Фізичне моделювання та дослідження характеристик підсистем навігації, орієнтації та зв’язку освітянського наносупутника формату CubeSat
| dc.contributor.advisor | Рассамакін, Борис Михайлович | |
| dc.contributor.advisor | Rassamakin, Boris Mikhailovitch | |
| dc.contributor.advisor | Рассамакин, Борис Михайлович | |
| dc.contributor.degreedepartment | атомних електричних станцій і інженерної теплофізики | uk |
| dc.contributor.degreefaculty | теплоенергетичний | uk |
| dc.contributor.researchgrantor | Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут" | uk |
| dc.date.accessioned | 2016-07-18T12:59:45Z | |
| dc.date.available | 2016-07-18T12:59:45Z | |
| dc.date.issued | 2015 | |
| dc.description.abstracten | Development essence. Object of research is the educational nanosatellite (further NS) a format 2U CubeSat. Objects of research are a subsystem of navigation for NS on an earth orbit with receiver GPS/GLONASS, a subsystem of orientation of NS, a subsystem of communication of NS to ground station with a format of data interchange AX.25 and BPSK modulation. The operation purpose is development of subsystems of navigation, orientation and communication of NS by methods of physical modeling and an experimental research of the main parameters of subsystems. The primary goals which were decided for achievement of the above-stated purpose, consisted in development of high-precision subsystems of navigation (determination: speeds - 0,05 m\s, altitudes-5m), orientations and communications which can be used as unitized subsystems for different constructions of small-size space ships. Including, their are support of collection of telemetry onboard NS, its conversion, saving of results to own memory with a subsequent information transfer to the other subsystem, both in real time, and with a time delay. Namely, following in essence new valuable scientific results and new technological decisions are received: - Physical model of an electronic platform of NS with subsystems of navigation, orientation, communication; - A mathematical model of integration of flight trajectory of NS with usage of measurements GLONASS/GPS of the receiver, refinement of flight trajectory of the satellite, - Mathematical model of forecasting of communication sessions onboard NS; - High-precision subsystems of navigation (determination are developed: speeds - 0,05 m\s, altitudes-5), orientations and communications which can be used as unitized subsystems for different constructions of small-size space ships. It will allow to improve the main technical performances of subsystems of navigation, orientation and communication of NS by the usage of high-precision receiver GPS/GLONASS of signals produced in Ukraine. - NS date transmission through serial interfaces RS-485, RS-422, RS-232 without usage of specialized protocols of a data interchange does not give the chance to estimate an amount of the lost packets and their integrity. For this reason necessary protocols for operation with GPS/GLONASS receiver CH-4706, and the communication protocol for a data interchange with other subsystems which will be installed on board which give the chance to exchange actual data in time and minimum loss have been implemented. - The new model of a thermal status of main systems and generally NS which considers a satellite position in an orbit, thermal loads which act on it, and heat generation by separate elements of systems is developed. - New experimental data of terrestrial researches of system of support of thermal modes of the nanosatellite engineering model, its elements and model of the satellite in the conditions of action of space factors are received; - Technological recommendations about modeling of subsystems of communication, navigation and orientation for the nanosatellite POLYITAN-2-SAU are developed - New thermal characteristics experimental data of the main subsystems of the satellite are received. The program and a nanosatellite testing technique in the conditions of influence of the main negative factors of a space taking into account its orientation in an orbit is developed. - The software is developed for systems of navigation, orientation and NS communication. - The software is developed for nanosatellite general control. - On student's nanosatellite flight model the sketch design documentation is developed for the international project QB50 with following characteristics. - Overall dimensions of flight model 100х100х225 the mm, weight about 2,1 kg, the maximum power consumption - is no more 2,4 W. Power supplies are supplied by means of three accumulators and 4 solar batteries. In a nanosatellite radio communication subsystem the radio transceiver with frequency of 437,95 MHz (downwards) and 145,5 MHz (upwards) with modulation BPSK is used, and also with two antennas the subsystem of navigation GLONASS/GPS is developed for reception of navigation signals. The indicated new science and technical results allow to create in essence new constructions and subsystems of small space ships, including nanosatellites, and to use them for needs of an economy of Ukraine. | uk |
