СОДЕРЖАНИЕ. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ (НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)»

К защите допустить

Зав. кафедрой 604 МАИ

В.В. Малышев _________

«__» июня 2018 г.

Институт:	№6 (Аэрокосмический)		Кафедра:		611Б
Направление подготовки:		27.04.03 Системный анализ и управление		Группа:	М6О-211М-16
Квалификация (степень):		магистр

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА МАГИСТРА
(МАГИСТЕРСТКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ)

«Разработка алгоритмов и программного обеспечения решения задачи распределения средств управления космическими аппаратами из состава наземного и космического контуров управления»

Автор диссертации:

Научный руководитель:

Консультант:

Рецензент:

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ
(НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)»

Институт:	№6 (Аэрокосмический)		Кафедра:		611Б
Направление подготовки:		27.04.03 Системный анализ и управление		Группа:	М6О-211М-16
Квалификация (степень):		магистр

УТВЕРЖДАЮ

Зав. кафедрой 604 МАИ

В.В. Малышев _________

«__» ________ 2018 г.

ПЛАН РАБОТЫ

НАД ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТОЙ МАГИСТРА (МАГИСТЕРСКОЙ ДИССЕРТАЦИЕЙ)

Студенту

(Фамилия Имя Отчество)

Руководитель

(Фамилия Имя Отчество)

(ученая степень, ученое звание, должность и место работы)

1. Наименование темы «Разработка алгоритмов и программного обеспечения решения

задачи распределения средств управления космическими аппаратами из состава наземного и космического контуров управления»

2. Срок сдачи студентом законченной работы 04 июня 2018 года

3. Техническое задание и исходные данные к работе

В процессе выполнения магистерской диссертации требуется разработать алгоритмы и программный комплекс, решающий задачу распределения средств управления космическими аппаратами. При разработке необходимо учитывать возможность задействования средств из наземного и космического контуров управления.

4. Перечень подлежащих разработке разделов и этапы выполнения работы

№ п/п	Наименование раздела или этапа	Трудоёмкость в % (от полной трудоёмкости дипломной работы)	Срок выполнения	Прим.

	Анализ литературы по теме работы	5%	10.02.2018 – 13.02.2018	—
	Исследование предметной области и подходов к решению задачи распределения средств управления	10%	15.02.2018 – 24.02.2018	—
	Проектирование архитектуры программного комплекса	12%	25.02.2018 – 05.03.2018	—
	Написание общей части работы	10%	07.03.2018 – 16.03.2018	—
	Разработка серверной части программного комплекса	18%	17.03.2018 – 08.04.2018	—
	Разработка пользовательского веб-интерфейса	15%	09.04.2018 – 25.04.2018	—
	Тестирование и отладка разработанного ПО	8%	26.04.2018 – 15.05.2018	—
	Написание специальной части работы	14%	16.05.2018 – 31.05.2018	—
	Оформление работы	5%	01.06.2018 – 07.06.2018	—
	Сдача материалов в КДП	3%	08.06.2018 – 18.06.2018	—

5. Исходные материалы и пособия

а) Курс системного анализа / А. А. Лебедев. - Москва : Машиностроение, 2010

б) Управление космическими аппаратами и средствами наземного комплекса управления
// Мануйлов Ю.С. СПб.: ВКА имени АФ Можайского, 2010.

в) Django. Подробное руководство / А.А. Головатый, Д. Каплан-Мосс;

г) Управление космическими полетами : учеб.пособие : в 2 ч. / В. А. Соловьёв,
Л.Н. Лысенко, В. E. Любинский;

д) Научно-технические проблемы развития наземного автоматизированного комплекса
управления космическими аппаратами научного и социально-экономического назначения //
Максимов А., Райкунов Г., Шучев В., Космонавтика и ракетостроение, 2011, №4

е) Перспективы создания комплексов управления космическими аппаратами на базе ключевых технологий // Мальцев Г., Стогов Г., Терехов А., ИУС. 2006. № 5.

6. Консультанты по работе с указанием относящихся к ним разделов работы

Раздел	Консультант	Дата
Раздел	Консультант	Задание выдал	Задание принял
1. Подходы к управлению космическими аппаратами		15.02.2018	05.03.2018
2. Формализация задачи распределения средств управления и ее математическая модель		07.03.2018	08.04.2018
3. Программная реализация алгоритма распределения средств управления		16.02.2018	20.04.2018
4. Анализ полученных результатов		09.04.2018	16.05.2018

7. Дата выдачи задания9 февраля 2018 года

Руководитель

(подпись)

Задание принял к исполнению

(подпись)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ
(НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)»

ОТЗЫВ

НАУЧНОГО РУКОВОДИТЕЛЯ О МАГИСТЕРСКОЙ ДИССЕРТАЦИИ

Студент:
Институт:		№6 (Аэрокосмический)			Кафедра:		611Б
Направление подготовки:				27.04.03 Системный анализ и управление		Группа:	М6О-211М-16
Квалификация (степень):				магистр
Наименование темы:			«Разработка алгоритмов и программного обеспечения решения задачи
	распределения средств управления космическими аппаратами из состава наземного и
	космического контуров управления»

Руководитель Малышев Вениамин Васильевич, д.т.н., профессор, зав. каф. 604 МАИ

(Фамилия Имя Отчество, ученая степень, ученое звание, должность и место работы)

Магистерская диссертация. посвящена решению задачи распределения средств управления космическими аппаратами. В процессе работы проведен анализ подходов к управлению космическими аппаратами - рассмотрены особенности и эффективность технологических циклов управления, проведен анализ доступности средств наземного и космического контуров управления. В результате выполнения работы были разработаны алгоритмы и программный комплекса, имеющий возможность построения плана задействования средств из состава наземного и космического контуров управления.

