Особенности применения имитационного моделирования при разработке радиотелеметрических систем нового поколения для обеспечения летных испытаний объектов ракетно-космической техники

Постановка проблемы. Испытания и применение по целевому назначению объектов ракетно-космической техники сопровождаются контролем их технического состояния и мониторингом различных природных и техногенных процессов, для чего разрабатываются различные радиотелеметрические системы. Важной задачей на современном этапе развития испытательной базы является разработка и реализация подходов к оптимизации структуры и состава радиотелеметрических систем, а также характеристик её составных частей под требования конкретного лётного испытания, включая учёт множества меняющихся характеристик радиоканала, зависящих от типа объекта испытаний, динамических параметров его движения по траектории, условий конкретного полигона и даже времени года. При таких условиях имитационное моделирование – инструмент, необходимый для оценки состояния нестационарного радиоканала радиотелеметрической системы, выбора оптимальных характеристик аппаратуры радиоканала, а также для проведения исследований по эффективности тех или иных технических решений при создании и дальнейшем совершенствовании аппаратуры цифрового радиоканала.

Цель. Рассмотреть существующие модели радиоканалов систем связи и выявить их основные недостатки, определить методы и подходы к реализации имитационной математической модели радиотелеметрической системы нового поколения, обладающую преимуществами по сравнению с существующими моделями и учитывающей особенности объектов контроля.

Результаты. Приведены основные характеристики разработанной имитационной математической модели радиотелеметрической системы (РТС) нового поколения, обладающей такими преимуществами над существующими моделями, как учёт: движения источника и приёмника сигналов, вращения источника излучения сигналов вокруг продольной оси; ослабления сигнала за счёт поляризационного рассогласования передающей и приемной антенн; погрешностей системы синхронизации. При моделировании обеспечиваются возможности: определения структуры телеметрического сигнала, методов его кодирования, алгоритмов цифровой обработки сигналов; оценки мощности диффузно-рассеянной и отраженной от подстилающей поверхности компонент излучения; учёта потерь, обусловленных влиянием плазмы, возникающей при движении высокоскоростных объектов в плотных слоях атмосферы; оценки повышения помехоустойчивости при разнесенном приеме несколькими измерительными пунктами (ИП). Программная реализация модели позволяет рассчитать надежность приёма информации (вероятность битовых и пакетных ошибок) и пропускную способность радиоканала, позволяющие определить оптимальное размещение ИП РТС различного базирования, определить требования к отдельным характеристикам РТС, обеспечивающим достижение требуемой информативности системы и достоверности приема передаваемой с объекта испытаний информации. Дальнейшее совершенствование разработанной имитационной модели видится в более глубоком учёте влияния на прохождение телеметрического сигнала плазменной оболочки, окружающей объект испытаний при вхождении в плотные слои атмосферы.

Практическая значимость. Результаты проведенного исследования могут быть использованы при разработке и определении характеристик радиотелеметрических систем нового поколения для обеспечения летных испытаний объектов ракетно-космической техники, для изучения эффективности тех или иных технических решений.