотно-территориальное планирование. АСУ СК обеспечи- вает частотно-территориальное планирование с учетом: • минимизации взаимовлияния приемо-передающих устройств БРТК; • минимизации взаимовлияния наземных средств системы; • минимизации взаимовлияния БРТК, находящихся в совместных зонах обслуживания; • оптимального многократного использования выделенного частот- ного диапазона; • анализа помеховой обстановки в регионах обслуживания; • электромагнитной совместимости с радиотехническими средства- ми других систем. АСУ СК планирует включение БРТК в режим анализа помеховой обстановки в зонах обслуживания. По результатам анализа БРТК фор- мирует отчетный массив и передает его НКУ СК. На основании полученного отчета НКУ СК назначает частотный ресурс для канала «Земля - Космос» для каждой зоны обслуживания и формирует программу для управления частотными ресурсами БРТК с привязкой к бортовому времени. Средства НКУ СК производят контроль помеховой обстановки в канале «Космос - Земля» в регионе обслуживания, где начинается раз- вертывание наземных средств потребителей, и далее с требуемой регу- лярностью в процессе эксплуатации системы. 72

ЦУСК распределяет частотный ресурс между БРТК системы, вы- деляет определенный частотный ресурс для обслуживания определен- ных регионов и обеспечивает подготовку сеансов управления связью для передачи на КА массива командно-программной информации, оп- ределяющего порядок управления частотным ресурсом в каждого БРТК с привязкой к бортовому времени. БРТК выбирает частотные литера из назначенных НКУ СК частот для работы приемных устройств БРТК, оптимальные с точки зрения оперативной помеховой обстановки. Анализ оперативной помеховой обстановки проводится один раз в минуту. БРТК информирует наземные средства потребителей о выбранных частотных литерах (частотном литере) из числа назначенных НКУ СК для работы канала «Космос - Земля» по каналу сигнализации. Наземные средства потребителей выбирают частотный литер по результатам анализа помеховой обстановки и назначают его БРТК при запросе канала. ЦУСК ведет базу данных частотно-территориального планирова- ния, содержащую данные, ограничивающие использование частотного диапазона: • частотные литера каналов «Земля - Космос» и «Космос - Земля», совместное использование которых невозможно с точки зрения взаимовлияния приемо-передающих устройств БРТК; • данные о совместных зонах радиовидимости различных БРТК системы с учетом угла места наземных средств, равных 00; • частотные литера, которые не должны использоваться по резуль- татам анализа помеховой обстановки в каждом регионе обслужи- вания. Распределение временного ресурса. Вся территория земного шара разделена на регионы обслуживания, для которых определены границы по широте и долготе. Составлена карта регионов с нумерацией послед- них 16-разрядным двоичным кодом. Протяженность регионов обслуживания зависит от широты регио- на обслуживания, плотности размещения терминалов, интенсивности трафика в регионе обслуживания, углов места работы наземных средств и вида предоставляемых услуг связи. На территориях, где предполагается высокая интенсивность сум- марного трафика, протяженность регионов обслуживания уменьшается, что позволяет распределять ресурс БРТК для последовательного обслу- живания соседних регионов, одновременно находящихся в зоне радио- видимости одного космического аппарата. 73

БРТК включает номера обслуживаемых регионов в адресно- управляющий массив. Номер региона обслуживания, где размещается стационарное на- земное средство системы, включается в состав его адреса (номера) на- ряду с порядковым номером наземного средства в системе и является региональной частью адреса наземного средства. Для подвижных терминалов региональная часть адреса является сменной. При перемещении терминала в другой регион обслуживания региональная часть адреса автоматически изменяется. Изменения ре- гиональной части адреса передаются на все узлы маршрутизации БСОД. ЦУСК обеспечивает автоматическое распределение ресурса связ- ного комплекса между обслуживаемыми регионами, подсистемами и группами пользователей в зависимости от заявленного трафика и уров- ня приоритетности пользователей. При этом предусмотрена возмож- ность гарантированного выделения ресурса для отдельных потребите- лей, систем и подсистем. ЦУСК составляет и корректирует таблицы уровней приоритетно- сти обслуживания. ЦУСК осуществляет автоматическое распределение временного ресурса системы между региональными станциями, имеющими общие зоны радиовидимости одного КА, с указанием рекомендаций по распре- делению этого ресурса между пользователями и подсистемами с учетом обязательных приоритетных режимов обслуживания. ЦУСК рассылает результаты распределения ресурса на узлы мар- шрутизации базовой сети обмена данными (БРТК и РС) в виде парамет- ров доступа к БРТК, параметров обслуживания подсистем и групп поль- зователей и параметров таблиц приоритетности. ЦУСК и РС (по указанию ЦУСК) определяют режим доступа пользователей к БРТК и вводят его БРТК в составе командно- программных массивов. АСУ СК по командам управления доступом или программе при- менения назначает ресурс, выделяемый в БРТК для каналов управления. Уровень приоритетности данных АСУ СК, передаваемых по каналам управления, определяет АСУ СК. Управление ключевой информацией средств защиты от не- санкционированного доступа. Станция формирования, хранения и рас- пределения ключей средств криптографической защиты от несанкцио- нированного доступа МСПСС «Гонец-Д1М» входит в состав ЦУСК и обеспечивает: 74

• генерацию индивидуальных ключей защиты от несанкциониро- ванного доступа к спутниковым каналам связи; • изготовление носителя ключевой информации и установку их на терминалы и региональные станции; • обеспечение смены базового ключа системы в случае необходимо- сти. Автоматизированный учет пользовательского трафика. Ре- зультаты контроля трафика пользователей БРТК и РС передаются: • в ЦУСК для анализа реального трафика в регионах обслуживания и учета результатов анализа при распределении частотно- временных ресурсов, а также для анализа качества функциониро- вания системы; • в соответствующие центральные, региональные или ведомствен- ные финансовые службы системы для формирования извещений об оплате предоставленных услуг в соответствии с установленны- ми тарифами. Форма выдаваемых данных согласовывается с оператором систе- мы – ОАО «Спутниковая система «Гонец». Средства АСУ СК обеспечивают возможность формирования и изменения различных тарифных планов, формирования извещений об оплате предоставленных услуг в соответствии с тарифными планами и проведения других финансовых расчетов. 5.2. Наземный комплекс управления связным комплексом В наземный комплекс управления связным комплексом (НКУ СК) входят: • центр управления связным комплексом (ЦУСК); • центральная станция (ЦС). НКУ СК в составе АСУ СК обеспечивает планирование и коорди- нацию работ по развертыванию и восполнению ОГ КА, по развертыва- нию региональных станций (РС) базовой сети обмена данными (БСОД) для организации необходимых маршрутов доставки информации, а так- же наземных средств потребителей. НКУ СК в составе АСУ СК обеспечивает взаимодействие назем- ных и космических каналов связи, других систем связи, а также плани- 75

рование и координацию работ по организации взаимодействия с этими системами для транспорта информации потребителей и управляющей информации. НКУ СК контролирует состояние ресурсов и дает разрешение на ввод в систему для обслуживания индивидуальных пользователей и подсистем, обеспечивает регистрацию абонентов и ведение базы дан- ных по наземным средствам системы и по абонентам. 5.2.1. Центр управления связным комплексом ЦУСК предназначен для решения следующих задач: • планирование и управление развертыванием и восполнением средств связи системы; • выдача рекомендаций на развертывание и восполнение ОГ КА; • распределение ресурса связного комплекса между обслуживаемы- ми регионами, подсистемами и группами пользователей в зависи- мости от заявленного трафика и уровня приоритетности пользова- телей; • составление и корректировка таблицы уровней приоритетности обслуживания; • распределение временного ресурса системы между региональны- ми станциями, имеющими общие зоны радиовидимости одного КА; • координация и планирование работы региональных станций, в том числе передача им необходимой технологической информации; • подготовка и планирование сеансов управления связью для пере- дачи на КА командно-программной информации по привязке ре- гионов обслуживания к бортовому времени, необходимой БРТК для маршрутизации данных; • распределение временного ресурса бортовых ретрансляторов с учетом баллистических характеристик орбитальной группировки и результатов анализа реального абонентского трафика; • управление ключевой информацией средств защиты от несанк- ционированного доступа к каналам управления; • обеспечение защиты от несанкционированного доступа и изготов- ление носителей ключевой информации; • обеспечение генерации индивидуальных ключей защиты от не- санкционированного доступа к спутниковым каналам связи, изго- товление носителей ключевой информации, установка их на тер- 76

миналы и региональные станции, вводимые в систему, и обеспе- чение смены базового ключа системы в случае необходимости; • обеспечение генерации ключей защиты спутниковых каналов управления от несанкционированного доступа, изготовление но- сителей ключевой информации для ЦС и РС, установка их в ЦС и РС, а также носителя ключевой информации управления для каж- дого КА системы для ввода их в БРТК на технической позиции; • управление режимом доступа пользователей к БРТК, обеспечи- вающего предотвращение перегрузок канала сигнализации БРТК; • доставка выделенных ресурсов на узлы маршрутизации базовой сети обмена данными в виде параметров доступа к БРТК, пара- метров обслуживания подсистем и групп пользователей и пара- метров таблиц приоритетности; • выделение ресурса для каналов управления; • создание и коррекция таблицы уровней приоритетности обслужи- вания; • контроль наличия ресурсов для обслуживания вновь вводимых в систему индивидуальных пользователей и подсистем, выдача раз- решений на ввод пользователей в систему; • присвоение пользователям сетевого адреса (условного номера), определение версии устанавливаемого программного обеспечения и значение переменных параметров, в том числе приоритета об- служивания, снабжение пользователей ключом доступа в систему и ввод всех параметров пользователей в базу данных пользовате- лей, а также размножение и отправка этой информации на все БРТК системы; • планирование, управление и анализ функционирования средств связного комплекса и каналов связи; • передача на КА командно-программной информации по привязке регионов обслуживания к бортовому времени, необходимой для маршрутизации данных; • частотно-территориальное планирование с учетом: - минимизации взаимовлияния приемо-передающих устройств БРТК; - минимизации взаимовлияния наземных средств системы; - минимизации взаимовлияния БРТК, находящихся в совмест- ных зонах обслуживания; - оптимального многократного использования выделенного час- тотного диапазона; - анализа помеховой обстановки в регионах обслуживания; 77

- электромагнитной совместимости с радиотехническими сред- ствами других систем; • ведение базы данных частотно-территориального планирования, включающую ограничения на использование частотного диапазо- на: - частотные литеры каналов «Земля - КА» и «КА - Земля», со- вместное использование которых невозможно с точки зрения взаимовлияния приемо-передающих устройств БРТК; - данные о совместных зонах радиовидимости различных БРТК системы с учетом угла места наземных средств: - частотные литеры, которые не должны использоваться по ре- зультатам анализа помеховой обстановки в каждом регионе об- служивания; • подготовка для отправки связной информации и хранение ее в ба- зе данных; • хранение в базе данных всей принятой с КА информации; • ведение баз данных по: - космическому сегменту системы; - распределению частотного ресурса; - наземным средствам пользователей, их размещению, техниче- скому состоянию и трафику; • обеспечение доступа к сети Internet и E-MAIL; • задействование каналов связи других систем на маршрутах транс- портирования информации потребителей и управляющей инфор- мации, организация технического взаимодействия с этими систе- мами связи; • периодическое планирование по каждому КА съема телеметриче- ской информации и анализ технического состояния КА; • анализ снятых с КА служебных массивов с целью: - изучения помеховой обстановки в регионах обслуживания; - определения загрузки КА по количеству обращений к ним; - выявления и устранения нарушений в работе КА; • анализ снятых с БРТК отчетных массивов с фиксацией качества каналов связи и принятие решения об изменении параметров ра- диоканала или блокировании некачественных каналов связи; • сбор, накопление и передача потребителям отчетной информации (по запросу); • оценка качества каналов связи и работоспособности элементов системы; • планирование тестирования прямого и обратного каналов радио- линий связи и анализа помеховой обстановки в регионах обслужи- 78

вания, по их результатам принятие решения о блокировке некото- рых каналов приема или передачи, определение оптимальных па- раметров радиоканала для конкретного региона и конкретного БРТК (скорость передачи, мощность передающих устройств, вид кодирования, оптимальные частотные литеры); • проведение обработки траекторных измерений с целью вычисле- ния параметров орбиты КА; • оперативное определение параметров орбиты КА по сигналам связных радиолиний для планирования работы системы связи (расчет зон обслуживания и исходных данных для распределения ресурса системы между зонами обслуживания, расчет зон одно- временной радиовидимости группы абонентов, решение задачи распределения рабочих частот, привязка меток бортового времени и МС); • расчет зон взаимной радиовидимости с пользователями в режи- мах, требующих связности с РС; • инициализация и отключение наземных средств потребителей и вывод, при необходимости, абонентов из системы; • размножение информации о вводе и выводе абонентов из системы на все БРТК и РС системы; • хранение (с возможностью просмотра) информации, поступающей из центральной станции (отчетов по сеансам связи, протоколов работы ЦС, и т.д.); • выбор оптимальной маршрутизации информации с учетом сроч- ности, приоритетов, стоимости доставки по различным маршрутам и постоянно меняющейся конфигурации сети связи (из-за переме- щений АТ, отказов элементов БСОД и используемых линий связи, в том числе наземных); • организация доставки пакетов одного сообщения по различным маршрутам, через различные КА и РС; • эффективное использование и распределение ресурсов БСОД с учетом меняющейся обстановки (в том числе помеховой); • обнаружение и устранение сбоев в работе сети связи, а также под- держание заданной эффективности ее функционирования; • резервирование функций ЦУП в интересах управления ОГ КА; • разработка и анализ тарифных планов на услуги связи. 79

5.2.2. Центральная станция Центральная станция предназначена для обеспечения выполнения задач управления связным комплексом и орбитальной группировкой космических аппаратов. В состав ЦС входят: • приемное устройство, работающее в диапазоне 0,3-0,4 ГГц; • приемное устройство, работающее в диапазоне 0,2-0,3 ГГц; • передающее устройство, работающее в диапазоне 0,3-0,4 МГц; • передающее устройство, работающее в диапазоне 0,2-0,3 МГц; • отдельные антенно-фидерные устройства для приемных и пере- дающих устройств; • приемник сигналов точного времени для синхронизации работы ЦС; • информационно-управляющий комплекс (ИУК), управляющий ра- ботой приемных и передающих устройств; • программный комплекс; • эталонный высокостабильный генератор частоты; • источник бесперебойного электропитания; • резервный автономный источник электропитания. ЦС представляет собой отдельный программно-аппаратный ком- плекс, работающий под управлением специального программного обес- печения. Центральная станция обеспечивает: • автоматический двухсторонний обмен информацией с БРТК; • устойчивую работу при углах места выше 10°; • круглосуточную непрерывную работу одновременно по несколь- ким каналам систем «Гонец-Д1» и «Гонец-Д1М»; • на суточном интервале обеспечивает проведение до 200 сеансов управления КА со средней продолжительностью сеанса связи 5 минут; • время подготовки к работе из выключенного состояния не более 15 минут; • вывод сообщений в аппаратуру передачи данных; • самоконтроль аппаратных и программных средств; • анализ помеховой обстановки в месте нахождения ЦС; • обмен всеми видами информации как с ЦУП (при работе в составе НКУ ОГ КА), так и с ЦУСК (при работе в составе НКУ СК); 80

• прием маркерных и адресных сигналов с КА ОГ, выделяет из их структуры технологическую информацию, необходимую для про- ведения сеанса связи, оперативную телеметрическую информацию и передает их в центр управления полетом; • осуществляет автоматизированную подготовку к проведению се- анса связи; • формирует сообщения и команды, подлежащие передаче; • обеспечивает возможность ввода технологической информации, необходимой для проведения сеанса не менее чем на 24 КА; • записывает и хранит сообщения, предназначенные для передачи; • автоматически стирает сообщения, переданные на КА с положи- тельной квитанцией; • автоматически контролирует корректность задания на сеанс; • осуществляет вхождение в связь с КА и проведение сеанса связи; • формирует и передает на КА ОГ радиокоманды управления с приемом от БРТК квитанций на принятые радиокоманды; • передает на КА массивы командно-программной информации с квитированием их от БРТК; • проводит измерения текущих навигационных параметров (ИТНП) КА ОГ, прием, выделение и передачу в ЦУП массивов ИТНП. Ре- жим ИТНП обеспечивается как с ориентированным, так и с неори- ентированным КА «Гонец-М» (в том числе и с перевернутым КА); • принимает, обрабатывает и передает в ЦУП телеметрическую ин- формацию; • проводит тестирование радиолиний в направлении «Земля - КА» и «КА - Земля» путем передачи на КА и съема с КА тестовой ин- формации; • передает и принимает с КА связную информацию по высокоско- ростным и низкоскоростным каналам связи диапазона 0,3-0,4 ГГц; • передает и принимает с КА связную информацию по каналам свя- зи диапазона 0,2-0,3 ГГц; • передает в ЦУП оперативные донесения о выявленных нештатных ситуациях на КА или на средствах ЦС; • формирует и передает в ЦУП и ЦУСК отчеты по проведенным се- ансам связи и протоколы работы ЦС; • осуществляет информационное взаимодействие с центром управ- ления связным комплексом (ЦУСК) и автоматизированной систе- мой управления орбитальной группировкой космических аппара- тов по приему командно-программной информации для передачи на БРТК; 81

• проводит анализ помеховой обстановки в месте нахождения перед началом сеанса связи в диапазоне частот 259-265,2 МГц и 387-390 МГц. Результаты анализа помеховой обстановки записываются в базу данных и выводятся на экран оператору. Технические характеристики центральной станции. ЦС при- нимает сигналы в диапазонах частот: 387-390 МГц и 259-265 МГц, а также на частотах маркерных сигналов системы «Гонец-Д1». В диапазоне 387-390 МГц обеспечивается прием с информацион- ной скоростью 4,8 кбит/с, 9,6 кбит/с, 32 кбит/с и 64 кбит/с. Вид модуляции всех сигналов – фазоманипулированный сигнал GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) c B×T=0,5 (В – полоса пропус- кания сглаживающего фильтра по уровню 3 дБ, Т – длительность ин- формационного символа). В диапазоне 259-265,2 МГц прием сигналов осуществляется со скоростью 2,7 кбит/с и модуляцию ОФТ2 (маркерные сигналы имеют частотную модуляцию). Чувствительность приемных устройств обеспечивается не хуже 0,32 мкВ. ЦС обеспечивает передачу сигналов в двух диапазонах частот: 312-315 МГц и 259-265 МГц. В диапазоне 312-315 МГц передача осу- ществляется с информационной скоростью 2,4 кбит/с, 4,8 кбит/с и 9,6 кбит/с. Вид модуляции – фазоманипулированный сигнал GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) c B×T=0,5 (В – полоса пропускания сглаживающего фильтра по уровню 3 дБ, Т – длительность информаци- онного символа). Выходная мощность передающих устройств обеспечивается не менее 40 Вт. Антенно-фидерное устройство ЦС имеет отдельные антенны для приема и передачи. Антенны имеют круговую поляризацию с диаграм- мой направленности, обеспечивающей работу с БРТК «Садко» на углах места не менее 10°. Информационный управляющий комплекс (ИУК) включает спе- циальный вычислитель и персональный компьютер, совместимый с IBM PC и типом процессора не ниже «Pentium-3». Специальный вычислитель обеспечивает: • обработку сигналов, поступающих с приемников; • формирование информации для передачи ее передающим устрой- ством на бортовой ретранслятор; • измерение частоты сигналов РКО для баллистических расчетов. 82

Обработка сигнала промежуточной частоты с приемных устройств заключается в выделении из фазоманипулированного сигнала GMSK c B×T=0,5 цифровой информации и ее дешифрации. После обработки цифровой информации ИУК выдает: • маркерные сигналы; • адресно-управляющие массивы; • связную информацию; • служебную информацию. Специальный вычислитель определяет доплеровское смещение частоты принятого сигнала и использует его для компенсации допле- ровского смещения при формировании сигнала передатчиком. Формирование информации для передачи заключается в ее коди- ровании и управлении модулятором передающего устройства. Персональный компьютер позволяет: • временно сохранять принятую с БРТК информацию и информа- цию, поступившую для передачи, с целью ее оперативного про- смотра оператором; • отображать на дисплее ход ведения сеанса; • формировать и хранить (с возможностью просмотра) отчетов по сеансам связи; • формировать и хранить (с возможностью просмотра) протокола работы ЦС; • автоматически контролировать корректность задания на сеанс; • осуществлять самоконтроль аппаратных и программных средств с использованием специального тестового программного обеспече- ния; • проводить анализ помеховой обстановки в месте нахождения ЦС; • осуществлять обмен данными по локальной сети с ЦУСК; • оперативно коммутировать резервируемые объемы ЦС при воз- никновении аппаратных отказов. Информационное взаимодействие НКУ СК. В направлении «ЦС → ЦУСК» передаются: • оперативная информация о выявлении аномального состояния КА или средств ЦС; • состав принимаемых маркерных сигналов и адресно-управляющих массивов; • принятая с БРТК телеметрическая информация; • полученные с БРТК массивы отчетных данных об обращениях абонентов к БРТК; 83

