Андрианов М.Н., Костенко В.И., Лихачёв С.Ф. «Повышение эффективности канала связи в научных экспериментах дальнего космоса» Труды Института прикладной астрономии РАН № 64, с. 3-8 (2023)

Рассмотрены зависимости мощности передатчика, необходимой для достижения требуемой вероятности ошибки передаваемых данных, от коэффициентов использования приемных антенн в условиях когерентного приема сигналов миллиметрового диапазона. В указанном диапазоне радиоволн, вследствие определенной вязкости воздуха и турбулентных тропосферных вихрей, сигналы подвержены логнормальным флуктуациям амплитуды. Кроме того, рассмотрены зависимости вероятности ошибок передачи данных от коэффициентов использования приёмных антенн для простых сигналов и сигналов с защитой помехоустойчивым кодом в рассматриваемом канале связи. Исследования были выполнены аналитическим методом в среде компьютерного моделирования MathCad при использовании основного уравнения радиосвязи, с учетом логнормальных флуктуаций амплитуды. Вероятности ошибок канала определялись как математические ожидания вероятности ошибок сигналов в гауссовом шуме по статистике логнормальных замираний. Вычисление выполнено для простых сигналов и сигналов, кодированных случайным помехоустойчивым кодом. Полученные результаты позволяют, с одной стороны, определить необходимую мощность передатчика для достижения определенной вероятности ошибок в тропосферном канале, с другой стороны – оценить эффективность применения случайного помехоустойчивого кода в сравнении с некодированным сигналом для повышения помехоустойчивости и высокой скорости передачи данных в научных экспериментах дальнего космоса.

Безруков И.А., Сальников А.И., Васильев В.В., Вылегжанин А.В. «Опыт эксплуатации систем буферизации и передачи данных в течение 2012–2022 годов. Перспективы развития» Труды Института прикладной астрономии РАН № 64, с. 9-14 (2023)

Представлены результаты эксплуатации систем буферизации и передачи данных в обсерваториях «Светлое», «Зеленчукская», «Бадары», Уссурийской астрофизической обсерватории, в Центре корреляционной обработки, Центре обработки и анализа данных, а также Центре коллективного пользования Института прикладной астрономии Российской академии наук в течение 2012–2022 гг. Описаны наиболее значимые проблемы, возникающие при обслуживании сложной территориально распределенной информационной системы, в том числе выход из строя накопителей на жестких магнитных дисках и аккумуляторов в источниках бесперебойного питания, отработавших гарантийный срок эксплуатации. Предложены возможные пути дальнейшего развития используемых систем. Приведены объемы передачи данных радиоинтерферометрических наблюдений на радиотелескопах РТ-32 и РТ-13 РСДБ-комплекса «Квазар-КВО». Отмечено, что существенное значение для обеспечения оперативности передачи данных наблюдений в центры обработки имеет наличие каналов связи с достаточной пропускной способностью. В качестве такого канала связи может быть использован национальный исследовательский канал связи (НИКС). Приведены результаты тестирования этого канала и сравнение с используемым в настоящее время каналом связи. Отмечается, что реализованная на комплексе «Квазар-КВО» технология е-РСДБ позволила обеспечить высокую оперативность определения всемирного времени в интересах фундаментальных и прикладных исследований ближнего и дальнего космоса, в частности для обеспечения космической навигационной системы ГЛОНАСС. В статье перечислены наиболее критичные и часто выходящие из строя системы, а также предложены рекомендации, на что стоит обратить внимание при мониторинге территориально распределенной информационной системы. Знание сформулированных в данной статье основных проблем и возможность предвидеть их заранее при обслуживании и эксплуатации оборудования позволят контролировать и поддерживать в рабочем состоянии все более усложняющиеся информационные системы буферизации и передачи данных.

Белов Ю.И. «Амплитудно-фазовые распределения полей рассеяния облучателей зеркальных антенн» Труды Института прикладной астрономии РАН № 64, с. 15-23 (2023)

С целью изучения структуры полей рассеяния облучателей зеркальных антенн и антенных решеток в их ближней зоне, определяющих диаграммы направленности и рассеяния антенн, проведены эксперименты с пирамидальным рупором миллиметрового диапазона, широкополосным ребристым рупором сантиметрового диапазона и узкополосной антенной решеткой дециметрового диапазона длин волн. В эксперименте на плоскости, параллельной апертуре исследованных антенн, с помощью векторных анализаторов цепей измерялись комплексные S-параметры на их входах при сканировании антенной-зондом плоскости вблизи апертуры исследуемой антенны в ее ближней зоне на разных расстояниях между антеннами. Выявлена структура амплитудно-фазовых распределений антенн, их зависимость от положения зонда и коэффициента отражения его входа; предложены методы калибровки измерений, методики учета влияния окружающей среды вокруг канала связи «исследуемая антенна и антенна-зонд». Результаты работы могут быть также использованы для повышения точности калибровки радиоастрономических антенн.

