Инструменты пользователя

Инструменты сайта


manual_02

Различия

Здесь показаны различия между двумя версиями данной страницы.

Ссылка на это сравнение

manual_02 [2020/04/06 18:44] (текущий)
golikov создано
Строка 1: Строка 1:
 +=====2.3 Состав изделия=====
 +==== 2.3.1 Состав конструктора ====
 +Внешний вид собранного макета спутника и набора имитаторов космической среды.\\ ​
 +{{:​орбикрафт_в_сборе_красивый.jpg?​nolink&​600|}}
 +{{ ru:​глобус_с_конструктором_2.jpg?​direct&​600 | Конструктор ОрбиКрафт с комплексом имитаторов космической среды "​Терра"​ }}
 +
 +Конструктор включает в себя:
 +  * центральный бортовой компьютер на основе Raspberry Pi;
 +  * систему энергопитания,​ включая аккумулятор и блок управления;​
 +  * систему определения ориентации и стабилизации,​ включая солнечные датчики,​ магнитометр,​ датчик угловой скорости,​ а также двигатель-маховик;​
 +  * систему радиопередачи телеметрии;​
 +  * полезную нагрузку (камеру для съемки).
 +  * Внешний вид конструктора в чемодане
 +
 +{{:​чемодан_закрытый_под_углом.jpg?​nolink&​600|}}
 +
 +**//​Функциональный макет спутника (собираемый из конструктора "​ОрбиКрафт"​ объект) может содержать://​**
 +{{ :​чемодан_раскрытый_фронт.jpg?​nolink&​600|}}
 +  * полезную нагрузку - камеру для съемки пространства вокруг себя
 +  * центральный бортовой компьютер на основе Raspberry Pi
 +  * систему энергопитания,​ включая аккумулятор,​ блок управления питанием
 +  * систему передачи команд и сбора телеметрии,​ включая радиоприемопередатчик на борту и "​Земле"​
 +  * систему определения ориентации и стабилизации,​ включая солнечные датчики,​ магнитометр и датчик угловой скорости,​ а также двигатель-маховик
 +  * программное обеспечение
 +  * набор руководств и инструкций по сборке и по использованию ​ конструктора в составе лабораторной оснастки.
 +----
 +
 +==== Комплекс имитаторов космической среды "​Терра"​ включает в себя ​ ====
 + 
 +{{ ru:​глобус_с_конструктором_2.jpg?​direct&​600 | Конструктор ОрбиКрафт с комплексом имитаторов космической среды "​Терра"​ }}
 +  * вращающийся глобус - имитатор Земной поверхности,​ имитирующий кинематику поступательного движения спутника по околоземной орбите
 +  * прожектор - имитатор Солнца,​ обеспечивающий поток солнечного излучения для работы солнечных датчиков
 +  * токовую рамку - имитатор геомагнитного поля для работы бортовой системы ориентации
 +  * специальный струнный подвес (нить), обеспечивающий движение спутника относительно центра масс
 +  * «Центр управления полетом»,​ включающий наземный приемопередатчик,​ специальное программное обеспечение для персонального компьютера,​ имитирующее функционально работу настоящего Центра управления полетом космического аппарата
 +
 +
 +====Имитатор Земли====
 +
 +Имитатор Земли - земной глобус,​ обеспечивающий:​
 +   ​*геометрически - масштабированный внешний вид Земли, видимый с борта спутника,​ диаметром 130 см.
 +   ​*кинематику движения спутника по подспутниковой трассе вдоль экваториальной орбиты ​ - или в реальном времени,​ или с использованием обоснованного масштабирования (ускорение,​ замедление времени),​ условия съемки определенных участков поверхности аналогично и в тех же терминах,​ что и съемка реальной земной поверхности спутниками ДЗЗ (время,​ орбитальные параметры,​ координаты точки, координаты региона); ​
 +   ​*условия связи с "​землей"​ (наземными измерительными пунктами – НИПами) по телеметрической и телекомандной радиолинии,​ когда наземный пункт оказывается в зоне геометрической радиовидимости борта – включаются светодиоды соответствующей «наземной станции»;​
 +   ​*условия передачи данных "на землю"​ по высокоскоростному каналу связи, когда наземный пункт оказывается в зоне геометрической радиовидимости борта.
 +
 +{{ ru:​глобус_1.png?​direct&​200| Имитатор Земли}}
 +
