Диссертация (Разработка и исследование прецизионной системы информационного обеспечения бортового комплекса управления космическим аппаратом научного назначения), страница 23

Ошибка определения ориентации ССК телекоммуникационного КАотносительно ИСК при применении разработанных алгоритмовкомплексирования и фильтрации информации ЗП и ИИБНа Рисунке 4.29 представлены графики ошибки определения ориентацииКА до внедрения разработанных алгоритмов и после. Стоит отметить, что довнедрения разработанных в настоящей работе алгоритмов, для фильтрациивысокочастотной погрешности ЗП применялся фильтр Калмана с постояннымикоэффициентами.УровеньошибкиотшумовЗПснизилсяв3раза.Предложенный алгоритм фильтрации с применением редуцированного фильтраКалмана позволяет реализовать эффективную фильтрацию шумов звездныхприборов. При этом стоит отметить, что по сравнению с реализацией «полного»фильтра Калмана требуемые вычислительные ресурсы для бортовой реализациисократились в 2,7 раза.172Ошибка ориентации, угл.

секунд25Ошибка ориентации до корректировки алгоритмовОшибка ориентации после корректировки алгоритмов201510505000100001500020000Время, с250003000035000Рисунок 4.29. Графики ошибки определения ориентации КА до внедренияразработанных алгоритмов и послеРезультаты работы алгоритма фильтрации высокочастотной шумовойпогрешности ЗП отражены на графике Рисунка 4.30. При моделированиииспользовался набор ВШП ЗП, представленный в Таблице 4.7.

Угол междувизирными осями приборов составляет 54 градуса.Таблица 4.7.Характеристики ВШП ЗПНаименованиеЗначениеВысокочастотная шумовая составляющая ПСК X, Y (3σ), "24Высокочастотная шумовая составляющая ПСК Z (3σ), "164Результат совместной работы алгоритма фильтрации высокочастотнойшумовой погрешности (ВШП) ЗП и алгоритма комплексирования информацииИИБ и ЗП в сравнении с одиночной работой алгоритма комплексированияпредставлен на Рисунке 4.31.173Ошибка определения ориентации, угл. градусы0.045Модуль случайной ошибки определения ориентации звездного прибора 1Модуль случайной ошибки определения ориентации звездного прибора 2Модуль случайной ошибки определения ориентации виртуального звездного прибора0.040.0350.030.0250.020.0150.010.00503600380040004200Время, с44004600Рисунок 4.30.

Модули случайной погрешности определения ориентации ЗП и ВЗПОшибка определения ориентации, угл. секунды5ошибка определения ориентации без модели виртуального звездного прибораошибка определения ориентации с моделью виртуального звездного прибора4.543.532.521.510.501.51.511.521.531.541.55Время, с1.561.571.58x 104Рисунок 4.31. Ошибки определения ориентации без модели виртуальногоЗП и с применением модели виртуального ЗП174Как видно из графиков на Рисунке 4.31, дополнительная фильтрация ВШПЗП до поступления измерительных данных ЗП в алгоритм комплексированияпозволяет ощутимо повысить эффективность фильтрации ВШП ЗП в СИО.Результатыматематическогомоделированияфункционированияразработанных в настоящей работе алгоритмов в составе бортового комплексауправления как КА научного назначения, так и телекоммуникационного КА,представленныеграфикамиразработанныеалгоритмынаРисунках 4.16удовлетворяют– 4.31, показывают,требованиямпочтоточности,предъявленным в постановке задачи, обладают свойствами адаптивности иинвариантности.

Предлагаемые методики калибровки командных приборов июстировки ЦА с КП, компенсирующие статические ошибки определениеориентации, и разработанный алгоритм комплексирования информации КП,компенсирующий случайные ошибки определения ориентации, позволяютвыполнить предъявленные требования по точности.4.4. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕВнастоящейглавеприведеноописаниемоделирующихсредств.Представлены основные сведения о применяемых моделях объекта исследованияи приборов определения ориентации.Проведеномоделированиеразработанныхалгоритмов.моделированияисследуемогонеобходимостьдоработкиобъектаПриведеныобъектаисуществующихисследованиярезультатыприборов.довнедренияматематическогоПродемонстрированаалгоритмов,итемсамым,продемонстрирована актуальность и необходимость поставленной и решенной внастоящей диссертации задачи.Проведеновнедрениеразработанныхавторомвнастоящейработеалгоритмов в объект исследования и моделирование объекта исследований свнедреннымиалгоритмами.Сприменениемметодаматематического175моделирования показана работоспособность разработанных в главе 3 настоящейработы алгоритмов системы информационного обеспечения.Результатымоделированияпоказываютвыполнениетребованийпоточности определения параметров ориентации, правильность предложенных внастоящей работе подходов и алгоритмов, направленных на обеспечениеточности определения ориентации.

Подтверждена необходимость проведенияпредложенных автором в настоящей работе дополнительных к комплексированиюмероприятий: проведение калибровки масштабных коэффициентов и осейчувствительности ДУС, обеспечение геометрической стабильности конструкции.Проведенноемоделированиедоказываетправильностьпостроенияалгоритмов комплексирования информации ИИБ и ЗП, а также показываетвыполнение требований как по точности определения ориентации, так и пореализуемымвследствиепредложенногоалгоритмакомплексированиястабилизационным отклонениям.Продемонстрирована инвариантность алгоритма комплексирования ИИБ иЗП по отношению к характеристикам применяемых в составе БКУ ИИБ и ЗП.176ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ1.

Космические аппараты научного назначения отличаются высокимитребованиями, как к определению параметров ориентации, так и к поддержаниюориентации по углу и угловой скорости. Решение задач определения параметровориентации для КА научного назначения определяется требованиями к точностиориентации ЦА, как правильно, уникальной для каждого КА научногоназначения.В настоящее время отсутствуют отечественные приборы ориентации,обеспечивающие выполнение требований к КА серии «Спектр», в тоже времятребованияпоимпортозамещениюиограничительныеспискиделаютневозможным применение большого количества зарубежных приборов в составеБКУ.

Решение задачи прецизионного определения параметров ориентации БКУКА серии «Спектр» должно обеспечиваться на имеющихся приборах черезвнедрение комплексной обработки информации.Применяемые алгоритмы фильтрации и комплексирования измерительныхданных приборов ориентации в каждом отдельном случае учитывают спецификуКА и приборного состава.

Применение многих существующих алгоритмовфильтрации и комплексирования затруднительно в вычислительных машинахБКУ КА из-за низкой вычислительной мощности этих машин.2. Проработаны основные принципы построения системы информационногообеспеченияБКУ КА,обеспечивающейточноеопределениепараметровориентации КА, в том числе научного назначения. На основании анализаисходных данных к разработке БКУ КА серии "Спектр" сформулированыосновные функции и принципы построения СИО БКУ КА, направленные наобеспечение выполнения требований по точности определения ориентации КАнаучного назначения.1773. Разработана методика оценки точности определения ориентации БКУ КА.Для проведения оценки погрешности определения параметров ориентации наразличных этапах функционирования КА автором предложена соответствующаяметодика. Методика базируется на анализе объекта исследования, литературы илитературных источников по решению задач определения параметров ориентациии оценки точности ориентации КА, а также на основании опыта разработки иэксплуатации БКУ КА.

Проведенный анализ позволил обобщить и предложитьметодику, позволяющую провести оценку погрешности ориентации космическихаппаратов различного назначения. Приведены примеры применения методики дляоценки точности обеспечения ориентации для КА телекоммуникационногоназначения и для КА «Электро-Л».Для гибкости применения методики автором предложены коэффициентыиндивидуального учета составляющих погрешностей, позволяющих уточнятьвлияние составляющей при различных условиях применения приборов и КА вцелом.4. На основании предложенной методики и отдельных задач обеспеченияточности ориентации автором предложен набор требований, направленный напостроение КА с прецизионной системой информационного обеспечения.5.

На основании анализа объекта управления, циклограммы работы БКУ,сформулированных предложений по алгоритмическому составу и методикеоценкиточностиопределенияориентациипредложенаструктурно-функциональная схема СИО и представлены алгоритмы, предлагаемые авторомдля обеспечения повышения точности определения параметров ориентации.Представлено описание алгоритмов СИО, предназначение и способ примененияалгоритмов СИО.6. Рассмотрена модель углового движения КА.

На основании моделидвижения разработана полная модель оценивания параметров ориентации КА.Проведенообоснованноередуцированиемоделиоценивания.Дляредуцированной модели оценивания разработан алгоритм фильтрации. Отличием178данного алгоритма фильтрации, предложенного автором, от известных являетсяоценивание вектора малого поворота между измерениями параметров ориентацииЗПиИИБ,стохастическийсоответствующимианализодномуточностимоментуредуцированнойвремени.моделиПроведеноценивания.Предложенный автором алгоритм комплексирования информации ИИБ и ЗП нетребует существенных вычислительных затрат и может быть реализован ввычислителе БКУ с учетом имеющихся ограничений вычислительных ресурсов.Кроме того, для уменьшения времени работы алгоритма комплексированияреализован расчет матрицы коэффициентов усиления фильтра, разложенный напять тактов работы алгоритмов, тем самым производя периодическое уточнениекоэффициентовусиления.Указанныесвойстваалгоритмаявляютсяегоотличительной чертой.