• снятые с БРТК отчеты об отработке командно-программной ин- формации, заложенной в БРТК; • снятые с БРТК массивы анализа помеховой обстановки; • результаты тестирования радиолинии прямого и обратного кана- лов; • данные тестирования ЗУ БРТК (для режима «Гонец-Д1» в случае особой необходимости); • данные измерений текущих навигационных параметров; • отчеты по проведенным сеансам связи; • протоколы работы ЦС; • результаты анализа помеховой обстановки в месте нахождения ЦС; • снятые с БРТК информационные сообщения, адресованные ЦУСК. В направлении «ЦУСК → ЦС» передаются: • суточный план работы ЦС; • технологические данные КА; • корректировки суточного плана; • командно-программная информация для закладки в БРТК; • связная информация для отправки корреспондентам; • тестовые массивы для тестирования радиолинии прямого канала; • новое программное обеспечение в случае коррекции бортового ПО; • тестовые массивы для загрузки в БЗУ КА с целью определения ра- ботоспособности БЗУ. 5.3. Базовая сеть обмена данными Базовая сеть обмена данными (БСОД) предназначена для транс- портировки пакетов цифровых данных между наземными средствами потребителей независимо от вида передаваемой информации и предос- тавляемых услуг связи, а также для организации взаимодействия назем- ных средств потребителей с сетью общего пользования, Интернетом и другими наземными сетями через систему информационных шлюзов. В состав БСОД входят: • бортовые радиотехнические комплексы (БРТК, функционально); • региональные станции (РС); 84

• специальное программное обеспечение, реализующее принятые в сети стандарты и протоколы. Передача данных в МСПСС «Гонец-Д1М» производится: • в масштабе времени, близком к реальному, в зоне радиовидимости КА; • режиме электронного «почтового ящика», с запоминанием и хра- нением пакетов данных в памяти КА на время доставки получате- лю; • в режиме перетрансляции через КА и региональные станции и/или через каналы связи других, в том числе спутниковых, систем. Протоколы БСОД определяют функционирование канального и сетевого уровней сети передачи данных. Протоколы канального уровня обеспечивают: • синхронизацию бортовых и наземных средств по времени путем формирования кадра МДВР в БРТК и передачи по каналу сигнали- зации маркерного сигнала; • синхронизацию бортовых и наземных средств по частоте и тактам путем передачи синхропакета в каждом передаваемом пакете дан- ных; • достоверность передаваемых по спутниковым каналам данных с использованием помехоустойчивых кодов (сверточного кода и ко- да Рида-Соломона) для исправления ошибок и циклического CRC для обнаружения неисправленных ошибок; • аутентификацию абонента, исключающую несанкционированный доступ к каналам БСОД. Протоколы сетевого уровня обеспечивают транспорт сетевых па- кетов между сетевыми узлами БСОД (БРТК и РС) на маршруте достав- ки от терминала-отправителя к терминалу-получателю. БСОД обеспечивает оптимальную маршрутизацию пакетов с уче- том постоянно изменяющейся конфигурации сети из-за перемещения КА, используемых линий связи и требуемого качества обслуживания, обеспечивающего необходимое время доставки. Маршрутизация пакетов осуществляется в БРТК и РС. Выделение ресурса системы для передачи данных и их маршрути- зация осуществляются с поддержкой не менее четырех уровней приори- тета (обычный, VIP, экстренный и сверхсрочный). Методы адресации БСОД обеспечивают возможность индивиду- альной, групповой и циркулярной адресации. 85

Протоколы и система адресации БСОД обеспечивают обслужива- ние подвижных абонентов, перемещающихся в процессе эксплуатации между зонами обслуживания различных региональных станций. БСОД обеспечивает доступ абонентов системы к сети Интернет, к телефонной сети общего пользования и другим наземным сетям по стандартным сетевым протоколам через соответствующие шлюзы, раз- мещенные на региональных станциях. БСОД обеспечивает передачу данных следующего формата: • короткие пакеты систем сбора сообщений о местоположении, па- кетов датчиковой информации и т. п; • однопакетные сообщения объемом до 17 кбайт с предоставлением канала по требованию; • сообщения объемом до 500 Кбит с сегментацией на пакеты и представлением канала по требованию. Указанные форматы сообщений соответствуют базовой скорости в канале «Земля-Космос» 9,6 кбит/с. Протоколы БСОД обеспечивают возможность доставки пакетов одного сообщения по различным маршрутам (через различные БРТК и РС) с последующей «сборкой» сообщения в терминале получателя. Региональная станция связного комплекса МСПСС «Гонец–Д1М» является узлом ретрансляции базовой сети обмена данными и управле- ния доступом к спутниковым каналам при организации связи в регионе. Зоны радиовидимости региональных станций (РС-2) БСОД МСПСС «Гонец-Д1М», созданных и планируемых к размещению на территории России, показаны на рисунке 16. Рисунок 16. Зоны радиовидимости региональных станций БСОД 86

В состав региональной станции входят: • приемо-передающий комплекс (ППК); • комплекс управления аппаратными средствами ППК и проведения сеансов связи (КУ ППК); • комплекс шлюзов сопряжения с наземными сетями связи (КШС); • информационно-управляющий комплекс (ИУК); • комплекс самоконтроля (СК); • приемник сигналов точного времени (ПРМ СТВ); • эталонный высокостабильный генератор частоты; • программный комплекс РС. В качестве узла БСОД региональная станция обеспечивает: • организацию связи в регионе; • одновременную работу с 4 КА МСПСС «Гонец-Д1М», находящи- мися в зоне ее радиовидимости; • ведение списков абонентских терминалов, находящихся в ее зоне обслуживания, в том числе подвижных; • ввод исходных данных для автоматического планирования после- довательности обслуживания пользователей региона с привязкой ко времени нахождения КА в зоне радиовидимости региона в диа- пазоне частот 0,3-0,4 ГГц; • планирование последовательности обслуживания пользователей региона с привязкой ко времени нахождения КА в зоне радиови- димости региона в диапазоне частот 0,2-0,3 ГГц; • определение возможности обслуживания определенных групп терминалов, организацию сеансов связи по групповому обслужи- ванию терминалов в диапазоне частот 0,2-0,3 ГГц; • оперативный контроль абонентского трафика, адаптивное управ- ление режимами обслуживания при его изменениях, включая вре- менное снятие с обслуживания части абонентов при превышении установленных пределов; • маршрутно-адресную обработку абонентских сообщений и ретрансляцию их по спутниковым и наземным каналам связи; • расчет маршрута доставки срочных сообщений и ретрансляцию сообщений с одного КА на другой; • взаимодействие с техническими средствами других систем связи для сокращения времени доставки информации; • подключение абонентов системы «Гонец-Д1М» к коммуникаци- онным сетям общего пользования в автоматическом режиме; • формирование и регулярную передачу на ЦУСК отчетов о функ- ционировании РС и терминалов региона. 87

В части организации управления доступом к космическим каналам связи региональная станция обеспечивает: • автоматический двухсторонний обмен информацией с БРТК при углах места не менее 10°; • круглосуточную непрерывную работу одновременно по 2 каналам системы «Гонец-Д1» и 2 каналам «Гонец-Д1М». На суточном ин- тервале РС проводит до 200 сеансов связи и управления со сред- ней продолжительностью сеанса 5 минут; • время подготовки к работе из выключенного состояния не более 15 минут; • вывод сообщений в аппаратуру передачи данных; • контроль аппаратных и программных средств региональной стан- ции и отображение режимов работы и контролируемых парамет- ров на дисплеях рабочих мест операторов. В части организации сеансов связи региональная станция: • осуществляет автоматизированную подготовку к проведению се- анса связи; • формирует сообщения и команды, подлежащие передаче в БРТК для обеспечения функционирования системы связи; • обеспечивает возможность ввода технологической информации, необходимой для проведения сеанса не менее чем на 24 КА; • записывает и хранит сообщения, предназначенные для передачи; • автоматически (при отсутствии дополнительных указаний) стира- ет сообщения, переданные на КА с положительной квитанцией; • автоматически контролирует корректность задания на сеанс; • осуществляет вхождение в связь с КА и проведение сеанса связи; • отображает ход и результат проведения сеанса. В части реализации функций АСУ СК региональная станция обес- печивает: • контроль состояния средств связного комплекса, закрепленных за данной РС, тестирование по заданию ЦУСК спутниковых каналов и БРТК; • анализ помеховой обстановки в зоне размещения РС и передачу результатов анализа в ЦУСК; • распределение ресурса, выделенного ЦУСК для зоны обслужива- ния данной РС, между подсистемами связи пользователей и режи- мами обслуживания; • управление по заданию ЦУСК переключением рабочих частот спутниковых каналов связи; 88

• автоматический учет (биллинг) трафика закрепленных за данной РС пользователей, формирование данных для оплаты предостав- ленных услуг, рассылку счетов по оплате абонентам и передачу информации по оплате услуг в ЦУ СК; • контроль несанкционированного доступа в систему по спутнико- вым и наземным каналам, включая контроль нерегламентирован- ного трафика; • по указанию ЦУСК установку ключей системы защиты от несанк- ционированного доступа к каналам управления КА и связи. Технические характеристики региональной станции. Частотный диапазон: канал «Земля - Космос»: 312-315 МГц, 259-265 МГц; канал «Космос - Земля»: 387- 390 МГц, 262- 265 МГц. Скорость передачи информации в каналах «Земля - КА»: в диапазоне частот 312- 315 Мгц – 2,4 кбит/с, 4,8 кбит/с, 9,6 кбит/с, 19,2 кбит/с и 38,4 кбит/с; в диапазоне частот 259-265 МГц – 2,7 кбит/с. Скорость приема информации в каналах «КА - Земля»: в диапазоне частот 387-390 МГц – 4,8 кбит/с, 9,6 кбит/с, 19,2 кбит/с, 38,4 кбит/с и 76,8 кбит/с; в диапазоне частот 262-265 МГц – 2,7 кбит/с. Вид модуляции сигналов – фазоманипулированный сигнал GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) c B×T=0,5. В – полоса пропускания сглаживающего фильтра по уровню 3 дБ. Т – длительность информационного символа. В диапазоне 262-265 МГц вид модуляции – ОФТ-2. Региональная станция имеет в своем составе два комплекта прие- мо-передающих устройств. Каждый комплект приемо-передающих устройств РС состоит из основного и резервного полукомплектов. Каждый полукомплект имеет: • одно приемное и одно передающее устройство диапазона 0,2-0,3 ГГц, работающие в симплексном режиме; • одно приемное устройство и одно передающее устройство диапа- зона 0,3-0,4 ГГц, работающих в дуплексном режиме. ЭИИМ каждого канала передачи PG = (13…23) дБВт. Добротность приемной системы – не хуже минус 25,0 дБ/К. 89

Региональная станция позволяет обслуживать абонентов системы по каналам «Гонец-Д1». РС обеспечивает одновременную работу по четырем КА, из них по 2 КА в диапазоне 0,2-0,3 ГГц и по 2-м КА в диапазоне 0,3-0,4 ГГц с полным резервированием, либо по восьми КА (4 в диапазоне 0,2-0,3 ГГц и 4 в диапазоне 0,3-0,4 ГГц) при работе без резерва (резервирование функциональное). Устойчивая работа региональной станции обеспечивается на всех углах места более 100. На РС предусмотрен комплекс привязки к системному времени с точностью до 0,5 сек. Автономность работы РС с использованием приемного устройства ПРМ СТВ GPS-ГЛОНАСС без внешней синхронизации – до 30 суток. Каждый ППК включает: • основное и резервное приемное устройство, работающее в диапазоне 0,3-0,4 ГГц; • основное и резервное передающее устройство, работающее в диапазоне 0,3-0,4 ГГц; • основное и резервное приемное устройство, работающее в диапазоне 0,2-0,3 ГГц; • основное и резервное передающее устройство, работающее в диапазоне 0,2-0,3 ГГц; • антенно-фидерные устройства; • комплекс управления ППК (КУ ППК). Приемные устройства РС обеспечивают прием сигналов в диапа- зонах частот: 387-390 МГц, 262-265 МГц, а также на частотах маркер- ных сигналов комплекса связи «Гонец-Д1». Чувствительность приемных устройств не хуже 0,32 мкВ. РС обеспечивает передачу сигналов в двух диапазонах частот: 312-315 МГц и 259-265 МГц. Выходная мощность передающих устройств имеет четыре града- ции 10 ± 10%, 25 ± 10%, 50 ± 10% и 100 ± 10% Вт. Антенно-фидерное устройство (АФУ) имеют отдельные антенны для приема и передачи; Антенны с круговой поляризацией и диаграм- мой направленности, обеспечивающей работу с БРТК на углах места не менее 10°. (Для режима «Гонец-Д1» для всех углов места более 10-15 градусов). В состав КУ ППК входит компьютер, осуществляющий управле- ние комплектами ППК, обеспечивающими связь с космическими аппа- ратами, находящимися в зоне радиовидимости РС. КУ ППК организует доступ к БРТК и взаимодействие с ним при 90

обмене данными в соответствии с заданиями, полученными от ИУК. Комплекс шлюзов сопряжения включает: • до 4 каналов IP выхода в Интернет со скоростью до 2048 кбит/с; • до 16 телефонных каналов выделенных телефонных линий; • до 16 коммутируемых телефонных каналов; • до 4 телеграфных каналов 50-200 бит/с; • до 16-и выделенных каналов с пропускной способностью 64 кбит/с (16 B-каналов ISDN); • программный комплекс шлюзов сопряжения с наземными сетями связи (ПК ШЛ). Каналы связи обеспечивают связь между РС и ЦУСК, ЦС и РС, оперативную передачу служебной информации ограниченного объема, а также в режиме общего приоритета связную информацию при выходе в сети общего пользования. Время доставки служебной и связной ин- формации по наземным каналам связи определяется оперативностью предоставления каналов связи. Скорость передачи информации по на- земным каналам – до 256 кбит/с. Обеспечивается возможность соединения РС с другой региональ- ной станцией по выделенным или коммутируемым телефонным линиям с использованием модемов. КШС НСС включает межсетевые экраны для защиты локальной сети РС от внешних несанкционированных воздействий. ИУК РС включает: • комплекс планирования сеансов связи; • комплекс маршрутно-адресной обработки и ретрансляции сооб- щений; • комплекс учета абонентского трафика; • комплекс распределения ключевой информации; • сервер баз данных абонентов системы; • сервер локальной вычислительной сети; • программный комплекс ИУК. ИУК совместно с КУ ППК и КШС объединены в локальную вы- числительную сеть (ЛВС). Программное обеспечение РС построено на основе структуры «клиент - сервер». Данные, циркулирующие в РС, хранятся в базе данных. Межмашинный обмен по локальной сети обеспечивает непрерыв- ный информационный обмен между вычислительными комплексами, синхронное включение полукомплектов в ходе проведения сеансов свя- зи и автоматическое дублирование баз данных каждого полукомплекта. Межмашинный обмен производится в фоновом режиме по отно- 91

шению к сеансным работам и планированию. Электропитание РС обеспечивается от сети переменного тока с напряжением (220 ± 10%) В с частотой (50 ± 3) Гц. РС обеспечивает проведение анализа помеховой обстановки в мес- те дислокации перед началом сеанса связи в диапазоне частот 259-265 МГц и 387-390 МГц. Результаты анализа записываются в базу данных и выводятся на экран монитора для просмотра оператором. Величина подавления побочных излучений РС в диапазонах час- тот обратных каналов (226-265 и 387-390) МГц, а также гармоник несу- щих колебаний вплоть до 5-й не менее 50 дБ. Величина подавления побочных и внеполосных излучений в диа- пазоне частот (312-315) МГц не менее 60 дБ относительно уровня не- модулированной несущей при отстройке от нее на ±25 кГц. Срок службы РС не менее 10 лет. Среднее время наработки аппаратуры на отказ должно составлять не менее 15000 часов. Информационное взаимодействие РС с ЦУСК. В направлении «РС → ЦУСК» передаются: • оперативная информация о выявлении аномального состояния КА или средств РС; • по требованию ЦУСК - состав принимаемых маркерных сигналов; • полученные с БРТК массивы отчетных данных об обращениях абонентов к БРТК; • снятые с БРТК массивы анализа помеховой обстановки; • результаты тестирования радиолинии прямого и обратного кана- лов; • данные тестирования ЗУ БРТК (для системы «Гонец-Д1»); • отчеты по проведенным сеансам связи; • протоколы работы РС; • результаты анализа помеховой обстановки в месте нахождения РС; • снятые с БРТК информационные сообщения, адресованные ЦУСК. В направлении «ЦУСК → РС» передаются: • суточный план работы РС; • технологические данные КА; • корректировки суточного плана; • связная информацию для отправки корреспондентам; • тестовые массивы для тестирования радиолинии прямого канала. 92

6. Центр управления многофункциональной системой персональной спутниковой связи «Гонец-Д1М» Центр управления многофункциональной системой персональной спутниковой связи «Гонец-Д1М» (ЦУС) на первом этапе ее создания отсутствовал, что во многом было обусловлено относительной просто- той создаваемой системы и сложившейся практикой управления подоб- ными организационно-техническими структурами в Министерстве обо- роны. Система «Гонец-Д1» была построена на базе космических аппа- ратов специального назначения 17Ф13. Второй этап развитие МСПСС «Гонец-Д1М» показал, что из про- стого «электронного почтальона» система превращается в сложную систему, которая функционирует на основе сетевых методов управления информацией, завязывая в единый информационный ресурс как базо- вую сеть обмена данными (БСОД), так и наземные средства потребите- лей. При этом сетевые протоколы во много являются уникальными. Практика показывает, что система управления сложной (большой) системой должна быть иерархической, с четко определенными областя- ми ответственности для объектов одного уровня и порядком подчинен- ности между объектами разных уровней иерархии. Центр управления системой по отношению к ЦУСК и ЦУП явля- ется высшим органом управления, основной метод управления ЦУС – координация действий ЦУСК и ЦУП. Координация действий осуществ- ляется на основе результатов всестороннего мониторинга состояния МСПСС «Гонец-Д1М», в том числе на основе моделирования проте- кающих в системе процессов. Центр управления системой (ЦУС) включает: • комплекс баз данных конструктивных и схемно-технических ре- шений и состояния абонентского оборудования МСПСС «Гонец-Д1М» (сервер); 93

• комплекс средств взаимодействия с наземными и спутниковыми линиями связи и локальной сетью МСПСС «Гонец-Д1М» (сервер); • комплекс планирования применения и управления МСПСС «Гонец-Д1М»; • комплекс управления ключевой системой средств защиты от не- санкционированных действий (НСД); • комплекс отображения состояния МСПСС «Гонец-Д1М»; • комплекс координирования режимов функционирования ЦУП и ЦУСК на различных этапах эксплуатации (в т.ч. как основного и резервного объектов управления) и проведения регламентных ра- бот; • комплекс контроля трафика пользователей и биллинговая служба МСПСС «Гонец-Д1М»; • программное обеспечение ЦУС. Информационное взаимодействие ЦУС с ЦУП и ЦУСК в МСПСС «Гонец-Д1М» представлено на схеме, рисунок 17. Рисунок 17 – Схема информационного взаимодействия ЦУС Центр управления системой обеспечивает: • эффективное планирование работы МСПСС «Гонец-Д1М», в ос- нове функционирования которой находится метод программно- целевого управления; • рассмотрение предложений и утверждение долгосрочных планов распределения связного ресурса между обслуживаемыми регио- нами, подсистемами и группами пользователей в зависимости от заявленного трафика и уровня приоритетности пользователей, а также текущего распределения приемных линеек КА по режимам 94