Бетанов В.В. «Внедрение интеллектуальных систем в контур навигационно-баллистического обеспечения управления космическим аппаратом» Труды Института прикладной астрономии РАН № 64, с. 24-30 (2023)

Исследуются вопросы создания перспективных космических технологий навигационно-баллистического обеспечения (НБО) управления КА с применением систем искусственного интеллекта. Рассматриваются нештатные ситуации, возникающие в практике управления сложными системами и комплексами в ходе выполнения летных испытаний и технологических циклов НБО при штатной эксплуатации. Требование высокого уровня автоматизации контура управления КА предполагает применение повышенной степени интеллектуальной составляющей, в частности комбинированных расчетно-логических и экспертных систем, ориентированных на вычислительные алгоритмы с осуществлением хранения уникальных знаний и данных в области предметной составляющей космической техники. Приведены примеры из практики оперативного НБО применения гибридных экспертных систем для принятия решений в процессе технологического цикла выполнения работ. В частности, рассмотрено решение обобщенных некорректных задач НБО, реализация концепции гибридной технологии обеспечения функционирования информационных систем информационно-расчетного обеспечения в случае сбоев этапов решения отдельных задач. Обсуждается вопрос задействования средств НКУ при возникновении спорных ситуаций для повышения качества и оперативности планирования применения средств взаимодействия с КА.

Орешко В.В. «Особенности формирования диаграммы направленности антенны БСА ФИАН с использованием матриц Батлера» Труды Института прикладной астрономии РАН № 64, с. 31-37 (2023)

Рассмотрено использование матриц Батлера 16×16 для формирования диаграммы направленности фазированной антенной решетки радиотелескопа БСА ФИАН. Показана частотная зависимость положения лучей фазированной решетки в пространстве. Рассмотрено влияние положения электрической оси антенны на гармоники главного луча, формируемого на первом этаже фазирования антенны, а также на диаграмму направленности антенны в целом. Показана зависимость амплитуды гармоник основного луча антенны от положения луча относительно диаграммы направленности первого этажа фазирования антенной решетки. Приведены результаты моделирования диаграммы направленности в зависимости от частоты и экспериментальное подтверждение модельных расчетов по наблюдениям отдельных источников. На примере суточного обзора неба показана регистрация мощных радиоастрономических источников в кратных гармониках главного луча, амплитуда гармоник может достигать 10% от основного луча, превышая уровень боковых лепестков. Учет особенностей диаграммы направленности фазированной антенной решетки радиотелескопа БСА ФИАН, формируемой с использованием матриц Батлера 16×16, является критически необходимым при поиске пульсаров и транзиентов при отождествлении слабых источников.

Осетрова А.А., Титов О.А., Мельников А.Е. «Поиск радиоисточников со значительным изменением координат» Труды Института прикладной астрономии РАН № 64, с. 38-45 (2023)

Третья реализация фундаментальной системы координат ICRS построена по координатам 4536 радиоисточников. Основу каталога ICRF3 составляют 303 «опорных» объекта, точность определения координат которых составляет 30 мкс дуги. Однако по данным наблюдений, полученным в 2018–2021 гг. оказалось, что координаты некоторых радиоисточников, входящих в каталог ICRF3, изменяются в диапазоне до 130 мс дуги в течение короткого промежутка времени, что значительно превышает все предыдущие известные вариации на уровне 3 мс дуги. Использование таких объектов в качестве «опорных» может привести к существенной потере точности геодезических параметров (параметров вращения Земли, координат радиотелескопов), в худшем случае, весь эксперимент будет невозможно обработать по стандартной схеме. В работе проанализированы временные ряды координат радиоисточников, вычисленные по данным геодезических РСДБ-наблюдений в рамках международной РСДБ-службы (IVS) в 1993–2021 гг. Кроме того, в 2019–2021 гг. было проведено семь специальных экспериментов по поиску нестабильных радиоисточников по программе Ru-A на радиотелескопах РСБД-комплекса «Квазар-КВО». В результате было найдено 64 нестабильных радиоисточника, которые соответствуют трем критериям нестабильности: 1) «отскакивающая» первая или последняя точка; 2) «ступенька» – разрыв в координатах внутри временного ряда и 3) большое видимое собственное движение. Для поиска таких аномальных отклонений были разработаны статистические критерии. Наблюдения таких радиоисточников нельзя включать в обычные РСДБ-эксперименты для определения поправок к всемирному времени (UT1–UTC), поскольку это может ухудшить точность полученных результатов. Астрометрически нестабильные радиоисточники не следует использовать для будущих реализаций ICRS.