Лекция 19-20.

Особенностью задачи проектирования КС связи является её многопараметрический и многокритериальный характер. В общем случае из-за наличия случайных факторов, например, внешней среды, задача формулируется как стохастическая. Алгоритм оптимизации параметров и структура проектных моделей оценки характеристик КС связи в основном подобны КС мониторинга (см. тема 2). Незначительное отличие заключается в структуре КС (например, НКППИ и др.). Структура КС связи приведена на рис.1.

Рисунок 1 - Структура космической системы связи

Алгоритм оптимизации параметров космической системы связи приведен на рис.2. Структура проектных моделей оценки характеристик КС представлена на рис.3.

Рисунок 2 - Алгоритм оптимизации параметров КС связи

Рисунок 3 - Структура проектных моделей оценки характеристик КС связи

Рассмотрим постановку задачи оптимизации параметров КА связи.

Масса КА представляется в виде суммы масс целевой аппаратуры и бортовых служебных систем :

Масса ЦА (БРТК) зависит от параметров входящих подсистем (ПРМ, ПРД и УОС БРТК):

.

Масса БКУ зависит от параметров входящих подсистем (БВС, СУОС, СОФБ и БСУ) и представляется в виде:

.

Масса БА КИС зависит от параметров входящих подсистем (ПРМ, ПРД и ПРС) и представляется в виде:

.

Масса ТМС зависит от параметров входящих подсистем (ВС, БСИ) и представляется в виде:

.

Масса ОСС зависит от параметров входящих подсистем (СЭП, ДУ, СТР и конструкции (СТРК)) и представляется в виде:

.

При определении массы КА выделены параметры подсистем, которые определяют функциональные характеристики КА, а также уровень надежности, трудоемкость работ при создании КА, затраты на реализацию проекта и другие характеристики.

Тогда задача оптимизации параметров КА связи может быть записана следующим образом:

определить параметры подсистем, составляющих КА связи, с тем, чтобы затраты на создание аппарата были минимальными

и выполнялись функциональные и параметрические ограничения

где - параметры КА; , - соответственно масса и надежность КА; - надежность j -ой бортовой системы КА (j = 1, …, m); - функция, определяющая трудоемкость работ, длительность разработки и создания КА; - функция, определяющая научно-технический уровень разработки.

Функциональные и параметрические ограничения включают соответственно:

- параметры орбиты;

- требуемое значение надежности;

- ограничение на массу КА и сроки реализации проекта (трудоемкость);

- требование к пропускной способности информационного канала;

- оценку научно-технического уровня разработки, которая должна быть не ниже заданного уровня;

- области изменения параметров подсистем КА.

При постановке задачи ряд функциональных и параметрических связей определяются при решении задачи проектирования КС связи на i-1- муровне управления разработкой.

Как видно, задача оптимизации параметров КА является многопараметрической и многокритериальной. В записи задача оптимизации параметров КА используется метод ограничений решения многокритериальных задач. Кроме того, как показывает анализ, задача оптимизации параметров КА является динамической и стохастической, так как используемые соотношения содержат факторы (определяющие параметры), значения которых прогнозируются к моменту реализации проекта. Обычно решение такой задачи проводят итерационно, используют приемы пространственно-временной декомпозиции, членения основной задачи на частные – задачи оптимизации параметров отдельных подсистем при заданных функциональных связях. В таком случае проблему представляет разработка методов решения частных задач и организация согласованной оптимизации с учетом динамики связей.

На рис. 4 показан алгоритм оптимизации параметров КА. Блок оптимизации параметров подсистем КА реализует направленный перебор параметров подсистем при поиске их оптимального значения. В блоке оценки характеристик подсистем КА проводится расчет их основных параметров. В процессе поиска рационального решения (оптимальных параметров КА) проводится оценка надежности КА, научно-технического уровня разработки, оценка трудоемкости и затрат на проект. На каждом шаге итерационного поиска рациональных параметров проводится оценка выполнения соответствующих условий по уровню надежности, научно-технического уровня и трудоемкости. Оптимальное решение удовлетворяет предъявляемым требованиям и обеспечивает минимальные затраты на проект. Структура проектных моделей оценки характеристик КА представлена на рис.5.

Рисунок 4 - Алгоритм оптимизации параметров КА

Рисунок 5 - Структура проектных моделей оценки характеристик КА связи