 +Спутник "​летит по околоземной орбите",​ а по сути - висит на нити в имитируемом "​геомагнитном"​ поле (внутри токовой рамки) и поворачивается в горизонтальной плоскости на нити - или свободно,​ или под действием бортовой системы управления,​ запрограммированной пользователем - в то время, как глобус Земли перед ним равномерно вращается,​ имитируя движение аппарата по экваториальной орбите. ​
 +Требуемый для съемки участок поверхности глобуса в районе экватора глобуса рано или поздно оказывается перед повешенным аппаратом,​ и задача системы управления спутника - к этому моменту сориентировать и стабилизировать спутник на подвесе,​ направив поле зрения камеры с необходимой точностью на интересующий участок,​ снять его и затем передать данные съемки "на Землю"​ пользователю,​ сопровождая эту возможность ориентацией лазерной указки на требуемый "​наземный"​ пункт приема.
 +
 +Управление Глобусом осуществляется через порт USB ПК, в задачи которого входит управление вращением глобуса,​ а также управление сетью «наземных» (на поверхности глобуса) центров приема и обработки телеметрии (НИП), а также «поверхностных» центров приема высокоскоростной информации. Эти центры размещены на поверхности «Земли» в заранее известных,​ заданных и неизменных во времени географических точках. ​
 +
 +Условия связи с "​Землей"​ по телеметрической и телекомандной радиолинии имитируются путем расчета,​ когда тот или иной НИП на поверхности глобуса находится в зоне геометрической радиовидимости с подвешенным на струне бортом,​ и выдачи соответствующей команды на включение или выключение радиоприемника этого наземного пункта. После включения наземный пункт по умолчанию находится в режиме приема данных телеметрии.
 +
 +Условия передачи данных с борта на "​Землю"​ (фотоприемник на поверхности глобуса) по высокоскоростному каналу связи имитируются с использованием засветки и удержания бортовым лазерным лучом указки заданного маркера на поверхности вращающегося глобуса. Факт засветки фотодиода на поверхности глобуса в течение заданного интервала времени является признаком нормальной ориентации "​борта"​ на «Землю»,​ после чего данные с борта передаются по обычному каналу Wi-Fi все время, пока светодиод ВЧ-передатчика подсвечивает необходимый маркер.
 +
 +Основные характеристики глобуса:​
 +
 +   ​*диаметр 130 см.
 +   ​*масса всего имитатора (глобус и спрятанный внутри привод с системой управления) 40 кг,
 +   ​*масса глобуса 20 кг, материал глобуса - прочный стеклопластик,​
 +   ​*хорошая контрастность покрытия глобуса,​
 +   ​*карта с видом Земли из космоса и сеткой из параллелей и меридианов
 +   ​*вертикальная ось вращения глобуса,​
 +   ​*скорость вращения глобуса может плавно или ступенчато регулироваться от ПК от 0 до 1 об/​мин,​ максимальная погрешность поддержания скорости вращения не больше +-2%; на турнире скорость вращения будет выставлена равной 0.2 об/​мин,​
 +   ​*все привода,​ электроника и прочее – расположены внутри глобуса, ​
 +   ​*глобус подключается к розетке 220 В и к порту USB управляющего ПК
 +
 +Характеристики системы управления глобусом:​
 +   ​*одноосный электропривод
 +   ​*драйвер привода и плата управления драйвером
 +   ​*подключение к компьютеру по интерфейсу USB
 +   ​*система управления "​наземными"​ пунктами телеметрии,​ а также фотодиод для детектирования света лазерной указки «борта».
 +
 +Все геометрические параметры глобуса,​ кинематические параметры его вращения согласованы с возможностями динамической системы бортовой системы управления макета спутника (быстродействие,​ точность,​ число степеней свободы,​ время непрерывной работы)],​ а также с возможностями бортовой полезной нагрузки (поле зрения,​ время экспозиции,​ условия освещенности,​ скорость передачи данных),​ используемой в составе макета для получения специальной информации.
 +====Имитатор Солнца====
 +
 +{{ ru:​прожектор_1.png?​direct&​150| Имитатор Солнца}}
 +
 +Имитатор Солнца – источник света, обеспечивающий пучок света, по ряду характеристик схожий с солнечным,​ с целью воздействия на систему ориентации макета,​ а также на условия съемки участков глобуса камерой,​ установленной в составе макета спутника.
