Информационно-измерительная система для испытаний измерительных каналов космических аппаратов на воздействие полей ионизирующих излучений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Максимов Павел Андреевич

• Максимов Павел Андреевич
• кандидат наук
• 2026

Оглавление диссертации кандидат наук Максимов Павел Андреевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА НА ЭКБ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КАНАЛОВ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

1.1. Анализ структуры и свойств околоземного космического пространства и его влияния на ЭКБ измерительных каналов

1.1.1. Анализ структуры околоземного космического пространства

1.1.2. Исследование свойств околоземного космического пространства

1.1.3. Анализ влияния свойств околоземного космического пространства на изменение его характеристик

1.2. Обзор структур ЭКБ, используемых в составе измерительных каналов бортовых систем космических аппаратов

1.3. Анализ влияния космических лучей на параметры ЭКБ измерительных каналов

1.4. Анализ современных методов и средств проведения испытаний ЭКБ на стойкость к воздействию космических лучей

1.5. Выводы по первой главе

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ЦИФРОВОЙ МОДЕЛИ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КАНАЛА УГЛА ПОВОРОТА КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

2.1. Разработка цифровой модели измерительного канала и входящих в её состав математических моделей элементов

2.1.1. Разработка математической модели АЦП последовательного приближения

2.1.2. Разработка математической модели датчика угла поворота потенциометрического типа

2.1.3. Разработка математической модели элементов конструкции печатной платы

2.2. Математическое моделирование цифровой модели измерительного канала угла поворота космического аппарата

2.3. Разработка структуры программного обеспечения информационно-измерительной системы для персонального компьютера

2.4. Выводы по второй главе

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ И ИХ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КАНАЛА УГЛА ПОВОРОТА КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА

3.1. Разработка испытательной платы информационно-измерительной системы

3.1.1. Разработка подсистемы сбора данных

3.1.2. Разработка подсистемы управления

3.1.3. Разработка подсистемы внесения поправок

3.1.4. Разработка подсистемы питания

3.2. Разработка устройства для измерения температуры

3.3. Разработка структуры программного обеспечения испытательной платы

3.4. Разработка алгоритма работы информационно-измерительной системы

3.5. Выводы по третьей главе

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКИХ И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ АПРОБАЦИЯ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

4.1. Разработка испытательного стенда с использованием информационно -измерительной системы

4.2. Разработка схемы организации и методики проведения испытаний с использованием информационно-измерительной системы

4.3. Анализ характеристик разработанной информационно-измерительной системы

4.4. Макетные испытания измерительного канала угла поворота космического аппарата с использованием разработанной информационно-измерительной системы

4.5. Выводы по четвёртой главе

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Информационно-измерительная система. Схема электрическая принципиальная

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Информационно-измерительная система. Программы управления микроконтроллерами

ПРИЛОЖЕНИЕ В. Информационно-измерительная система. 3Б Модель прибора

ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Документы, подтверждающие использование и внедрение результатов диссертационного исследования

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Информационно-измерительная система для испытаний измерительных каналов космических аппаратов на воздействие полей ионизирующих излучений»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. В рамках национального проекта «Космос» поставлена задача развертывания собственных многоспутниковых низкоорбитальных группировок различного назначения. В условиях ужесточения конкуренции с иностранными разработчиками космических аппаратов (SpaceX, Airbus Defence and Space, China Satellite Network Group) ключевыми факторами становятся сокращение сроков и стоимости разработки при одновременном повышении требований к надежности аппаратуры бортовых систем. При этом одним из ключевых используемых в них элементов являются различные измерительные каналы из состава телеметрических, навигационных, управляющих подвижными элементами и других систем. В процессе работы на параметры измерительного канала влияет околоземное космическое пространство.

Основным методом определения показателей надежности измерительного канала при его эксплуатации в составе бортовых систем космических аппаратов является проведение испытаний. Наиболее трудоемкими из них являются испытания на подтверждение стойкости к воздействию полей ионизирующих излучений. Сегодня их проведение имеет ряд недостатков, связанных с организационными, временными и экономическими факторами.

В диссертационной работе предложено решение, повышающее качество испытаний измерительных каналов бортовых систем космических аппаратов, выполненное на примере измерительного канала угла поворота системы управления ориентацией космического аппарата, которая определяет и поддерживает его положение в космосе. Погрешность осуществляемого измерительным каналом преобразования значения угла поворота в эквивалентный цифровой код зависит от уровня воздействия полей естественного ионизирующего излучения космического пространства. Одним из наиболее значимых для сохранения работоспособности электронной

компонентной базы (ЭКБ) видов естественного ионизирующего излучения являются космические лучи.

Таким образом, одним из критических этапов разработки измерительного канала угла поворота космического аппарата является процесс испытаний ЭКБ и аппаратуры на стойкость к воздействию космических лучей. Для повышения качества бортовых систем космических аппаратов требуются совершенствование существующих методик испытаний ЭКБ, расширение возможностей существующих и создание новых информационно-измерительных систем (ИИС).

Степень разработанности темы исследования. Значительные достижения в области построения и оптимизации ИИС связаны с именами таких ученых, как В. М. Шляндин, В. Г. Кнорринг, П. В. Новицкий, А. В. Фремке, Ю. П. Иванов. Исследования в области изучения состава и параметров космических лучей, положенные в основу методов разработки и измерения параметров стойкой ЭКБ, проводились Д. Ван Алленом, С. Н. Верновым, Б. А. Тверским. Измерения осуществлялись при помощи приборов, установленных на искусственных спутниках Земли: «АР-8», «Электрон 1-4», «Арктика-М». А. И. Чумаковым, Г. И. Зебревым, В. Н. Улимовым, К. И. Таперо, А. С. Петровой, Р. Ридом, К. Пуавье осуществляется широкий спектр исследований в области моделирования воздействия космического пространства на технические характеристики ЭКБ. Осуществляются разработка и составление методик для проведения испытаний ЭКБ на стойкость к воздействию космических лучей в НИЯУ «МИФИ», АО «НИИП», ФГУ ФНЦ «НИИСИ РАН», АО «НИИЭТ», АО «РКС» в рамках деятельности ГК «Роскосмос».

В связи с тем, что воздействие космических лучей на ЭКБ и элементы конструкции измерительного канала является комплексным процессом, сложно поддающимся моделированию, для подтверждения стойкости используются методики испытаний с применением моделирующих и имитирующих установок. Такой подход требует затрат от единиц до нескольких десятков миллионов рублей и длительного ожидания. При этом существует вероятность получения

неудовлетворительных результатов испытаний на подтверждение стойкости измерительного канала к воздействию космических лучей.

На этапе разработки измерительного канала необходимо обосновать применение конкретной ЭКБ и материалов, способных обеспечить заданный уровень стойкости к воздействию космических лучей, однако фактическое ее значение может быть получено только по результатам натурных испытаний. Кроме того, существующая нормативно-техническая документация требует подвергать натурным испытаниям только определенный процент изделий из одной партии, которая направляется на длительное хранение. Для применения ЭКБ, снятых с хранения, для исключения отказов необходима дополнительная проверка соответствия их стойкости к воздействию космических лучей. Также в ряде случаев необходимо проведение испытаний, позволяющих прогнозировать стойкость готового изделия в условиях, отличных

от технических условий на входящую в его состав ЭКБ, что требует аналогичной проверки. Таким образом, проведение натурных испытаний на стойкость к воздействию космических лучей обладает рядом недостатков, которые могут приводить к существенному увеличению экономических и временных затрат при разработке и модификации изделий.

Снизить вероятность получения неудовлетворительных результатов натурных испытаний могло бы проведение на территории предприятия-изготовителя предварительных испытаний разрабатываемых и модифицируемых изделий с учетом влияния на них космических лучей, имитируемых программным путем. С целью повышения качества и надежности аппаратуры космических аппаратов целесообразно проведение дополнительных испытаний в случае применения ЭКБ, взятых после длительного хранения. Также их проведение требуется при необходимости исследования возможности применения ЭКБ в условиях, отличных от указанных в их технических условиях.

Для проведения подобных испытаний целесообразно использовать ИИС,

которая позволяет учитывать изменение коэффициента передачи ЭКБ при

воздействии космических лучей на основе их математических моделей. Такие

7

модели могут быть сформированы на основе данных, полученных по результатам натурных испытаний ЭКБ и внесенных в электронный паспорт изделия.

В этой связи особую актуальность приобретает задача разработки ИИС и методики проведения испытаний измерительных каналов космических аппаратов с использованием программной имитации воздействия космических лучей на изменение коэффициента передачи ЭКБ из их состава. Это позволит снизить вероятность получения неудовлетворительных результатов испытаний, уменьшить временные и экономические затраты, упростить процесс проектирования и испытаний бортовых систем космических аппаратов.

Целью диссертационной работы является разработка информационно-измерительной системы и новой методики проведения испытаний измерительного канала угла поворота космического аппарата, которая отличается возможностью автоматизированного учета воздействия космических лучей на коэффициент передачи ЭКБ испытуемого объекта при помощи ее математических моделей.

Основные задачи исследования:

1. Анализ и оценка влияния свойств, характеристик околоземного космического пространства на изменение коэффициента передачи ЭКБ измерительного канала угла поворота космического аппарата, функционирующего в заданном электрическом и температурном режиме.

2. Разработка математических моделей ЭКБ, позволяющих описать изменение коэффициента передачи под воздействием накопления энергии и единичных событий, вызываемых воздействием космических лучей, с учетом температурного и электрического режима.

3. Разработка структуры, программного и аппаратного обеспечения информационно-измерительной системы, позволяющей определять и вносить изменения в выходные сигналы ЭКБ измерительного канала угла поворота космического аппарата при одновременном физическом воздействии температуры и программной имитации влияния космических лучей.

4. Разработка новой методики предварительных испытаний, позволяющей подтвердить стойкость ЭКБ измерительного канала угла поворота космического аппарата к воздействию космических лучей без применения моделирующих и имитирующих установок.

Объект исследования: информационно-измерительная система для испытаний измерительных каналов космических аппаратов на воздействие полей ионизирующих излучений.

Предмет исследования: алгоритм функционирования информационно-измерительной системы и методика проведения предварительных испытаний измерительного канала угла поворота космического аппарата.

Методы исследования. Для решения поставленных задач применялись методы математического анализа, теории электрических цепей, математического моделирования. Математические вычисления проводились с использованием пакета Mathcad. Разработка программ микроконтроллеров, программируемой логической матрицы из состава ИИС и программы для персонального компьютера (ПК) проводилась в средах Keil uVision, Xilinx ISE, Visual Studio Code. Разработка и моделирование аппаратной части проведена в Altium Designer, Siemens HyperLynx.

Достоверность результатов подтверждена путем математического моделирования, проведенного с учетом законов и положений, справедливость которых общепризнана, а также результатами натурных испытаний отдельных образцов ЭКБ на стойкость к воздействию космических лучей.

Научная новизна:

1. Предложено научное решение, способствующее повышению надежности и сокращению времени испытаний измерительного канала угла поворота космического аппарата, отличающееся использованием математических моделей для определения изменения коэффициента передачи ЭКБ в условиях воздействия на нее космических лучей (2.2.4, п. 1, 2.2.11, п. 3).

2. Разработаны структура, алгоритм функционирования программных

и аппаратных средств макетного образца перспективной информационно-

9

измерительной системы, используемой при проведении испытаний измерительного канала угла поворота космического аппарата (2.2.11, п. 3).

3. Предложено научное решение для проведения испытаний измерительного канала угла поворота космического аппарата на воздействие космических лучей, реализуемое перспективной информационно-измерительной системой, осуществляющей введение изменений в выходные сигналы ЭКБ на основе разработанного программного и аппаратного обеспечения (2.2.4, п. 1, 2.2.11, п. 1, 3).

4. Разработана новая методика проведения предварительных испытаний, позволяющая повысить эффективность производства измерительного канала угла поворота космического аппарата посредством использования информационно-измерительной системы, отличающейся возможностью учитывать влияние космических лучей на выходные сигналы ЭКБ (2.2.4, п. 2, 2.2.11, п. 8).

Практическая значимость.

1. Разработаны математические модели ЭКБ измерительного канала угла поворота космического аппарата на основе априорных данных, позволяющие прогнозировать с вероятностью 0,95 изменение коэффициента передачи ЭКБ при воздействии космических лучей с погрешностью не более 15 % относительно результатов натурных испытаний.

2. Разработаны структура, алгоритм функционирования, программное и аппаратное обеспечение информационно-измерительной системы, которая включает использование цифровой модели измерительного канала угла поворота космического аппарата и позволяет имитировать влияние космических лучей с заданными параметрами на исследуемый объект, сокращая время проведения испытаний до 4-8 ч.

3. Создан макет информационно-измерительной системы, предназначенной для испытаний измерительного канала угла поворота космического аппарата при программной имитации воздействия космических лучей на входящую

в его состав ЭКБ в полосе частот до 1 МГц с погрешностью вносимых изменений не более 2 % в диапазоне температур от минус 60 °С до плюс 125 °С.

4. Разработана новая методика проведения предварительных испытаний, основанная на использовании цифровой модели измерительного канала угла поворота космического аппарата, учитывающей влияние космических лучей, что позволяет исключить проведение повторных натурных испытаний стоимостью несколько десятков миллионов рублей.

На защиту выносятся:

1. Научное решение, способствующее повышению надежности и сокращению времени испытаний измерительного канала угла поворота космического аппарата, отличающееся использованием математических моделей для прогнозирования с вероятностью 0,95 изменения коэффициента передачи ЭКБ в условиях воздействия на нее космических лучей с погрешностью не более 15 % относительно результатов натурных испытаний.

2. Структура, алгоритм функционирования программных и аппаратных средств макетного образца перспективной информационно-измерительной системы, используемой при проведении испытаний измерительного канала угла поворота космического аппарата, позволяющей имитировать влияние космических лучей с заданными параметрами на исследуемый объект, сокращая время проведения испытаний до 4-8 ч.

3. Научное решение для проведения испытаний измерительного канала угла поворота космического аппарата на воздействие космических лучей, реализуемое перспективной информационно-измерительной системой, осуществляющей введение изменений в выходные сигналы ЭКБ на основе разработанного программного и аппаратного обеспечения для полосы частот до 1 МГц с погрешностью вносимых изменений не более 2 % в диапазоне температур от минус 60 ° до плюс 125 °.

4. Новая методика проведения предварительных испытаний, позволяющая

повысить эффективность производства измерительного канала угла поворота

космического аппарата посредством использования информационно-

11

измерительной системы, отличающейся возможностью учитывать влияние космических лучей на выходные сигналы ЭКБ, что позволяет исключить проведение повторных натурных испытаний стоимостью несколько десятков миллионов рублей.

Реализация результатов исследования. Результаты диссертационного исследования использованы и внедрены в виде:

1) цифровой модели измерительного канала бортовой системы космического аппарата, учитывающей изменение коэффициента передачи входящей в его состав ЭКБ под воздействием космических лучей, используемой АО «ПНИЭИ» в технологическом процессе изготовления печатных плат измерительных каналов;

2) методики проведения испытаний, позволяющей подтверждать стойкость радиоэлектронной аппаратуры к воздействию полей ионизирующих излучений путем имитации сложно воспроизводимого в реальных условиях воздействия ионизирующего излучения, используемой в АО «НИИФИ»;

3) теоретических и практических результатов, используемых в процессе изучения учебных дисциплин студентами технических специальностей Пензенского государственного университета по направлениям 27.05.02 «Эксплуатация средств измерений военного назначения и их проверка» и 11.05.01 «Радиоэлектронные системы и комплексы» в интересах ГК «Роскосмос».

Апробация работы. Основные положения работы были представлены на международных и всероссийских конференциях: XXIV Международной конференции «2021 Wave Electronics and Its Application in Information and Telecommunication Systems» (г. Санкт-Петербург, 2021); Всероссийской научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов, посвященной 80-летию Пензенского государственного университета «Актуальные проблемы науки и образования» (г. Пенза, 2023); XVI Международной научно-технической конференции с элементами научной школы и конкурсом научно-исследовательских работ для студентов, аспирантов и

молодых ученых «Методы, средства и технологии получения и обработки измерительной информации (Шляндинские чтения - 2024)» (г. Пенза, 2024).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных трудов, из них 4 статьи - в журналах ВАК при Министерстве науки и высшего образования РФ, 7 статей - в других журналах и сборниках по материалам конференций.

Личный вклад автора.

Результаты, изложенные в диссертационной работе, получены автором лично или при непосредственном его участии. Вклад автора включает формулировку целей и задач исследования и выбор путей их решения. Основная часть материалов статей подготовлена автором лично.

Объём и структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырёх глав, списка литературы из 106 наименований и 4 приложений. В работе содержится 56 рисунков и 10 таблиц. Общий объём диссертации без учёта приложений составляет 132 страницы.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА НА ЭКБ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КАНАЛОВ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

1.1. Анализ структуры и свойств околоземного космического пространства и его влияния на ЭКБ измерительных каналов

1.1.1. Анализ структуры околоземного космического пространства

Для космических аппаратов, функционирующих в условиях околоземного космического пространства (ОКП) основными причинами, вызывающими деградацию параметров и отказы бортовых систем являются: тепловое излучение Солнца, планет и космического пространства, космическая плазма, невесомость, поля ионизирующих излучений естественного происхождения, космический вакуум, собственная внешняя атмосфера, замкнутый объём, микрометеориты [1-6].

Анализ причин выхода из строя бортовых систем (БС) космических аппаратов (КА) и исследование характеристик околоземного космического пространства, проводимых при помощи искусственных спутников Земли, показывает что статистически доминирующей причиной, вызывающей сбои в работе изделий электронной техники в составе БС КА, является воздействие полей ионизирующих излучений естественного происхождения (рисунок 1) [7].

Основной составляющей полей ионизирующих излучений, связанной с процессами передачи энергии материалам применяемых в изделиях космической техники электронных компонентов и элементов конструкции, вызывающей их деградацию и различные виды сбоев, являются частицы космических лучей, захваченные геомагнитным полем Земли.

Рисунок 1. Статистика отказов бортовой аппаратуры КА

Космические лучи (КЛ) - это потоки высокоэнергетических элементарных частиц, фотонов и ядер атомов химических элементов, заполняющих межпланетное и межзвёздное пространство. Физическая природа и структура космических лучей носит комплексный характер, обусловленный множественностью источников их происхождения и механизмов ускорения. Принято подразделять космические лучи на две основные составляющие.

Первой являются галактические космические лучи (ГКЛ), имеющие внесолнечное происхождение и включающие в себя пять групп частиц - протоны (85-90%), электроны, альфа-частицы, ¿-группу (лёгкие ионы с атомными номерами 2 = 3-5), М-группу (2 = 6-9), Я-группу ((2 > 10) вплоть до железа. Ко второй относят солнечные космические лучи (СКЛ), генерируемые в результате солнечных вспышек и корональных выбросов массы (КВМ) [8, 9] и состоящие преимущественно из протонов с содержанием некоторого количества альфа-частиц (5-10%) и высокоэнергетичных частиц от никеля до углерода (с преобладанием кислорода) [10, 11].

СКЛ и ГКЛ не дают существенного вклада в процессы медленной деградации, связанные с постепенным накоплением энергии в объёме материалов ЭКБ и элементов конструкции бортовых систем космических

аппаратов, но являются причинами возникновения эффектов, связанных с быстрой передачей больших значений энергии в так называемом чувствительном объёме вещества различных типов ЭКБ [12]. В то же время значительное влияние на процесс постепенного накопления энергии в объёме материалов ЭКБ и элементов конструкции бортовых систем космических аппаратов оказывают потоки заряженных частиц космических лучей, захваченных магнитосферой Земли [13] в областях, называемых радиационными поясами Земли (РПЗ) [14].

Магнитосфера Земли - область околоземного космического пространства, в которой невозмущённый поток солнечной плазмы (рисунок 2, А) деформирует и обжимает геомагнитное поле, образуя некоторую полость [6]. В данной области можно выделить четыре основные зоны, различающиеся по своим параметрам [6]: внешний пояс радиации (рисунок 2, Б), внешний электронный пояс, максимум интенсивности которого находится на расстоянии 4-5 земных радиусов от центра Земли в экваториальной плоскости; протонный пояс на расстоянии 3-3,5 земных радиуса; внутренний электронный пояс на расстоянии ниже 3 земных радиусов.

Рисунок 2. Схема магнитосферы земли

16

Помимо указанных зон магнитосферы, структурно значимых в контексте воздействия высокоэнергетичных частиц на космический аппарат, выделяют также область Южно-Атлантической магнитной аномалии (ЮАА) [15].

В области ЮАА из-за значительного смещения геомагнитного диполя относительно центра Земли и неоднородности магнитного поля, внутренний радиационный пояс (в первую очередь протонный пояс высоких энергий) опускается на минимальные высоты (200-1000 км) [16, 17]. Снижение высоты внутреннего радиационного пояса объясняется тем, что плотность потоков захваченных протонов с энергиями в десятки и сотни МэВ в пределах ЮжноАтлантической магнитной аномалии на несколько порядков выше, чем на сопоставимых высотах в других регионах [18], что может оказывать значительное влияние на БС КА, чьи орбитальные траектории проходят через данный участок.

Выделяют также и полярные регионы ОКП, которые характеризуются разомкнутыми силовыми линиями магнитного поля, ведущими в хвост магнитосферы и межпланетное пространство, где имеет место практически невозмущённый поток солнечных космических лучей, влияние которого может значительно сказываться в моменты солнечных вспышек и КВМ за счёт значительного повышения интенсивности излучения [19, 20].

Таким образом, выбор типа орбиты космического аппарата и её параметры в существующей структуре ОКП значительным образом влияют на уровень и характер воздействия частиц космических лучей на бортовую аппаратуру космических аппаратов на протяжение всего срока его функционирования, данным вопросам посвящен ряд работ.

Для низкой околоземной орбиты (НОО, 700-1500 км), на которой находятся аппараты дистанционного зондирования земли, пилотируемые станции и «кубсаты», последние из которых выполняются с наименьшей защитой и применением коммерческой электроники [19, 21-23], особый риск представляет ЮАА при низком наклонении и полярные области Земли.

Солнечно-синхронная орбита (ССО, 600-800 км), также используемая для спутников дистанционного зондирования Земли, представляет орбиту с высоким наклонением. Данная орбита по степени подверженности КА влиянию космических лучей соответствует НОО [19].

Средневысотные круговые орбиты (СКО, 5000-15000 км), используемые для выведения навигационных спутников, расположены между внешним электронным и внутренним протонным поясами. Несмотря на то, что их расположение позволяет избежать пиков интенсивности РПЗ, сообщаемая космическому аппарату энергия в среднем выше за счёт воздействия электронов и протонов более высоких энергий. Наклонение орбит навигационных спутников на СКО также определяет, будут ли они проходить через экваториальные и полярные области, подвергаясь дополнительным воздействиям [19].

Высокоэллиптическая орбита, высота в апогее которой значительно превышает высоту перигея, используемая в том числе для спутников связи высоких широт, обладает тем недостатком, что космический аппарат регулярно пересекает РПЗ (500-40000 км) при каждом витке. Это приводит к циклическому облучению частицами со всеми типовыми энергиями и интенсивностями, что сокращает срок активного существования (САС) за счёт подверженности всем видам эффектов, вызываемых воздействием частиц КЛ [19, 24].

Геостационарная орбита (ГСО, 35786 км над экватором), используемая для спутников телевещания и связи, расположена непосредственно внутри внешнего электронного радиационного пояса. При наличии нулевого наклонения КА здесь может постоянно находится в экваториальной плоскости, где интенсивность электронных потоков максимальна [19, 25], что значительно уменьшает срок его эксплуатации.

Таким образом САС космического аппарата зависит от пространственной

структуры магнитосферы, обладающей сложной, неоднородной и динамически

изменяющейся энергетической обстановкой. Выбранные параметры орбиты (тип,

высота, наклонение), на которой эксплуатируется КА, являются критическими,

так как определяют распределение времени пребывания аппарата в различных

18

областях околоземного космического пространства. В этой связи единственным, что может обеспечить требуемый срок работы КА, надёжность и качество выполнения заложенных в него функций, является применяемая ЭКБ и параметры конструкции, используемые в составе бортовых систем.

1.1.2. Исследование свойств околоземного космического пространства

Наиболее часто используемыми физическими величинами при описании характеристик частиц космических лучей и их взаимодействия с веществом являются следующие [4, 10]: поток ^ (1) и флюенс Ф (2) частиц, показывающие отношение числа высокоэнергетичных частиц проходящих через данную поверхность за интервал времени & к этому интервалу и число частиц, проникающих в элементарную сферу к площади й$> центрального сечения этой сферы соответственно:

К дозиметрическим величинам, определяющим накопление в объёме вещества энергии, переданной высокоэнергичными частицами космических лучей, относятся накопленная энергия В и мощность накопления энергии излучения Ь, отражающие отношение средней энергии преданной веществу в элементарном объёме к массе &т вещества в этом объёме (3) и отношение приращения за интервал & к этому интервалу (4):

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Максимов Павел Андреевич, 2026 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. The Natural Radiation Environment inside Spacecraft / J.H. Adams // IEEE Transactions on Nuclear Science 29 (1982): 2095-2100. - PP. 2095-2100.

2. Действие проникающей радиации на изделия электронной техники / В.М. Кулаков, Е.А. Ладыгин, В.И. Шаховцов и др.; под ред. Е.А. Ладыгина // М.: Сов. радио, 1980. - 224 с., ил.

3. Радиационная технология твердотельных электронных приборов / Е.А. Ладыгин // М.: ЦНИИ «Электроника», 1976 - 112 с.

4. Действие космической радиации на интегральные схемы / А. И. Чумаков // Москва: Радио и связь, 2004. — 319 с.: ил., табл.: 22 см.; ISBN 5-25601745-4.

5. Радиационные эффекты в КМОП ИС / А.Ю. Никифоров, В.А. Телец,

A.И. Чумаков // М.: Радио и связь, 1994. - 164 с. с ил.

6. Основы теоретической космофизики: избр. тр. / Б. А. Тверской; [сост. М.Ф. Бахарева и др.]; Моск. гос. ун-т им. М. В. Ломоносова // Москва: УРСС, 2004. — 365, [1] с., [5] л. ил., портр.: ил., факс.: 25 см.; ISBN 5-354-00647-3.

7. The Impact of Space Radiation Environment on Satellites Operation in Near-Earth Space / U.J. Nwankwo, N.N. Jibiri, M. Kio // Satellites Missions and Technologies for Geosciences. IntechOpen; 2020 - D0I:10.5772/intechopen.90115

8. Развитие корональных выбросов массы, вспышек и ударных волн /

B. Гречнев, А. Уралов, А. Кочанов [и др.] // Всероссийская конференция по солнечно-земной физике, посвященная 100-летию со дня рождения члена-корреспондента РАН В.Е. Степанова, Иркутск, 16-21 сентября 2013 года. -Иркутск: Институт солнечно-земной физики Сибирского отделения Российской академии наук, 2013. - С. 6.

9. Выбросы корональной массы и магнитная буря 27 февраля 2023 года по наблюдениям межпланетных мерцаний на радиотелескопе БСА ФИАН / В.Р. Лукманов, И.В. Чашей, С.А. Тюльбашев // Краткие сообщения по физике ФИАН. 2023. №7. - С. 3-12.

10. Радиационные эффекты в кремниевых интегральных схемах космического применения. Монография / К.И. Таперо, В.Н. Улимов, А.М. Членов // Москва: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. - 340 с. - ISBN 978-59963-0903-0.

11. Модуляция галактических космических лучей корональными выбросами массы в межпланетном пространстве / Е.А. Чучков, В.И. Тулупов, В.П. Охлопков, Г.П. Любимов // Вестник Московского университета. Серия 3. Физика. Астрономия. 2009. №3. - С. 90-93

12. Модель радиационных эффектов воздействия тяжелых заряженных частиц в КМОП-элементах микросхем / Т.П. Беляева, К.В. Зольников, К.И. Таперо, В.А. Смерек // Программные продукты и системы. 2011. №3. - С. 17-21.

13. Динамика релятивистских электронов в магнитосфере Земли (роль волновых процессов в ускорении и воздействие на космические аппараты) / Романова, Н.В.: специальность 25.00.10 "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых": диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук // Москва, 2011. - 140 с.

14. Динамика радиационных поясов Земли / Л.В. Тверская // Вестник Московского университета. Серия 3: Физика. Астрономия. - 2010. - №2 4. - С. 1217.

15. Радиационные воздействия на материалы космических аппаратов: учебное пособие / Л.С. Новиков; Московский гос. ун-т им. М.В. Ломоносова, Науч.-исслед. ин-т ядерной физики им. Д.В. Скобельцына // Москва: Унив. книга, 2010. - 191 с. - ISBN 978-5-91304-190-6.

16. Влияние южно-атлантической магнитной аномалии на инжекцию высокоэнергичных электронов из радиационных поясов Земли / А.О. Рябов // Материалы 22-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса», Москва, 11-15 ноября 2024 года. - Москва: Институт космических исследований Российской академии наук, 2024. - С. 56.

17. Учет влияния пространственной ориентации Международной космической станции на мощность дозы при прохождении Южно-атлантической аномалии / С.Г. Дробышев, В.В. Бенгин // Авиакосмическая и экологическая медицина. - 2009. - Т. 43, № 5. - С. 58-63.

18. Электростатическая неустойчивость и плазменные неоднородности в верхней ионосфере в районе Южно-Атлантической геомагнитной аномалии / Г.Л. Гдалевич, В.Ф. Губский, Н.И. Ижовкина, В.Д. Озеров // Космические исследования. - 2001. - Т. 39, № 6. - С. 665-668.

19. Типы орбит и их влияние на построение системы ориентации и стабилизации искусственных спутников Земли / С.И. Козлов, И.К. Козловский, А.И. Хохлов // Мировая наука. - 2018. - № 4(13). - С. 324-334.

20. Определение радиационной нагрузки в космическом аппарате при полете по высокоширотной орбите: специальность 01.03.03 "Физика Солнца": диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук / И.А. Золотарев // Москва, 2022. - 114 с.

21. Революционный вызов роев CubeSat / О. Кара, Р. Берклэнд, Л. Чжан, У. Кайтац // ВКС. 2018. №2 (95). - С. 58-65.

22. Космические запуски в 2020-2021 годах: глобальные тенденции и достижения в освоении космоса / И.С. Топорков, А.А. Романов, Д.В. Дианов, С.В. Черкас // Военная мысль. 2023. №1. - С. 96-131.

23. Radiation tolerant VLSI circuits in standard deep submicron CMOS technologies for the LHC experiments: practical design aspects / G. Anelli et al // IEEE Transactions on Nuclear Science, vol. 46, no. 6, pp. 1690-1696, Dec. 1999.

24. Волоконно-оптическая система передачи информации / В.Д. Бурков, С.В. Перминов, Ю.С. Капранов // Вестник МГУЛ - Лесной вестник. 2011. №3. -С. 157-169.

25. Оптимизация поглощенной дозы радиации при перелётах на геостационарную орбиту с малой тягой / А.Е. Старченко. - Труды МФТИ. 2015. №4 (28). - С. 192-204.

26. Моделирование дозовых и одиночных радиационных эффектов в кремниевых микро- и наноэлектронных структурах для целей проектирования и прогнозирования: диссертация ... доктора технических наук: 05.27.01 / Г.И. Зебрев; [Место защиты: Моск. гос. инженерно-физ. ин-т] // Москва, 2009. - 156 с.: ил.

27. Радиационные эффекты в кремниевых интегральных схемах высокой степени интеграции / Г.И. Зебрев // НИЯУ МИФИ, 2010. - 148 с.: ил.

28. Устройства для контроля радиационной обстановки на космическом аппарате / Н.Д. Сёмкин, П.Г. Плохотниченко, А.Б. Ильин, М.П. Калаев, Д.М. Рязанов, Р.А. Помельников // Вестник СГАУ. 2015. №1. - С. 58-72.

29. Многоспутниковый оперативный мониторинг околоземной радиации в рамках проекта "Универсат-СОКРАТ" / М.И. Панасюк, М.В. Подзолко, В.В. Калегаев, А.С. Ковтюх, Н.В. Кузнецов, В.И. Оседло, В.Л. Петров, Е.П. Попова, А.Ю. Поройков, И.А. Рубинштейн, С.И. Свертилов, В.И. Тулупов, И.В. Яшин // Вестник Московского университета. Серия 3. Физика. Астрономия. 2018. №6. - С. 104-111.

30. Исследование свойств радиоэлектронных элементов при воздействии ионизационного потока: учеб. Пособие / С.В. Цаплин и др. // Самара: изд-во Самарского университета, 2018 - 180 с.: ил.

31. Моделирование воздействия ионизирующих и ионосферных частиц на полимерные пленки / И.В. Верхотурова, М.С. Быковский, А.В. Аврашенко, К.К. Тяжелкова // Вестник Амурского государственного университета. Серия: Естественные и экономические науки. 2018. №81. - С. 28-33.

32. Низкоэнергетическая электромагнитная физика в Geant4 / А.Н. Дудин, В.В. Нещименко - Вестник Амурского государственного университета. Серия: Естественные и экономические науки. 2019. №85. - С. 44-50.

33. Влияние солнечных вспышек на радиационную обстановку в околоземном космическом пространстве в марте-апреле 2013 г. - возможности оперативного мониторинга / И.Н. Мягкова, В.О. Баринова, С.Ю. Бобровников, О.Г. Баринов, Н.А. Власова, С.А. Доленко, В.В. Калегаев, Е.А. Муравьева, М.О.

123

Рязанцева, В.Р. Широкий, Ю.С. Шугай // Вестник Московского университета. Серия 3. Физика. Астрономия. 2013. №5. - С. 71-79.

34. Космическая погода и риски космической деятельности / В.Д. Кузнецов // Космическая техника и технологии. 2014. №3 (6). - С. 3-13.

35. Учет влияния геомагнитных бурь при проектировании различных систем / И.А. Скороходов, С.В. Тасенко, П.В. Шатов, И.В. Гецелев М.В. Подзолко. - Известия ЮФУ. Технические науки. 2013. №7 (144). - С. 160-166.

36. Влияние всплесков солнечного радиоизлучения и магнитных бурь на регистрацию сигналов ГНСС во время события мая 2024 г. / И.В. Билдаев, А.А. Ишин. - Вестник науки. 2025. №6 (87). - С. 1694-1706.

37. Влияние вариаций галактических космических лучей на динамические процессы в нижней атмосфере / И.В. Артамонова, С.В. Веретененко // Вестник СПбГУ. Серия 4. Физика. Химия. 2011. №2. - С. 15-23.

38. 11-летний цикл солнечной активности и конфигурации планет / В.П. Охлопков // Вестник Московского университета. Серия 3. Физика. Астрономия. 2014. №3. - С. 50-55.

39. Преобразователи информации в системах управления / В.И. Бойков, С.В. Быстров, С.М. Власов, В.В. Григорьев, Н.А. Николаев, О.С. Нуйя. Часть 1 // СПб: Университет ИТМО, 2020 - 65 с.

40. Датчики близости / положения / расстояния. Важные обновления и дальнейшие перспективы / С. Сысоева // Компоненты и Технологии. 2008. №80. - С. 44-54.

41. Датчики: Справочное пособие / Под общ. ред. В.М. Шарапова, Е.С. Полищука // Москва: Техносфера, 2012. - 624 с.

42. Особенности построения устройств с магниторезистивными датчиками / Н.П. Рогатых // Теория и практика современной науки. 2019. №6 (48). С. 404-411.

43. Потенциометрический датчик линейных перемещений / А.А. Выставкин // Известия ТулГУ. Технические науки. 2015. №12-1. - С. 234-241.

44. Моделирование потенциометрического датчика уровня и оценка погрешности / А.П. Смирнов, Е.С. Риттер, А.А. Савостин, Д.В. Риттер, С.С. Молдахметов. - Вестник Университета Шакарима. Серия технические науки. 2024. №1. - C. 28-38.

45. Методические и технические средства прогнозирования радиационной стойкости КМОП АЦП и ЦАП / А.А. Демидов.: диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук: 05.13.05 // Москва, 2000.- 223 с.: ил. РГБ ОД, 61 02-5/313-5.

46. Проектирование низкотемпературных и радиационно-стойких аналоговых микросхем для обработки сигналов датчиков: монография / Авторы: Н.Н. Прокопенко, О.В. Дворников, А.В. Булгакова // М.: СОЛОН-Пресс, 2021. -200 с.

47. Радиационно-стойкие компоненты полузаказных аналоговых микросхем / О.В. Дворников, В.А. Чеховский, Н.Н. Прокопенко, Я.Д. Галкин, А.В. Кунц, В.Е. Чумаков. - Известия вузов. Электроника. 2022. №3. - С. 308321.

48. Этапы проектирования радиационно-стойких микросхем / К.В. Зольников // Фундаментальные и прикладные исследования: проблемы и результаты. 2013. №6. - С. 117-122.

49. Биполярный транзистор с изолированным затвором, изготовленный в объемном кремнии и по технологии «Кремний на изоляторе» / И. Шелибак, И.Ю. Ловшенко, В.Р. Стемпицкий // Доклады БГУИР. 2016. №8 (102). - С. 89-93.

50. Высокоскоростные аналого-цифровые преобразователи на КМОП-транзисторах и подложках «Кремний на изоляторе» / С.И. Рембеза, В.С. Кононов // Вестник ВГТУ. 2010. №12. - C. 206-212.

51. Влияние импульсных ионизирующих излучений на усилители выборки-хранения с КМОП-структурой и подложкой «Кремний на изоляторе» / С.И. Рембеза, В.С. Кононов // Вестник ВГТУ. 2011. №3. - С. 47-49.

52. Высокоскоростные аналого-цифровые преобразователи на КМОП-транзисторах и подложках «Кремний на изоляторе» / С.И. Рембеза, В.С. Кононов. - Вестник ВГТУ. 2010. №12. - С. 206-212.

53. Обеспечение радиационной стойкости аналоговых интегральных схем / О.В. Дворников, В.А. Чеховский, В.Л. Дятлов, Ю.В. Богатырев, С.Б. Ластовский // Доклады БГУИР. 2012. №4 (66). - С. 105-110.

54. Радиационно-стойкие линейные стабилизаторы напряжения со сверхнизким падением напряжения для ракетно-космической техники / В. Жданкин // Компоненты и Технологии. 2011. №7 (120). - С. 124-128.

55. DICE КМОП КНИИ-триггер, устойчивый к воздействию тяжелых заряженных частиц для применения в приемных трактах / В.П. Тимошенков, И.А. Фатеев // Известия вузов. Электроника. 2017. №4. - С. 402-406.

56. Радиационно-устойчивая ячейка SRAM / С.Ф. Тюрин - Вестник ПНИПУ. Электротехника, информационные технологии, системы управления. 2014. №12. - C. 14-30.

57. Сбоеустойчивый микроконтроллер на базе ядра ARM Cortex-M4F для систем с повышенными требованиями надежности, разработанный ЗАО ПКК «Миландр» / C. Шумилин, М. Какоулин // Компоненты и Технологии. 2013. №12 (149). - С. 90-92.

58. Динамическая оперативная память с резервированием транзисторов / С.Ф. Тюрин // Вестник Пермского университета. Серия: Математика. Механика. Информатика. 2016. №4 (35). - С. 58-62

59. Логические элементы с избыточным базисом / С.Ф. Тюрин // Вестник Пермского университета. Серия: Математика. Механика. Информатика. 2013. №3 (22). - С. 91-105.

60. Однокристальные вычислительные системы ответственного применения / О.В. Непомнящий, А.В. Хныкин, Н.А. Мамбеталиев // Космические аппараты и технологии. 2013. №2 (4). - С. 54-57.

61. Методы защиты микросхем от воздействия тяжелых заряженных частиц / В.К. Зольников // Фундаментальные и прикладные исследования: проблемы и результаты. 2013. №6.

62. Использование информационной избыточности при построении сбоеустойчивых комбинационных схем / С.В. Гаврилов, С.И. Гуров, Д.В. Тельпухов, Т.Д. Жукова // ТВИМ. 2018. №2 (39). - С. 113-117.

63. Использование кодов Рида-Соломона для восстановления поврежденных файлов / В.В. Иванов, М.Ю. Самсонова // Теория и практика современной науки. 2015. №6 (6). - С. 504-508.

64. Методы синтеза сбоеустойчивых комбинационных КМОП схем, обеспечивающих автоматическое исправление ошибок / А.Л. Стемпковский, Д.В. Тельпухов, Т.Д. Жукова, С.И. Гуров, Р.А. Соловьев // Известия ЮФУ. Технические науки. 2017. №7 (192). - С. 197-210.

65. Радиационно-защитные корпуса для изделий микроэлектроники компании «Тестприбор» / Н. Василенков, А. Максимов // Компоненты и Технологии. 2014. №8 (157). - C. 158-160.

66. Специализированные радиационно-защитные корпуса для изделий микроэлектронной техники / Н. Василенков, А. Максимов, С. Грабчиков, С. Ластовский // Компоненты и технологии. - 2015. - № 6(167). - С. 142-145.

67. The Radiation Performance of Intersil's Commercial Space Plastic Parts / W. H. Newman et. al. // 2017 17th European Conference on Radiation and Its Effects on Components and Systems (RADECS), Geneva, Switzerland, 2017, pp. 1-5.

68. Топологическая норма и радиационная стойкость / А. Попович Александр // Компоненты и Технологии. 2010. №110. - С. 100-102.

69. Radiation Effects on Microcircuits / G.C. Messenger // IEEE Transactions on Nuclear Science, Dec. 1966, vol. 13, no. 6, pp. 141-159.

70. Введение в радиационную физику твердого тела / В.Т. Громов. // Снежинск: Изд-во РФЯЦ-ВНИИТФ, 2007. - 208 с.: ил., табл.: 21 см.

71. Исследование надежности резисторов в условиях воздействия ионизирующего излучения / А.С. Ишков, А.С. Петров, Г.А. Солодимова, Д.Н.

127

Егоров. - Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. 2020. №1 (31). - С. 35-42.

72. Анализ физики отказов для оценки показателей надежности радиоэлектронных приборов современных радиолокационных систем / Н.И. Сидняев, В.П. Савченко, Д.В. Клочкова. - Инженерный журнал: наука и инновации. 2013. №12 (24). - С. 35.

73. Radiation Effects on FR4 Printed Circuit Boards / K. Scheuer, J. Holmes, E. Galyaev, D. Blyth and R. Alarcon // IEEE Transactions on Nuclear Science, Aug. 2020, vol. 67, no. 8, pp. 1846-1851.

74. Разработка скоростного радиационно-стойкого аналого-цифрового преобразователя: диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук: 05.27.01 / А.С. Бережной // Воронеж, 2007 104 с., Библиогр.: с. 95-104 РГБ ОД, 61:07-5/4547

75. Разработка радиационно-стойкого цифро-аналогового преобразователя на основе КМОП-технологии: диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук: 05.27.01 / К.В. Смуров; [Место защиты: Воронеж. гос. техн. ун-т] // Воронеж, 2008. - 115 с.: ил. РГБ ОД, 61:085/1053

76. Сравнительный анализ испытаний электронной компонентной базы на стойкость к воздействию отдельных ядерных частиц на лазерных имитаторах и ускорителях ионов / А.В. Яненко, А.И. Чумаков, А.А. Печенкин, Д.В. Савченков, А.С. Тарараксин, А.Л. Васильев // Спецтехника и связь. 2011. №4-5. - С. 4-7.

77. Увеличение производительности моделирования радиационного переноса при помощи параллельной программы Toolkit for Particle Transport 3 / А.А. Галюзов, М.В. Косов // Программные продукты и системы. 2025. №2. - С. 269-279.

78. Моделирование экспериментов по исследованию нейтронного излучения при помощи программного пакета GEANT4 / А.Н. Сатибеков. -

Вестник Университета Шакарима. Серия технические науки. 2021. №3. - С. 1418.

79. Оценка и анализ влияния ионизирующего излучения на функционирование бортовой радиоэлектронной аппаратуры наноспутника / С.В. Цаплин, С.А. Болычев // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2021. №3. - С. 77-96.

80. The use of the MCNP code for radiation damage calculations / M. Qadr // Математическая физика и компьютерное моделирование. 2021. №1. - С. 70-77.

81. Проблемные вопросы применения методов ускоренных радиационных испытаний электронной компонентной базы / С.А. Авдюшкин, И.А. Максимов, С.Г. Кочура // Сибирский аэрокосмический журнал. 2023. №2. -С. 280-290.

82. Особенности оценки радиационной стойкости космической микро- и наноэлектроники / М.В. Анохин, В.И. Галкин, О.В. Морозов, В.В. Сазонов // Космическая техника и технологии. 2017. №3 (18). - С. 24-33.

83. Нормы испытаний на стойкость к воздействию отдельных частиц: байесовский подход / А.В. Согоян, А.А. Смолин, А.В. Уланова [и др.] // Безопасность информационных технологий. - 2025. - Т. 32, № 1. - С. 30-45.

84. Развитие базовой технологии прогнозирования, оценки и контроля радиационной стойкости изделий микроэлектроники / А.Ю. Никифоров, П.К. Скоробогатов, М.Н. Стриханов, В.А. Телец, А.И. Чумаков // Известия вузов. Электроника. 2012. №5 (97). - С. 18-23.

85. Лазерные имитаторы «Пико» для испытаний электронной компонентной базы на стойкость к воздействию отдельных ядерных частиц / А.Н. Егоров, О.Б. Маврицкий, А.И. Чумаков, А.Ю. Никифоров, В.А. Телец, А.А. Печенкин, А.В. Яненко // Спецтехника и связь. 2011. №4-5. - С. 8-13.

86. Подход к оценке и прогнозированию состояния бортовых вычислительных систем космических аппаратов наблюдения в процессе их применения на основе результатов натурных экспериментов / О.А. Акулов Е.В. Фролков, А.В. Шатунов. - Вестник СГАУ. 2010. №2. - C. 241-247.

129

87. Верификация лазерных испытаний ИС на стойкость к воздействию отдельных ядерных частиц с использованием импульсной гамма-установки / А.Л. Васильев, А.А. Печенкин, А.И. Чумаков, А.В. Яненко, А.С. Артамонов // Спецтехника и связь. 2011. №4-5. - C. 17-20.

88. TCAD-моделирование дозовых радиационных эффектов в суб-100-нм High-k МОП-транзисторных структурах / К.О. Петросянц, Д.А. Попов, Д.В. Быков // Известия вузов. Электроника. 2017. №6. - С. 569-581.

89. Компактная макромодель КНИ/КНС МОП-транзистора, учитывающая радиационные эффекты / К.О. Петросянц, Л.М. Самбурский, И.А. Харитонов, А.П. Ятманов // Известия вузов. Электроника. 2011. №1 (87). - С. 2028.

90. Расчётно-экспериментальная оценка радиационной стойкости биполярных приборов при эксплуатации в переменных условиях космического пространства: диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук: 05.27.01 / А.С. Родин; [Место защиты: Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ] // Москва, 2019. - 133 с.: ил.

91. Радиационно-индуцированная деградация КМОП-операционных усилителей в зависимости от мощности дозы и температуры при облучении / К.И. Таперо, А.С. Петров, В.Н. Улимов // Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. - 2015. - Т. 18, № 4. - С. 291-296.

92. Обеспечение радиационной стойкости бортовой аппаратуры командных радиолиний при длительных сроках активного существования космических аппаратов (Часть 1) / Н.Н. Булгаков, В.Ф. Зинченко // Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы. - 2022. - Т. 9, № 1. - С. 85-96.

93. Модель оценки стойкости полупроводниковых изделий к воздействию высокоэнергетичных протонов космического пространства / М.Е. Пашковский, Е.С. Пашковская, В.Ф. Барабанов // Вестник ВГТУ. 2013. №4. - С. 18-21.

94. Разработка программной среды распределенной системы оценки стойкости полупроводниковых изделий / Е.С. Пашковская, М.Е. Пашковский, В.Ф. Барабанов // Вестник ВГТУ. 2014. №2. - С. 4-7.

95. Организация интерфейса распределённой системы оценки стойкости полупроводниковых изделий / Е.С. Пашковская, М.Е. Пашковский, В.Ф. Барабанов // Вестник ВГТУ. 2015. №1. - С. 47-51.

96. Разработка интегрированного программного комплекса моделирования локальных радиационных эффектов от заряженных частиц космического пространства / М.Е. Пашковский, В.В. Мамута, В.Ф. Барабанов // Вестник ВГТУ. 2011. №1. - С. 15-18.

97. Инъектор сбоев для тестирования микропроцессоров типа система на кристалле к одиночным сбоям / С.А. Чекмарёв // Программные продукты и системы. 2015. №4 (112). - С. 121-125.

98. Автоматизация испытаний интегральных микросхем на стойкость к воздействию отдельных ядерных частиц с использованием аппаратно-программного комплекса National Instruments и технологий. Net / А.С. Тарараксин, Д.В. Савченков, А.А. Печенкин // Спецтехника и связь. 2011. №4-5. - С. 14-17.

99. Аппаратно-программный комплекс для испытаний электронной компонентной базы / А.С. Ишков, П.А. Максимов // Компетентность / Competency (Russia). - 2025. - № 4. - С. 53-57.

100. 3D электромагнитное моделирование медных трасс на печатной плате и получение S-параметров в среде Hyperlynx / П.А. Максимов // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. - 2022. - № 2 (40). - С. 69-74.

101. Исследование влияния параметров материалов стека ячейки защиты информации на ее надежность / П.А. Максимов, А.С. Ишков, М.К. Маркелов // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. - 2021. - № 3 (37). - С. 54-63.

102. Исследование целостности сигналов при дифференциальной

передаче в многослойной печатной плате / Д.В. Егоров, А.С. Ишков, П.А.

Максимов // Актуальные проблемы науки и образования: сборник научных

131

статей по материалам Всероссийской научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов, посвященной 80-летию Пензенского государственного университета (г. Пенза, 19-25 октября 2023 г.). - Пенза: Изд-во ПГУ, 2023. - С. 38-41.

103. Исследование влияния структуры трассы, частоты и скорости нарастания фронтов цифрового сигнала на его целостность / П.А. Максимов, А.С. Ишков // Актуальные проблемы науки и образования: сборник научных статей по материалам Всероссийской научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава, аспирантов и студентов, посвященной 80-летию Пензенского государственного университета (г. Пенза, 19-25 октября 2023 г.). - Пенза: Изд-во ПГУ, 2023. - С. 41-46.

104. Моделирование цепей питания и анализ их влияния на надежность печатной платы в среде Нурег1упх / А.С. Ишков, П.А. Максимов, В. С. Маркелов, П.А. Блинков. // Системы проектирования, моделирования, подготовки производства и управление проектами СЛО/СЛМ/СЛЕ/РБМ: сборник статей XII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием (г. Пенза, 14-15 апреля 2021 г.) / под редакцией И. И. Воячека, А. Е. Зверовщикова, Д. В. Кочеткова. - Т. 12. - Пенза: Приволжский Дом знаний, 2021. - С. 45-50.

105. Алгоритм работы информационно-измерительной системы измерений параметров радиоэлектронной аппаратуры в условиях ионизирующего излучения / А. Г. Дмитриенко, А. С. Ишков, П. А. Максимов // Инжиниринг и технологии. - 2025. - Т. 10 (1). - ёо1: 10.21685/2587-7704-202510-1-21

106. Специализированный стенд проведения измерений параметров адаптивных каналов управления / А. С. Ишков, П. А. Максимов, А. В. Селиверстов // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. - 2025. - № 3. -С. 73-79.

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Информационно-измерительная система. Схема электрическая

принципиальная.

тичл 07 23.

. Т1ДЛЦВ 24

. Т1Л_5РУЕ 2?

.ТЩ_5РЦ1К

чм Ч1:с ИЗ 1- 31

.тич_5Р1лга 32.

Ш I- 61

& 65 & Д,

ТШЕШ д, 1Г

тущнце 18

„ЕЕШКЛП

ЛМЛ 01 63.

1: с: ч

ЛИУБ ^

. 12С_5ПА К5 |- Ь6

7Л д. од.

д.

. ПМЛ5Т 14

ТиЧ_115Т 90

лииас \

. тич_тге 12т

тич_ш 71

.ШЛИ) 65

РА0/ШР/1Ш74_ТХ/ЕТН_М1_(К: РА1/1А1?Т4_1?Х/ЕТЦ_М1_1?Х_[1К РА2/1ЕАКТ2_ТХ/ЕТН_МИ0 РАЗ/1ЕА1?Т2_1?Х/ЕТШ11т РАА/аТЦК/ОТ^ /0АС_ШТ1 РА5/2Р1 иШОТбЛОиШ

РАбЛРПЛЕО/ТГЩЭП РА.7/зп1_маа/Егн_111_ях_0¥ РА8/ТМ1_СИ1/120_Я1 РА9/и5АРТ1_'ГХ/ТМ1_СН2 РАЮЛКАЙТиХ/ТИиНЗ РА11/ТГЛ_СН4 /ОТЩ=5_0Г1 РА12/Т11Ш1?/0Т(5_Р1_ПР

РВО/ТГО_СЛЗЕТН_Ми?ХБ2 рв1/Етнли«оз/т1ю.ст РВ5/5И1Л0а/5РВЛ(Е1 рвб/осиа/и^Аятих рвт/иишжмш/и^тш РВв/ВСт/САШИ Р89/312_Н^/12Си31А РВЮ/5Р12_2СК/12С2_ЗС1/1СА1?ТЭ_ТХ РВП/12С2_50А/Ц5АКТЗ._РХ

РВ13/2Р 12_2СК/ЕТНЛЦГХ01 РВ14/ЭТ2_МЕ0 /ОТС_№Л1 Р815/2Р12_М021/070_Н2ЛР

Р СО/ АО С Т23_М 1 □ /ОТО_Н^_и_Р1_^ТР РС1/АПС123Л11/ЕТИ_М0Е РЕ2/3,12_Ю/ЕТЦ_М_Т)Ф2 РВ/2Р12_Г*Е1/ЕТНЛ_ТХ_аК РС4/ЕТКЛи?Х^/А0Сгцт РС5/ЕТН_М_ЙХ_01/АК12ЛЛ5 РС6/и:АШ_ТХ/ТП8_СН1 РЕ7АЕА1?Тб_|?Х/ТИ6Л2 рсв/пмв_снзЛсю_оа

РСЗ/12СЗ_21А/ТПЗ_С№ 110/5РВ_дХ/иАКТ4_ТХ/1ЯА1!ТЗ_ГХ

т|/1)шигхЛБ№шгх/а11№а

РС12/иАРТ5_ТХ/2Р13_М0Э РГВ/КП^ШТ

5ТМ32РЧ)7Ш6

РШ/РЗЮЗ/САЛПЛХ Р02/иАКТ5^/НМи111 РОЗ/РЯу1Е_Е1К/1БА1?Т2_Ш

РП5/Р5МиМЕ/ШАНТ2_1Х Р06/Р5М^НМАГГ/1ЕА1?Т2_КХ РП7/КЮЕ1/Р5ЮШ Р08/Р5МС_В13/1ЕА1т_ТХ

Р0"Ю/Р5МС_015/и5АКТЗ_£К РВ11/Р2МС_11Е/Р2МС_А16 Р012 /Р2 МС_ АЬЕ /Р2 МС_А17/ ТМ!»_СН1 Ршз/Р5ми18/Т1т_и:

ро^змиа/тминз

Р0Т5/Р5МС_01/Т№_:Н4

ГСТ 5ТМ32РЧП\/ГГ6 РЕО/Р2МСЖО/ВСИи:2

РВ^/МЛЕТЛРСЛЕО/ЗИШЛ РЕУгаОВИ/КШБ

рди/лск-^'лтк РЕ2/Р5МС_А23/ЕТИ_П_ТХСЗ

РАТЗ/ЛГС-МП РЕЗ/ГСМСЛГЭ/ПЧАШЮ

РА15/1ГИ/Э113_И:: РЕ4/РЕИС_А20Л)ЕМЛ4

рвз/лт/зчз.до/зрп.ах РЕ5/Р5МС_А 21 /Т1М9_СН1

РВ2/ВООТ1 воото РЕ6/Р2МС_А22/Т1М9_СН2

РЕ7/Р5Ю4/Т1М1_ЕТК РЕВ/РЭ1СЛ5/ТГ1ИН«/

РС14/05С32^1 РЕ9/Р5НСЛ6/ТПШ1/

рс15/а:сз2_оит РЕЮ/РЭ1С_07/ТИЪЕН2М/

РНОАЕЕЛ РН1/02С_0иТ РЕ11/РЭ1С_[)в/Т1М1_СН2/ РЕ12/Р^МЩ5/ТП1_СНЗН/

РЕ13/Р2мила/Тпш3/ РЕИ/ТЭ1Е_В11/ТН1_СН4 РЕТ5/Р5МС_РТ2/Т1М1_ВКИ

о-

ЛХ_ЕСС,

дсс_итак.

¿1 АК_ЗНИ„

I58 АВС_ОСНИ.

55 тиис_аз.

60 Т1М10_№

TLriJ0.CE, Т1М_1С_06.

АЮА_2. АРС.РА.З

АРС_РА_6. АРС_РА_~ _

АРС_Р6_1 АРС.Р6.2

сткцб_т_р,

CrRI._R._TJ,

АРЦ]А_2

аес_оа_з

АРС_РА_5 АРС-РА_Ь

—рЗ.ЗВ_Т1Л шигег.

—>ов Т1.Н_ТП1,

-г-СВ шцск.

-*0В им_тск

—»ов -»33 шиш

—*св шист.

-

—>св

Т1Н_10_С2_ ТЦЦО.СЗ

ип_10.0ь. тшип.

Подсистема сбора данных

Испытательная плота Схема электрическая принципиальная

...рк_1:с_1а

ШПжФ-

аяжФ

}зв_сти<—

В_Т1И< |-.-.-,

СЗЗ I С« I С61 I С15 I

•,":т"т"т"т

__С62_ пь I

.5

|ф—I—

; УВЫ

: тар

5Тга2Р40ТУЕТ6

УСАР_1; УСАР_2: ь

Р12Л 1ТМ32Р40Т/ЕТь

усар_1 усдр_;

УША

УССО.О 7сса_а УССОЛ ШЦ_1 УССО_1 УСОО_1 7СС0_2 УСС0_2 УССО_1

у:со_з уши

ХС62Ш-2Т0С1МС

УСШТ: УСЕЛТ: УСШТ УСЕЛТ: УСОЛ: УССАУХ УССАиХ

•/с :.;.!:■:: -

уссди:

УССАиХ;

Подсистема питания

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Информационно-измерительная система. Программы управления

микроконтроллерами

Программа управления микроконтроллером подсистемы телеметрии

#include "stm32f4xx_hal.h" #include <string.h> #include <stdlib.h>

#pragma pack(push, 1) typedef struct { uint8_t header[2]; uint8_t packet_type; uint32_t timestamp; float temperatures[4]; float voltages[4]; uint16_t adc_data[8]; uint8_t status; uint16_t crc; } Telemetry_Data_t;

typedef struct { uint8_t header[2]; uint8_t command; uint8_t data[32]; uint16_t crc; } Control_Command_t; #pragma pack(pop)

UART_HandleTypeDef huart1, huart2; I2C_HandleTypeDef hi2c1; ADC_HandleTypeDef hadc1; TIM_HandleTypeDef htim2;

Telemetry_Data_t tm_data; Control_Command_t control_cmd; volatile uint8_t new_data_ready = 0; volatile uint8_t new_control_command = 0;

#define TEMP_SENSOR_1_ADDR 0x48 #define TEMP_SENSOR_2_ADDR 0x49 #define VOLT_SENSOR_1_ADDR 0x50 #define VOLT_SENSOR_2_ADDR 0x51

void System_Init(void) { HAL_Init();

__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();

__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();

__HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();

__HAL_RCC_USART2_CLK_ENABLE();

_HAL_RCC_I2C1 _CLK_ENABLE();

__HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE(); __HAL_RCC_TIM2_CLK_ENABLE();

huart1.Instance = USART1; huart1.Init.BaudRate = 115200;

huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B; huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1; huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE; huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX; HAL_UART_Init(&huart 1);

huart2.Instance = USART2; huart2.Init.BaudRate = 115200;

huart2.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B; huart2.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1; huart2.Init.Parity = UART_PARITY_NONE; huart2.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX; HAL_UART_Init(&huart2);

hi2c1.Instance = I2C1; hi2c1.Init.ClockSpeed = 100000; hi2c1.Init.DutyCycle = I2C_DUTYCYCLE_2; hi2c1.Init.OwnAddress1 = 0;

hi2c1.Init.AddressingMode = I2C_ADDRESSINGMODE_7BIT; HAL_I2C_Init(&hi2c1);

hadc1.Instance = ADC1;

hadc1.Init.ClockPrescaler = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV4; hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B; hadc1.Init.ScanConvMode = ENABLE; hadc1.Init.ContinuousConvMode = ENABLE; hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT; hadc1.Init.NbrOfConversion = 8; hadc1.Init.DMAContinuousRequests = ENABLE; HAL_ADC_Init(&hadc1);

htim2.Instance = TIM2; htim2.Init.Prescaler = 8399;

htim2.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP; htim2.Init.Period = 9999; HAL_TIM_Base_Init(&htim2);

memset(&tm_data, 0, sizeof(tm_data)); tm_data.header[0] = 0xAA; tm_data.header[1] = 0x55; tm_data.packet_type = 0x01;

HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim2);

HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t*)tm_data.adc_data, 8);

HAL_UART_Receive_IT(&huart2, (uint8_t*)&control_cmd,

sizeof(Control_Command_t)); }

void Read_Sensors(void) { uint8_t buffer[2];

if (HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, TEMP_SENSOR_1_ADDR << 1, buffer, 2, 10) == HAL_OK) { int16_t raw = (buffer[0] << 8) | buffer[1]; tm_data.temperatures[0] = (float)raw / 256.0f;

