МЕТОД АВТОНОМНОЙ НАВИГАЦИИ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

Рассмотрены задачи ориентации и навигации космических аппаратов (КА) в околоземном координатном пространстве. Показано, что первая сводится к определению и приданию нужной ориентации осей связанной с корпусом КА системы координат относительно систем отсчёта, задающих положение КА на орбите и в инерциальном пространстве. Вторая задача связана с определением положения центра масс КА и скорости его движения в инерциальном пространстве. Даны определения и направления осей базовых систем отсчёта, к которым отнесены орбитальная и вторая экваториальная, и приборных систем, связанных со звёздными датчиками и целевой аппаратурой. К основным методам автономной навигации и ориентации космических аппаратов в околоземном космическом пространстве отнесены методы инерциальной навигации, основанные на измерении составляющих линейной скорости движения КА акселерометрами, а угловой скорости - гироскопами. При этом текущие координаты и угловая ориентация КА вычисляются путём интегрирования измеренных значений соответствующих скоростей. Современные акселерометры и гироскопы эффективно функционируют в широком диапазоне скоростей КА, однако их неустранимыми недостатками являются «дрейф нуля» и «уход осей», которые обусловлены накоплением ошибок измерений из-за постоянного интегрирования линейных и угловых скоростей движения КА. Вследствие этого параметры поступательного и углового движения КА нуждаются в периодической коррекции в части положения центра масс КА в инерциальном пространстве и значений углов ориентации осей связанной с КА системы координат относительно осей базовых и приборных систем отсчёта. Рассмотрен метод автономного определения параметров круговой орбиты космических аппаратов в околоземном пространстве, который может быть использован для коррекции показаний датчиков инерциальной навигационной системы в условиях отсутствия спутниковых навигационных измерений.

методы автономной навигации, звёздные датчики, космические аппараты, methods of independent navigation, star tracker, spacecraft

1. Прохоров М., Захаров А. Ориентация и навигация в космосе - новые методы и перспективы // Физика космоса: труды 40-й Международной студенческой научной конференции. - Екатеринбург, 2011. - С. 170-195.

2. Бахшиян Б. Ц., Федяев К. С. Основы космической баллистики и навигации: курс лекций. - М.: ИКИ РАН, 2013. Серия «Механика, управление и информатика». - 119 с.

3. Lawrence A. Modern Inertial Technology: Navigation, Guidance, and Control. - Springer, 2012.

4. Noureldin A., Karamat T.B., and Georgy J. Fundamentals of Inertial Navigation, Satellite-based Positioning and their Integration. - Springer, 2013.

5. Interferometric closed-loop fiber-optic gyroscopes / Yu.N. Korkishko, V.A. Fedorov, V.Е.Prilutskii, V.G. Pono-marev, I.V.Morev, S.M.Kostritskii // in Proceedings of SPIE, Vol.8351, Third Asia Pacific Optical Sensors Conference, edited by John Canning, Gangding Peng, (SPIE, Bellingham, WA, 2012), 83513L. - Рp. 83513L-1-83513L-8 (2012).

6. Closed loop fiber optical gyroscopes for commercial and space applications / Yu. Korkishko, V. Fedorov, V. Prilutskii, V. Ponomarev, I.Morev, S. Kostritskii, A.Zuev, V.Varnakov // in Proc. Inertial Sensors and Systems - Symposium Gyro Technology 2012. - Karlsruhe, Germany, 18-19 September 2012. - Р.14.1-14.15.

7. Software Seminatural Development for FOG Inertial Satellite Navigation System SINS-500 / A.V. Chernodarov, A.P. Pat-rikeev, Yu.N.Korkishko, V.A.Fedorov, S.E. Perelyaev // Gyroscopy and Navigation. - 2010. - Vol. 1, No. 4. - Pp. 330-340.

8. Андронов В.Г. Теоретические основы геоорбитального моделирования космических сканерных изображений высокого разрешения: монография / Юго-Зап.гос.ун-т. - Курск, 2012. - 260 с.

9. Андронов В.Г., Волобуев Ю.Н., Заичко В.А. Модель дрейфа связки проектирующих лучей в фокальной плоскости оптико-электронной сканирующей системы // Известия Юго-Западного госу-дарственного университета. Серия: Уп-равление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. - 2013. - №1. - С.166-170.

10. Андронов В.Г., Волобуев Ю.Н. Кинематическая модель углового движения связки проектирующих лучей в оптико-электронной сканирующей системе // Известия Юго-Западного госудапрственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. - 2012. - №2. ч.3. - С.218-223.

11. Андронов В.Г., Дегтярёв С.В., Клочков И.А. Общая геоорбитальная модель космической сканерной сьёмки // Геоинформатика. - 2010. - №1. - С.48-52.

12. Андронов В.Г., Клочков И.А., Лазарева Е.В. Общая постановка и решение прямой фотограмметрической задачи для моноскопических космических изображений // Информационно-измеритель-ные и управляющие системы. - 2009. - № 4. Т.7. - С.33-35.

13. Андронов В.Г., Волобуев Ю.Н., Заичко В.А. Формирование связки проектирующих лучей в космической оптико-электронной сканирующей системе // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. - 2013. - №1. - С.15-19.

14. Андронов В.Г., Клочков И.А., Мордавченко Т.В. Формирование угловых параметров космической сканерной сьёмки в режимах трёхосного программного управления осью визирования КА // Известия Вузов. Геодезия и аэрофотосьёмка. - 2010. - №6. - С.43-47.

15. Андронов В.Г., Дегтярёв С.В., Клочков И. А. Особенности формирования космических сканерных изображений линейками матриц ПЗС // Информационно-измерительные и управляющие системы. - 2010. - Т.8. № 7. - С.11-15.

16. Андронов В.Г., Клочков И.А., Лазарева Е.В. Общая модель скорости движения космических сканерных изображений в инерциальном пространстве // Известия вузов. Геодезия и аэрофотосьёмка. - 2010. - №4. - С.58-61.

17. Алгоритмы сегментации изображений, полученных по результатам аэрофотосъемки / С.Г. Емельянов, Ю.Д. Орлов, А.Я. Клочков, М.В. Аникин // Известия Юго-Западного государственного университета. - 2014. - №6(57). - С. 47-52.

18. Обработка цифровых аэрокосмических изображений для геоинформационных систем: монография / С.Г. Емельянов, С.Ю. Мирошниченко, В.С. Панищев, В.С. Титов, М.М. Труфанов. Старый Оскол: Изд-во «Тонкие наукоемкие технологии», 2011. - 176 с.

19. Емельянов С.Г., Титов Д.В. Встраиваимые оптико-электронные устройства распознавания изображенний в многомерном пространстве признаков: учеб. пособие. - Курск, 2013. - 130 с.

20. К вопросу учета условий освещенности при съемке космических объектов фотографическими средствами / С.Г. Емельянов, О.И. Атакищев, А.И. Алтухов, Н.В. Гнусарев, Д.С. Коршунов // Известия Юго-Западного государственного университета. - 2012. - №3-1(42). - С. 58-62.