| dc.description.abstractru | Объект исследования - образовательный наноспутник (далее по тексту - НС) формата 2U CubeSat. Предмет исследования – подсистема навигации для НС на околоземной орбите с приемником GPS/ГЛОНАСС, подсистема ориентации НС, подсистема связи НС с наземной станцией за форматом обмена данными AX.25 и BPSK модуляцией. Целью работы является разработка подсистем навигации, ориентации и связи НС методами физического моделирования и экспериментального исследования основных параметров подсистем. Основные задачи, которые решались для достижения вышеуказанной цели, состояли в разработке высокоточных подсистем навигации (определение: скорости - 0,05 м/с, высоты -5 м), ориентации и связи, которые можно использовать как унифицированные подсистемы для разных конструкций малогабаритных космических аппаратов. В том числе, обеспечение сбора телеметрии на борту НС, ее преобразование, сохранение результатов в собственном запоминающем устройстве с последующей передачей информации в другие подсистемы, как в реальном времени, так и с временной задержкой. Получены следующие принципиально новые ценные научные результаты и новые научно-технические решения: - физическая модель электронной платформы НС с подсистемами навигации, ориентации и связи ; - математическая модель интегрирования траектории полета НС с использованием измерений ГЛОНАСС/GPS приемника, уточнение траектории полета спутника; - разработаны высокоточные подсистемы навигации (определение: скорости - 0,05 м/с, высоты -5 м) и ориентации , которые можно использовать как унифицированные подсистемы для разных конструкций малогабаритных космических аппаратов. Это позволит усовершенствовать основные технические показатели подсистем навигации и ориентации НС за счет использования высокоточного приемника GPS/GLONASS сигналов, произведенного в Украине. Передача данных НС через последовательные интерфейсы RS-485, RS-422, RS-232 без использования специализированных протоколов обмена данными не дает возможность оценить количество утраченных пакетов и их целостность. Именно поэтому были реализованы необходимые протоколы для работы с GPS/ГЛОНАСС приемником CH-4706, и коммуникационный протокол для обмена данными с другими подсистемами, которые будут установлены на борту, которые дают возможность обмениваться актуальными данными своевременно и с минимальными потерями; - разработана новая модель теплового состояния основных систем и в целом НС, которая учитывает положение спутника на орбите, тепловые нагрузки, которые действуют на него при этом, и генерацию тепла отдельными элементами систем; - получены новые экспериментальные данные наземных исследований системы обеспечения тепловых режимов инженерной модели наноспутника, его элементов и модели спутника в условиях действия космических факторов; - разработаны научно-технические рекомендации по моделированию подсистем связи, навигации и ориентации наноспутника POLYITAN-2-SAU; - получены новые экспериментальные данные теплотехнических характеристик основных подсистем спутника. Разработана программа и методика испытания наноспутника в условиях влияния основных отрицательных факторов космического пространства с учетом его ориентации на орбите; - разработано программное обеспечение для систем навигации и ориентации и связи НС. Разработана эскизная конструкторская документация на летную модель студенческого наноспутника для международного проекта QB50 . Габариты летной модели 100х100х225 мм, вес около 2,1 кг, максимальная потребляемая мощность - не больше 2,4 Вт. Электропитание обеспечено с помощью трех аккумуляторов и 4-х солнечных батарей. В подсистеме радиосвязи наноспутника использован радиотрансивер с частотой 437,95 МГц (вниз) и 145,5 МГц (вверх) с модуляцией BPSK, а также разработана подсистема навигации ГЛОНАСС/GPS с двумя антеннами для приёма навигационных сигналов. Указанные новые научно-технические результаты позволяют создать принципиально новые конструкции и подсистемы малых космических аппаратов, в том числе наноспутников, и использовать их для нужд хозяйства Украины. | uk |