обслуживания (свободный доступ, закрепление каналов по распи- санию); • координация планов задействования связных ресурсов системы между центрами управления ЦУП и ЦУСК в интересах управле- ния КА и предоставления услуг связи; • формирование единичных и обобщенных распоряжений ЦУСК на ввод абонентов в систему связи и выделение гарантированного ре- сурса для отдельных потребителей, изменение приоритетов и ре- жимов обслуживания потребителей, отключение наземных средств потребителей и вывод, при необходимости, абонентов из системы; • совершенствование технологических циклов управления КА орби- тальной группировки и связью по результатам анализа возникаю- щих нештатных ситуаций и отклонений технологических процес- сов от нормы, предусмотренной эксплуатационной документацией на систему и ее составные части; • контроль проведения особо важных операций технологического цикла управления КА по предложениям ЦУП; • рассмотрение и утверждение предложений ЦУСК по изменению местоположения отдельных КА, исходя из оптимизации характе- ристик связного комплекса, контроль выполнения операций по коррекции орбит космических аппаратов. Центр управления системой определяет: • режимы функционирования ЦУП и ЦУСК на различных этапах эксплуатации МСПСС «Гонец-Д1М», в т.ч. основного и резервно- го объектов управления; • порядок проведения (графики) регламентных работ на техниче- ских средствах МСПСС «Гонец-Д1М» (ЦУС, ЦУСК, ЦУП, РС); • порядок использования в системе дополнительно привлекаемых наземных и спутниковых каналов связи. Центр управления системой в целях информационного обеспече- ния осуществляет сбор, хранение (ведение базы данных) и представле- ние данных для анализа в части: • схемно-технических решений составных частей системы; • текущего технического состояния элементов системы; • контроля и оценки эффективности функционирования системы (пропускная способность, оперативность и др.); • документального обеспечения эксплуатации наземных техниче- ских средств (частотное обеспечение, лицензирование, сертифи- кация и другие разрешительные документы); 95

• соответствия характеристик элементов космического и связного комплексов требованиям эксплуатационной документации (номер КА, дата запуска, местоположение, имевшие место неисправности и принятые меры, номер РС, штатное расписание, координаты и др.); • характеристик абонентов (распределения абонентов по регионам, режимам обслуживания, приоритетам и т.д.); • отображения состояния и местоположения элементов МСПСС «Гонец-Д1М» (динамическая модель орбитальной группировки на фоне сети РС, зоны совместной радиовидимости и пр.); • ведения обобщенного биллинга (по РС, регионам, абонентам); • управления ключевой системой средств защиты от НСД (опреде- ления порядка и периодичности смены ключевой информации); • контроля и оценки состояния электромагнитной обстановки по ре- гионам зон обслуживания; • оценки ежесуточного (текущего) и долговременного трафика, оп- тимизации обслуживания пользователей МСПСС «Гонец-Д1М». Информационное взаимодействие Центра управления многофунк- циональной системой персональной спутниковой связи «Гонец-Д1М» с центрами управления ЦУСК и ЦУП. ЦУС получает из ЦУСК следующую информацию: • сведения об изменениях в составе и техническом состоянии средств связного и космического комплексов; • данные об обращениях и суммарном трафике всех потребителей за установленные периоды использования системы по назначе- нию; • сведения о случаях невыполнения сеансов связи, в том числе из- за воздействия помех с указанием вероятного источника помех; • данные по реальному использованию частотного ресурса систе- мы и предложения по совершенствованию его использования; • результаты оценки качества спутниковых и наземных каналов связи и предложения по совершенствованию их использования; • данные по электромагнитной обстановке в регионах; • текущее состояние элементов связного комплекса; • распределение абонентов по регионам, режимам обслуживания • данные о текущем, суточном, месячном трафике по регионам; • предложения по содержанию годового и месячного планов тех- нического обслуживания и ремонта средств связного комплекса; • предложения на проведение особо важных операций с КА. 96

ЦУС передает в ЦУСК планы работы МСПСС «Гонец-Д1М» в части касающейся: • распределения связного ресурса между регионами, подсистемами и группами пользователей; • распределения приемных линеек КА по режимам обслуживания; • распределения связных ресурсов между центрами ЦУП и ЦУСК; • распоряжения на ввод абонентов в систему связи и выделение га- рантированного ресурса для отдельных потребителей; • распоряжения на изменение приоритетов и режимов обслужива- ния потребителей; • распоряжения на отключение отдельных потребителей и вывод их из системы связи; • планы технического обслуживания и ремонта средств связного комплекса; • рекомендации по проведению особо важных операций; • разрешение на коррекцию бортового ПО КА. ЦУС принимает из ЦУП следующую информацию: • технологические данные по запускаемым КА; • предложения по развертыванию и восполнению орбитальной группировки КА; • заявки на проведение корректировки орбиты КА; • начальные условия движения КА; • обобщенную информацию по состоянию орбитальной группи- ровки КА; • информацию по текущему состоянию КА. ЦУС передает в ЦУП следующую информацию: • утвержденные планы месячного и годового технического обслу- живания и ремонта средств космического комплекса; • рекомендации по проведению особо важных операций; • исходные данные для организации работы по проведению запус- ков КА; • указания на ввод (вывод) КА из системы; • указания на проведение работ по формированию орбитального резерва, организацию автономного функционирования КА и пре- кращению работы с КА. 97

7. Наземные средства потребителей многофункциональной системы персональной спутниковой связи «Гонец-Д1М» Существующее абонентское оборудование МСПСС «Гонец-Д1М» состоит из следующих основных частей: • блок приема-передачи; • антенно - фидерное устройство; • персональный компьютер (ноутбук) или микроконтроллерное вычислительное устройство; • источник питания или аккумуляторная батарея. Блок приема-передачи (БПП) предназначен для работы в составе абонентского оборудования с КА «Гонец-Д1» и КА «Гонец-М». БПП обеспечивает работу спутникового радиоканала связи, обра- батывает принятые сигналы с борта КА и формирует сигналы для пере- дачи на борт КА. БПП может работать в трех основных режимах: • обслуживаемом; • необслуживаемом; • автономном. В обслуживаемом режиме БПП работает под управлением внеш- него компьютера. В этом режиме, сообщения, подготовленные операто- ром, во внешнем компьютере, разбиваются на пакеты необходимой длины, кодируются и ставятся в очередь на передачу. При появлении КА в зоне видимости абонентского оборудования, сообщения автомати- чески отправляются на борт КА. При наличии в запоминающем устрой- стве КА сообщений для данного абонента, сообщения в автоматическом режиме доставляются абоненту. В необслуживаемом режиме БПП работает под управлением внешнего микроконтроллерного вычислительного устройства. Внешнее вычислительное устройство в автоматическом режиме, по предвари- тельно подготовленному сценарию, формирует сообщения и ставит их в 98

очередь на передачу. Сообщения могут формироваться из сигналов раз- личных датчиков технического, промышленного, научного или эколо- гического мониторинга, и/или различной текстовой информации (на- пример, местоположение, скорость и направление движения объекта мониторинга). Длина формируемых сообщений не должна превышать определенного значения, заданного при настройке БПП. В тоже время, внешнее вычислительное устройство может формировать из сообщений, переданных по спутниковым каналам связи, различные выходные сиг- налы, предназначенные для управления удаленными объектами. Типы исходящих и входящих сообщений, а также возможность управления удаленными объектами, определяются специализированным программ- ным обеспечением внешнего микроконтроллерного вычислительного устройства. В автономном режиме БПП передает только данные о времени и местоположении подвижного объекта мониторинга по сценарию задан- ному при настройке блока. Размер сообщений о местоположении объек- та мониторинга обычно составляет 22 байта. МСПСС «Гонец-Д1М» работает в двух частотных диапазонах подвижной спутниковой связи: 235 - 265,5 МГц и 300 - 400 МГц, выде- ленных решениям ГКРЧ РФ от 26 декабря 2002 г. N 1211-ОП и от 23 октября 2006 г. N 06-17-05-291 соответственно. Таблица 5 – Основные характеристики спутниковой системы связи МСПСС «Гонец-Д1М» Гонец-Д1М Гонец-Д1М Гонец-Д1М Система 1-го этапа 2-го этапа 3-го этапа (КА Гонец-Д1) (КА Гонец-М) (КА Гонец-М1) Скорость передачи Вверх-Вниз АТ-КА до 9.6 АТ-КА до 64 информации, 2.7 КА-АТ до 64 КА-АТ до 256 кбит/сек Диапазон частот, 200/300 200/300 200/300 МГц 300/400 300/400 Вероятность 10−4 10−6 10−6 ошибки на символ Сверточное Сверточное Кодирование Блочное (k =7, r =1/2) (k =7, r =3/4) Протокол доступа TDMA ALOHA ALOHA 99

Для работы абонентского оборудования в МСПСС «Гонец-Д1М» с КА «Гонец-Д1» и КА «Гонец-М» используются турникетные антенны, антенны с полупрозрачным листом в раскрыве, а также микрополоско- вые антенны. Турникетная антенна представляет собой два ортогональных по- луволновых вибратора, расположенных над отражающим экраном и пи- таемых в фазовой квадратуре, что обеспечивает вращение результи- рующего вектора поля и получение эллиптической поляризации. В зависимости от высоты расположения вибраторов над экраном, а также размеров экрана и наклона вибраторов, меняется форма диа- граммы направленности (ДН). Это позволяет оптимизировать диаграм- му под энергетические характеристики спутниковых радиолиний, т.е. увеличить усиление для низких углов места и получить «столообраз- ную» ДН. В этом случае усиление антенны составит не менее 0 дБ в секторе углов ±60° от зенита. Конструктивно антенна реализована в ви- де легко разворачиваемой «ажурной» конструкции. Антенна с полупрозрачным листом в раскрыве представляет собой резонатор в виде прямоугольного параллелепипеда малой высоты, одна из широких стенок которого (раскрыв) выполнена из полупрозрачного листа пластины искусственного диэлектрика, а все остальные грани цельнометаллические. В полости резонатора размещены элементы воз- буждения двух ортогональных каналов, обеспечивающих эллиптиче- скую поляризацию. Коэффициент усиления антенны – не менее 4 дБ, усиление в рабо- чем секторе углов обзора (±60°) – не менее 0 дБ, коэффициент эллип- тичности – не хуже 0.6, КСВН – не хуже 2,0. Размеры антенны в плане 367x358 мм. Микрополосковая антенна состоит из плоского излучающего эле- мента и экрана. Излучающий элемент может быть квадратным, прямо- угольным, круглым или каким-либо иным. Данная антенна может обес- печить формирование электромагнитного поля линейной или круговой (эллиптической) поляризации излучаемых электромагнитных волн. Абонентские терминалы создавались параллельно с развитием системы «Гонец» и в настоящее время имеют несколько модификаций. Абонентский терминал является оконечным оборудованием низ- коорбитальной системы спутниковой связи «Гонец-Д1», предназначен- ной для контроля состояния и местоположения подвижных объектов, автоматизированного сбора данных от необслуживаемых датчиков, пе- редачи данных экологического и промышленного мониторинга, а также обеспечения связи с удаленными пользователями в региональном и глобальном масштабе. 100

7.1. Абонентские терминалы диапазона частот 0,2 / 0,3 ГГЦ Малогабаритный терминал «Гонец» является универсальным, он не привязан жестко к определенным условиям эксплуатации. Або- ненту присваивается единый сетевой номер, по которому он может за- регистрироваться на любой из региональных станций или непосредст- венно на КА (как удаленный пользователь). Связь обеспечивается с по- мощью малогабаритной антенны, установленной на подоконнике, на крыше дома, в автомобиле пользователя, или в любом, подходящем для этого, месте. Основные технические характеристики абонентского терминала: рабочие частоты: - в канале маркерного сигнала – 235,156 и 236,016 МГц; - в обратном информационном канале – от 262,910 до 265,137 МГц; - в прямом информационном канале – от 259,629 до 264,512 МГц; чувствительность приемного устройства – не более 0,3 мкВ; динамический диапазон принимаемого сигнала – не менее 20 дБ; мощность передающего устройства на нагрузке 50 Ом – не менее 10 Вт; вид модуляции: - в канале маркерного сигнала – частотная телеграфия по амплитудной модуляции (ЧТ-АМн); - в обратном информационном канале – относительная фазо- вая телеграфия (ОФТ-2); - в прямом информационном канале – ОФТ-2 с трапецеи- дальным законом изменения фазы; техническая скорость передачи информации в радиоканале – 2,7 кбит/с; электропитание: - от сети переменного тока – 100 - 240В/50 - 60Гц; - от сети постоянного тока – 11,0 - 14,5 В; - ток потребления – не более 3,5 А; волновое сопротивление антенн – 50 Ом; КСВН – не превышает 2,0; 101

рабочий сектор углов составляет ± 60° от зенита; объем памяти на передачу и прием информации – до 10 кбит. Абонентская аппаратура (абонентские терминалы, АТ) имеет сер- тификат соответствия Минсвязи, а также сертификат типового одобре- ния Морского регистра. Внешний вид различных модификаций комплектующих частей АТ представлен на, рисунок 18. Рисунок 18 – Внешний вид и комплектность абонентского оборудования На рисунке представлены: 1. Блоки приема-передачи: Р-АТ-4, Р-АТ-4.1 (с GPS), Р-АТ-5.1. 2. Кабель интерфейсный под RS232. 3. Плоская антенна. 102

4. Кабель снижения 20 м. 5. Кабель снижения 40м. 6. Турникетная антенна. 7. Кабель снижения 50 м. 8. Антенна «Гонец» со встроенным кабелем 10 м. 9. Антенна «Гонец +GPS» с кабелями 5 м. 10. Основные типы антенн: - плоская неразборная маловыступающая резонаторная ан- тенна А-АТ-1 для установки на подвижных и стационар- ных объектах; - разборная турникетная антенна А-АТ-2 для стационарных объектов; - комбинированная антенна «Гонец+GPS» типа А-АТ-3 для - установки на подвижных и стационарных объектах. Кроме представленной комплектации в состав АТ может входить ПЭВМ, интерфейсный кабель и навигационная антенна. Основные типы антенны АТ. Антенны обеспечивают необходи- мые пространственные характеристики приема и передачи радиосигна- ла и имеют следующие основные характеристики: • коэффициент усиления – от 2 до 6 дБ; • усиление в рабочем секторе углов – не хуже 0 дБ; • поляризация – круговая, правая; • коэффициент эллиптичности в рабочем секторе углов – не хуже 0,4; • КСВН в тракте 50 Ом – не хуже 2,0. Антенны могут быть установлены на крышах зданий и в чердач- ных помещениях в случае покрытия крыш шифером, черепицей и дру- гими материалами, обладающими радиопрозрачностью. Общий вид плоской неразборной маловыступающей резонаторной антенны А-АТ-1 представлен на рисунке 19. Антенна предназначена для установки на подвижных и стацио- нарных объектах. Общий вид разборной турникетной антенны А-АТ-2 для стацио- нарных объектов представлен на рисунке 20. 103

Рисунок 19 – Антенна А-АТ-1. Общий вид Рисунок 20 – Антенна А-АТ-2. Общий вид 104

Антенна А-АТ-2 по принципу действия является вибраторной ан- тенной турникетного типа. Антенна состоит из следующих основных элементов: - несущей штанги с верхним узлом крепления вибраторов и ниж- ним узлом крепления рефлектора; - четырех пар маркированных вибраторов, образующих излуча- тель (четыре V- образных вибраторных плеча); - восьми равнодлинных вибраторов, образующих лучеобразный рефлектор; - устройства установки антенны. Подключение к блоку Р-АТ-4 осуществляется при помощи кабелей снижения длиной 20м и/или 10м. Основное излучение электромагнитного поля антенны ориентиро- вано в осевом направлении (в зенит). Общий вид антенны А-АТ-3 представлен на рисунке 21. Антенна имеет форму полусферы диаметром 220 мм, снабжена элементами кре- пления, обеспечивающими ее установку на горизонтальной трубе диа- метром от 40 до 80 мм. Кабель снижения для подключения абонентско- го терминала выполнен из радиочастотного кабеля типа РК-50-3-13 длиной 10 м. Рисунок 21 – Антенна А-АТ-3. Общий вид Антенна имеет две модификации: без антенны GPS (А-АТ-3/1) и с антенной GPS (А-АТ-3/2). 105

Блок приема-передачи. Блок приема-передачи (БПП) обеспечива- ет работу спутникового радиоканала связи, обрабатывает принятые сиг- налы с борта КА и формирует сигналы для передачи на борт КА, рису- нок 22. Рисунок 22 – Внешний вид блока приема-передачи абонентского терминала Типы абонентских терминалов. В общем случае АТ, получив от внешних вычислительных средств или контроллера информационное сообщение, подвергает его сжатию, помехоустойчивому кодированию, преобразует в формат системы «Гонец-Д1», и, дождавшись появления КА в зоне радиовидимости, передает это сообщение на борт КА с полу- чением квитанции о достоверной записи. При недостоверной записи процедура передачи повторяется до получения положительной квитан- ции. Процедура обмена информацией с КА зависит от режима обслужи- вания. АТ имеет ряд модификаций, отличающихся предоставляемыми услугами, а также местом установки (стационарные помещения, под- вижные объекты, необслуживаемые датчики контроля). 106

В настоящее время используются следующие типы абонентских терминалов: • перевозимые обслуживаемые АТ-СО-4; • перевозимые необслуживаемые АТ-СН-4; • подвижные (мобильные) обслуживаемые АТ-МО-4; • подвижные (мобильные) необслуживаемые АТ-МН-4. Абонентский терминал АТ-СО-4 перевозимый (стационарный) требует наличия IBM-совместимой ПЭВМ, которая входит в состав терминала функционально и приобретается самим потребителем, либо поставляется изготовителем АТ в комплекте. Подготовку и передачу данных осуществляет оператор с помощью ПЭВМ. Абонентский терминал АТ-СН-4 перевозимый (стационарный) стыкуется с внешним вычислительным комплексом пользователя, вы- полняющим роль устройства сбора, подготовки и передачи данных. Информация готовится и ставится в очередь на передачу без уча- стия оператора. Подвижный (мобильный) обслуживаемый абонентский терминал АТ-МО-4 предназначен для передачи и сбора информации на подвиж- ных объектах, в том числе для мониторинга их местоположения. Информация готовится и ставится в очередь на передачу с участи- ем оператора. Для работы требуется ПЭВМ, которая входит в состав терминала функционально и приобретается либо самим потребителем, либо по- ставляется изготовителем терминала в комплекте. Подвижный (мобильный) необслуживаемый абонентский терми- нал АТ-МН-4 – это терминал, состыкованный с внешним вычислитель- ным комплексом, выполняющим роль устройства сбора, подготовки и передачи данных или АТ, выполняющий задачу мониторинга местопо- ложения подвижных объектов. Информация готовится и ставится в очередь на передачу без уча- стия оператора. Абонентская станция отдельного поста. Абонентская станция отдельного поста (АСОП) предназначена для автоматической оператив- ной передачи информации на КА «Гонец-Д1» и КА «Гонец-М». АСОП обеспечивает: 107

• обмен информацией с внешним вычислительным устройством по интерфейсу RS-232C; • прием маркерных сигналов (МС), квитанций и телеграмм, переда- чу телеграмм и команд на КА «Гонец-Д1» и КА «Гонец-М». АСОП обладает техническими характеристиками: чувствительность приемного устройства 0,3 мкВ динамический диапазон сигнала 40 дБ мощность передающего устройства 10±2 Вт вид модуляции: - в канале маркерного сигнала ЧТ-АМн - в обратном канале ОФТ-2 - в прямом канале ОФТ-2 техническая скорость в радиоканале 2,7 кбит/с ЧТ-АМн – частотная телеграфия по амплитудной модуляции. ОФТ-2 – относительная фазовая телеграфия. АСОП состоит из: • приемопередающего устройства, в состав которого входят: - приемопередающий модуль (ППМ) МСПСС «Гонец-Д1»; - модуль приемо-измерительный (МПИ) ГНС ГЛОНАСС/GPS; - программное обеспечение; • антенно-фидерного устройства (АФУ). Приемопередающее устройство (ППУ) предназначено для обеспе- чения связи с комическими аппаратами МСПСС «Гонец-Д1М» и опре- деления навигационных параметров АСОП, состоит из ППМ МСПСС «Гонец-Д1» и модуля приемо-измерительного навигационной системы местоопределения ГЛОНАСС/GPS. Функционально ППМ состоит из приемопередатчика (ПП) и вы- числителя. Приемопередатчик предназначен для усиления, преобразо- вания и фильтрации принимаемых сигналов радиолинии «Космос- Земля», а также формирования несущей, модуляции и усиления мощно- сти сигнала радиолинии «Земля-КА»; Вычислитель в составе изделия обеспечивает выполнение сле- дующих функций: • демодуляцию принимаемого из приемопередатчика сигнала на промежуточной частоте (ПЧ): • декодирование и обработку демодулированной информации; 108

