Регистрация / Вход
Прислать материал

Создание перспективных программных прототипов, аппаратно-программного комплекса и компонентов ГНСС-приемников нового поколения на основе собственного арсенид-галлиевого производства для повышения автономности функционирования компонент Национальной информационной спутниковой системы

Номер контракта: 14.574.21.0101

Руководитель: Шарыгин Герман Сергеевич

Должность: Профессор

Организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники"
Организация докладчика: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
космические аппараты, спутниковые системы, бортовая аппаратура, программные прототипы, аппаратно-программный комплекс, гнсс-приемники, электронная компонентная база, арсенид-галлий, полупроводниковое производство, навигационные приемники спутниковых систем, интегральные схемы

Цель проекта:
Повышение автономности функционирования компонент Национальной информационной спутниковой системы за счет использования в составе бортовой аппаратуры космического аппарата многоканальных ГНСС-приемников, ориентированных на характеристики ГЛОНАСС нового поколения в части использования межспутниковых и беззапросных измерений, а также автономного уточнения параметров вращения Земли, применительно к низким, геостационарной и высоким эллиптическим орбитам. Снижение нагрузки на наземную инфраструктуру Национальной информационной спутниковой системы вследствие повышения автономности функционирования. Повышение эффективности функционирования аппаратуры за счет более высокой точности позиционирования, ориентации и стабилизации космических аппаратов вследствие использования ГНСС-приемников, ориентированных на ГЛОНАСС нового поколения. Создание научно-технического задела в области проектирования, изготовления и испытаний компонентов многоканальных ГНСС-приемников нового поколения на основе собственного арсенид-галлиевого производства.

Основные планируемые результаты проекта:
Отчеты о ПНИ, содержащие аналитический обзор и патентный поиск по теме работы; выбор направления исследований, их сравнительную оценку и нахождение оптимального варианта решения задачи; определение требований к конструкции и технологии создания монолитных интегральных схем элементов ГНСС-приемников; результаты экспериментальных исследований компонентов – двухпозиционного коммутатора и малошумящего усилителя, созданных на основе собственного арсенид-галлиевого производства; обобщение и выводы по результатам ПНИ.
Программный прототип комплексированного навигационного приемника.
Программно-аппаратный комплекс позиционирования космического аппарата с использованием программного прототипа навигационного приемника.
Макетные образцы многоканальных ГНСС-приемников нового поколения и монолитных интегральных схем на основе собственного арсенид-галлиевого производства, в том числе эскизная конструкторская документация.
Проект ТЗ на проведение ОКР по теме: «Разработка радиационно-стойких монолитных интегральных схем для применения в составе радиотрактов космических систем».

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Программно-аппаратный комплекс моделирования процессов позиционирования КА состоит из аппаратной части с управляющим персональным компьютером и программной части, включающей модель движения КА, модель принимаемых навигационных сигналов и системное программное обеспечение.
Программно-аппаратный комплекс обеспечивает имитацию навигационного поля для заданных точек орбитального положения КА с учетом координат навигационных КА группировок спутниковых систем ГЛОНАСС, GPS, GALILEO, COMPASS, их взаимного расположения и расхождения шкал времени; имитацию случайных факторов, характерных для работы навигационных систем; проверку точностных характеристик разработанных методов высокоточной навигации, основанных на использовании в составе бортовой аппаратуры космических аппаратов многоканальных ГНСС-приемников.
Экспериментальные образцы компонентов многоканальных ГНСС-приемников выполняются в монолитном интегральном исполнении на основе собственного pHEMT с длиной затвора 250 нм на базе арсенид-галлиевого производства индустриального партнера (ЗАО "НПФ "Микран"). Разрабатываемые образцы интегральных схем (малошумящего усилителя и ВЧ коммутатора) должны в дальнейшем обеспечивать создание на основе собственного арсенид-галлиевого производства многоканальных ГНСС-приемников по принципу «система-на-кристалле» с возможностью одновременного приема одного или нескольких сигналов ГНСС.
Технические характеристики разрабатываемых интегральных схем должны находиться на уровне зарубежных разработок и обеспечивать возможности импортозамещения.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Разрабатываемые методы высокоточной навигации и управления движением КА на НО, ГСО, ВЭО предназначены для создания бортовых систем перспективных КА, обеспечивающих повышение автономности функционирования компонент Национальной информационной спутниковой системы.
Разрабатываемый программный прототип комплексированного навигационного приемника предназначен для исследования разработанных перспективных методов и средств высокоточной навигации и управления движением КА на НО, ГСО, ВЭО.
Разрабатываемые макетные образцы многоканальных ГНСС-приемников предназначены для исследования вариантов разработанных перспективных схемотехнических и топологических решений реализации ГНСС-приемников нового поколения.
Народно-хозяйственный и социально-экономический эффект внедрения результатов исследовательской работы заключается в импортозамещении высокотехнологичной продукции космического назначения. Экономический эффект повышения автономности функционирования системы навигации космических аппаратов связан с отказом от необходимости создания и эксплуатации наземного сегмента системы.
Результаты ПНИ будут использованы в качестве основы эскизного проектирования нового поколения систем автономной навигации космических аппаратов всех типов орбит, использующих монолитные интегральные схемы отечественной разработки и производства, конкурентоспособные на мировом уровне.

Текущие результаты проекта:
Разработан программный прототип комплексированного ГНСС-приемника.
Разработан программно-аппаратный комплекс моделирования процессов позиционирования космического аппарата.
Уточнены требования к компонентам ГНСС-приемника на основании экспериментальных исследований макетов.
Разработаны конструкторско-технологические решения по корпусированию образцов МИС элементов ГНСС-приемников.
Разработана программная, конструкторская и эксплуатационная документация на программно-аппаратный комплекс моделирования системы автономной навигации, включая экспериментальные образцы компонентов многоканальных ГНСС-приемников нового поколения на основе собственного GaAs производства – ВЧ коммутаторов и малошумящих усилителей.
Разработаны программы и методики экспериментальных исследований методов и средств навигации, компонентов ГНСС-приемников на GaAs, приемочных испытаний ПАК моделирования.
Проведена технологическая подготовка предприятия (НПФ «Микран») для производства компонентов ГНСС-приемников.
Подтверждение результатов работы производится с помощью макета ГНСС-приемника и контрольно-проверочной аппаратуры, входящих в состав программно-аппаратного комплекса моделирования.
Проведённые измерения АЧХ коэффициента передачи опытных образцов МИС МШУ показали величину коэффициента передачи в пределах 23-25 дБ, что существенно превосходит как отечественный (18-20 дБ), так и зарубежный (19 дБ) показатели. Частотный диапазон составил от 1,0 ГГц (нижняя граничная частота) до 2,5 ГГц (верхняя граничная частота) при значениях частотного диапазона аналогов: MP502 – от 1 до 4 ГГц, HMC618LP3 – от 1,2 до 1,7 ГГц.
Индикаторы 2015 года (план/факт): публикации WoS, Scopus – 2/2; патентные заявки – 1/2 ; доля исследователей до 39 лет, % – 45/70 ; объем привлеченных в/б средств, млн. руб. – 2,8/2,8; средний возраст исследователей, лет – 45/38,5 ; мероприятия по демонстрации и популяризации достижений – 2/2 ; диссертации – 1/1 ; использование оборудования ЦКП – 1/1 .