Распрацавана двухступеністая (падзеленая) Архітэктура НПК для маніторынгу і прагназавання стану бартавых аб’ектаў і падсістэм КА. Асаблівасцю прапанаванай архітэктуры з’яўляецца маніторынг тэлеметрычнай інфармацыі як у ЦКП, так на борце малога КА. ЦКП будзе забяспечваць перадачу даных тэлеметрыі ад бартавы кампаненты да наземнай, а таксама абнаўленне НС-мадэляў бартавой кампаненты маніторынгу праз камандную лінію перадачы даных пасля перанавучання сродкамі наземнай кампаненты.

Уводзіны

Касмічная тэлеметрыя – гэта сукупнасць тэхналогій, якая дазваляе вырабляць дыстанцыйныя вымярэнні і збор навуковых даных аб аб’екце даследавання (даных дыстанцыйнага зандзіравання Зямлі (ДЗЗ)) і інфармацыі аб стане бартавых падсістэм касмічных апаратаў (КА) для прадастаўлення аператару або карыстальніку. У касмічнай галіне тэлеметрычныя сістэмы з’яўляюцца часткай камандна-вымяральных сістэм цэнтраў кіравання палётамі (ЦКП).

Важнымі характарыстыкамі любой касмічнай сістэмы з’яўляюцца надзейнасць і ўстойлівасць да збояў і няштатным сітуацыям. Асноўным метадам рашэння дадзеных праблем служыць шматразовае рэзерваванне апаратных сродкаў і праграмнага забеспячэння, але з развіццём стандартаў CCSDS і сціраннем граняў паміж апаратурай і праграмамі на ўзроўні фармавання сігналаў з’явілася магчымасць дынамічнага пераразмеркавання функцый кіравання ЦКП і КА, што істотна павышае жыццяздольнасць і час функцыянавання арбітальных сістэм. Пры гэтым у адпаведнасці са Стратэгіяй лічбавай трансфармацыі ракетна-касмічнай галіны да 2025 г. і перспектывай да 2030 г. для дзяржкарпарацыі “Раскосмас” важнай задачай з’яўляецца стварэнне так званай сістэмы інфармацыі аб тэхнічным стане і надзейнасці касмічных комплексаў і ўваходных у іх склад вырабаў. 

Такім чынам, задача інтэлектуальнага аналізу даных тэлеметрыі бартавой апаратуры малых КА з мэтай вызначэння яе тэхнічнага стану з’яўляецца актуальнай і запатрабаванай. У дадзенай распрацоўцы мяркуецца апрацоўка тэлеметрычнай інфармацыі як у ЦКП, так і на борце КА. Апрацоўка на борце дазваляе зменшыць нагрузку на канал перадачы дадзеных, а таксама час рэакцыі на няштатную сітуацыю.

1.Асноўныя падсістэмы

Двухступеністая архітэктура нейрасеткавага праграмнага комплексу (НПК) для маніторынгу і прагназавання стану падсістэм КА прызначана для выканання наступных функцый:

– маніторынгу і прагназавання стану бартавых аб’ектаў і падсістэм КА, якія заснаваныя на нейрасеткавым (НС) аналізе тэлеметрычных даных, якія паступаюць ад падсістэм КА;

– фарміравання і кіравання бібліятэкай вядомых няштатных сітуацый;

– магчымасці абнаўлення НС-мадэляў, якія выкарыстоўваюцца на борце для маніторынгу;

– магчымасці налады НС-мадэлі маніторынгу і прагназавання стану на канкрэтную падсістэму КА;

– захавання атрыманай тэлеметрыі ад шматспадарожнікавых касмічных сістэм у адзінай базе даных (у рамках наземнага кампанента) для наступнага больш дэталёвага аналізу ў інтэрактыўным або аўтаматычным рэжыме, а таксама падрыхтоўкі рэпрэзентатыўных выбарак для перанавучання нейронных сетак маніторынгу і прагназавання стану;

– навучання штучных нейронных сетак і іх данавучання на наземным кампаненце НПК у працэсе функцыянавання.

Для забеспячэння патрэбных функцый у складзе архітэктуры вызначаны наступныя падсістэмы:

– маніторынгу стану бартавых аб’ектаў і падсістэм КА (бартавая кампанента);

– падлучэння да датчыкаў КА (бартавая кампанента);

– абнаўленні НС-мадэляў (бартавая кампанента);

– абмену данымі, які забяспечвае адпраўку даных тэлеметрычнай інфармацыі ад бартавой кампаненты да наземнай, перадачу абноўленых НС-мадэляў і апісанняў вядомых няштатных сітуацый ад наземнай кампаненты да бартавой (падзелена паміж наземнай і бартавой кампанентамі);

– фарміравання і кіравання бібліятэкай вядомых няштатных сітуацый (наземная кампанента);

– захоўвання тэлеметрычнай інфармацыі (наземная кампанента);

– налады нейрасеткавай мадэлі маніторынгу і прагназавання стану на канкрэтную падсістэму КА (наземная кампанента);

– навучання і данавучання НС (наземная кампанента);

– маніторынгу стану бартавых аб’ектаў і падсістэм КА (наземная кампанента);

– прагназавання стану бартавых аб’ектаў і падсістэм КА (наземная кампанента);

– адлюстравання даных тэлеметрыі (наземная кампанента);

– бібліятэка вядомых няштатных сітуацый (наземная кампанента). Схема архітэктуры НПК прадстаўлена на малюнку.

Схема архітэктуры нейрасеткавага праграмнага комплексу

2. Узаемадзеянне падсістэм

Асноўнымі сцэнарамі, што рэалізуюцца распрацаванай архітэктурай, з’яўляюцца:

– перадача даных тэлеметрыі ад бартавой кампаненты да наземнай. Задачай дадзенага сцэнара з’яўляецца напаўненне базы тэлеметрычнай інфармацыі актуальнымі данымі для далейшага яе выкарыстання пры навучанні і данавучанні НС-мадэляў;

– абнаўленне НС-мадэляў маніторынгу і (або) прагназавання стану бартавых аб’ектаў і падсістэм КА. Задачай дадзенага сцэнара з’яўляецца падтрымка НС-мадэляў у актуальным стане;

– маніторынг і прагназаванне стану бартавых аб’ектаў і падсістэм КА. Дадзены сцэнар складаецца з дзвюх частак: маніторынгу і прагназавання. Задачай маніторынгу з’яўляецца ацэнка бягучага стану падсістэм КА, а прагназавання – прагноз верагоднага будучага стану датчыкаў і падсістэм КА;

– абнаўленне бібліятэкі вядомых няштатных сітуацый. У НПК няштатныя сітуацыі дзеляцца на памылкі асобных датчыкаў (груп датчыкаў) і памылковыя станы функцыянавання падсістэм КА.