}

if (HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, TEMP_SENSOR_2_ADDR << 1, buffer, 2, 10) == HAL_OK) { int16_t raw = (buffer[0] << 8) | buffer[1]; tm_data.temperatures[1] = (float)raw / 256.0f;

}

if (HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, VOLT_SENSOR_1_ADDR << 1, buffer, 2, 10) == HAL_OK) { int16_t raw = (buffer[0] << 8) | buffer[1]; tm_data.voltages[0] = (float)raw * 0.001f;

}

tm_data.timestamp = HAL_GetTick(); tm_data.crc = (uint16_t)tm_data.timestamp;

}

void Send_To_PC(void) { HAL_UART_Transmit(&huart1, (uint8_t*)&tm_data, sizeof(tm_data), 100);

}

void Send_To_Control_MCU(void) { HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)&tm_data, sizeof(tm_data), 100);

}

void Process_Control_Command(void) { if (control_cmd.header[0] == 0xBB && control_cmd.header[1] == 0x66) { switch (control_cmd.command) { case 0x01: Read_Sensors(); Send_To_PC(); Send_To_Control_MCU(); break; case 0x02: break;

}

}

HAL_UART_Receive_IT(&huart2, (uint8_t*)&control_cmd,

sizeof(Control_Command_t)); }

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) { if (htim->Instance == TIM2) { Read_Sensors(); new_data_ready = 1;

}

}

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) { if (huart->Instance == USART2) { new_control_command = 1;

}

}

int main(void) { System_Init();

while (1) { if (new_data_ready) { Send_To_PC(); Send_To_Control_MCU(); new_data_ready = 0;

}

if (new_control_command) {

Process_Control_Command(); new_control_command = 0;

}

HAL_Delay(10);

}

}

Программа управления микроконтроллером подсистемы телеметрии

#include "stm32f4xx_hal.h" #include <string.h> #include <stdlib.h>

#pragma pack(push, 1) typedef struct { uint8_t header[2]; uint8_t command; uint8_t subcommand; uint16_t data_length; uint8_t data[64]; uint16_t crc; } PC_Command_t;

typedef struct { uint8_t header[2]; uint8_t packet_type; uint32_t timestamp; float temperatures[4]; float voltages[4]; uint16_t adc_data[8]; uint8_t status; uint16_t crc; } Telemetry_Data_t;

typedef struct { uint8_t self_test_status; uint8_t fpga_status; uint8_t power_status; uint8_t correction_status; } System_Status_t; #pragma pack(pop)

UART_HandleTypeDef huart1, huart2; I2C_HandleTypeDef hi2c1; SPI_HandleTypeDef hspi1; TIM_HandleTypeDef htim3;

PC_Command_t pc_command; Telemetry_Data_t telemetry_data; System_Status_t system_status; volatile uint8_t new_pc_command = 0; volatile uint8_t new_telemetry_data = 0;

#define POWER_MANAGEMENT_IC_ADDR 0x60 #define VOLTAGE_REGULATOR_ADDR 0x68

void System_Init(void) I HAL_Init();

__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

__HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();

__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();

__HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();

__HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();

__HAL_RCC_USART2_CLK_ENABLE();

__HAL_RCC_I2C1 _CLK_ENABLE();

__HAL_RCC_SPI1_CLK_ENABLE();

__HAL_RCC_TIM3_CLK_ENABLE();

huart1.Instance = USART1; huart1.Init.BaudRate = 115200;

huart1.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B; huart1.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1; huart1.Init.Parity = UART_PARITY_NONE; huart1.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX; HAL_UART_Init(&huart 1) ;

huart2.Instance = USART2; huart2.Init.BaudRate = 115200;

huart2.Init.WordLength = UART_WORDLENGTH_8B; huart2.Init.StopBits = UART_STOPBITS_1; huart2.Init.Parity = UART_PARITY_NONE; huart2.Init.Mode = UART_MODE_TX_RX; HAL_UART_Init(&huart2) ;

hi2c1.Instance = I2C1; hi2c1.Init.ClockSpeed = 100000; hi2c1.Init.DutyCycle = I2C_DUTYCYCLE_2; hi2c1.Init.OwnAddress1 = 0;

hi2c1.Init.AddressingMode = I2C_ADDRESSINGMODE_7BIT; HAL_I2C_Init(&hi2c1);

hspi1.Instance = SPI1; hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER; hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES; hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT; hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW; hspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE; hspi1.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;

hspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_8; hspi1.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB; HAL_SPI_Init(&hspi1) ;

htim3.Instance = TIM3; htim3.Init.Prescaler = 8399;

htim3.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP; htim3.Init.Period = 9999; HAL_TIM_Base_Init(&htim3);

memset(&system_status, 0, sizeof(system_status));

HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim3);

HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t*)&pc_command, sizeof(PC_Command_t));

HAL_UART_Receive_IT(&huart2, (uint8_t*)&telemetry_data, sizeof(Telemetry_Data_t));

Self_Test();

I

void Self_Test(void) I

uint8_t test_data[2] = I0x55, 0xAAI; uint8_t rx_data[2];

HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET); if (HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi1, test_data, rx_data, 2, 100) == HAL_OK) I system_status.fpga_status = 1;

I

HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET);

uint8_t power_data[2] = {0x00, 0x00};

if (HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, POWER_MANAGEMENT_IC_ADDR << 1, power_data, 2, 100) == HAL_OK) { system_status.power_status = 1;

}

system_status.self_test_status = 1;

}

void Process_PC_Command(void) { if (pc_command.header[0] != 0xCC || pc_command.header[1] != 0xDD) return;

switch (pc_command.command) { case 0x01:

Manage_Power_Supply(pc_command.subcommand, pc_command.data); break;

case 0x02:

FPGA_Send_Command(pc_command.subcommand, pc_command.data, pc_command.data_length); break;

case 0x03:

Send_Status_To_PC(); break;

case 0x04: Self_Test(); break;

}

HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t*)&pc_command,

sizeof(PC_Command_t)); }

void Manage_Power_Supply(uint8_t subcmd, uint8_t* data) { uint8_t power_data[2];

switch (subcmd) { case 0x01:

power_data[0] = data[0]; power_data[1] = data[1];

HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, VOLTAGE_REGULATOR_ADDR << 1, power_data, 2, 100); break;

case 0x02:

power_data[0] = 0x01; power_data[1] = data[0];

HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, POWER_MANAGEMENT_IC_ADDR << 1, power_data, 2, 100); break;

}

}

void FPGA_Send_Command(uint8_t subcmd, uint8_t* data, uint16_t len) { uint8_t tx_buffer[32]; uint8_t rx_buffer[32];

tx_buffer[0] = 0xAA; tx_buffer[1] = subcmd; tx_buffer[2] = len; memcpy(&tx_buffer[3], data, len);

HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET); HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi1, tx_buffer, rx_buffer, len + 3, 100); HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET);

if (rx_buffer[0] == 0x55) { system_status.fpga_status = 1;

}

}

void Process_Telemetry_Data(void) {

for (int i = 0; i < 4; i++) {

if (telemetry_data.temperatures[i] > 85.0f) {

uint8_t power_data[2] = {0x02, 0x80};

HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, POWER_MANAGEMENT_IC_ADDR << 1, power_data, 2, 100); break;

}

}

if (telemetry_data.adc_data[0] > 3000) {

uint8_t correction_data[2] = {0x10, 0x01}; FPGA_Send_Command(0x10, correction_data, 2);

}

HAL_UART_Receive_IT(&huart2, (uint8_t*)&telemetry_data,

sizeof(Telemetry_Data_t)); }

void Send_Status_To_PC(void) { uint8_t status_packet[8] = {0xCC, 0xDD, 0x05}; status_packet[3] = system_status.self_test_status; status_packet[4] = system_status.fpga_status; status_packet[5] = system_status.power_status; status_packet[6] = system_status.correction_status; status_packet[7] = 0x00;

HAL_UART_Transmit(&huart1, status_packet, 8, 100);

}

void Update_LEDs(void) { if (system_status.self_test_status && system_status.fpga_status && system_status.power_status) {

HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, GPIO_PIN_12, GPIO_PIN_SET); HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_RESET); } else {

HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, GPIO_PIN_12, GPIO_PIN_RESET); HAL_GPIO_WritePin(GPIOD, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_SET);

}

}

void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart) { if (huart->Instance == USART1) {

new_pc_command = 1; } else if (huart->Instance == USART2) { new_telemetry_data = 1;

}

}

void HAL_TIM_PeriodElapsedCallback(TIM_HandleTypeDef *htim) { if (htim->Instance == TIM3) { Update_LEDs();

uint8_t request_cmd[4] = |0xBB, 0x66, 0x01, 0x00}; HAL_UART_Transmit(&huart2, request_cmd, 4, 100);

}

int main(void) I System_Init();

while (1) I

if (new_pc_command) I Process_PC_Command(); new_pc_command = 0;

}

if (new_telemetry_data) I Process_Telemetry_Data(); new_telemetry_data = 0;

}