• обслуживание ППУ в части управления частотообразованием и инициализации режимов работы в сеансе связи; • формирование и выдачу модулирующих сигналов в ППУ; • сопряжение с внешними вычислительными устройствами; • обслуживание устройства навигационной информации; • формирование временной развертки для реализации протоколов обмена в канале связи системы «Гонец-Д1М». Универсальное резидентное программное обеспечение терминала системы «Гонец-Д1М» предназначено для создания прикладных версий программного обеспечения терминалов в различных вариантах их при- менения. Каждая прикладная версия программного обеспечения отличается от базовой уникальным набором параметров настройки и позволяет: 1) Настроить конкретный терминал по вариантам подключения: - работа с подключенной ПЭВМ (обслуживаемый режим); - работа с подключением к контроллеру (необслуживаемый ре- жим); - работа без подключенной аппаратуры (автономный режим); 2) Настроить конкретный терминал по методам доступа к ресурсам системы (КА): - персональный доступ; - доступ в режиме спецобслуживания (СО); - доступ к КА по слову управления сеансом (СУС); - смешанный доступ (персональный - СО, персональный - СУС, персональный - СО - СУС); 3) Согласовать способы обработки передаваемой информации с предполагаемым трафиком терминала и методом его обслужи- вания. Абонентский пункт закрытой связи. Абонентский пункт закры- той связи (АПЗС) создан на основе абонентского терминала с примене- нием аппаратуры шифрования данных, обеспечивает оперативный и достоверный обмен информацией между объектами государственной системы обеспечения защиты специальных изделий. АПЗС создан на основе базового абонентского пункта и имеет те же модификации, что и малогабаритный терминал «Гонец»: 1. Абонентский пункт закрытой связи необслуживаемый мобильный АП ЗС-НМ. 2. Абонентский пункт закрытой связи обслуживаемый стационарный АП ЗС-ОС. 109

3. Абонентский пункт закрытой связи обслуживаемый навигацион- ный АП ЗС-ОН. Например, абонентский пункт АП ЗС-НМ обеспечивает: • обмен информацией с внешними информационными средствами; • криптографически защищенный файловый обмен данными с ис- пользованием каналов МСПСС «Гонец-Д1»; • автоматический необслуживаемый режим работы; • регистрацию всех выполняемых операций по управлению, переда- че и приему информации; • аутентификацию субъекта доступа к аппаратуре; • шифрование с гарантированной стойкостью и имитозащитой; • передачу зашифрованных файлов по каналу МСПСС «Гонец-Д1»; • прием зашифрованных файлов из канала МСПСС «Гонец-Д1»; • вывод на экран ЭВМ принятых файлов. Абонентский терминал спутниковой связи для устройства сохранения и передачи данных. Абонентский терминал спутниковой связи для устройства сохранения и передачи данных (АТСС-УСПД) яв- ляется составной частью устройства сохранения и передачи данных (УСПД) и предназначен для передачи сигналов бедствия и необходимой служебной информации по системе спутниковой связи «Гонец». АТСС-УСПД предназначен для обеспечения автоматической пе- редачи служебной информации, является составной частью УСПД и выполняет свои задачи под его управлением, разработан с учетом тре- бований к ведомственной подсистеме спутниковой связи ВМФ. Технические характеристики АТСС: чувствительность приемного устройства 0,3 мкВ динамический диапазон сигнала 40 дБ вид модуляции: - в канале маркерного сигнала ЧТ-АМн - в обратном канале ОФТ-2 - в прямом канале ОФТ-2 Техническая скорость в радиоканале 2,7 кбит/с Электропитание 1-14,5 В, пост. ток Максимальное потребление 40Вт Состав АТСС-УСПД входят: • блок приема-передачи БПП Р-АТ-4.6; • малогабаритная антенна спутниковой связи; • программный комплекс Р-АТ; 110

• комплект эксплуатационной документации КЯНИ.464418.002 ВЭ. Основным видом работ, осуществляемых АТСС, является прием и передача сообщений по спутниковому каналу связи. Прием и передача осуществляется в автоматическом режиме. Для соединения с внешними устройствами имеются соответствующие разъемы. Блок приема - передачи (БПП) состоит из: • приемного устройства; • передающего устройства; • устройства управления и хранения информации. Приемное устройство предназначено для приема радиосигналов диапазона 0,2 - 0,3 ГГц и выделения содержащейся в них информации. Устройство функционирует в двух режимах: • прием маркерного сигнала (МС); • прием адресного слова, квитанций и сеансного массива информа- ции. Приемное устройство выполнено по супергетеродинной схеме с двойным преобразованием частоты. Основные технические характеристики приемного устройства: чувствительность приемного устройства 0,3 мкВ динамический диапазон сигнала 40 дБ вид модуляции: - в канале маркерного сигнала ЧТ-АМн - в обратном канале ОФТ-2 вероятность ошибочного приема информационного символа, не более 0-5 вероятность пропуска МС 10-4 -2 вероятность пропуска захвата несущей, не более 10 вероятность пропуска адресного слова и квитанций, не более 10-2 вероятность ложного приема МС за 6ч, не более 10-1 вероятность ложного приема адресного слова и квитанции за время их ожидания, не более 10-4 вероятность ложного захвата несущей за 20с, не более 10-2 избирательность: - при отстройке на ±25 кГц от несущей частоты, не менее 60 дБ - по интермодуляции, не менее 70 дБ - по побочным каналам приема, не менее 80 дБ 111

Потребление, не более 0,5 А Электропитание 11÷ 14,5 В В приемном устройстве предусмотрена возможность оценки энер- гетики радиоканала (уровень сигнала и уровень шума в адресном слове), а также проверка функционирования устройства в режиме самотестиро- вания. Передающее устройство состоит из синтезатора частоты – мо- дулятора, усилителя мощности и антенного коммутатора. Синтезатор частоты (СЧ) выполнен по схеме прямого цифрового синтеза с умножением частоты с помощью кольца фазовой автопод- стройки частоты (ФАПЧ). В него входят опорный генератор (ОГ), син- тезатор прямого цифрового синтеза (СПЦС), генератор управляемый напряжением (ГУН) и схема ФАПЧ. Усилитель мощности (УМ) выполнен в виде трехкаскадного уси- лителя. Антенный коммутатор (АК) обеспечивает коммутацию режимов «Прием» и «Передача». В режиме «Прием» АК пропускает сигнал из антенной цепи на вход приемника с малыми потерями. В режиме «Передача» АК подключает к антенной цепи выход усилителя мощности и изолирует приемник от мощного сигнала пере- датчика. Параметры передающего устройства: выходная мощность на активной нагрузке 50 Ом, не менее 10Вт вид модуляции ОФТ-2 с трапецеидальным законом изменения фазы неточность установки, не более 50 уровень паразитной амплитудной модуляции, не более 0,8 дБ ослабление побочных составляющих спектра и уровень внеполосного излучения соответствует ГОСТ В24918-81 КСВН нагрузки, не более 2.0 Устройство управления и хранения информации БПП обеспечива- ет управление блоком приема-передачи и хранение информации в соот- ветствии с видом и структурой передаваемых сигналов в системе «Гонец». Устройство управления и хранения информации обеспечивает вы- полнение БПП следующих функций: • подготовка к сеансу; • контроль маркерного сигнала; • автоматический обмен информацией с КА; 112

• вывод результатов сеансов связи. В состав устройства управления и хранения информации входят: • сигнальный процессор; • ПЗУ с объемом 128К х 8; • рабочее ОЗУ; • набор таймеров; • приемопередатчик интерфейса RS232; • вторичный источник питания +6В; • преобразователь напряжения 5В до 12В для программирования; • ПЗУ при эксплуатации; • арбитр прерываний; • вторичные источники питания +5В; • тактовый генератор. Сигнальный процессор обменивается данными с внешним устрой- ством посредством 8-ми разрядной совмещенной шины данных и шины адреса, включающей в себя сигналы синхронизации адреса, чтения, за- писи и обращения к памяти и внешним устройствам, организуя по ним циклы ввода или вывода из/в ПЗУ, ОЗУ и портов ввода/вывода. Поскольку объем внутреннего ОЗУ сигнального процессора не- достаточен – используется дополнительное ОЗУ объемом 128Кх8. Программируемые таймеры предназначены для деления частоты тактового генератора, создания временной развертки во время сеанса связи, формирования опорой частоты для интерфейса RS232, а так же для задания временных интервалов при управлении всем устройством, входящем в состав БПП. Арбитр прерываний предназначен для сбора прерываний от всех устройств, входящих в БПП. Антенное устройство УСПД. В качестве антенны выбрана антен- на с полупрозрачными емкостными поверхностями. Размеры антенны в бескорпусном исполнении допускают в отведенных габаритах конст- руктивное совмещение с вертикальным несимметричным вибратором, который играет роль азимутально-ненаправленной антенны аппаратуры УКВ. Общий вид антенного устройства, состоящего из двух антенн, можно представить в виде конструкции, показанной на рисунке 23. 113

Рисунок 23 – Общий вид антенного устройства УСПД На рисунке представлены: 1. радиопрозрачный колпак; 2. верхняя антенна; 3. металлический диск; 4. экран; 5. трубка, соединяющая диск с экраном; 6. резонансный возбудитель, обеспечивающий W-образный график КСВ; 7. радиочастотный кабель системы «Гонец». На рисунке не конкретизируется устройство резонансного возбу- дителя, т.к. возможна реализация нескольких вариантов. Аппаратно-программный комплекса «ВИП-ГОНЕЦ». Аппарат- но-программный комплекс «ВИП-ГОНЕЦ» предназначен для сбора, об- работки, хранения, приема и передачи информации по радио, спутнико- вым и проводным каналам связи. АПК обеспечивает ввод, отображение и регистрацию информации. Позволяет определять местоположение подвижных объектов с точностью не хуже 100 м. Имеет возможность считывать через соответствующие контроллеры информацию с внешних аналоговых/цифровых датчиков, управлять внешними исполнительными механизмами. В качестве спутникового канала связи используется спутниковый канал МСПСС «Гонец-Д1М». 114

В качестве КВ и УКВ радиостанций могут использоваться следующие типы радиосредств: КВ радиостанции – Ангара-1, Ангара-РБ, Каштан, Ядро, Кристалл, Полоса-2, Яшма, Icom", Kenwood, Yaesu, SG-2000 и др. УКВ радиостанции – Лен, Маяк, Баклан, Сигнал, Гранит, Icom, Kenwood, Motorola, Yaesu и др. АПК выпускается в трех модификациях: АПК «ВИП-Гонец» – без навигационного приемника; АПК «ВИП-Гонец»-01 – с модулем приемо-измерительным К-161 и антенным блоком; АПК «ВИП-Гонец» - 02 – с модулем навигационным «Lasssen SKII» и антенной навигационной «Miniature 26 db». Технические характеристики АПК: скорость передачи данных по порту RS232C 300…19200 бит/с скорость передачи данных по радио каналу 300, 600 бит/с скорость передачи данных по проводному каналу 300, 600 бит/с скорость по спутниковому каналу 2700 бит/с порт ввода 2 аналоговых входа порт вывода 2 выхода «ключ на землю» чувствительность приемного устройства БПП 0,3 мкВ мощность передающего устройства БПП 10 Вт Состав АПК включает: 1. устройство приема, передачи и обработки информации (УППОИ); 2. согласующее устройство; 3. антенный блок, антенна «Miniature 26 db»; 4. кабели снижения; 5. клавиатуру. В корпус УППОИ на заводе-изготовителе устанавливается один из двух типов навигационного приемника (К-161 или «Lassen SKII») или вообще не устанавливается. В зависимости от типа навигационного приемника в состав АПК может входить либо антенный блок навигационного приемника К-161 с кабелем снижения, либо антенна навигационного приемника «Lassen SKII» с кабелем снижения. 115

АПК представляет собой устройство, центральным управляющим элементом, которого является устройство приема, передачи и обработки информации. Основным видом работ, осуществляемых АПК, является прием и передача сообщений по радио, спутниковому или проводному каналу связи. Прием и передача сообщений осуществляется в следующих режимах: • по спутниковому каналу в автоматическом режиме; • по радиоканалу, как в ручном, так и в автоматическом режиме; • по проводному каналу в ручном режиме. Также АПК обеспечивает сохранение в энергонезависимой памяти принятых и переданных сообщений, их просмотр и распечатку на принтере. Для соединения с внешними устройствами имеются соответствующие разъемы. В состав УППОИ входят: • основная плата; • блок индикации; • блок индикатора; • блок приема-передачи Р-АТ-4.6; • навигационный приемник К-161; • навигационный приемник «Lassen SKII». Основная плата предназначена для формирования всех сигналов управления навигационным приемником, блоком индикации, блоком индикатора, радиостанцией, обработки данных, получаемых от клавиатуры, БПП, радиостанции и навигационного приемника. Плата содержит в своем составе: • энергонезависимые часы реального времени; • два ПЗУ: загрузочное и FLASH-ПЗУ для программ и данных, программируемое по последовательному интерфейсу без вскрытия корпуса УППОИ; • энергонезависимое ОЗУ емкостью 128кб; • встроенные порты для подключения серийной IBM PC- совместимой клавиатуры и блоков индикатора и индикации ; • последовательные порты RS232 для подключения УППОИ к компьютеру и аппаратуре спутниковой навигации; • параллельный порт для вывода информации на принтер; • интегрированный радиомодем для приема/передачи информации с помощью радиостанций КВ и УКВ диапазонов; 116

• интегрированный стабилизирующий преобразователь напряжения, обеспечивающий питание УППОИ от источника постоянного тока; • дополнительный порт ввода/вывода, позволяющий подключать внешние устройства. Блок индикации предназначен для индикации различных режимов работы устройства, а именно: «СЕТЬ» – индикатор включения устройства, светится, если устройство включено; «ПОЧТА» – индикатор получения почтового сообщения, светится, если в памяти есть непрочитанное почтовое сообщение; «ВР» – индикатор верхнего регистра клавиатуры, светится, если установлен режим ввода с клавиатуры в верхнем регистре; «РУС» – индикатор русского языка, светится, если установлен режим ввода с клавиатуры русских букв. Блок индикатора предназначен для вывода на ЖКД текстовой информации, под управлением основной платы. Рисунок 24 – Аппаратно-программный комплекса «ВИП-ГОНЕЦ» Блок приема-передачи (БПП) включает: • приемного устройства; • передающего устройства; 117

• устройства управления и хранения информации. Приемное устройство выполнено по супергетеродинной схеме с двойным преобразованием частоты. Основные технические характеристики приемного устройства: чувствительность 0,3 мкВ динамический диапазон 40 дБ вид модуляции: маркерный сигнал – (ЧМ-АМн) обратный канал – (ОФТ-2) вероятность ошибочного приема информационного символа, не более 10-5 вероятность пропуска МС 10-4 вероятность пропуска захвата несущей, не более 10-2 вероятность пропуска адресного слова и квитанций, не более 10-2 вероятность ложного приема МС за 6ч, не более 10-1 вероятность ложного приема адресного слова и квитанции за время их ожидания, не более 10-4 вероятность ложного захвата несущей за 20с, не более 10-2 избирательность: - при отстройке на ±25 кГц от несущей частоты, не менее 60 дБ - по интермодуляции, не менее 70 дБ - по побочным каналам приема, не менее 80 дБ. В приемном устройстве предусмотрена возможность оценки энер- гетики радиоканала (уровень сигнала и уровень шума в адресном слове), а также проверка функционирования устройства в режиме самотестиро- вания. Передающее устройство состоит из синтезатора частоты – мо- дулятора, усилителя мощности и антенного коммутатора. Синтезатор частоты (СЧ) выполнен по схеме прямого цифрового синтеза с умножением частоты с помощью кольца фазовой автопод- стройки частоты (ФАПЧ). В него входят опорный генератор (ОГ), син- тезатор прямого цифрового синтеза (СПЦС), генератор управляемый напряжением (ГУН) и схема ФАПЧ. Усилитель мощности (УМ) выполнен в виде трехкаскадного уси- лителя. Антенный коммутатор (АК) обеспечивает коммутацию режимов «Прием» и «Передача». В режиме «Прием» АК пропускает сигнал из антенной цепи на вход приемника с малыми потерями. В режиме «Пе- редача» АК подключает к антенной цепи выход усилителя мощности и изолирует приемник от мощного сигнала передатчика. 118

Устройство управления и хранения информации БПП обеспечива- ет управление блоком приема-передачи и хранение информации в соот- ветствии с видом и структурой передаваемых сигналов в системе «Го- нец». Устройство управления и хранения информации обеспечивает вы- полнение БПП следующих функций: • подготовка к сеансу; • контроль маркерного сигнала; • автоматический обмен информацией с КА; • вывод результатов сеансов связи. В состав устройства управления и хранения информации входят: • сигнальный процессор; • ПЗУ с объемом 128К х 8; • рабочее ОЗУ; • набор таймеров; • приемопередатчик интерфейса RS232; • вторичные источники питания ; • арбитр прерываний; • тактовый генератор. Программируемые таймеры предназначены для деления частоты тактового генератора, создания временной развертки во время сеанса связи, формирования опорной частоты для интерфейса RS232, а так же для задания временных интервалов при управлении всем устройством, входящем в состав БПП. Программный комплекс Р-АТ предназначен для обеспечения пе- редачи и приема сообщений от КА «Гонец Д1» («Гонец-М»). Он обеспечивает управление устройствами, входящими в состав БПП, в частности: • поддержку световой и акустической индикации его состояния; • обслуживание приемо-передающего устройства; • обслуживание навигационного устройства. Кроме этого, он обеспечивает сопряжение с ВИС, ПК которого поддерживает типовой протокол межмашинного обмена АТ. В части подготовки и автоматического ведения сеанса связи он обеспечивает: • формирование сообщений для записи на КА в соответствии с параметрами настроек, включая кодирование; 119

• поиск маркерных сигналов (МС), демодуляцию и декодирование сигналов, принятых по маркерному каналу; • формирование приемной и передающей временных разверток; • управление переключением на информационный канал приема; • поиск, прием и обработку сигналов, принятых по информационному каналу; • принятие решения о возможности и режиме проведения сеанса связи, включая обработку адресного слова (АС), определение занятости радиоканала, определение интервала приема квитанции на запрос доступа к КА, прием и обработку слова управления сеансом (СУС); • коррекцию временных разверток по сигналам информационного канала; • обработку входного потока информации в соответствии с настройками, включая определение достоверности, декодирование и сборку сообщений; • формирование квитанционной информации на принятые сообщения; • управление синтезатором частот, включая формирование фазоманипулированного сигнала; • управление переключением прием/передача; • определение объема выделенного временного ресурса, формирование информационных массивов на передачу; • передачу радиокоманд, прием квитанций на команды; • передачу информационных массивов, прием квитанций на переданные массивы; • обработку сигналов исправности антенно-фидерного устройства и усилителя мощности. Порядок работы БПП: • подготовленное для передачи информационное сообщение подвергается сжатию, помехоустойчивому кодированию, преобразованию в форматы, принятые в системе «Гонец-Д1М» и ставится в очередь на передачу; • при появлении КА в зоне радиовидимости БПП и проведении региональной станцией (РС) запланированного для него сеанса связи это сообщение передается на борт КА с получением квитанции о достоверной записи. При недостоверной записи процедура передачи повторяется до получения положительной квитанции; 120

• в этом же сеансе связи адресат, при его нахождении с отправителем в зоне обслуживания одной и той же РС, должен получить предназначенное ему сообщение. Принятая информация декодируется, восстанавливается из форматов системы «Гонец- Д1М», разархивируется и передается в ПЭВМ; • при получении сообщений формируется и передается отправителю квитанционное сообщение, подтверждающее достоверный прием информации. Функционирование конкретного БПП имеет ряд особенностей, зависящих от индивидуальных параметров настройки, включающих: • адресную информацию, в том числе собственный адрес; • режимы работы при обмене с КА «Гонец-Д1М»; • параметры сеансов связи; • параметры обработки и формирования сообщений, в том числе приоритеты; • режимы и параметры обмена с вычислительными средствами ВИП. Антенна спутникового канала связи имеет следующие основные характеристики: диапазон рабочих частот канала МС 235-237 МГц диапазон рабочих частот канала информации 259-265 МГц коэффициент усиления, не менее 2 дБ поляризация круговая, правая коэффициент эллиптичности в рабочем секторе углов, не хуже 0,4 коэффициент стоячей волны по напряжению (КСВН) в тракте 50 Ом, не хуже 2,0 Диаграмма направленности обеспечивает гарантированную радиовидимость КА при углах места, превышающих 300. В составе АПК могут использоваться антенны спутниковой связи трех типов: А-АТ-1, А-АТ-2, А-АТ-3. Использование клавиатуры позволяет выполнять набор сообщений в двух алфавитах: русском; латинском. Абонентский терминал абонентских станций подвижных средств. Абонентский терминал абонентских станций подвижных средств (АТ АСПС) предназначен для приема и передачи информации по каналам системы «Гонец-Д1М», разработан специально для эксплуатации на подвижных средствах. 121