| dc.description.abstractuk | Об'єкт дослідження - освітянський наносупутник (далі по тексту НС) формату 2U CubeSat. Предмет дослідження – підсистема навігації для НС на навколоземній орбіті з приймачем GPS/ГЛОНАСС, підсистема орієнтації НС, підсистема зв’язку НС з наземною станцією за форматом обміну даними AX.25 і BPSK модуляцією. Метою роботи є розробка підсистем навігації, орієнтації та зв’язку НС методами фізичного моделювання та експериментального дослідження основних параметрів підсистем. Основні завдання, які вирішувались для досягнення вищевказаної мети, полягали у розробці високоточних підсистем навігації (визначення: швидкості - 0,05 м/с, висоти -5 м), орієнтації і зв’язку, які можна використовувати як уніфіковані підсистеми для різних конструкцій малогабаритних космічних апаратів. В тому числі, забезпечення збору телеметрії на борту НС, її перетворення, збереження результатів у власному запам’ятовуючому пристрої з наступною передачею інформації в інші підсистеми, як у реальному часі, так і з тимчасовою затримкою. Отримані наступні принципово нові цінні наукові результати та нові науково-технічні рішення: - фізична модель електронної платформи НС з підсистемами навігації, орієнтації та зв’язку ; - математична модель інтегрування траєкторії польоту НС з використанням вимірювань ГЛОНАСС/GPS приймача, уточнення траєкторії польоту супутника ; - розроблені високоточні підсистеми навігації (визначення: швидкості - 0,05 м/с, висоти -5 м), орієнтації і зв’язку, які можна використовувати як уніфіковані підсистеми для різних конструкцій малогабаритних космічних апаратів. Це дозволить удосконалити основні технічні показники підсистем навігації, орієнтації та зв’язку НС за рахунок використання високоточного приймача GPS/GLONASS сигналів, виробленого в Україні. Передача даних НС через послідовні інтерфейси RS-485, RS-422, RS-232 без використання спеціалізованих протоколів обміну даними не дає змогу оцінити кількість втрачених пакетів та їх цілісність. Саме тому були реалізовані необхідні протоколи для роботи з GPS/ГЛОНАСС приймачем CH-4706, та комунікаційний протокол для обміну даними з іншими підсистемами, що будуть встановлені на борту, які дають змогу обмінюватись актуальними даними вчасно і з мінімальними втратами; - розроблено нову модель теплового стану основних систем та загалом НС, що враховує положення супутника на орбіті, теплові навантаження, що діють на нього при цьому, та генерацію тепла окремими елементами систем; - отримані нові експериментальні дані наземних досліджень системи забезпечення теплових режимів інженерної моделі наносупутника, його елементів та моделі супутника в умовах дії космічних факторів; - розроблені науково-технічні рекомендації по моделюванню підсистем зв’язку, навігації та орієнтації наносупутника POLYITAN-2-SAU; - отримано нові експериментальні дані теплотехнічних характеристик основних підсистем супутника. Розроблено програму та методику випробування наносупутника за умов впливу основних негативних факторів космічного простору з урахуванням його орієнтації на орбіті; - програмне забезпечення для систем навігації, орієнтації та зв’язку НС; - розроблено ескізну конструкторську документацію на льотну модель студентського наносупутника за міжнародним проектом QB50 . Габарити льотної моделі 100х100х225 мм, вага близько 2,1 кг, максимальна споживана потужність – не більше 2,4 Вт. Електроживлення забезпечено за допомогою трьох акумуляторів та 4-х сонячних батарей. В підсистемі радіозв'язку наносупутника використано радіотрансівер з частотою 437,95 МГц (вниз) и 145,5 МГц (вверх) з модуляцією BPSK, а також розроблена підсистема навігації ГЛОНАСС/GPS з двома антенами для приймання навігаційних сигналів. Вказані нові науково-технічні результати дозволяють створити принципово нові конструкції та підсистеми малих космічних апаратів, в тому числі наносупутників, та використати їх для потреб господарства України. | uk |
| dc.format.page | 9 с. | uk |
| dc.identifier | 2732-п | |
| dc.identifier.govdoc | 0114U001629 | |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/17118 | |
| dc.language.iso | uk | uk |
| dc.publisher | НТУУ "КПІ" | uk |
| dc.publisher.place | Київ | uk |
| dc.status.pub | published | uk |
| dc.subject | наносупутник | uk |
| dc.subject | підсистема навігації | uk |
| dc.subject | підсистема орієнтації | uk |
| dc.subject | підсистема зв’язку | uk |
| dc.subject | формат Cubesat | uk |
| dc.subject | теплове моделювання | uk |
| dc.subject | стільниково-панельні конструкції | uk |
| dc.title | Фізичне моделювання та дослідження характеристик підсистем навігації, орієнтації та зв’язку освітянського наносупутника формату CubeSat | uk |
| dc.title.alternative | Physical modelling and research of navigation, orientation and communication subsystems characteristics of the CubeSat format educational nanosatellite | |
| dc.title.alternative | Физическое моделирование и исследование характеристик подсистем навигации, ориентации и связи образовательного наноспутника формата CubeSat | |
| dc.type | Technical Report | uk |
| thesis.degree.level | - | uk |
Файли
Контейнер файлів
1 - 1 з 1
Ліцензійна угода
1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
- Назва:
- license.txt
- Розмір:
- 7.71 KB
- Формат:
- Item-specific license agreed upon to submission
- Опис: