Отзыв ведущей организации (Разработка и исследование прецизионной системы информационного обеспечения бортового комплекса управления космическим аппаратом научного назначения)

Утверждаю --.--Заместитель генерального директора— ный конструктор НПО Лавочкина» А. Е. Ширшаков ведущей организации на диссертационную работу автора Рябогина Николая Владимировича на тему «Разработка и исследование прецизионной системы информационного обеспечения бортового комплекса управления космическим аппаратом научного назначения», представленную к зашите на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.01— Системный анализ, управление и обработка информации (в технических системах) Актуальность темы диссертации Задачи по фундаментальным исследованиям космического пространства не теряют актуальности, как и разработка соответствующих космических аппаратов (КА). В связи с расширением космической научной программы ставятся новые задачи для целевой аппаратуры (ЦА) космических аппаратов (КА).

Задача наведения и ориентации КА связана с наведением визирной системы координат (ВСК), связанной с ЦА„и решается служебным бортом, включак)шим в себя бортовой комплекс управления (БКУ), который и обеспечивает требуемую точность ориентации. Требования к точности ориентации КА научного назначения выше требований для КА других типов. '.)то связано с тем, что астрономические исследования требуют более высокого разрешения. Отсутствие приборов для прецизионной ориентации КА, невозможность воспроизведения некоторых приборов, высокая стоимость ОКР по замещению приборов аналогами и время разработки нового прибора-аналога определяют необходимость поиска новых аппаратно-программных и конструктивных решений для обеспечения требований ТЗ к КА научного назначения, тем самым характеризуя задачу, поставленную в работе, как актуальную.

В России программа создания аппаратов изучения космического пространства реализована серией КА «Спектр» (головной разработчик НПО имени С. А. Лавочкина, унифицированная платформа «Навигатор»). КА проекта характеризуются высокими требованиями к точности определения ориентации и стабилизации, Рост требований к точности ориентации для научных задач, вызванный техническим уровнем целевом аппараты„ведет к повышению требований к системам определения ориентации КА. Это определяет актуальное направление исследований, проведенных в диссертационной работе: поиск новых аппаратно-программных решений для обеспечения требований к ориентации КА научного назначения.

Диссертационная работа Рябогина Николая Владимировича посвящена актуальной научно-технической проблеме разработки и исследования системы информационного обеспечения бортовых комплексов управления КА серии «Спектр», обеспечивающей заданные требования по точности определения ориентации. Бортовой комплекс управления КА научного назначения должен обеспечивать определение ориентации ВСК КА относительно второй экваториальной системы координат (2ЭСК) (без учета погрешности взаимной привязки приборных систем координат (ПСК) командных приборов (КП) и ВСК) с предельной погрешностью (Зо) не более 1О" по каждой из осей ВСК при неподвижных элементах конструкции КА, вне участков коррекции орбиты и разгрузки двигателей-маховиков.

Выходная информация СИО должна обеспечивать разность между максимальным и минимальным значениями стабилизационного отклонения по угловой координате в инерциальном пространстве не должна превышать 5". Краткое содержание работы Во введении обоснована актуальность и важность темы диссертационной работы, для чего проведен краткий анализ типов космических аппаратов и решаемых ими прикладных задач.

Продемонстрированы уникальность задач научных космических аппаратов и высокие требования к системе управления КА в части точности ориентации. Конкретизируется основная цель работы и задачи. В первой главе приводятся результаты анализа методов и особенностей построения систем определения ориентации космических аппаратов. На основании анализа материалов исследования сделаны соответствующие выводы. По итогам анализа объекта и предмета исследования продемонстрирована уникальность каждого БКУ КА научного назначения„в том числе КА серии «Спектр». На основании проведенного исследования и отсутствия среди отечественных приборов, обеспечивающих прецизионную ориентацию КЛ научного назначения, для обеспечения основной цели работы ставятся задачи, обеспечивающие построение прецизионной системы информационного обеспечения ЬКУ КА научного назначения.