В состав АТ АСПС входят: • приемо-передающее устройство (ППУ) Р-АТ-5; • антенна А-АТ-3/2М; • программный комплекс Р-АТ. Основной составной частью АТ АСПС является ППУ, которое по интерфейсному кабелю стыкуется с внешним устройством. Для соеди- нения антенны с ППУ используется кабель снижения. Электропитание ППУ обеспечивает внешний источник питания. Программный комплекс обеспечивает передачу и прием сообще- ний от КА, возможность обмена с внешним устройством АТ АСПС и обеспечивает его функционирование в автоматизированном режиме. В общем случае порядок работы АТ АСПС следующий: • подготовленное для передачи информационное сообщение под- вергается сжатию, помехоустойчивому кодированию, преобразо- ванию в форматы, принятые в системе «Гонец-Д1М» и ставится в очередь на передачу; • при появлении КА в зоне радиовидимости АТ АСПС и проведе- нии региональной станцией (РС) запланированного для него сеан- са связи, это сообщение передается на борт КА с получением кви- танции о достоверной записи. При недостоверной записи проце- дура передачи повторяется до получения положительной квитан- ции; • в этом же сеансе связи адресат, при его нахождении с отправите- лем в зоне обслуживания одной и той же РС, должен получить предназначенное ему сообщение. Принятая информация декоди- руется, восстанавливается из форматов системы «Гонец-Д1М» и передается во внешнее устройство; • при получении сообщений формируется и передается отправителю квитанционное сообщение, подтверждающее достоверный прием информации. Функционирование конкретного АТ АСПС в системе «Гонец- Д1М» имеет ряд особенностей, зависящих от индивидуальных парамет- ров настройки, включающих: • адресную информацию, в том числе собственный адрес; • режимы работы при обмене с КА; • параметры сеансов связи; • параметры обработки и формирования сообщений, приоритеты; • режимы и параметры обмена с внешним устройством. 122

Характеристики АТ АСПС: вероятность пропуска маркерного сигнала, не более 10-³ вероятность пропуска синхропреамбулы в информационном канале, не более 10-3 вероятность ошибки в информационном канале на символ, не более 10-5. Устройство и работа составных частей АТ АСПС. Приемо-передающее устройство представляет собой спутниковый радиомодем, который обеспечивает обмен информацией с внешним устройством, преобразование информации в принятые в системе «Го- нец-Д1М» форматы и обратно, а также поддержку радиоинтерфейса с бортовым ретрансляционным комплексом КА. ППУ собран в малогаба- ритном корпусе, на лицевой панели которого имеется антенный разъем, а на задней панели расположены разъем питания и разъем связи с внеш- ним устройством. ППУ состоит из следующих устройств: • устройство Л1-Р-АТ; • блок управления и обработки сигнала В1-Р-АТ-4. Устройство Л1-Р-АТ предназначено для усиления и фильтрации принимаемых сигналов радиолинии спутник-земля, их переноса по час- тоте, формирования несущей, модуляции и усиления мощности сигнала радиолинии земля-спутник. Функционально устройство состоит из при- емника, синтезатора частоты, модулятора и усилителя мощности. Блок управления и обработки сигнала В1-Р-АТ-4 («вычислитель») обеспечивает выполнение следующих функций: • демодуляцию принимаемого из устройства Л1-Р-АТ сигнала на промежуточной частоте; • декодирование и обработку демодулированной информации; • обслуживание Л1-Р-АТ в части управления частотообразованием и инициации режимов работы в сеансе связи; • формирование и выдачу модулирующих сигналов в Л1-Р-АТ; • сопряжение с внешним устройством; • формирование временной развертки для реализации протокола обмена в радиоканале. Основные характеристики ППУ: масса, не более 480 г габариты 180х70,5х40 мм рабочие частоты: в канале маркерного сигнала 235,156 и 236,016 МГц в обратном информационном канале 262,910 – 265,137 МГц 123

в прямом информационном канале 259,629 – 264,512 МГц чувствительность приемного устройства, не более 0,3 мкВ динамический диапазон принимаемого сигнала, не менее 20 дБ мощность передающего устройства на нагрузке 50 Ом 10±2 Вт вид модуляции: в канале маркерного сигнала ЧТ-АМн в обратном информационном канале ОФТ-2 в прямом информационном канале ОФТ-2 техническая скорость передачи информации в радиоканале 2,7 кбит/с. Антенна АТ АСПС обеспечивает необходимые пространственные характеристики приема и передачи радиосигнала и имеет следующие основные характеристики: коэффициент усиления – от 2 до 6 дБ; поляризация – эллиптическая, правая; коэффициент эллиптичности в рабочем секторе углов - не хуже 0,4; коэффициент стоячей волны по напряжению (КСВН) в тракте 50 Ом - не хуже 2,0. Диаграмма направленности обеспечивает радиовидимость КА при углах места, превышающих 300. Антенна А-АТ-3/2М представляет собой малогабаритную антенну в диэлектрическом кожухе с встроенным кабелем снижения. Кроме это- го, в основании антенны имеются три резьбовые отверстия М4 для ме- ханической фиксации антенны винтами М4 (длина выступающей части винта не более 10 мм). Антенна А-АТ-3/2М имеет форму полусферы диаметром 220 мм, масса ее не более 1100 г. 124

7.2. Абонентские терминалы диапазона частот 0,3 / 0,4 ГГЦ Абонентские терминалы диапазона 0,3/0,4 ГГц предназначены для обмена текстовыми сообщениями, компьютерными файлами и другими видами информации с зональными станциями и другими периферийны- ми малогабаритными станциями. Одним из требований является возможность динамического изме- нения трафика в зависимости от помеховой обстановки и условий экс- плуатации. Предусмотрена возможность работы на передачу с тремя града- циями скоростей: 16, 32 и 64 кбит/c. Доступ к спутниковому каналу обеспечивается методом TDMA на нескольких несущих, а в обратном канале реализовано временное уп- лотнение TDM на одной несущей. При такой асимметричной схеме доступа прием сигналов с КА осуществляется с использованием GMSK модуляции с более высокой скоростью, выбираемой из следующего ря- да: 64, 128, и 256 кбит/с (73.1, 146, 293 кбит/c – соответствующие им канальные скорости). Передача и прием информации осуществляется в частотном диа- пазоне 0,3 - 0,4 ГГЦ. В нем полоса частот на передачу составляет 312 - 315 МГц, соответственно количество рабочих каналов – 240, шаг сетки частот – 12,5 кГц. Для приемного канала полоса частот равна 387 - 390 МГц, шаг сетки частот – 12,5 кГц, количество рабочих каналов – 240. Состав абонентского терминала диапазона частот 0,3/0,4 ГГц: • блок приема передачи (БПП); • антенно-фидерная система (АФС) с соединительным кабелем дли- ной до 10 м; • внешнее вычислительное устройство (ВВУ) на основе покупного персонального компьютера; • комплект монтажных частей кабелей и жгутов; • источник питания. Существует два варианта исполнения АТ – обслуживаемый и не- обслуживаемый. В обоих вариантах использования состав радиостанции будет идентичен. Однако работа станций в автономном (необслуживаемом) 125

режиме предполагает отсутствие ВВУ и наличие интерфейсов связи с оконечным оборудованием (датчиков или исполнительных устройств). АТ может также взаимодействовать с внешними устройствами, та- кими как приемник ГНС GPS/ГЛОНАСС с антенной. В состав АТ входит комплекс долговременного планирования пе- риферийный (КПР-П), который осуществляет общее управление объ- ектом связи, на основе анализа помеховой обстановки (АПО). Варианты организация связи. В зависимости от требований к опе- ративности связи существуют два варианта организации связи между абонентами: • в квазиреальном времени в зоне обслуживания одного КА, когда абоненты находятся в одной зоне радиовидимости; • в режиме задержанной ретрансляции (ЗР), когда абоненты находятся в разных зонах обслуживания. При расположении абонентов в зоне радиовидимости одного КА связь между ними возможна в масштабе времени, близком к реальному, т.е. с задержкой только на время распространения сигнала, обработку сообщений на борту и в приемнике корреспондентской станции. В ре- жиме переноса информации на борту система способна обслуживать пользователей в любое время суток и в любом месте без использования наземной инфраструктуры. В этом случае абонент-отправитель передает сообщение на КА при появлении его зоне радиовидимости. Данные за- поминаются и хранятся в бортовой аппаратуре до того момента време- ни, пока КА не достигнет зоны радиовидимости получателя. Транспорт- ные протоколы обеспечивают возможность сборки пакетов, доставлен- ных по различным маршрутам, в том числе через разные КА. Для организации доступа в системе используются каналы сигнали- зации, по которым со спутника передаются маркерные сигналы (МС), квитанции и другая служебная информация, необходимая для установ- ления связи с КА и синхронизации работы бортовых и наземных средств. Информационная часть МС содержит сведения, в которых указы- ваются ограничения по режимам работы, частотным ресурсам и др. В обратном канале для организации доступа используется прото- кол типа синхронный Алоха (S-Аloha). Часть каналов выделяется для абонентов с более высоким приоритетом обслуживания, а остальные используются для общего абонентского доступа. В состав сигнала за- проса входит адресная информация, информация о виде обслуживания, объеме сообщения и др. 126

Система создана как цифровая пакетная сеть, обеспечивающая персональную связь в глобальном масштабе. Основными видами обслуживания является передача аварийных и экстренных сообщений, данных о местоположении и других коротких сообщений объемом до 1 Кб, текстовых сообщений (телеграмм) объе- мом от 1,5 до 10 Кб, а также компьютерных файлов объемом от 20 до 75 Кб. При передаче данных по каналам спутниковой связи сообщения разбиваются на пакеты, прием которых осуществляется с вероятностью ошибки на бит не менее 10-6, что приемлемо для большинства совре- менных видов передаваемой информации. При наличии ошибок на приеме осуществляется повторная передача не сообщения в целом, а лишь недостоверно принятых пакетов. Для обеспечения заданной достоверности в линии связи применя- ется схема кодирования. В качестве внешнего используется системати- ческий код Рида-Соломона. На приеме используется декодирование по Витерби с «мягким» решением. Блока приема-передачи (БПП) включает: • фильтр - диплексер или коммутационное устройство приемника и передатчика для подключения к АФУ; • линейное приемное устройство; • передающее устройство; • модем (модулятор-демодулятор); • вычислитель; • источники и стабилизаторы вторичного питания; • персональный компьютер (в случае обслуживаемого исполнения). Структурная схема абонентского терминала представлена на ри- сунке 25. На схеме введены следующие обозначения: ВВУ – внешнее вычислительное устройство (ПК); ВМ – вычислительный модуль; ПРМ – приемное устройство; ПРД – передающее устройство; ППФ – полосовые пропускающие фильтры; ВИП – вторичный источник питания; AC/DC – преобразователь напряжения переменное/постоянное. 127

Рисунок 25 – Структурная схема абонентского терминала Входной сигнал с АФУ через фильтр-диплексер (ППФ) поступает на приемное устройство ПРМ. С выхода приемного устройства, осуще- ствляющего линейное преобразование сигналов к «нулевой» частоте, сигнал поступает на вычислительный модуль для дальнейшей обработ- ки и демодуляции. Вычислительный модуль обеспечивает взаимодействие БПП с внешними устройствами. ВМ обеспечивает прием маркерных и служеб- ных сигналов, организуя доступ к КА в автоматическом режиме в соот- ветствие с заранее определенными протоколами информационного об- мена. В процессе подготовки к сеансу ВМ обеспечивает ввод предназна- ченных для передачи сообщений и их накопление в базе данных с воз- можностью дальнейшего редактирования. При приеме полезной информации ВМ обеспечивает хранение принятых сетевых пакетов до сборки сообщения, сборка и вывод приня- тых сообщений (допускается внешняя сборка и хранение пакетов и со- общений). Кроме того, ВМ осуществляет управление режимами работы стан- ции, включая перестройку приемников и передатчиков по частоте, про- 128

изводит оценку помеховой обстановки в местах размещения станций, контроль технического состояния основных функциональных блоков и узлов АТ, а также поддерживание интерфейса с внешними устройствами (персональный компьютер, приемник GPS). Основные направления развития абонентских станций. Абсо- лютное большинство задач, решаемых МСПСС «Гонец-Д1М», можно условно разбить на следующие группы: • задачи по передаче текстовых и файловых сообщений с использо- ванием обслуживаемых стационарных и возимых земных средств абонентов; • задачи по передаче информации о местоположении движущихся объектов (координатная информация) с использованием возимых необслуживаемых земных средств абонентов с встроенными при- емниками ГНС ГЛОНАСС/GPS и (или) собственных доплеровских средств определения местоположения; • задачи по передаче информации с датчиков о состоянии объектов с использованием необслуживаемых земных средств абонентов; • задачи по передаче, в основном, коротких текстовых сообщений и информации о местоположении с использованием носимых об- служиваемых земных средств абонентов. Значительный опыт эксплуатации связного оборудования, накоп- ленный в ОАО «Спутниковая система «Гонец» и анализ требований за- казчиков, позволили выявить ряд принципиальных качеств, которыми должны обладать современные абонентские средства: • иметь возможность интегрироваться с различного рода телеком- муникационной, вычислительной и датчиковой аппаратурой по- требителей; • иметь конструкцию, созданную на основе инновационных схемно- технических решений и высокотехнологичных производственных процессов; • иметь низкое энергопотребление и минимально возможные массо- габаритные характеристики; • иметь низкую стоимость при серийном производстве. Оконечное оборудование потребителей может включать в свой со- став три варианта абонентских станций персонального пользования – стационарная, возимая, портативная и универсальную абонентскую станцию коллективного пользования. 129

Стационарная абонентская станция предназначена для обеспе- чения работы в сети спутниковой связи и передачи данных МСПСС «Гонец-Д1М». Стационарная абонентская станция работает только в об- служиваемом режиме. В этом режиме все сообщения готовятся только оператором и могут быть переданы на борт космического аппарата ав- томатически. Оператор обрабатывает все входящие сообщения. Стационарная абонентская станция должна эксплуатироваться только в помещениях и питаться от сети постоянного или переменного тока этих помещениях. Для стационарной земной абоненткой станции использование ка- налов ввода-вывода н является обязательным. Вся необходимая инфор- мация для отправки готовится оператором или специальным программ- ным обеспечением. При этом, стационарная абонентская станция, как правило, не испытывает ограничений ни в вычислительных ресурсах внешнего компьютера, ни в питании от внешних источников. Возимая абонентская станция может использоваться на подвиж- ных и стационарных необслуживаемых объектах различного класса и размера. При использовании на небольших подвижных и стационарных объектах возимая станция должна работать в автоматическом режиме без использования внешних вычислительных устройств. Информация для передачи формируется по определенным прави- лам при использовании каналов ввода/вывода и внешних датчиков или исполнительных устройств. Информация готовится и отправляется потребителю либо по рас- писанию, либо по наступлению определенного события. Для крупных подвижных объектов (например, крупных судов) во- зимая станция может использоваться в обслуживаемом режиме. По этим причинам универсальный контроллер возимой станции должен обла- дать развитыми средствами ввода/вывода и использовать программное обеспечение с возможностью гибкой настройки режимов работы стан- ции. Портативная абонентская станция предназначена для обеспече- ния индивидуальной связи абонента в полевых условиях. Основной ре- жим работы портативной станции – передача экстренных коротких со- общений. Подобные сообщения могут быть либо предопределенными (выбираемые из списка), либо готовятся самим абонентом. В связи с не- достатком энергетических ресурсов портативных станций необходимо предусматривать меры по обеспечению режима минимального энерго- потребления. Например, необходимо предусмотреть включение або- нентской станции по расписанию возможной видимости спутников в 130

заданном регионе. Расчет видимости спутников производится либо на портативной станции по исходным данным, либо отправляется по за- просу. Абонентские станции коллективного пользования (АСКП) обес- печивают доступ к сетям передачи данных МСПСС «Гонец-Д1М» из внешних сетей связи, в том числе из сети Интернет и сетей операторов мобильной связи. АСКП обеспечивает возможность создания виртуаль- ных корпоративных сетей связи и передачи данных в интегрированной коммуникационной среде. На базе универсальной АСКП предполагается создание специали- зированных (отраслевых) информационно-связных и мониторинговых систем, которые предназначены для решения задач (оказания услуг) мо- ниторинга объектов управления различных отраслей экономики - транспорта, сельского, водного, дорожного и лесного хозяйства, строи- тельства, жилищно-коммунального и нефтегазового комплексов, градо- строительства, других отраслей по согласованию с заинтересованными федеральными органами исполнительной власти (ФОИВ). Все абонентские станции построены по единому принципу. Структурная схема представлена на рисунке 26. Основными элементами абонентской станции являются: • универсальный радиомодем; • усилитель мощности; • антенно-фидерное устройство; • универсальный контроллер; • источник вторичного электропитания; • контроллер доступа к сети; • контрольный интерфейсный документ (КИД). Универсальный радиомодем предназначен для использования в качестве основного элемента построения всех земных абонентских станций. Радиомодем должен обеспечивать прием и передачу пакетов сообщений в диапазонных частот 0,2-0,3 и 0,3-0,4 ГГц. Усилитель мощности предназначен для обеспечения номинальной выходной мощности абонентской станции. Усилитель мощности выполнен в виде отдельного блока для обес- печения нормального режима работы радиомодема и обеспечения большей ремонтопригодности. В свою очередь, замена усилителя мощ- ности позволяет создавать варианты исполнения земных станций або- нентов с различными уровнями выходной мощности. 131

Рисунок 26 – Структурная схема абонентской станции Антенно-фидерное устройство (АФУ) предназначено для работы в системе подвижной спутниковой связи МСПСС «Гонец-Д1М». АФУ должно функционировать в следующем диапазоне рабочих частот: - в канале МС 235 – 236.5 МГц; - в канале «Гонец-Д1» 259 – 266 МГц; - в канале «Гонец-М» 312 – 390 МГц. Универсальный контроллер с портами ввода/вывода в составе из- делия обеспечивает выполнение следующих функций: • декодирование и обработку принятой из радиомодема информа- ции; • хранение принятых сообщений и сообщений, подготовленных к отправке; 132

• обслуживание радиомодема в части управления частотами прямо- го и обратного каналов, а также инициализации режимов работы в сеансе связи; • формирование и выдачу подготовленных к отправке данных в ра- диомодем; • сопряжение с внешними вычислительными средствами; • информационный обмен с навигационным приемником ГНС ГЛОНАСС/GPS; • информационный обмен с контроллером доступа к сети; • автоматическое ведение сеанса связи в режиме передачи данных; • прием и обработку МС, выделение из их состава технологической информации; • прием квитанционных сообщений на переданную информацию; • ведение журнала работы, проведенных сеансов связи, программ- ных, аппаратных или иных ошибок; • обеспечивает выдачу подсказок при проверке абонентской стан- ции и поиске неисправностей. В состав специализированного контроллера входят часы реального времени, предназначенные для обеспечения передачи подготовленных заранее сообщений по расписанию, либо для выполнения иных функ- ций, требующих точной временной привязки. Синхронизация часов ре- ального времени осуществляется либо по сигналам МСПСС «Гонец- Д1М», либо по сигналам ГНС ГЛОНАСС/GPS. Работа часов реального времени гарантируется в течение 10 минут после полного отключения питания. Источник вторичного электропитания предназначен для обеспече- ния всех узлов абонентской станции электропитанием с необходимым напряжением и током. В качестве первичного источника питания может использоваться сетевой источник питания или аккумуляторная бата- рея. Контроллер доступа к сети является основным элементом, опреде- ляющим всю реализацию протоколов доступа к КА, методы кодирова- ния информации и частотный план МСПСС «Гонец-Д1М». Контрольный интерфейсный документ (КИД) содержит всю необ- ходимую информацию об основных принципах организации связи в МСПСС «Гонец-Д1М» с целью расширения кооперации по разработке и изготовлению конечного абонентского оборудования. 133

8. Организация связи в многофункциональной системе персональной спутниковой связи «Гонец-Д1М» 8.1. Общие принципы построения системы связи Основным требованием, предъявляемым при разработке совре- менных спутниковых систем связи, является обеспечение потенциаль- ной пропускной способности, которая ограничивается энергетикой ра- диолиний, определяемой энергоресурсами КА и выделенным частот- ным ресурсом. Увеличение пропускной способности БРТК достигается, в основ- ном, за счет увеличения числа каналов приема и передачи, дуплексной работы каналов приема и передачи в диапазоне 0,3/0,4 ГГц, обеспече- ния гибкости управления ресурсами БРТК и реализации специальных алгоритмов обслуживания пользователей. Эти задачи решаются за счет использования современной элементной базы, в частности, высокопро- изводительной микропроцессорной техники, высокоэкономичных при- емных и передающих трактов и элементов вторичных источников пи- тания. На увеличение реальной пропускной способности в значительной степени влияет также решение многих вопросов системного плана, ко- торые реализуются при создании базовой сети обмена данными. К таким вопросам относятся: • эффективное использование выделенного частотного диапазона, для чего используется вид модуляции с ограниченной полосой сигнала, цифровые методы обработки сигналов, процедура устра- нения неоднозначности доплеровского смещения частоты в на- земных средствах; • использование различных методов адаптации к помеховой обста- новке, таких как изменение скорости передачи информации и 134

