Регистрация / Вход
Прислать материал

Исследование и разработка системы связи и управления робототехническими средствами для применения в составе орбитальных и напланетных робототехнических комплексов

Докладчик: Бахтин Александр Александрович

Должность: Доцент кафедры "Телекоммуникационные системы" Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Национальный исследовательский университет «МИЭТ», заведующий кафедрой

Цель проекта:
Обеспечение российскими научно-техническими разработками соответствующими мировому уровню в области систем связи и управления роботизированными средствам, в частности повышение эффективности научно-технических разработок индустриального партнера.

Основные планируемые результаты проекта:
В ходе проведения ПНИ должны быть решены следующие задачи:
- разработаны принципы построения радиолинии управления в обстановке со сложными рельефами в условиях орбитального и напланетного базирования;
- разработаны конструкторская (КД) и программная (ПД) документации;
- изготовлен прототип системы связи и управления робототехническими средствами в составе орбитального и напланетного робототехнических комплексов;
- разработана инфраструктура для сетевого взаимодействия и управления робототехническими средствами в составе орбитального и напланетного робототехнических комплексов
- реализован прототип автоматизированного рабочего места оператора робототехнических средств;
- проведены экспериментальные исследования прототипов радиолинии управления и передачи видео с управляемых роботов в центр обработки данных орбитального и напланетного робототехнического комплекса;
- разработан проект технического задания на ОКР «Система связи и управления робототехническими средствами».

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Основная область применения разрабатываемого прототипа системы связи и управления – орбитальная и напланетная роботизированная система помощи космонавтам в проведении разведывательных и рутинных операций. Как для орбитальных, так и для напланетных роботизированных систем одним из основных условий поддержания работоспособности является поддержание постоянной связи с центром обработки данных орбитального и напланетного робототехнического комплекса. Для этого требуется учитывать не только особенности распространения радиоволн, но особенности планетарного рельефа и конструкции орбитальных комплексов. Разрабатываемая система связи и управления робототехническими средствами должна позволять проводить работы без присутствия человека, обеспечивая возможность удалённого подключения к системам управления и мониторинга за состоянием робототехнической платформы, а так же передачи видеопотока от объекта управления к оператору. Система связи должна быть унифицирована и использоваться для любых типов робототехнического оборудования и комплексов орбитального и напланетного базирования.

Текущие результаты проекта:
Рассматриваемый комплекс состоит из роботизированных напланетных транспортных средства и
центра управления выполняющего следующие задачи: предоставление графического интерфейса
пользователя, управление услугами связи, индикация текущего состояния контролируемого
(управляемого) оборудования, наблюдение за данными мониторинга управляемого оборудования,
доступ к журналам событий, конфигурирование оборудования комплекса.
На ЦУ находятся операторы обеспечивающие работу комплекса. Комплекс предназначен для
выполнения работ связанных с освоением планет и лун солнечной системы. В состав
обязательного оборудования, размещенного на роботе, входят: телекамеры, системы
курсоуказания.
Командная радиолиния имеет два направления связи. По низкоскоростной радиолинии «КП –
Робот» передаются команды управления от водителя и стрелка в виде командных пакетов с
адресным разделением команд внутри пакета. В обратной радиолинии «Робот – КП» передаются
квитанции о правильности приема командного пакета. Обратная радиолиния работает в режиме
непрерывного излучения радиосигнала, как и телевизионные радиолинии. Ожидаемая скорость
передачи информации в командной радиолинии (в прямой и обратной радиолинии) – порядка 2,4
– 16 кбит/с. 1Выбор диапазона частот радиолиний диктуется тремя обстоятельствами:
- необходимой полосой частот радиосистемы – 40 – 60 МГц при одновременной работе
нескольких роботов;
- отсутствием прямой видимости между передатчиком и приемником из-за наличия холмов, леса
и других препятствий на трассе распространения радиосигнала при низко расположенных
антеннах и робота и КП. В этом случае связь осуществляется за счет дифракционного механизма
распространения радиоволн, при котором дифракционные потери сигнала тем меньше, чем ниже
рабочая частота радиолиний;
- для обеспечения энергетической скрытности радиолиний, в первую очередь, телевизионных,
необходима направленная антенна на роботе, что требует более высокой рабочей частоты
радиолинии для компактности антенны на роботе.
Предлагаются следующие диапазоны частот радиолиний:
- 400,05 - 470 МГц, Δf = 70 МГц, для радиолинии «Робот – КП»;
- 335,3 – 399,9 МГц, Δf = 64,6 МГц, для радиолинии «КП – Робот».
Существующие коммерческие и военные связные радиостанции не могут быть использованы для
управления роботом и передачи телевизионных изображений по следующим причинам:
- коммерческие станции для персональной связи и связи с подвижными объектами обеспечивают
по ТЗ надежность связи 0,95 (недопустимо для КРЛ), не имеют помехозащищенных режимов
работы;
- военные возимые и носимые связные станции класса «Акведук» метрового диапазона длин
волн предназначены для передачи речи и низкоскоростных данных (до 16 кбит/с), работают в
симплексном режиме и не имеют режима запроса на повторение пакетов сообщений, что не
обеспечивает передачу командных сообщений с высокой достоверностью.