DPS spojeni menadžment

Slika 19 - Kontaktna displej jedinica

DPS (data processing system) kada je konfigurisan u "redundant set" modu, je dizajniran da operiše, kada se greška pojavi, u maniru koji zahteva minimalno učešće posade. Sistem će zadržati punu operativnost kroz bilo koji kvar bez nikakvih akcija. Međutim, da omogući zaštitu protiv kasnijih kvarova, posada je dužna da deaktivira pokvarenu komponentu što je moguće ranije. Opsežna detekcija kvarai mogućnosti objave tog kvara je omogućeno posadi na posvećenim ekranima i multifunkcijskim CRT-ovima. Svaki GPC procenjuje njegovu sopstvenu funkcionalnost i drugih mašina u "redundant set"-u. Procena se vidi diskretno na izlazima koje uzrokuju treperenje svetla na kontaktnoj displej jedinici (annunciator display unit - ADU) lociranoj na prednjem gornjem panelu. ADU sadrži pet puta pet matricu

Sa kolonama i redovima dizajniranim za svaki GPC kako je pokazano na slici 19. Svaki GPC kontroliše jedan red svetla - žuta (yellow - Y) je samo-ocenjivanje, bela (white - W) je ocenjivanje druge mašine. GPC-ovi imaju proširenu ugrađenu kompatibilnost testiranja i isključiće se automatski ako se detektuje kvar. Međutim, nijedan kompjuter u kompjuterskom setu ne može da izazove da se drugi ugasi. Ova akcija mora biti preuzeta od strane posade, bazirano na proceni ADU-e i ostalih dostupnih sistemskih informacija.

Arhitektura mreže magistrale podataka takođe omogućuje zaštitu od kvara bez neposredne reakcije od strane posade. Slika 20 sadrži pogled na ovu arhitekturu koja ilustruje višestruku interkonektivnost kompjutera i BTU-a. Na toj slici, kompjuterski portovi su prikazani konfigurisani za uslovnu fazu penjanja u misiji sa selektovanim GPC-om 5 kao pomoćnim (backup) kompjuterom. Primetite da svaki primarni GPC poseduje kontrolu nad dve letački-kritične magistrale, jedna ide ka napred i jedna ide ka pozadi. Svaka od ovih magistrala je povezana za spojene portove napred i na jednom zadnjem MDM-u sa primarnim i sekundarnim statusom, kako je prikazano. Ovi letački-kritični MDM-ovi, uglavnom, omogućuju pristup jednom od četiri senzora i jednom od četiri efektora koji su neophodni za upravljanje letelicom. Sa ovakvim podešavanjem, sistem može da podnese bilo koje dve greške u kompjuterima, magistralama ili MDM-ovima i ostaje operativan bez rekonfigurisanja, obezbeđujući da ne postoji greška u efektorima u aktivnom lancu. Ako se situacija sa greškom pokaže, sistem se može ručno rekonfigurisati na poveća broj i efektivnost preostalih dostipnih LRU-ova. Na primer, komunikacija je izgubljena na jednom ili više prednjih MDM-ova, sistem može biti manuelno rekonfigurisan unošenjem preko tastature da komunicira sa MDM-ovima pozadi, njihovim magistralama i sekundarnim portovima. Da održi sekvenciranja u software-u što je moguće više identičnim, svaka takva rekonfiguracija će uzrokovati da se svi GPC-ovi prebace na sekundarne portove. MEC-ovi (master event controler) i DDU-ovi (display driver unit) imaju po četiri ulaza i zato mogu da podnesu gubitak bilo kog GPC-a bez gubljenja funkcije. EIU (engine interface unit) takođe ima četiri ulaza, ali dva od njih su preklopljena tako da je prvi ulaz selektovan za treći izlaz. Stoga, gubitak dva ne-preklopljena ulaza će uzrokovati gubitak jednog EIU-a. Širi pogled na povezani menadžment je karakteristika avioničkog sistema koji je sadržan u narednoj sekciji.

Slika 20 - Kontrola magistrale podataka

 

Ekrani i kontrola

Podsistem za ekrane i kontrolu (D&C) uključuje uređaje za interfejs sa posadom locirane na komandnim i pilotskim prednjim stanicama i specijalističkim stanicama za misije i koristan teret na zadnjem delu letačke palube. Slike 21 i 22 su fotografije prednje i zadnje palube, koje nam pokazuju nam lokacije različitih uređaja. Slika 23 sadrži pojednostavljen blok dijagram D&C sistema. (Videti takođe avionički sistem blok dijagram od [A,1] do [D,7]) Uključeni su multifunkcionalni CRT digitalni sistemi (MCDS), displeji zaduženi za kontrolu leta koji se pokreću zahvaljujući jedinici pokretaču displeja, raznih pilotskih ulaznih uređaja i posvećenog teško-ožičenog podsistema ekrana i kontrola. Svi osim, posvećenih, teško-ožičenih uređaja, primaju podatke i izvršavaju komande kroz centralni kompjuterski kompleks.

Slika 21 - Prednja paluba u Space Shuttle-u

Normalno su instalirani četiri MCDS-a na letelici, tri na prednjem letačkom delu i jedan u stanici za  specijalističke misije. Ako je potrebno, zalihe hrane su uključene u petu jedinicu. Svaki MCDS je napravljen od elektronske jedinice displeja, ekranske jedinice (display unit - DU), koja uključuje CRT i jedinicu tastature (keyboard unit - KBU). Prekidači povezani sa svakim CRT-om dozvoljavaju posadi selekciju GNC (guidance, navigation, and control MF), SM (system management MF) ili PL (payload MF) glavnih funkcija. U slučaju tri sistema lociranih na prednjoj stanici, dve tastature su deljene od strane tri DEU-a (display electronic unit). Povezani kontakt na svakom tasteru na deljenoj tastaturi obezbeđuje simultani udarac po tasteru za levi i centralni ili desni i centralnoi DEU, respektivno. Klik na tastaturi je prikazan na linijskoj poruci u dnu CRT-a za zadatke posade i odobrenja pre izvršavanja. Kada je poruka obeležena za dejstvo, DEU izvodi validan zadatak i izračunava kontrolni broj, onda kada izabere DEU prenosi kontrolni broj do GPC kompleksa. Svaka magistrala displeja je povezana sa svih pet GPC-a, zato ako je potrebno, sve DEU poruke mogu biti primljene na svim kompjuterima. Svi kompjuteri slušaju magistralu koja će da reaguje na poruku i, u zavisnosti od toga koja je glavna funkcija selektovana, sadržaja poruke, operacija u napredovanju će poslati informaciju u prikladnom formatu i dinamičke podatke ka DEU jedinici za prikaz. Tri jedinice pokretača displeja služe posvećenim letačkim kontrolnim ekranima za komandovanje, pilotiranje i zadnje stanice respektivno. Podatak koji pokrećeove ekrane potiče iz kompjuterskog kompleksa, se prenosi preko četiri letački kiritične magistrale podataka, konvertuje se i pozicionira kako je zahtevano u DDU-u. Svaki DDU poseduje četiri ulaza magistrale podataka, sa manualnim podešavanjem za selekciju aktivnog izvora podataka. Jedinice pozadi (blizu krme letelice) služe jedino kao neki indikator kontrole položaja. Ulazni uređaji letačke kontrole uključuju rotacioni ručni upravljač, translacioni ručni upravljač (translational hand controller - THC), kontrole brzine pritiska kočnica (speed brake thrust controller - SBTC) i sklop nožnog pokretača krmila  (rudder pedal transducer assembly - RPTA). Jedan RHC (rotational hand controller) i jedan THC (tracking and Data Relay Satellite) su locirani na zadnjoj stanici i jedan THC je lociran na komandnoj stanici. Duplirani set od ostalih uređaja je lociran u komandnim i pilotskim stanicama. Svi kontroleri koriste trostruke povezane izlaze, koji se prenose kroz četiri prenje letačke MDM-e za transmisiju do kompjuterskog kompleksa. Električna struja se snabdeva od strane DDU-a. Ekrani koji su iznad (HUD) su locirani na komandnom mestu i pilot ih uglavnom koristi tokom prilaza i prizemljenja. Ove jedinice obezbeđuju prikaz kontrolnih podataka leta koji se nadovezuju na pogled spoljnjih prozora svake stanice. Svaki HUD (head up display) je međuspojen sa dve letački-kritične magistrale. Manualni prekidači obezbeđuju selekciju pokretača izvora podataka. Letački-kritični prekidači, kao oni koji obezbeđuju sistemski mod kontrole leta, koriste trostruko povezane kontakte provučene kroz odvojene letačko-kritične MDM-e i magistrale do kompjuterskih kompleksa. Signalna selekcija je izvođena u software-u u GPC-ovima koristeći tehniku glasa većine. Zatražena akcija se onda izdaje od strane kompjuterskog kompleksa.

Slika 22 - Aft Flight Deck in the Space Shuttle

Vođenje, navigacija i kontrola

Slika 23 - Blok dijagrama ekrana i kontrole

Funkcije izvođene od strane GN&C podsistema, senzora i kontrolnih efektora korišćenih u performansama tih funkcija su izlistani u tabli II. Ova sekcija će da prati diskusiju svake od tih funkcija, zahtevanog hardvera, korišćenje kompleksa za procesiranje podataka, umešanosti posade i osobenosti koje obezbeđuje povezani menadžment (redundancy management - RM). Tokom dinamičnih faza misije kao što je penjanje ili ulaz, sistem je normalno konfigurisan u povezanom setu od četiri GPC-a sa petom mašinom kao backup-om. Nešto stilizovanih funkcija koje ilustruju operacije GN&C-a u povezanom setu je prikazano na slici 24. Da bi se izbegla kompleksnost crteža, magistrale/MDM mreža nije prikazana i navigacioni (NAV) i kontrolni (CONT) senzori su nacrtani, iako su duplirani za svaki kompjuter, da bi predstavili raspoložive povezane ulazne podatke. U ovoj konfiguraciji, svaki kompjuter pokreće isti software u sinhronizaciji i svaki kontroliše lanac senzora i kontrolnih efektora. Sve mašine dok koriste "mod prisluškivanja" (listen mode), primaju sve senzorske podatke simultano. U slučaju IMU-a (inertial measurement unit) i drugih navigacijskih senzora, samo tri jedinice su instalirane; stoga, jedan kompjuter (GPC4 u podešavanjima na slici 24) nema kontrolu nad senzorima i može da prima ove podatke samo slušajući ostale tri. Svaki IMU obezbeđuje usmereni inercijalni pložaj i brzinu letelice. Ovi podaci se porede, posle individualnog senzorskog poređenja (COMP) i kalibracije (CALIB), u detekciji grešaka i identifikaciji (FDI - fault detection and indentification) algoritama koji nalaze stanja koja su van propisanih vrednosti. Navigacioni vektor položaja se računa (kako je naznačeno šematski u dijagramu, kod boksa sa integralnim (INT) znakom) koristeći podatke iz svakog IMU-a koji prolazi FDI test. Ako se podatak iz drugih navigacionih senzora koristi, kao što su TACAN ili MSBLS (npr. tokom ulaska), oni se periodično inkorporiraju u vektor položaja, posle prolaska kroz FDI test koristeći Kalmanov algoritam filtriranja. Ovaj proces nadogradnje odbacuje ili smanjuje svaki sistematski vektor položaja koji je prouzrokovan od IMU otklona npr. Vektro položaja se onda prenosi do algoritma navođenja (GUID), gde se komande navođenja letelice generišu i šalju do modula kotrole leta. Ovde se, druga petlja komandi navođenja kombinuje sa unutrašnom petljom komandi generisanih u algoritmu za kontrolu leta na osnovu ulaza iz selektovanih letačkih senzora, kao što su oscilacije žiroskopa i akcelerometra. Rezultujuća komanda iz svakog kompjutera se šalje do kontrolnih efektora, gde se sprovodi konačni proces selekcije komande. Čitalac treba da ima na umu da je ova diskusija GN&C operacija pojednostavljena i ne uključuje suptilne varijacije kao što su one prikazane u različitim primerima i drugačijem  korišćenju podataka.

Tabela II - Vođenje, navigacija i kontrola elemenata

 

CN&C senzori

Fizička lokacija senzora korišćenih od strane GN&C sistema je diktirana strukturalnom dinamikom letelice, zahtevanom relacijom u odnosu na težište i, u nekom obimu u slučaju praćenja aparata, od vodećih antenskih tehničkih zahteva. Inercijalna merna jedinica, zvezdani pratioc, oscilatorni žiroskop, akcelerometar i senzori atmosferskih podataka su opisani u sledećim podsekcijama. Ostali (TACAN, sletni sistem za skeniranje emitovanja miktrotalasa i radar za sastajanje) su opisani u sekciji o "Komunikaciji i praćenju".

Slika 24 - GN&C RM konfiguracija

 

Inercijalna merna jedinica zvezdanog pratioca

Tri IMU-a i dva pridružena zvezdana pratioca su instalirani na navigacionoj bazi na prednjem delu Orbiterovog donjeg spremišta. Navigaciona baza je jaka strukturna greda konstruisana da zadrži preciznu ugaonu vezu između IMU-a i i zvezdanih pratioca radi svrhe poravnjanja letelice. IMU-i koji obezbeđuju letelicu podacima o visini (položaju) i ubrzanju, su normalno poravnani sa kosim osama da obezbede povećanu mogućnost za detekciju sporednih grešaka. Dva zvezdana pratioca, koji se koriste da poravnjaju IMU-e, su zaštićeni od atmosfere tokom faze penjanja (uzletanja) i ulaska (sletanja)  otvorom koji se nalazi u Orbiterovoj spoljnoj modelovanoj brazdi, a od duge izloženosti Suncu dok je u orbiti od strane od strane automatski zatvarajućih kapaka. Pratioci koriste durbine za diskeciju slike da bi merili azimut i uzdizanje zvezda koje se nalaze u vidnom polju, a čiji je sjaj veći od treće magnitude. Zvezdani katalog od 100 zvezda je pohranjen u kompjuterskom programu i dovoljan je da obezbedi posmatranje zvezda i IMU poravnjanje u praktično svakoj orbitalnoj visini ili lokaciji.

Više o šatlovima

Spejs šatl