мощности передающих устройств, помехоустойчивое кодирова- ние, оперативный анализ помеховой обстановки, определяющий выбор свободных от помех частот, использование решающей об- ратной связи (квитирование на различных протокольных уров- нях); • реализация алгоритмов многостанционного доступа к спутнико- вым каналам в условиях обслуживания абонентов с сильно отли- чающимися характеристиками трафика (интенсивность обраще- ния в систему, объем передаваемых сообщений), которые позво- ляют эффективно использовать ресурсы ретрансляторов; • реализация алгоритмов маршрутизации, позволяющих организо- вать как доставку данных непосредственно космическим аппара- том без использования наземных ретрансляторов, используя БРТК в качестве узлов сети с функцией маршрутизации и коммутации, так и доставку с использованием РС. Решение задач доставки данных с привлечением РС позволяет улучшить оперативные ха- рактеристики и расширить географию и виды обслуживания, а также организовать взаимодействие пользователей системы «Го- нец-Д1М» с другими системами передачи данных. Многостанционный доступ. Возможность программирования работы бортового радиотехнического комплекса в процессе эксплуата- ции позволяет гибко управлять алгоритмами доступа к спутниковым каналам и распределением ресурса БРТК между каналами доступа (сигнализации) и каналами передачи данных. Это распределение может изменяться в зависимости от требуемых для конкретных видов обслу- живания объемов передаваемых сообщений. Например, при передаче сообщений значительного объема пропускная способность канала сиг- нализации может уменьшаться с соответствующим увеличением ресур- сов, выделяемых для передачи данных, и наоборот. Это перераспреде- ление может осуществляться при обслуживании различных регионов и в зависимости от предлагаемого абонентами трафика. При превышении некоторых значений интенсивности обращений наземных средств к космическому аппарату, БРТК автоматически огра- ничивает доступ к КА определенных групп пользователей или перерас- пределяет ресурсы БРТК между каналами доступа и сигнализации. Каждый из бортовых приемников под управлением бортовой ЭВМ может работать либо в режиме МДВР, либо в режиме ОКН (один канал на несущей). Режим МДВР используется в канале доступа и при приеме коротких сообщений. Для приема сообщений, объем которых превышает определенную установленную величину, по требованию 135

абонента может быть предоставляется канал на время передачи, рабо- тающий в режиме ОКН. Для экономии ресурсов БРТК при обслуживании групп абонентов с регулярным трафиком и сравнительно малым объемом передаваемых данных (например, сообщения о местоположении, сообщения от датчи- ков) организуются так называемые групповые сеансы, когда бортовые ресурсы запрашиваются одним наземным средством для поочередного обслуживания всей группы. Канал сигнализации работает в режиме свободного доступа с ре- зервированием части каналов доступа для приоритетных пользовате- лей, определенных режимов обслуживания и средств АСУ СК и АСУ ОГ КА. Протокол свободного доступа - синхронный АЛОХА со стаби- лизацией и адаптацией к обслуживаемому трафику. Организация многостанционного доступа требует синхронизации бортовых и наземных средств и формирования кадра МДВР. Маршрутизация. С учетом специфики системы, обслуживающей как местные, региональные маршруты, так и глобальные, а также с уче- том различных требований по оперативности доставки, в системе могут использоваться два вида маршрутизации: прямая и косвенная. Прямая маршрутизация предполагает доставку пакета данных терминалу-получателю тем КА, на который он был передан термина- лом-отправителем. Этот вид маршрутизации является оптимальным с точки зрения загрузки каналов системы и основным на начальном этапе развертывания системы, так как не требует развертывания сети регио- нальных станций (РС) и орбитальной группировки. При прямой маршрутизации функции маршрутизатора выполняет только БРТК. Предполагается, что программное обеспечение БРТК со- держит информацию о номерах обслуживаемых регионов на любом временном интервале, а также информацию о возможных режимах об- служивания (например, требующих связности АТ с РС, АТ с АТ или нет). Эта информация в БРТК регулярно обновляется ЦУСК и «привя- зана» к бортовому времени. В зоне расположения РС информация о номере и продолжительности обслуживания региона может передавать- ся в БРТК этой РС. При совпадении номера обслуживаемого региона и региональной части адреса доставки пакета данный адрес включается в специальный адресный массив, передаваемый БРТК по каналу сигнализации, и слу- жит сигналом вызова терминала-получателя на связь с КА. Вызванный терминал в автоматическом режиме передает на КА сигнал запроса данных и принимает адресованные ему пакеты. 136

Косвенная маршрутизация реализуется при развертывании орби- тальной группировки и сети региональных станций и используется для доставки срочных сообщений межрегионального маршрута путем пере- ретрансляции их через региональные станции и другие КА. Функции маршрутизаторов при этом выполняют РС, а на послед- нем участке маршрута – БРТК. Пользователь, формируя сообщение на абонентском терминале, указывает его срочность и адрес (имя) получателя в МСПСС «Гонец- Д1М» или во взаимодействующей сети. Программное обеспечение терминала выбирает тип адресации, включает эти данные в соответствующие поля заголовка сетевого паке- та, который передается на КА, находящийся в данный момент в зоне радиовидимости терминала. При маршрутизации срочных пакетов БРТК выставляет по каналу сигнализации требование съема адресов тех срочных пакетов, которые адресованы в другие регионы, расположенные в данный момент вне ЗРВ данного КА. По запросу РС массив адресов срочных пакетов транс- лируется на РС. РС с учетом имеющихся у нее данных по орбитальной группировке вычисляет маршрут, оптимальный с точки зрения времени доставки. Если этот маршрут требует переретрансляции пакета через эту РС на другой КА, РС снимает с КА этот пакет. Вычисление на РС маршрутов доставки срочных сообщений про- водится с учетом информации о полной топологии сети в условиях по- стоянного перемещения узлов сети (КА) и изменяющихся условий связности. При расчете оптимального маршрута с учетом используемых линий связи других систем и требуемого качества обслуживания, на РС также должна быть полная информация о загрузке сетей на направле- ниях организуемого маршрута и стоимости того или иного маршрута. При вычислении маршрута, РС определяет номера КА и других РС на маршруте и ретранслирует пакет на выбранный КА с указанием, при необходимости, в заголовке пакета адреса следующей РС- ретранслятора. В заголовке сетевого пакета имеются поля для обозначе- ния как адреса доставки, так и адреса очередного РС-ретранслятора. Адрес РС-ретранслятора БРТК включается в адресный массив канала сигнализации при обслуживании региона этой РС. Такая маршрутизация названа управляемой, а способ адресации - косвенный. Если пакет не содержит признака срочности доставки, то он может быть доставлен получателю тем КА, на который он был заложен отпра- вителем. В этом случае доставка является неуправляемой, а адресация - прямой. 137

В комплексе связи предполагается взаимодействие с другими се- тями передачи данных через шлюзы, входящие в состав РС. Эти сети могут использоваться как для предоставления новых видов услуг, так и для организации межрегиональных маршрутов с соответствующим вы- свобождением от этой нагрузки ресурсов БСОД МСПСС «Гонец-Д1М». Таким образом, реализация оптимальной маршрутизации позво- ляет увеличить пропускную способность системы, но требует разработ- ки достаточно сложного программного комплекса маршрутизации и со- ответствующих баз данных. Формат адреса в МСПСС «Гонец-Д1М» выбирается из следующих соображений: МСПСС «Гонец-Д1М» рассчитана на обслуживание до 1 млн. абонентов, в число которых входят индивидуальные пользователи и пользователи, объединенные в ведомственные (корпоративные) подсис- темы. Система обслуживает как стационарных пользователей, так и под- вижных, индивидуальных и объединенных в подсистемы. Подвижные пользователи могут перемещаться из одного региона обслуживания в другой. Система обеспечивает доставку данных, адресованных в другие системы связи через шлюзы, входящие в состав региональных станций. Адрес состоит из 4 байт. Один байт выделен для региональной части адреса. В системе деление на регионы соответствует зонам радио- видимости в районе размещения терминалов и может не соответство- вать административному делению. На разных витках КА может обслу- живать разные части одного и того же региона. Поэтому регион разде- ляется на зоны. Половина байта регионального адреса отводится на но- мер зоны внутри региона. Региональная часть адреса у подвижных абонентов может изме- няться в процессе эксплуатации. В МСПСС «Гонец-Д1М» 2-го этапа у подвижных абонентских терминалов (АТ), перемещающихся из одного региона в другой, преду- сматривается процедура изменения региональной части адреса, которая может быть реализована следующим образом. Если подвижный АТ переместился в другой регион, то номера об- служиваемых регионов, содержащихся в адресных массивах тех КА, ко- торые появляются в зоне радиовидимости подвижного АТ, будут отли- чаться от региональной части адреса данного АТ. В этом случае АТ ав- томатически формирует и передает на КА специальное сообщение, со- держащее новую региональную часть адреса. 138

Это сообщение АТ адресует заранее определенному наземному средству, которое размножает эту информацию всем заинтересованным наземным средствам, либо региональным станциям, которые в этом случае занимаются переадресацией сообщений этим терминалам. Организация взаимодействия наземных средств и БРТК. Для синхронизации работы БРТК и наземных средств БРТК формирует кадр МДВР. Сигналом кадровой синхронизации является маркерный сигнал (МС), который формируется БРТК и передает по радиолинии «КА – Земля». Прием маркерного сигнала определяет факт наличия КА в зоне радиовидимости наземного средства, определяет момент запуска кадро- вой развертки, начальную синхронизация средств защиты от несанк- ционированного доступа на данный кадр, частоту работы канала сигна- лизации в радиолинии «КА - Земля». Информационное поле МС содержит: • номер КА; • состояние системы электропитания (СЭП) КА; • режим БРТК; • флаги системы управления (объект ориентирован или нет, требо- вание съема телеметрической информации, наличие связной ин- формации для средств управления и т.д.); • «fок», на которой передается адресно-управляющий массив (АУМ); • бортовое время; • начальные условия для синхронизации бортовых и наземных средств защиты от несанкционированного доступа. Передача данных АТ→БРТК. Если у АТ есть данные для переда- чи – он передает сигнал «Запрос на запись» по зарезервированному для данного АТ каналу сигнализации (канальному интервалу) или в режиме свободного доступа. «Запрос на запись» содержит информацию об объ- еме подготовленных данных, о приоритетности АТ и срочности данных. БРТК выделяет ресурс для приема данных с учетом метрики при- оритетности, зоны радиовидимости данного абонента и в составе кви- танции на запрос определяет терминалу начало передачи данных или причину отказа от обслуживания (отсутствует свободный ресурс в пре- делах зоны радиовидимости или отсутствует достаточный объем ЗУ). АТ передает в выделенное время канальный кадр. В состав одного канального кадра АТ включает пакеты, в том числе и для разных адре- сатов. БРТК квитирует прием каждого пакета этого канального кадра по каналу сигнализации. 139

Если квитанция от БРТК не получена или получена отрицательная квитанция, то АТ вновь организует передачу только недоставленных пакетов канального кадра. Передача данных БРТК →АТ. Если в БРТК есть данные для АТ (или РС), то при совпадении региональной части адреса доставки и но- мера обслуживаемого региона в адресное поле МС БРТК включает дан- ный адрес. При этом резервируется канал сигнализации для приема от этого АТ сигнала «Запрос на сброс» данных. Информацию о начале за- резервированных каналов АТ получает в поле доступа МС, а конкрет- ный номер канала в зарезервированной области соответствует порядко- вому номеру данного адреса в адресном поле. Приняв в субкадре все запросы на сброс БРТК выделяет ресурс для их передачи, при этом объединяет в канальный кадр пакеты, кото- рые будут передаваться на одной и той же скорости и с одинаковым ви- дом кодирования. Алгоритм распределения ресурса в БРТК для приема и передачи данных составлен с учетом метрики приоритетности и сроч- ности. Квитанции на полученные запросы с указанием времени начала передачи канального кадра БРТК передает после приема «Запросов» в данном субкадре. БРТК в указанное время начинает передачу канально- го кадра. В заголовке каждого передаваемого в канальном кадре сетевого пакета указывается время, выделяемое АТ для квитирования данного пакета. Если квитанция на пакет от АТ в выделенном временном интерва- ле не поступила или поступила отрицательная квитанция, то БРТК ор- ганизует вновь передачу пакета через включение в МС адреса получате- ля данного пакета. Передаваемые в системе блоки данных имеют различное наимено- вание и структуру на различных протокольных уровнях системы. Канальный кадр – это блок данных, передаваемый в спутниковом канале «Земля - КА» (канальный кадр ПК) и в спутниковом канале «КА – Земля» (канальный кадр ОК). Канальный кадр формирует один отправитель при одном обраще- нии к каналу. Отправителем канального кадра ПК является наземная станция, отправителем канального кадра ОК является КА. Принятый формат канального кадра определяет структуру данных, как в каналах связи, так и в каналах управления связью. 140

Сетевой пакет – это блок данных, который может транспортиро- ваться между сетевыми узлами системы на маршруте доставки от тер- минала-отправителя к терминалу-получателю. Сетевой пакет это блок данных, с которым работают маршрутиза- торы наземных станций (региональные станции) и маршрутизаторы (БРТК) КА. Синхропакет состоит из посылки несущей частоты, модулирован- ной последовательностью символов 0 и 1, и синхрослова. Посылка несущей частоты обеспечивает синхронизацию прием- ных устройств по несущей и тактам, а синхрослово обеспечивает син- хронизацию по коду. В ПК длительность посылки несущей частоты, модулированной последовательностью 0 и 1 – 128 периодов тактовой частоты, длитель- ность синхрослова – 16 бит. При передаче МС в ОК длительность посылки тактовой частоты – 128 периодов тактовой частоты, длительность синхрослова – 32 бит. В ОК при передаче любых данных кроме МС длительность по- сылки тактовой частоты – 128 периодов тактовой частоты, длитель- ность синхрослова – 16 бит. В качестве кода синхрослова всех типов данных, кроме МС, вы- брана синхронизирующая последовательность Неймана – Гофмана. В целях повышения достоверности передаваемой информации в каналах МСПСС «Гонец-Д1М» применяется кодирование. Канал «Земля - КА». Для исправления ошибок в ПК используется код Рида-Соломона c длинной символа кода – 8 бит. Основание кода m = 8. Используется 3 типа кодовых слов: 1 тип: кодовое слово (n,k) 34,30, R = 0,882; 2 тип: кодовое слово (n,k) 244,240, R = 0,983; 3 тип: кодовое слово (n,k) 238,210, R = 0,882. Заголовок канального кадра кодируется всегда кодом (34,30) и оформляется как отдельное кодовое слово. Данные, следующие за заголовком канального кадра, могут коди- роваться любым из 3-х типов кода Рида-Соломона. Тип определяется полем «Тип кодирования» в заголовке канального кадра. Кодек Рида-Соломона кодирует и декодирует весь канальный кадр, следующий за заголовком. Если объем канального кадра не кратен длине кодового слова, то программа управления кодеком дополняет кадр до кодового слова двоичными нулями, которые не передаются по радиолинии. 141

Для уменьшения вероятности необнаруженных ошибок в канале с большим уровнем помех при передаче сетевых пакетов, каждый пакет до кодера Рида-Соломона кодируются обнаруживающим ошибки цик- лическим CRC кодом. Обнаружение ошибки производится в БРТК, факт обнаружения ошибки декодером CRC фиксируется в квитанции на сетевой пакет. Формируемая кодером CRC избыточность (число проверочных разрядов) – 16 бит на каждый сетевой пакет канального кадра. Канал «КА – Земля». В ОК используется каскадный код, в качест- ве внешнего кода используется код Рида-Соломона. В качестве внут- реннего используется сверточный код с кодовой скоростью R=3/4 и длиной кодового ограничения К = 7. Вначале кадр кодируется кодом Рида - Соломона, затем сверточным кодом. Использование кода Рида-Соломона такое же как и в прямом ка- нале. Так, заголовок канального кадра кодируется кодом (34,30) и оформляются в виде отдельных кодовых слов. Остальные данные ка- нального кадра кодируются одним из 3-х типов кода Рида-Соломона. Сверточным кодом в ОК кодируется весь канальный кадр подряд, включая заголовок кадра, заголовки пакетов, пакеты и посылку «Конец канального кадра». Посылка «Конец канального кадра» (32 бит) вводится для исправ- ления ошибок в последних разрядах последнего сетевого пакета каналь- ного кадра и при декодировании играет роль концевой посылки свер- точного кода. Код посылки «Конец канального кадра» – чередование 0 и 1. Синхропакет не кодируется сверточным кодом и служит сигналом ветвевой синхронизации сверточного кода. Также как и в прямом канале для обнаружения ошибок в пакетах данных используется CRC код (16 проверочных бит на каждый сетевой пакет канального кадра). Каждый сетевой пакет, относящийся к одному и тому же сообще- нию, может доставляться в системе по своему маршруту. Сетевой пакет состоит из заголовка сетевого пакета и транспорт- ного пакета. С транспортным пакетом работают наземные средства сис- темы. Борт прозрачен для транспортного пакета, его заголовок БРТК не анализирует: сетевой адрес получателя пакета 32 бит; срочность пакета 4 бит; приоритетность абонента 4 бит; возраст пакета 8 бит; 142

резервное поле 88 бит. Объем заголовка – 240 бит. Заголовок сетевого пакета ОК отличается наличием поля (16 бит) с номером СИ, выделяемого наземной станции для квитирования дан- ного сетевого пакета. При косвенной адресации из заголовка сетевого пакета ПК в адресно-управляющий массив включается сетевой адрес очередного уз- ла ретрансляции. При поступлении срочного пакета от АТ в адресно- управляющий массив включается признак наличия таких пакетов. Формат заголовка и формат данных может изменяться в зависи- мости от поля «тип пакета» и «версия протокола». 8.2. Организация связи в диапазоне частот 0,2 / 0,3 ГГц С точки зрения организации связи в диапазоне частот 0,2/0,3 ГГц к основным особенностям можно отнести следующие: • в основе организации связи находятся принципы и протоколы сис- темы «Гонец-Д1», 1 этап развития МСПСС «Гонец-Д1М»; • спутниковые каналы различных КА разделены по частоте; • на каждом КА имеется 91 канал доступа к спутниковому каналу, который реализован с разделением по времени; • работа по каналам «вверх» и «вниз» с данным КА осуществляется на частотах, которые индицируются в маркерном сигнале (МС), если другой режим работы специально не оговорен для конкрет- ного терминала. Номера частот в МС могут быть изменены по ко- мандам центра управления системой; • на каждом КА организовано 128 запоминающих устройств (ЗУ), к каждому из которых обеспечен автономный доступ определенных АТ для записи и воспроизведения информации. Объем каждого ЗУ – 98304 бит (4096х24 бит); • наличие информации в любом из ЗУ индицируется в специально сформированном адресном слове (АС); • по команде ЦРС (РС) на КА в одном минутном интервале органи- зуется работа выделенной группы абонентов. Региональная и межрегиональная связь. Услуги и области использования системы «Гонец-Д1» были ори- ентированы, в основном, на региональное обслуживание пользователей 143

системы в групповом режиме, то есть основной объем трафика системы составляет обмен сообщений пользователей, находящихся внутри опре- деленного региона. Протяженность региона не превышает 4000 км (зона радиовидимости одного КА). В режиме группового обслуживания сеанс связи с КА организует- ся региональной станцией. Терминалы, обслуживаемые в групповом се- ансе, работают по жесткой программе, определенной при вводе терми- налов в систему (постановке терминала на обслуживание). В одном ми- нутном интервале с КА могут работать на передачу и прием одного па- кета цифровых данных в оба направления до 7 абонентских терминалов при обмене данными стандартными пакетами объемом 786 байт (6,5 Кб) информации. Связью в регионе управляет региональная станция, которая об- служивает свои ведомственные сети, построенные на базе технических средств системы «Гонец-Д1». Региональная станция рассчитывает зоны уверенного обслуживания терминалов своего региона каждым КА сис- темы и заказывает в ЦУС необходимый ресурс. ЦУС распределяет меж- ду региональными станциями общий связной ресурс системы и состав- ляет расписание их работы. Региональная станция (РС) в выделенное для ее работы время управляет выделенным связным ресурсом КА в интересах пользовате- лей своего региона. При этом становится возможной оперативная связь между абонентами данного региона. Региональная станция может орга- низовывать обслуживание определенных групп абонентов, например, сбор информации с датчиковых систем, сбор информации о местополо- жении транспортных средств, обмен данными между АТ региона и т.д. Через РС может быть установлена связь с абонентами сетей обще- го пользования (например, абонентами телефонной сети общего пользо- вания или абонентами сети электронной почты). Принцип организации региональной связи иллюстрируется рисунком 27. Наряду с ориентацией системы на региональное обслуживание даже один спутник системы обеспечивает глобальность обслуживания, то есть передачу сообщений от одного абонента к другому при их рас- положении в любых точках Земного шара. При невысоких требованиях к оперативности доставки (до 12 ча- сов) транспорт осуществляется в режиме «электронная почта». Пере- данное на спутник сообщение запоминается и передается получателю, когда он появится в зоне радиовидимости этого спутника. 144

