Эффективность связи между космическим кораблем и центром управления

В управлении космическими аппаратами и устранении неисправностей это работает следующим образом: копия старшего брата находится на земле и получает самые последние данные с космического корабля, младшего брата. Этот наземный — точная модель плюс обширная аппаратура, которую нельзя поместить в космический корабль. Таким образом, космический корабль не нуждается в проведении диагностики и всегда отправляет их обратно к старшему брату. Отправка самых последних данных на самом деле требует минимальных затрат на связь, потому что это необходимо в любом случае.

Я хочу знать, как они снижают нагрузку на связь и как работают такие протоколы. Есть ли какая-либо документация высокого уровня или научная статья для этого?

ОБНОВЛЕНИЕ : Да, мы знаем, что скорость передачи данных очень низкая, поэтому зонд должен наилучшим образом использовать эту низкую пропускную способность. Теперь мой вопрос: «Как» они получают максимальную выгоду от этого низкого битрейта? Каков их протокол передачи, их имена и т. д.? (на уровне приложения)

Не могли бы вы уточнить, в каких миссиях используются описанные вами протоколы? Я не понимаю, как наличие реплики в лаборатории должно устранить необходимость выполнять самодиагностику летного оборудования, они не будут подчиняться одной и той же среде, и они также не будут квантово запутанными. Вы хотели спросить, как данные телеметрии полетного оборудования загружаются в реплику для отладки и тестирования исправлений перед их загрузкой на летное оборудование? Я тоже не понимаю вашей позиции по низким оверхедам, по вашей логике их то нет. Всегда есть незавершенные передачи, которые нужно устранить.
Вы имели в виду что-то подобное ?
Этот вопрос также содержит много подробностей о протоколах связи: space.stackexchange.com/questions/7776/…
@Hobbes Спасибо за ссылку. Верно, скорость передачи данных очень низкая, поэтому зонд должен наилучшим образом использовать эту низкую полосу пропускания. Теперь мой вопрос: «Как» они получают максимальную выгоду от этого низкого битрейта? Каков их протокол передачи, их имена и т. д.? (на уровне приложения)
Первый абзац вашего вопроса до сих пор меня озадачивает. Вы говорите, что космический корабль не отправляет все свои диагностические данные на Землю, чтобы свести к минимуму время связи, затрачиваемое на «ведение домашнего хозяйства» по сравнению с отправкой научных данных? Я как бы понимаю вашу точку зрения: когда диагностика не находит проблем, все, что вам нужно отправить, это сообщение «все в порядке» вместо подробных результатов диагностики.
Пример восстановления после сбоя см. в этом сообщении в блоге Rosetta/Philae: blogs.esa.int/rosetta/2015/09/11/…

Ответы (2)

Протоколы для космической связи определяются CCSDS: Консультативный комитет по системам космических данных . Основанная в 1982 году, они «обсуждают и разрабатывают стандарты для космических данных и информационных систем».

Вкратце они предоставляют протоколы для шести областей:

  • Космические межсетевые услуги
  • Услуги по выполнению миссий и управлению информацией
  • Услуги бортового интерфейса космического корабля
  • Системная инженерия
  • Услуги кросс-поддержки
  • Услуги космической связи

На ваш вопрос нельзя ответить кратко, потому что все это займет здесь страницу за страницей. Я просто скажу, что, наверное, все, что вам нужно знать, можно найти на их сайте, вот здесь .

Эффективность связи влияет на все аспекты проектирования системы связи.
Полезно взглянуть на это с точки зрения такой модели, как модель OSI . Теперь это нацелено на компьютерные сети, но общий принцип аналогичен:

  • на самом низком уровне у вас есть оборудование: передатчик, приемник, антенны. Все, что вы здесь делаете, влияет на общую пропускную способность системы: антенна большего размера или более мощный передатчик = можно отправить больше данных.
  • на более высоких уровнях у вас есть протоколы связи, такие как турбокодирование , используемое New Horizons. Это гарантирует, что вы можете отправить свое сообщение как можно меньшим количеством битов.
  • верхний уровень — это приложение: актуальные научные данные и диагностическая/хозяйственная информация, которые вас интересуют.

На уровне приложений было проведено много исследований по сжатию данных . Как правило, вы хотите отправить все данные с инструментов на Землю (без сжатия) или вы хотите отправить достаточно данных, чтобы можно было восстановить исходные данные (сжатие без потерь).

В недавних миссиях мы видели использование сжатия с потерями: космический корабль решает, какие части его данных не имеют значения и могут быть выброшены. Компания New Horizons сделала это двумя способами:

  • путем обрезки изображений. Например, это изображение области Харона представляет собой прямоугольную обрезанную область. Остальная часть изображения (которая показывала бы пустое место, так что это было не очень интересно) вообще не отправлялась.Харон
  • путем сжатия данных изображения с использованием алгоритма с потерями ( в данном случае JPEG ). JPEG отбрасывает данные, основанные на том, что может видеть человеческий глаз: крошечные различия округляются, потому что все они в любом случае будут выглядеть одинаково. В этом есть риск: отбрасывая данные, вы снижаете научную полезность изображения. Итак, New Horizons отправляет нам сжатые изображения сейчас, чтобы у нас было хоть что-то, на что можно было бы посмотреть, и будет отправлять полный, несжатый набор данных в течение следующих полутора лет.

Сжатие данных станет более распространенным. Некоторые из новых космических телескопов генерируют намного больше данных, чем они могут когда-либо отправить на Землю, поэтому космический корабль должен содержать мощные алгоритмы, помогающие решить, какие изображения достаточно интересны для отправки на Землю.

Примечание: этот ответ в основном посвящен научным данным, поскольку они будут составлять основную часть объема данных. Я не нашел хорошей информации о том, как обрабатываются служебные данные.

Эффективность связи между космическим кораблем и центром управления
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v