булава 2 содержит в себе анализ и разработку основных принципов построения системы информационного обеспечения БКУ космического аппарата серии «Спектр». Анализируются циклограммы и режимы функционирования КА. Приводится методика, позволяющая провести оценку погрешности ориентации космических аппаратов различного назначения, Предлагается метод описания программного обеспечения бортовых комплексов с помощью диаграмм 13МЕ и ЯуяМЕ.

На основании анализа БКУ КА серии «Спектр» предложены функции и сформулированы принципы построения СИО БКУ КА, направленные на обеспечение выполнения требований по точности определения ориентации КА научного назначения. В третьей главе предложена функциональная схема и алгоритмы комплексирования информации от ИИБ и ЗП, В четвертой главе работы приводится описание структуры применяемого моделирующего стенда, основных математических моделей и отработки принятых в третьей главе решений и алгоритмов с выработкой рекомендаций по построению прецизионных систем ориентации космических аппаратов.

Наиболее существенные результаты работы Основными результатами диссертации являются: 1, Системный анализ бортовых комплексов управления космическими аппаратами, в том числе КА научного назначения, способов и методов обеспечения точности определения ориентации КА. Проработаны основные принципы построения системы информационного обеспечения ЬКУ КА, в том числе научного назначения. На основании анализ исходных данных к разработке БКУ КА серии «Спектр» сформулированы основные функции и принципы построения СИО БКУ КА, направленные на обеспечение выполнения требований по точности определения ориентации КА научного назначения. 2. Разработана методика оценки точности определения ориентации БКУ КА. Проведен анализ существующих материалов по решениям задач оценки точности ориентации космических аппаратов. Осуществлено обобщение частных задач и на основе обобщения представлена методика„позволяющая провести оценку погрешности ориентации космических аппаратов различного назначения.

Осуществлена попытка обобщения оценок погрешности ориентации для КА с различным приборным составом и различного назначения в предложенной методике. Приведены примеры оценки точности обеспечения ориентации для КА телекоммуникационного назначения и для КА «Электро- Л». Для обобщенной методики предложены коэффициенты учета составляющих погрешностей, позволяющих регулировать влияние составляющей при различных условиях применения приборов и КЛ в целом, 3.

Разработан алгоритм комплексирования информации инерциальных измерительных блоков и звездных приборов. Алгоритм позволяет снизить ошибку определения ориентации КА в 3 раза по сравнению с алгоритмами фильтрации, основанными на фильтре Калмана с постоянными коэффициентами усиления. В тоже время разработанный алгоритм имеет сниженные в 2,7 раза требования к вычислительным ресурсам БКУ. 4.

Разработана модель виртуального звездного прибора на базе совместной обработки измерительной информации двух звездных приборов. 5, Разработан алгоритм двухточечной калибровки дрейфов гироскопов инерциальных измерительных блоков. Как основной результат работы стоит отметить разработанный и испытанный программно-алгоритмический комплекс, обеспечивающий прецизионное определение параметров ориентации и эффективную фильтрацию высокочастотной шумовой погрешности звездных приборов, при одновременной минимизации требований к вычислительным ресурсам БКУ при решении задачи фильтрации и прецизионного определения ориентации. Новизна проведенных исследований и полученных результатов Основной новый научный результат заключается в комплексе алгоритмов, обеспечивающих автономное прецизионное определения ориентации, эффективную фильтрацию высокочастотной шумовой погрешности различных звездных приборов с применением информации от различных инерциальных измерительных блоков.

Комплекс алгоритмов отличается низкими требованиями к вычислительным ресурсам БКУ и универсальным составом алгоритмов, которые в свою очередь также являются новыми научными результатами: 1. Алгоритм комплексирования информации звездных приборов и инерциальных измерительных блоков в системе информационного обеспечения, основанный на редуцированном фильтре Калмана. Алгоритм позволяет применять различный по характеристикам набор инерциальных измерительных блоков и звездных приборов.