Рисунок 27 – Принцип организации региональной связи Срочная доставка по межрегиональным маршрутам может произ- водиться с использованием каналов других систем связи. В этом случае сообщение, доставленное на региональную станцию, может передавать- ся далее по телефонным сетям общего пользования, выделенным сетям передачи данных, через станции фиксированной спутниковой связи. Организация межрегиональной связи для обычных (несрочных) сообщений иллюстрируется рисунке 28. На рисунке изображен КА сис- темы, осуществляющий последовательно обслуживание двух регионов. Рисунок 28 – Принцип организации межрегиональной связи 145

В зависимости от вида обслуживания, предусмотренного в систе- ме «Гонец-Д1», терминал работает с КА в одном из двух режимов: пер- сональном или групповом. В режиме персонального обслуживания сеанс связи с КА органи- зуется терминалом. Выполняемые в сеансе работы определяются пла- ном сеанса. План типового сеанса определяет ПО терминала и может изменяться при вводе терминала в систему. В одном минутном интерва- ле с КА работает один терминал. Работа терминала в персональном ре- жиме в зоне радиовидимости региональной станции в силу особенно- стей организации связи в системе «Гонец-Д1» практически невозможна. В режиме группового обслуживания сеанс связи с КА организуется региональной станцией. Терминалы, обслуживаемые в групповом сеан- се связи, работают по жесткой программе, определенной при вводе тер- минала в систему. В одном минутном интервале с КА могут работать на передачу до 46 терминалов при объеме передаваемых сообщений до 1 Кбит. В настоящее время в целях более полного использования возмож- ностей системы «Гонец-Д1» в качестве основной схемы обслуживания пользователей принята схема обслуживания отдельных групп пользова- телей в групповом сеансе обслуживания с доступом каждого АТ к КА по слову управления сеансом. В данном случае сеанс связи организует- ся и проводится той региональной станцией в зоне ответственности, ко- торой находится АТ (группа АТ). Доступ к спутниковым каналам и передача информации на КА производится по одному и тому же частотному каналу с разделением во времени. Для доступа к спутниковым каналам на каждом КА организован 91 канал доступа с временным разделением. Первые 16 каналов разде- лены по частоте, остальные 75 каналов работают на КА на одной из 16 частот, причем для каждого КА ЦУС назначается своя частота. 1 - 16 каналы доступа выделяются для ЦУС. Остальные 11 каналов доступа, разделенных по частоте, выделяются региональным станциям. ЦРС –17 канал, РС 3 – 19 канал, РС 4 – 21 канал, РС 5 – 23 канал. Каналы с 17 до 91 обслуживают пользователей системы. При вво- де терминала в систему его программное обеспечение настраивается либо на определенный канал доступа, либо на режим свободного (кон- курентного) доступа в определенной группе каналов (как правило, с 51 по 91 канал). 146

При приеме маркерного сигнала абонентский терминал определяет номер частотных каналов передачи и приема данного КА (по значению 7-10 символов МС). Установив заданную частоту приема информации, терминал при- нимает адресное слово, определяет наличие на данном КА предназна- ченной ему информации. Если запланирована передача информации на КА или анализ ад- ресного слова показывает необходимость съема информации, абонент- ский терминал подготавливает передачу команды «Включение сеанса» на частоте данного КА в выделенном терминалу временном интервале. В процессе ожидания выделенного канала абонентский терминал контролирует канал приема с целью установления факта проведения се- анса связи с КА другим терминалом, который имеет более высокий приоритет по времени доступа к КА. Контроль осуществляется по нали- чию сигнала «Захват» приемного устройства. Если определено, что дру- гой терминал организовал сеанс связи с данным КА, запланированный сеанс связи в этой минуте отменяется. Если абонентский терминал оп- ределяет, что спутниковый канал в данном минутном интервале не за- нят, то в выделенном ему канальном интервале передается команда «Включение сеанса» и проводится сеанс связи. Предполагается сле- дующая приоритетность работ в сеансе связи: съем циркулярного сооб- щения, съем сообщения из ЗУ, выделенного данному абоненту, переда- ча сообщения. Для ведомственных терминалов и для любого другого пользовате- ля может быть задана любая другая приоритетность работ при разра- ботке, ориентированной на этого пользователя версии программного обеспечения терминала. Бортовые ЗУ распределяются между пользователями для доставки информации абоненту или группе абонентов. Одному пользователю может быть выделено одно или несколько ЗУ на одном, нескольких или всех КА. Номера выделенных для обслуживания КА и ЗУ входят в состав адреса данного абонента в системе «Гонец-Д1». Если ЗУ предназначено для группового использования, то в адрес данного абонента входит также номер его терминала в группе. Каждый терминал хранит список адресов, с которыми предполага- ется установление связи. Часть адреса, содержащая номер КА и номер ЗУ, используется ПО терминала при формировании исходных данных на сеанс с КА, и по радиоканалу не передается. Номер терминала в группе при групповом использовании ЗУ включается в состав служеб- ного слова передаваемого сообщения. 147

Групповой сеанс связи. Групповой сеанс связи организуется для увеличения пропускной способности системы в случае размещения в общей зоне радиовидимо- сти большого числа абонентских терминалов, работающих с сообще- ниями определенного объема. Так как в системе «Гонец-Д1» в минутном интервале может быть организован только один сеанс связи, то для увеличения пропускной способности целесообразно распределить ресурсы спутниковых каналов в одном минутном интервале между несколькими абонентскими терми- налами. Работа бортовых и наземных средств системы в групповом сеансе иллюстрируется на рисунке 29. Рисунок 29 – Схема организации группового сеанса обслуживания в ведомственной подсистеме связи 148

Алгоритм работы КА в групповом сеансе ничем не отличается от работы в обычном сеансе. Все особенности группового сеанса реализу- ются через настройку программного обеспечения наземных средств системы. При настройке программного обеспечения региональной станции и абонентских терминалов, работающих в групповом сеансе, определя- ются следующие параметры: • признак режима (состав 6-го символа МС) и номер канала досту- па; • номер синхросигнала, выделенного для начала работы данного абонентского терминала; • допустимый объем сообщения, передаваемого терминалом на КА; • возможность воспроизведения сообщения; • допустимость повторения сообщений и команд. При планировании группового сеанса региональная станция опре- деляет номер КА и время проведения группового сеанса при условии, что все обслуживаемые терминалы будут находиться в зоне устойчивой связи с этим КА. Абонентские терминалы в зависимости от режима обслуживания могут проводить в групповом сеансе следующие виды работ: • всеми терминалами могут записываться сообщения определенного объема в одно или разные ЗУ; • всеми терминалами могут записываться или воспроизводиться со- общения определенного объема; • может производиться обмен сообщениями определенного объема между терминалами. Алгоритм организации группового сеанса связи. Время сеанса связи заранее распределяется между абонентскими терминалами в слове управления сеансом (СУС). Абонентский терминал, получив с борта КА слово управления се- ансом, работает по жесткому алгоритму группового сеанса. Программа задает абонентскому терминалу номер синхроимпуль- са в кадровой развертке, по которому начинается работа терминала в групповом сеансе, продолжительность его работы, длительность пере- даваемого сообщения, время приема сообщений. 149

8.3. Организация связи в диапазоне частот 0,3 / 0,4 ГГц В МСПСС «Гонец-Д1М» 2-го этапа реализовано 3 типа спутнико- вых каналов: • каналы передачи данных (каналы ретрансляции); • каналы управления; • каналы сигнализации. Поскольку все эти каналы используют общий ресурс бортового радиотехнического комплекса «Садко», не всегда можно четко провести между ними границу, но можно сформулировать основные признаки этих каналов. По спутниковым каналам работают наземные средства 3-х типов: • наземные средства комплекса пользователей (АТ); • наземные станции автоматизированной системы управления связ- ным комплексом (АСУ СК) и наземного комплекса управления (НКУ) ОГ КА; • региональные станции (РС), выполняющие функции узлов ретрансляции базовой сети обмена данными (БСОД), а также де- легированные им функции АСУ СК. Каналы данных обслуживают абонентский трафик и служебный трафик наземных средств управления и предполагают транспорт по этим каналам данных с учетом их переретрансляции через узлы БСОД (РС и БРТК). При обслуживании этого трафика БРТК реализует прото- колы канального и сетевого уровня. К каналам данных относятся, в том числе, телефонные каналы (ТЛФ) и каналы прямой ретрансляции (КПР). Каналы данных работают с использованием абонентских ключей (клю- чи связи) и средств криптозащиты каналов связи. Каналы управления соединяют наземное средство АСУ СК и БРТК. Данные, передаваемые по каналу управления, предназначены для управления функционированием БРТК и систем КА, эти данные БРТК не транслирует далее по сети. Спутниковые каналы управления исполь- зуют те же протоколы канального уровня, что и каналы данных, и свои оригинальные транспортные протоколы, отличные от транспортных протоколов, которые используют наземные средства пользователей. Каналы управления работают с использованием ключей управле- ния и средств криптозащиты каналов управления. Канал сигнализации, по которому передаются сигналы организа- ции взаимодействия (определение дисциплины наземных средств, вы- 150

деление ресурса, квитирование), обслуживает как канал данных, так и канал управления. Функции МС при организации доступа. Всю информацию, кото- рая необходима для организации доступа к БРТК, наземные станции по- лучают при приеме МС. В маркерном сигнале (МС), в частности, определено: • возможность взаимодействия с данным БРТК в зависимости от со- стояния обеспечивающих систем КА и работоспособности БРТК; • информация, определяющая работу средств криптозащиты; • параметры каналов сигнализации, по которым организуется дос- туп в режиме по требованию активных абонентов; • номера наземных станций (НС), которые БРТК вызывает на связь, в том числе для передачи данных этим НС, для взаимодействия по ТЛФ каналу или каналу прямой ретрансляции. В состав каждого МС входит: • синхропреамбула; • информационный кадр. Синхропреамбула входит в состав любого канального блока дан- ных, передаваемого по каналам «Земля - КА», «КА - Земля» и выполня- ет функцию синхронизации по несущей, тактовой частоте и коду, что позволяет осуществлять прием и обработку информационного кадра. Синхрослово, входящее в состав синхропреамбулы МС и определяющее начало информационного кадра МС, используется НС для запуска кад- ровой развертки. Информационный кадр МС разделен на пакеты, каждый из кото- рых содержит информацию, необходимую либо всем НС, либо опреде- ляет взаимодействие НС с БРТК только в определенном режиме обслу- живания и может не анализироваться всеми НС, а только теми НС, про- граммное обеспечение которых допускает взаимодействие с БРТК в этих режимах. В состав МС могут входить пакеты: • МС пакет «Параметры КА и СКЗ»; • МС пакет «Параметры режимов съем и запись по расписанию»; • МС пакет «Квитанции»; • МС пакет «Параметры доступа по требованию». Сопряжение с сетями общего пользования. Сеть общего пользо- вания – совокупность оконечных устройств (терминалов) связи, объеди- ненных каналами передачи данных и коммутирующими устройствами 151

(узлами сети), обеспечивающими обмен сообщениями между всеми оконечными устройствами. Существуют следующие виды сетей передачи данных: • телефонные сети – сети, в которых оконечными устройствами являются простые преобразователи сигналов между электрическими и видимыми (слышимыми); • компьютерные сети - сети, оконечными устройствами которых являются компьютерные устройства (в частности сети Internet). По принципу коммутации сети делятся на сети: • с коммутацией каналов; • с коммутацией пакетов. Сети с коммутацией каналов – для передачи между оконечными устройствами выделяется физический или логический канал, по которому возможна непрерывная передача информации. Сетью с коммутацией каналов является, например, телефонная сеть. В таких сетях возможно использование узлов весьма простой организации, вплоть до ручной коммутации, однако недостатком такой организации является неэффективное использование каналов связи, если поток информации непостоянный и мало предсказуемый. Сети с коммутацией пакетов – данные между оконечными устройствами в такой сети передаются короткими посылками-пакетами, которые коммутируются независимо. По такой схеме построено подавляющее большинство компьютерных сетей. Этот тип организации весьма эффективно использует каналы передачи данных, но требует более сложного оборудования узлов, что и определило использование почти исключительно в компьютерной среде. МСПСС «Гонец-Д1М» для обеспечения наиболее полного удовле- творения запросов потребителей предлагает услуги доставки сообще- ний по электронной почте и коммутируемому модемному соединению. Для этого в «конверте» сообщения предусмотрен признак «расширен- ной адресации». В информационной части передаваемого сообщения выделяется начальный участок, в котором прописывается, в специальном формате, адрес электронной почты или номер телефона получателя. При этом со- общение отправлялось на адрес региональной станции, где специальное программное обеспечение обрабатывает входящие сообщения и, при обнаружении признака «расширенной адресации», формирует сообще- ние из текста полученного сообщения для отправки получателю по 152

электронной почте или по коммутируемому модемному соединению. Недостатки такой системы доставки пользователю сообщений по сетям общего пользования очевидны. Во-первых, доставка сообщений только односторонняя, можно только получить сообщение от «своего» спутникового терминала, но отправить обратно сообщение через сети общего пользования было не- возможно. Такая услуга даже и не была предусмотрена. Во-вторых, к формату сообщений предъявляются достаточно же- сткие требования. Сообщение должно быть только текстовым и запи- санным в заданной кодировке. В противном случае, аппаратура регио- нальной станции не может автоматически распознать сообщение и на его основе сформировать свое, для отправки адресату по электронной почте, на его основе. При взаимодействии систем спутниковой связи с современными сетями общего пользования (сети проводной связи, Internet и GSM) не- обходимо обеспечивать как передачу информации из системы спутни- ковой связи в сети общего пользования, так и в обратном направлении. Должны быть обеспечены: • преобразования данных их форматов, принятых в системе спутни- ковой связи, в форматы, обеспечивающие передачу данных по проводным и беспроводным системам связи; • сопряжение с телефонными сетями (передача данных по факсу, ретрансляция спутникового телефонного канала в проводные те- лефонные сети); • сопряжение с сетью Internet (двухсторонняя связь с сетью Internet); • сопряжение с сетью GSM (передача SMS сообщений, телефонная связь, передача данных). Наиболее оптимальным вариантом передачи служебной и целевой информации между наземными комплексами и пользователями системы являются наземные каналы связи (НКС), соединяющие данные ком- плексы между собой и абонентами. Для подключения наземных ком- плексов и абонентов к НКС в состав РС входит шлюзовое оборудование для сопряжения вычислительных комплексов (ВК) с конкретными ти- пами НКС, например, сетями общего пользования, такими как: • до 4-х каналов IP выхода в Internet со скоростью до 2048 кбит/сек; • до 16 телефонных каналов выделенных телефонных линий; • до 16 телефонных каналов коммутируемых телефонных каналов; • до 4-х телеграфных каналов 50-200 бит/сек; • до 16 выделенных каналов с пропускной способностью 64 кбит/сек. 153

Соединение региональных станций обеспечивается по выделен- ным или коммутируемым телефонным линиям посредством модемов. Взаимодействие с сетью МСПСС «Гонец-Д1М» обеспечивается посредством БРТК «Садко». Протоколы нижнего уровня в НКС поддерживаются непосредст- венно аппаратно-программными средствами сопряжения ВК с конкрет- ными НКС (модемы, коммутаторы каналов, маршрутизаторы и т.п.). Протоколы верхнего уровня разрабатываются с учетом особенно- стей взаимодействия между наземными комплексами, а также с учетом структуры и объемов передаваемой информации. При наличии нескольких каналов связи между наземными ком- плексами информация может автоматически перераспределяться между ними в следующих комбинациях: • передача по одному каналу при слабой загрузке; • передача по всем каналам при передаче больших объемов данных; • передача по обходным и резервным каналам при неисправности основного канала; • передача по спутниковым каналам наиболее важной служебной информации при отсутствии исправных НКС. Обмен данными между наземными комплексами производится в соответствии с разрабатываемыми протоколами связи. Информационный обмен ЦУС, ЦУСК и ЦУП осуществляется че- рез аппаратно-программные комплексы (АПК) посредством: • ПК «ШЛЮЗ» ЦУС; • ПК «ШЛЮЗ» ЦУСК; • ПК «ШЛЮЗ» ЦУП. Временные характеристики информационного взаимодействия СПО ЦУС, СПО ЦУСК и СПО ЦУП определяются согласованной цик- лограммой информационного взаимодействия и данными планирования работы ЦС в части управления связным комплексом и ОГ КА МСПСС «Гонец-Д1М». Все виды обменной информации идентифицируются следующим набором ключевых атрибутов: • маркерный номер КА (MNKA); • номер витка (NV); • номер ЦС (1/2 =Москва/Красноярск) (NC); • номер сеанса в сутках (NS). Информационное взаимодействие «ЦУС - ЦУСК – ЦУП» базиру- ется на использовании протокола FTP и заключается в записи файлов по наземной линии связи от ЦУС на FTP-сервер ЦУСК и на FTP-сервер ЦУП, от ЦУСК на FTP-сервер ЦУП и на FTP-сервер ЦУС, файлов от 154

ЦУП на FTP-сервер ЦУСК и на FTP-сервер ЦУСК и на FTP-сервер ЦУС. Выделение ресурса для организации связи по спутниковым и на- земным каналам связи, планирование и распределение ресурса связно- го комплекса, генерация ключей, частотное планирование, подготовка сеансов связи для управления БРТК, управление службой абонентов выполняет ЦУ СК посредством программных комплексов: • программный комплекс базы данных (ПКБД) пользователей, со- держащий информацию о характеристиках предполагаемого тра- фика в регионах обслуживания, энергетические характеристики орбитальных и наземных средств, определяющие допустимую скорость передачи в радиоканале; • программный комплекс сопряжения с наземными линиями связи (шлюзы) (ПК ШЛ); • программный комплекс генерации ключей (ПК ГК); • программный комплекс контроля и идентификации пользователя, защиты от несанкционированных действий (ПК КИЗ); • программный комплекс планирования и распределения ресурса связного комплекса (ПК ПРР); • программный комплекс планирования сеансов управления (ПК ПСУ); • программный комплекс подготовки сеансов связи для управле- ния БРТК (ПК ПСС); • программный комплекс частотного планирования (ПК ЧП); • программный комплекс управления службой абонентов (ПК УСА); • программный комплекс маршрутизации информации в системе «Гонец-Д1М» и подключенных линиях связи (ПК МИ); • программный комплекс моделирования процесса доставки «от- правитель - БРТК - получатель» (ПК МДОБП); • программный комплекс моделирования процесса доставки «от- правитель - БРТК - БРТК - получатель» (ПК МДОББП); • программный комплекс контроля состояния и функционирования системы «Гонец-Д1М» (ПК КСФ); • программный комплекс анализа состояния орбитальной группи- ровки системы «Гонец-Д1М» (ПК АСОГ); • программный комплекс обработки служебной информации БРТК (ПК ОСИ). 155

9. Концепция развития многофункциональной системы персональной спутниковой связи «Гонец-Д1М» Анализ тенденций развития зарубежных и отечественных косми- ческих комплексов и систем связи и телекоммуникации показал, что в настоящее время на первый план выходят сетевые информационные технологии и их применение в составе орбитальных группировок КА, которые рассматриваются уже как совокупности космических инфор- мационных узлов (КИУ) сетевой архитектуры, обладающие определен- ными информационными и вычислительными ресурсами. Сами КА и их составные части позиционируются уже не как аппаратные решения, а как прикладные процессы. Сетевые информационные технологии обеспечивают достижение потенциальных возможностей космических средств по глобальности и оперативности доступа к информации о любых пространственных объ- ектах в космическом и воздушном пространстве, на суше и море. От- крываются новые возможности по организации связи и предоставлению телекоммуникационных услуг широкому кругу пользователей, реше- нию задач координатно-временного и навигационного обеспечения, а также задач фундаментальной и прикладной науки, геофизики, геоде- зии, картографии и пр. Для России в существующих геополитических условиях (ограни- чения по территориальному размещению наземных средств и наличие глобальных интересов в мире), создание подобной сетевой архитектуры возможно только при широком использовании космических средств, при этом глобальность и оперативность могут обеспечить только низко- орбитальные космические комплексы и системы связи и телекоммуни- кации с соответствующими задачам орбитальными группировками. Космическая система, в основе построения которой находится рассматриваемая сетевая архитектура, не ставится в противовес сущест- вующим и создаваемым наземным и космическим системам и комплек- сам связи и телекоммуникации на основе геостационарных и высокоэл- липтических КА, а рассматривается как средство, дополняющее их воз- 156

