Многопоточная обработка баллистических параметров международной космической станции для системы ориентации видеоспектральной аппаратуры

Система ориентации видеоспектральной аппаратуры (далее СОВА) предназначена для автоматизации процесса измерений оптических характеристик подстилающих поверхностей при выполнении мониторинга земной поверхности в ходе проведения научно-прикладных исследований в космическом эксперименте (КЭ) «Ураган» на Международной космической станции (МКС) и должна обеспечивать установку на иллюминаторы служебного модуля (СМ) Российского сегмента (РС) МКС и многоцелевого лабораторного модуля (МЛМ) МКС различной НА видео-, фото- и спектральной съемки, автоматическое наведение НА и съемку по заданной программе оператором или без участия оператора. Такая съемка может быть осуществлена с помощью специально разработанного программного обеспечения.
Данная программа должна обеспечивать работу СОВА в автоматическом режиме при участии оператора только для задания объектов съемки на подстилающей поверхности. Для автоматической работы программа должна в режиме реального времени иметь возможность получать баллистические данные от информационной управляющей системы (ИУС) МКС или из файла, "отображенного на память" жесткого диска компьютера на борту МКС; прогнозировать положение МКС на сутки вперед с точностью, позволяющей системе ориентации видеоспектральной аппаратуры осуществлять работу с погрешностью конечной точности наведения по Земле не более 4 км; прием сигналов от оператора программного обеспечения и их обработку; расчет времени включения аппаратуры и времени съемки на основе баллистических данных МКС для заданных оператором объектов съемки; кроме того, должен обеспечиваться прием сигнала от обзорной камеры, входящей в состав блока электроники СОВА, а также управление самим блоком электроники и прием статусной информации от него. Учитывая широкий спектр задач, решение которых необходимо получать в реальном времени, было принято решение организовать работу программы, основываясь на системе динамических плагинов и используя возможности многопоточного программирования с использованием фреймворка Qt C++.
Получение баллистических данных от ИУС МКС или из файла, "отображенного на память", осуществляется путем простого чтения стандартного набора баллистических данных, в числе которых вектор состояния центра масс МКС, радиус-вектор центра масс МКС в J2000, скорость центра масс МКС в J2000, кватернион ОСК от J2000, кватернион Гринвича от J2000, широта подспутниковой точки, долгота подспутниковой точки.
Прогнозирование положения МКС на сутки вперед осуществляется с помощью известной модели SGP4, входными данными для которой является двухстрочный набор данных TLE. На основе данного прогноза осуществляется работа прочих модулей программы, в том числе модуля управления ПН СОВА и модуля планирования заданий.