К основным достоинствам следует отнести полное соответствие выполненной работы поставленному заданию. Результат решения задачи рассмотрен на примерах, иллюстрирующих целесообразность применения разработанных алгоритмов. Отмечу, что магистрант на протяжении всего времени обучения проявлял себя как сформировавшийся специалист. Автор проявил самостоятельность и инициативность при решении возникающих проблем. Разработанные алгоритмы реализованы на высоком уровне с использованием современных технологий и высокоуровневых языков программирования Python, JavaScript.

К недостаткам выполненной работы следует отнести поверхностное описание баллистической составляющей, используемой при решении задачи распределения средств управления космическими аппаратами. Однако в рамках описываемой задачи указанное упущение принципиального значения не имеет.

Считаю, что выполненная магистрантом работа удовлетворяет всем предъявленным требованиям и заслуживает высокой оценки, а ее автор – присвоения квалификации магистра по направлению «Системный анализ и управление».

«__» _________ 2018 г. Руководитель Малышев В.В.

(подпись)

ОТЗЫВ КОНСУЛЬТАНТА НА
МАГИСТЕРСКУЮ ДИССЕРТАЦИЮ

СОДЕРЖАНИЕ

РЕФЕРАТ. 5

СОДЕРЖАНИЕ. 6

ВВЕДЕНИЕ. 11

1Подходы к управлению космическими аппаратами с использованием наземного и космического контуров управления. 13

1.1Наземный контур управления космическими аппаратами. 13

1.2Космический контур управления космическими аппаратами. 18

1.3Анализ подходов к управлению космическими аппаратами. 22

1.3.1Особенности технологических циклов управления космическими аппаратами 23

1.3.2Показатели эффективности технологических циклов управления космическими аппаратами в части НКУ.. 25

1.4Анализ доступности средств наземного и космического контуров управления 32

2Формализация задачи распределения средств управления и ее математическая модель 43

2.1Алгоритмы поиска полного подграфа в простом неориентированном графе 46

2.2Вычислительная сложность алгоритмов. 53

2.3Критерии оценки задействования наземного и космического контуров управления 57

3Программная реализация алгоритма распределения средств управления. 65

3.1Схема работы.. 67

3.2Серверная часть. 68

3.3Клиентская часть. 70

4Анализ полученных результатов. 75

4.1Методы комплексного задействования наземного и космического контуров управления 75

4.1.1Использование космического контура управления при нехватке наземных средств управления. 75

4.1.2Резервирование сеансов наземного контура управления путем использования средств космического контура управления. 78

4.1.3Совместное использование наземного и космического контуров управления 83

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 91

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.. 92

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения выпускной квалификационной работы магистра проведен анализ подходов к управлению космическими аппаратами, рассмотрен текущий состав и возможности наземного и космического контуров управления. Исследованы технологии управления космическими аппаратами, описаны принципы планирования работы средств наземного и космического контуров управления. Проведено исследование математической модели распределения средств управления, осуществлена ее формализация, позволяющая применять теорию графов к решению поставленной задачи.

Описанная формализация задачи с предложенными алгоритмами поиска полного подграфа в графе рассчитывает план задействования средств управления менее чем за 3 секунды при 100 заявках. Увеличение числа средств управления и космических аппаратов не ведет к экспоненциальному росту вычислительной сложности и времени вычисления. Разработанная модель строит план задействования средств управления из состава наземного и космического контуров управления одновременно.

В результате выполнения работы получены следующие результаты:

1. Исследована и формализована математическая модель процесса распределения средств управления космическими аппаратами. Формализация заключается в трансформации задачи составления расписания к задаче поиска полного подграфа в простом неориентированном графе без петель. В построенном графе вершины – доступные ЗРВ, доли – заявки на проведение СС, а ребра графа – признаки отсутствия конфликтов между ЗРВ.Преимущество метода заключается в возможности использования различных алгоритмов решения задачи планирования путем нахождения клик в графе;

2. Разработаны критерии, влияющие на возможность комплексного задействования наземного и космического контуров управления. В процессе разработки критериев описаны структуры данных, требуемые для планирования – информация о КА, средстве управления и заявке на проведение СС. Критерии включают в себя ограничение бесконфликтности получаемого решения, равномерность распределения средств управления по требованию оператора. Учитывается приоритетность заявок на проведение сеансов связи. Он рассчитывается путем оценки состояния космического аппарата, зависит от наличия особых условий и данных о сроках исполнения заявки;

3. Разработаны методы комплексного задействования наземного и космического контуров управления, позволяющие совместно использовать наземные станции и спутниковые средства ретрансляции при управлении космическими аппаратами;

4. Разработан программный комплекс, позволяющий решать задачу распределения средств управления космическими аппаратами из состава наземного и космического контуров управления.

Разработанные алгоритмы и программный комплекс применимы при решении задач управления в части планирования задействования средств управления космическими аппаратами существующих и перспективных орбитальных группировок.