можности и создающее новые свойства единому телекоммуникацион- ному и информационному пространству России. Разработанная и представленная в книге концепция развития мно- гофункциональной системы персональной спутниковой связи «Гонец- Д1М» основывается на следующих базовых принципах: Эволюционное развитие – поэтапный переход от МСПСС «Гонец- Д1М» через глобальную космическую низкоорбитальную информаци- онную систему (ГКНИС) к космической системе, которая должна стать основой для создания единого телекоммуникационного и информаци- онного пространства в ближней операционной зоне околоземного кос- мического пространства (БОЗ ОКП) в интересах решения широкого круга задач обороны и безопасности, социально-экономического разви- тия и науки. Системное использование перспективных научно-технических решений – перспективные космические системы должны технологиче- ски базироваться на принципах сетевых информационных технологий и быть адаптированными к масштабированию своих возможностей отно- сительно подключения к их информационным ресурсам существующих и перспективных космических систем и комплексов. Двойное применение – обеспечение решения широкого круга задач в интересах обороны и безопасности, государственных структур раз- личного уровня иерархии (включая высшие), социально- экономического развития России, международного сотрудничества и науки. Перспективные системы должны обладать мобилизационными свойствами и обеспечивать рациональное использование информацион- ных ресурсов, включая доступ к ведомственным информационным ре- сурсам, согласно нормативным документам и правовым актам. ГКНИС, которая должна стать основой космической информаци- онной системы БОЗ – глобальная космическая многофункциональная низкоорбитальная информационная система (ГКМНИС). ГКМНИС должна обеспечить: • рациональное использование информационных ресурсов космиче- ских систем и комплексов БОЗ, включая доступ согласно норма- тивным документам и правовым актам к ведомственным ресурсам, обеспечить; • глобальность и оперативность управления ОГ КА за счет новых возможностей по глобальности и оперативности доступа к «бор- там» КА орбитальных группировок; • создание вычислительных ресурсов для обработки информации различного назначения непосредственно в космосе (концепция «вычислительные облака»). 157

9.1. Концепция создания глобальной космической низкоорбитальной информационной системы В соответствии с принципом эволюционного развития космиче- ские системы должны создаваться поэтапно. Темп их создания должен учитывать возможность появления и использования новых научно- технических решений и всесторонне отвечать национальным интересам России. В МСПСС «Гонец-Д1М» предусматривается формирование на ба- зе КА «Гонец-М» орбитальной группировки из 12 КА, что обеспечивает потребности государственных и негосударственных структур в спутни- ковой связи с 15-ти минутным временем ожидания для широт геогра- фического положения России, и непрерывной связи в арктической об- ласти. Последующее, начиная с 2014 года, заполнение ОГ новыми КА «Гонец-М1» до 24 КА позволит к 2018 году достичь непрерывной связи на территории России, а в последующем – до 42 КА в орбитальной группировке – до уровня глобального и оперативного применения сис- темы. Сроки активного функционирования КА «Гонец-М1» составят 10 лет. Последующие запуски КА «Гонец-М1» обеспечат поддержание ОГ с заданными характеристиками до 2024 года. МСПСС «Гонец-Д1М» обеспечивает передачу относительно не- больших информационных сообщений для различных систем пользова- телей глобально и в реальном масштабе времени. ГКНИС значительно расширяет возможности системы как по объемам передаваемых инфор- мационных потоков, так и по возможностям доступа систем пользова- телей к ресурсам перспективной системы. Проект создания ГКНИС был рассмотрен и получил одобрение на заседании секции №4 Роскосмоса, научно-техническое обоснование проекта проведено ОАО «Спутниковая система «Гонец» совместно с кооперацией соисполнителей в рамках НИР «Космонет» в 2010 году. В основу построения ГКНИС положен принцип системного ис- пользования перспективных научно-технических решений. Базой явля- ются сетевые информационные технологии, реализуемые в орбитальном сегменте на основе 48 космических информационных узлах (КИУ), объ- 158

единенных высокоскоростными межспутниковыми линиями связи, ри- сунок 30. Рисунок 30 – Базовые характеристики ГКНИС Баллистическая структура ОГ по проведенным оценкам может быть построена на основе 48 КИУ (без учета орбитального резерва), ко- торые группируются в 6 плоскостях по 8 КИУ. Орбиты КИУ круговые с высотой 1400 км и наклонением 82,5 градуса. При этом достигается глобальность покрытия зонами радиовидимости всей поверхности Зем- ли и многократность покрытия для географических широт более 40 гра- дусов – область геостратегических интересов России, рисунок 31. КИУ имеют кластерную структуру (кластер) – групповые про- странственно распределенные космические объекты, представляющие собой совокупность иерархически взаимосвязанных КА различного це- левого назначения, совместно выполняющих общую задачу, и воспри- нимаемых как с точки зрения потребителя, так и с точки зрения управ- ления как единое целое. Объекты КИУ информационно объединяются локальной инфор- мационной сетью, рисунок 32. В США исследования орбитальных кластерных структур прово- дятся по заказу оборонного агентства DARPA в рамках проекта F6. 159

Рисунок 31 – Область покрытия зонами радиовидимости поверхности Земли КИУ орбитальной группировки ГКНИС Рисунок 32 – Кластерная структура космического информационного узла 160

Орбитальная группировка КИУ образует магистральную высоко- скоростную сетевую информационную орбитальную архитектуру на ос- нове радиотехнических или лазерных космических модемов. Существующий лазерный космический модем были разработаны кооперацией в составе МГТУ им. Н.Э. Баумана, НИИ «Полюс» им М.Ф. Стельмаха, Рязанским приборостроительным заводом и обеспечивает скорости передачи информации 622 Мбит/с при ресурсе более 30 000 часов. Рабочий диапазон – 0,8 - 0,9 мкм. Орбитальная архитектура, построенная на базе КИУ, создает ос- нову глобального, оперативного транспорта данных и связи для широ- кого круга систем потребителей, которые подключаются к информаци- онным ресурсам ГКНИС посредством стандартных протоколов на осно- ве SDR-технологий. При этом обеспечиваются свойства масштабируе- мости – подключение по мере готовности систем пользователей и гиб- кости – программная настройка ресурсов КИУ под вновь вводимые (мо- дернизируемые) протоколы систем пользователей. Все протоколы ГКНИС можно объединить в четыре группы: 1. Протоколы типа «Гонец» – обеспечивают эволюционный принцип развития в части поддержания систем пользователей МСПСС «Гонец-Д1М». 2. Внешние протоколы – протоколы принятые на уровне междуна- родных актов. К ним относятся протоколы типа КОСПАС-САРСАТ, АИС (морской транспорт), АЗН (воздушный транспорт), Argos (гидро- метеорология) и пр. Реализация SDR-технологий позволяет достаточно простыми средствами перейти от создаваемых подобных систем в рамках дейст- вующей и перспективной Федеральной космической программы на эта- пе их деградации к системе ГКНИС. При этом уже будут решены сис- темно все технологические вопросы. 3. Протоколы типа Internet – распространение Internet и IP- телефонии на системы пользователей. В перспективе должны стать ос- новными протоколами ГКНИС. Работы по распространение сетевых технологий (Internet) на кос- мос начались за рубежом после запуска микроспутников STRV1a и STRV1b в 1994 году. На их «борты» было загружено специализирован- ное программное обеспечение со стандартными протоколами космиче- ской связи с существенно усиленной избыточностью и защитой от ис- кажений для работы в условиях мощных помех «глубокого космоса». В целях создания космических коммуникаторов ЕКА специально профи- нансировало разработку и создание фирмой SUN процессоров SPARC для решения задач на орбите. Микроспутники STRV стали одной из 161

первых возможностей для тестирования новых SPARC-процессоров и специально разработанного под них чипсета ESA ERC32. Взаимодейст- вие наземных станций с космическими «Internet-серверами» осуществ- лялось на основе специального защищенного протокола. Другое направление отработки космического Internet началось по- сле запуска в 1999 году на орбиту с высотой 650 км и наклонением 650 небольшого английского спутника UoSAT-12 массой 350 кг, построен- ного компанией Surrey Satellite Technology Limited (SSTL). Практического создания космического Internet связано запуском 23.11.2009 года геостационарного космического аппарата INTELSAT IS-14. На нем был установлен космический маршрутизатор Internet Protocol Routing in Space (IRIS) компании CISCO. Если ранее коммуни- кационные спутники обычно функционировали только в режиме про- стой ретрансляции сигнала, то IRIS позволяет избежать задержек, воз- никающих при передаче данных через сеть спутников-ретрансляторов. Благодаря наличию такого маршрутизатора планируется значительно снизить нагрузку на наземные каналы связи, что благоприятно скажется на качестве передачи через Internet голосовой, видео и другой информа- ции. Министерство обороны США, в чьем введении находится этот космический маршрутизатор, собирается обеспечить свободный доступ к части сетевого ресурса КА INTELSAT IS-14. По заявлению NASA его специалисты готовы предоставить для реализации на космических аппаратах концепцию Delay Tolerant Net- working (DTN) – терпимых к задержкам сетей. DTN рассматривается как основа межпланетного Internet, что позволяет работать даже в слу- чае продолжительного прерывания связи. Для этого используется прин- цип хранения пакета данных с последующей его пересылкой. Причем, при потере пакета его может переслать любой из промежуточных узлов, так что источнику не придется повторять сигнал, как в нынешнем про- токоле TCP. По некоторым заявлениям DTN может стать международ- ным стандартом межпланетной связи всех крупнейших космических агентств мира. В настоящее время уже прямой доступ к Internet получил с 22.01.2010 экипаж Международной космической станции. Опубликованная инициатива IRIDIUM-NEXT (развитие системы IRIDIUM) предполагает также широко использовать IP-архитектуру с новой системой линий межспутниковых связей для решения телеком- муникационных задач. В России предложенные ранее проекты по созданию космического Internet пока не получили дальнейшего развития. 162

Наименее проработанным вопросом для создания ГКНИС остается сетевое информационное обеспечение и средства его реализации. В от- чете о НИР «Космонет» показано, что варианты решения проблемы су- ществуют и имеют достаточно высокую степень проработки. 4. Протоколы ракетно-космической техники (РКТ) – обеспечение глобально и оперативно космические системы и комплексы транспор- том любой информации, включая информацию управления. В качестве объектов РКТ могут рассматриваться объекты систем дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), контроля космического пространства, предупреждения о ракетном нападении, исследования геофизических полей Земли и пр. В качестве примера можно рассмотреть построение системы ДЗЗ с использованием ресурсов ГКНИС, рисунок 33. Рисунок 33 – Использование ресурсов ГКНИС для решения задач ДЗЗ При ее реализации обеспечивается глобальность и оперативность управления объектами ДЗЗ и получения данных о пространственных объектах на поверхности суши и моря. ГКНИС создает телекоммуникационную основу для развертыва- ния космических систем и комплексов широкого назначения, которые создаются в рамках отдельных ОКР и входят в ГКНИС функционально. 163

9.2. Глобальная космическая многофункциональная низкоорбитальная информационная система Основным системным свойством ГКНИС является возможность глобального и оперативного транспорта огромных объемов разнородной информации в ближней операционной зоне околозкмного космического пространства (БОЗ ОКП), что вызывает предпосылки и необходимость: • структурирования и управления потоками космической информации на уровне метаданных; • частичного переноса функций обработки информации на орбитальный сегмент системы (реализация концепции «вычислительных облаков»); • централизованного управления орбитальными группировками КА космических систем и комплексов различного целевого назначения. В конечном итоге в БОЗ ОКП образуется единое телекоммуника- ционное информационное пространство, которое технически формиру- ется посредством глобальной космической многофункциональной низ- коорбитальной информационной системы (ГКМНИС), для которой ГКНИС является базовой системой связи и телекоммуникации. ГКМНИС предназначена для решения широкого круга задач обо- роны и безопасности, социально-экономического развития России и науки, а Единое телекоммуникационное информационное пространство БОЗ должно стать информационной основой получения данных о про- странственных объектах, управления, связи и телекоммуникации, в час- ти: • создания и актуализации единой геодезической и картографиче- ской основы – картографические и геодезические системы отсче- та; • создания и поддержания единого пространства связи и телеком- муникации – глобальные высокоскоростные системы связи и теле- коммуникации; создания и поддержания единого навигационно-временного про- странства – навигационное и временное пространство в БОЗ, включая воздушное пространство, поверхности суши и моря; 164

создания и актуализации единой геоинформационной основы – сбор данных о пространственных объектах в космосе и воздушном про- странстве, на поверхности Земли для геоинформационных систем. Рисунок 34 – Структура единого телекоммуникационного инфор- мационного пространства Вопросы подключения к информационным ресурсам ГКМНИС систем пользователей и их номенклатура определяется на этапах созда- нии ГКНИС. ГКМНИС должна перейти в стадию эксплуатации совме- стно с вводом в эксплуатацию ГКНИС. ГКМНИС должна иметь статус системы двойного назначения и обеспечивать решение широкого круга задач в интересах обороны и безопасности, государственных структур различного уровня иерархии (включая высшие), социально-экономического развития России, между- народного сотрудничества и науки. Система должна обеспечивать ра- циональное использование информационных ресурсов, включая доступ к ведомственным информационным ресурсам, согласно нормативным документам и правовым актам. 165

Заключение В книге представлены результаты исследования этапов создания отечественной многофункциональная система персональной спутнико- вой связи «Гонец-Д1М»: от идеи космического обеспечения каналами связи нужд телемедицины и демонстрации возможностей, до современ- ного облика системы. Значительное место отведено изложению полу- ченных в ходе выполнения НИОКР научных и технических решений и их реализации на практике. Перспективы развития сформулированы в виде концептуальной модели создания глобальной космической низко- орбитальной информационной системы. В книге системно изложены вопросы назначения и области при- менения МСПСС «Гонец-Д1М», ее состав. Подробно излагаются вопро- сы построения космического и связного комплекса, а также нового эле- мента – центра управления системой. Особое место отведено наземным средствам потребителей, что вызвано освоением нового диапазона часто 0,3/0,4 ГГц с запуском КА «Гонец-М» и планами создания нового КА «Гонец-М1». За время, прошедшее с демонстрационного 13.07.1992 г. двух КА «Гонец-Д», система превратилась из обычного «электронного почтово- го ящика» в сложную сетевую структуру с уникальными организацией и протоколами взаимодействия. Изложению данного вопроса в книге от- ведено особое место. Авторы рассматривают МСПСС «Гонец-Д1М» как платформу для создания глобальной космической низкоорбитальной информационной системы, вопросы создания которой исследуются на уровне концепту- альной модели. Сформулированы принципы построения системы, кото- рые основаны на анализе передовых тенденций в области космического приборостроения и информатики. Проект получил одобрение на заседа- нии секции №4 НТС Роскосмоса в ноябре 2010 года, научно- техническое обоснование проведено в рамках НИР «Космонет» – 2010 год. Книга восполняет пробел в методологии разработки и применении отечественных низкоорбитальных систем спутниковой связи, открывает новое научное направления в области их проектирования и создания. Книга предназначена для научных работников, инженеров, аспи- рантов и студентов, занимающихся конструированием и применением спутниковых систем связи, а также любителей истории освоения космо- са. 166

Список использованной литературы 1. Важенин Н.А., Галантерник Ю.М., Каплунов А.А. и др. Имитаци- онное моделирование спутниковых радиосетей. Изд-во НИИ ТП, 1993. 2. Важенин Н.А., Галантерник Ю.М., Каплунов А.А., Усов Л.В. Управление информационными потоками в спутниковых радиосе- тях. – М.: МАИ, 1993. 3. Глобальная многофункциональная система персональной спутни- ковой связи «Гонец-Д1М» на базе ОГ КА «Гонец-М» и ОГ КА «Гонец-М1» с улучшенными техническими характеристиками, эс- кизный проект, т. 1, Космическая система, ОАО «СС «Гонец», Москва, 2009. 4. Глобальная многофункциональная система персональной спутни- ковой связи «Гонец-Д1М» на базе ОГ КА «Гонец-М» и ОГ КА «Гонец-М1» с улучшенными техническими характеристиками, эскизный проект, т. 2, Космический комплекс, ОАО «ИСС имени академика М.Ф. Решетнева», Железногорск, 2009. 5. Глобальная многофункциональная система персональной спутни- ковой связи «Гонец-Д1М» на базе ОГ КА «Гонец-М» и ОГ КА «Гонец-М1» с улучшенными техническими характеристиками, эскизный проект, т. 3, Связной комплекс, ОАО «НИИ ТП», Москва, 2009. 6. Камнев В.Е., Черкасов В.В., Чечин Г.В. Спутниковые системы связи. – М.: Альпина Паблишер, 2004. 7. Мальцев Г.П., Миронов Д.В. Облик перспективного малогабарит- ного низкоорбитального спутника-ретранслятора // Изв. вузов. Приборостроение, 2004. Т.47, №3, С.31-35. 8. Малые космические аппараты информационного обеспечения / Под ред. В.Ф. Фатеева. – М.: Радиотехника, 2010. – 320 с. Ил. 9. Многофункциональная система персональной спутниковой связи «Гонец-Д1М» с КА «Гонец-М1», эскизный проект, дополнение, кн. 1, МСПСС «Гонец-Д1М» с КА «Гонец-М1», Принципы по- строения и основные характеристики, ОАО «СС «Гонец», Москва, 2010. 167

10. Многофункциональная система персональной спутниковой связи «Гонец-Д1М» с КА «Гонец-М1», эскизный проект, дополнение, кн. 1, МСПСС «Гонец-Д1М» с КА «Гонец-М1», Космический комплекс, ОАО «ИСС имени академика М.Ф. Решетнева», Железногорск, 2010. 11. Многофункциональная система персональной спутниковой связи «Гонец-Д1М» с КА «Гонец-М1», эскизный проект, дополнение, кн. 3, Связной комплекс МСПСС «Гонец-Д1М» с КА «Гонец-М1», ОАО «НИИ ТП», Москва, 2010. 12. Многофункциональная система персональной спутниковой связи «Гонец-Д1М» с КА «Гонец-М1», эскизный проект, дополнение, кн. 4, БРТК «Гонец-М1» и контрольно-проверочная аппаратура БРТК КА «Гонец-М1», ОАО «НИИ ТП», Москва, 2010. 13. Многофункциональная система персональной спутниковой связи «Гонец-Д1М» с КА «Гонец-М1», эскизный проект, дополнение, кн. 5, Наземные средства потребителей, ОАО «СС «Гонец», г. Москва, 2010. 14. НКСС «Гонец», эскизный проект, кн. 2, Космический комплекс, «НПО ПМ имени академика М.Ф. Решетнева, г. Железногорск. 1997. 15. НКСС «Гонец», эскизный проект, кн. 3, Связной комплекс, «НИИ ТП», Москва. 1997. 16. НКСС «Гонец», Модернизация РКК «Гонец-Д1», дополнение к эс- кизному проекту, Космический комплекс «Гонец-Д1», кн.1, Ракетно-космический комплекс, «НПО ПМ» имени академика М.Ф. Решетнева, Железногорск. 1999. 17. НКСС «Гонец», Модернизация РКК «Гонец-Д1», дополнение к эскизному проекту, Космический комплекс «Гонец-Д1», кн.2, Принципы построения космического комплекса связи и вопросы создания бортового радиотехнического комплекса, НИИ ТП, Москва. 1999. 18. Системный проект создания Российского сегмента низкоорбиталь- ной космической системы связи «Гонец» (НКСС «Гонец»), Том 1, Инженерно-технические решения, ОАО "Гипросвязь", Москва. 2000. 19. Спутниковые системы связи и вещания. Справочно-аналитическое издание. – М.: Радитехника, вып.1, 2008. -384 с. 20. Тяплев Г.А. Спутники и цифровая радиосвязь. – М.: ТехБук. 2004. 168

Научное издание Низкоорбитальная космическая система персональной спутниковой связи и передачи данных Под редакцией Генерального конструктора многофункциональной космической системы персональной спутниковой связи и передачи данных, Президента ОАО «Спутниковая система «Гонец» Александра Игоревича Галькевича Авторы: А.И. Галькевич, С.О. Владимиров, В.М. Дубровский, Е.П. Екимов, С.М. Косенко, М.Н. Кожемяко, А.В. Котов, Ю.Н. Макаров, А.А. Мартынов, О.Л. Пудовкин 169

Для заметок _________________________________________________ 170

Chkmark
Alle

Gefällt es Ihnen?
Mit Freunden teilen

Bewertungen