 +
 +Основные параметры имитатора:​
 +   ​*непараллельность пучка не хуже 12 град,
 +   ​*спектр излучения - максимально приближенный к солнечному,​
 +   ​*диаметр пучка света, концентрирующий 90% мощности,​ не более 20 см,
 +   ​*мощность видимого излучения близка к Солнечной 1367 Вт/м2 на расстоянии не менее 0.2 м от источника света,
 +   ​*безопасность для глаз (защита в виде очков),​
 +   *во время проведения эксперимента имитатор неподвижен,​ и может быть легко перемещен одним человеком на любое расстояние между экспериментами,​
 +   ​*питание от обычной сети 220 В,
 +   ​*наличие системы крепления (штатива),​ позволяющей возможность плавной регулировки источника света по высоте (от 0.5 до 1.5 м), по углу наклона к горизонту (-60..60 град),
 +Имитатор Солнца должен быть включен пользователем перед началом проведения эксперимента и отключен после проведения эксперимента вручную с использованием обычного выключателя. ​
 +====Имитатор магнитного поля Земли====
 +
 +Имитатор магнитного поля Земли – замкнутый соленоид (кольцо Гельмгольца),​ предназначенный для создания управляемой величины магнитного потока,​ направленного сквозь вертикально установленную его плоскость (рабочую плоскость). Такая рамка играет роль упрощенного одноосного имитатора магнитного поля Земли. ​
 +
 +{{ ru:​рамка.png?​direct&​200| Токовая рамка }}
 +
 +Токовая рамка устанавливается на пол и обеспечивает возможность размещения на нити конструктора ОрбиКрафт так, чтобы его центр масс был размещен в рабочей плоскости – экваториальной плоскости глобуса,​ на высоте примерно 80 см от пола, и обеспечивалось его неограниченное свободное вращение. ​
 +
 +Основные характеристики соленоида:​
 +   ​*Зона однородности (5%, 1 градус) совпадает с размером конструктора
 +   ​*Материал:​ каркас алюминий,​ проводник - медь;
 +   ​*Габариты:​ обеспечивают свободное вращение макета внутри нее на струне с возможностью регулировки по высоте на величину +- 5 см. 
 +   ​*Время непрерывной работы на полной мощности:​ не менее 4 часов;
 +   ​*Напряжение питания:​ не более 27 В
 +   ​*Безопасная при лабораторном использовании.
 +
 +
 +
 +=====Принцип работы=====
 +
 +Функциональный макет "​спутника",​ собранный из набора и запрограммированного пользователем, ​ подвешивается на нити, после чего его слегка закручивают на нити и отпускают,​ позволяя макету совершать ​ плоские крутильные колебательные движения. \\ 
 +
 +В зависимости от решаемой спутником задачи,​ набора датчиков определения ориентации,​ состава и компоновки основных систем и полезной нагрузки,​ а также прошитого программного обеспечения "​спутник"​ должен стабилизировать свое вращение на подвесе (остановиться),​ затем развернуться к «Земле» одной из своих боковых поверхностей и сделать фотографию заданного участка бегущей «земной» поверхности. \\ 
 +
 +Вариативность задач определяется разными критериями успеха – максимальное быстродействие,​ различные алгоритмы наведения,​ точность наведения,​ простота и скорость реализации,​ минимум использованных в компоновке бортовых приборов,​ максимум передаваемой с борта информации и т.д.
 +
 +
 +===== Схема стенда =====
 +
 +Общий вид собранного комплекса и классическая схема установки комплекса имитаторов космической среды "​Терра"​ и конструктора "​ОрбиКрафт"​ в его составе.
 +
 +{{ :​ru::​sx_constructor_3d.jpg?​direct&​500 | Общий вид собранного комплекса}}
 +
 +
 +{{ :​ru::​схема_расположения.jpg?​direct&​500 | Классическая схема установки комплекса имитаторов космической среды "​Терра"​ и конструктора "​ОрбиКрафт"​ в ее составе}}
 +
 +<note warning>
 +**//ООО "​Спутникс"​ вправе отказать в гарантийном обслуживании оборудования в случае выявления признаков нарушения ​ условий хранения,​ транспортировки и эксплуатации,​ а также в случае вмешательства пользователей внутрь блоков в составе оборудования,​ не предназначенных для разборки пользователем.//​**
 +</​note>​
  
manual_02.txt · Последние изменения: 2020/04/06 18:44 — golikov

Инструменты страницы