Preview

Proceedings of the Southwest State University

Advanced search

METHOD OF AUTONOMOUS NAVIGATING SPACECRAFT

Abstract

The paper deals some problems related with some issues of spacecraft navigation and attitude control in near-earth coordinate space. It is shown that the first problem is to determine an appropriate orientation of the axes of the coordinated system, that is related to the spacecraft airframe, and to orient them as desired in relation to reference systems that set the position of a spacecraft on orbit and in inertial space. The second problem is to determine the spacecraft cog and its velocity in inertial space. The paper defines the axes of basic reference systems, which are the orbital and second equatorial ones, and determines their directions, as well as those of the instrument systems that are related with star trackers and purpose designed equipment. Main methods of spacecraft independent navigation and attitude control in near-earth space are inertial navigation methods that are based on measuring the components of spacecraft linear velocity by accelerometers and its angular velocity by gyroscopes. In this case current coordinates of a spacecraft and its attitude are calculated by integrating the measured values of relevant velocities. Modern accelerometers and gyroscopes are able to operate efficiently in a wide range of spacecraft velocities, however, there are such unavoidable disadvantages as “zero offset” and “axes wander” that result from the built-up of measurement errors due to continuous integration of the spacecraft linear and angular velocities. As a consequence the parameters of linear and angular motion of a spacecraft have to be adjusted regularly in terms of the spacecraft cog in inertial space and the orientation angles of the axes of the spacecraft coordinate system in relation to the axes of basic reference and instrument coordinate systems. The paper discusses a method of independent determination of the parameters of a spacecraft circular orbit in near-earth space and justifies the use of this method to adjust the readings of an inertial navigation system in the absence of satellite navigation measurements.

About the Authors

V. G. Andronov
Southwest State University
Russian Federation


S. G. Emelyanov
Southwest State University
Russian Federation


References

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.


Review

For citations:


Andronov V.G., Emelyanov S.G. METHOD OF AUTONOMOUS NAVIGATING SPACECRAFT. Proceedings of the Southwest State University. 2016;(2):65-73. (In Russ.)

Views: 700


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2223-1560 (Print)
ISSN 2686-6757 (Online)