Отзыв_официального_оппонента_Абезяева_И.Н. (Разработка и исследование прецизионной системы информационного обеспечения бортового комплекса управления космическим аппаратом научного назначения)

Министерство образования и науки Российской Федерации ФГБОУ Московский государственный университет имени Н.Э. Баумана Диссертационный совет Д212.141.02 дххФоняРнов ова«яство «ЕОЕЙКО-ЙРОМЫШЛЕЙЙАЯ КОРПОРАЦЙЯ «ЙАучЙО-ЛРОЙЗВОдбтееЙЙОе ОЕъедйнеЙйе МАшиЙООТРОеийй» 1АО ' впк ~нпо ма.»»«кжтрое»ия.й 105005, Москва, 2-я Баумаская ул.,5 Тел.

(499)263-б9-49 ОТЗЫВ Официального оппонента 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 защите на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.01 — Системный анализ, управление и обработка информации (в технических системах) Актуальность темы диссертации. В настоящее время ставятся новые задачи по фундаментальным исследованиям космического пространства, решение которых возлагается на космические аппараты (КА) научного назначения.

Реализация таких задач требует прецизионного определения ориентации и наведения научного КА. Задача наведения и ориентации КА связана с наведением целевой аппаратуры и решается бортовым комплексом управления (БКУ), который обеспечивает требуемые точности ориентации. Сегодня основным разработчиком КА научного назначения в России является НПО имени С. А. Лавочкина.

Программа создания аппаратов, направленных на изучение космического пространства, реализована серией КА «Спектр», основанных на унифицированной платформе «Навигатор». КА проекта отличают высокие требования к точности определения ориентации и стабилизации. Эти требования были успешно обеспечены в БКУ КА (разработки МОКБ «Марс»). Решением задачи определения и расчета данных об ориентации КА в БКУ КА серии «Спектр» занимается система информационного обеспечения (СИО). СИО является функциональным объединением датчиков первичной информации и программного обеспечения (ПО), размещаемого в бортовой вычислительной системе (БВС) БКУ, СИО предназначена для формирования необходимой измерительной и расчетной информации, обеспечивающей решение задач управления и контроля во всех режимах функционирования КА.

Рост требований к точности ориентации для научных задач определяет необходимость разработки прецизионных систем определения ориентации КА. В тоже время, отсутствуют отечественные приборы, обеспечивающие прецизионную ориентацию КА, невозможно воспроизвести некоторых приборов, недоступны зарубежные приборы, что определяет необходимость поиска новых аппаратно-программных и конструктивных решений для обеспечения требований к ориентации КА научного назначения.

Это характеризует задачу, поставленную в работе, как актуальную. Диссертационная работа Рябогина Николая Владимировича посвящена актуальной проблеме разработки прецизионных систем определения параметров ориентации КА научного назначения. В работе представлено решение задачи 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 10" 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", Основные результаты и научная новизна.

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 БКУ 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 «ЭлектроЛ».

Для обобщенной методики предложены коэффициенты учета составляющих погрешностей, позволяющих регулировать влияние составляющей при различных условиях применения приборов и КА 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.

Основным новым научным результатом является комплекс взаимосвязанных 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 3-его порядка, позволяющий применять различный по характеристикам набор инерциальных измерительных блоков и звездных приборов.

Алгоритм отличается тем, что оценивается только вектор малого поворота между истинной (по данным ЗП) и рассчитанной (по данным ИИБ) ориентациями в совокупности с расчетом ковариационных матриц и матриц коэффициентов усиления с тактом меньшим такта формирования оценки; 2. Алгоритм фильтрации высокочастотной шумовой погрешности звездных приборов на базе совместной обработки информации с двух одновременно работающих звездных приборов.

Особенностью алгоритма является фильтрации измерительной информации звездных приборов за счет использования модели виртуального звездного прибора без внесения дополнительного запаздывания; 3. Алгоритм двухточечной калибровки дрейфов гироскопов инерциальных измерительных блоков. Отличие алгоритма заключается в автономной оценке дрейфов гироскопов по двум точкам получения априорных данных об ориентации КА; Достоверность результатов.

Достоверность результатов в достаточной степени подтверждается результатами математического моделирования, результатами отработки и испытаний, проведенных на стендах математического моделирования, комплексных математических стендах и автоматизированных цифровых комплексах ФГУП МОКБ «Марс» и результатами летно-конструкторских испытаний БКУ КА. Теоретическая и практическая ценность работы.

Теоретическая ценность работы заключается в разработанных алгоритмах прецизионного определения ориентации, фильтрации высокочастотной шумовой погрешности звездных приборов и комплексирования информации в системах информационного обеспечения, отличающихся относительной вычислительной простотой, для КА различного класса. Практическая ценность работы заключается в реализации в бортовом программном обеспечении разработанных алгоритмов, обеспечивающих выполнение требований по точности ориентации и эффективную надежную фильтрацию высокочастотной погрешности различных звездных приборов при использовании различных инерциальных измерительных блоков, а также в снижении требований к вычислительным ресурсам БКУ КА.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы применены в разработанных ФГУП МОКБ «Марс» БКУ КА, докладывались и обсуждались на научных конференциях. Основные результаты диссертации изложены в 7 научных работах, в том числе в 5 статьях, опубликованных в журналах, входящих в перечень рецензируемых журналов ВАК РФ, по результатам исследований получены четыре патента Российской Федерации. Автореферат полностью соответствует диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка сокращений, списка использованной литературы (1б5 наименований) и приложения. Работа изложена на 200 страницах, содержит ба рисунка и 15 таблиц.

Существенных замечаний по оформлению нет. Изложение материала четкое, стиль изложения научный. Достоинства и недостатки диссертации. К достоинствам диссертации следует отнести глубину проведенных исследований в части обеспечения точности ориентации, предложенную на основании исследования методику оценки погрешности определения параметров ориентации и несомненные практический и теоретический результаты работы.

К недостаткам следует отнести: 1. Осталось нераскрытым назначение и необходимость метода описания программного обеспечения бортовых комплексов управления. С одной стороны предлагается использовать метод для документирования программного обеспечения, с другой стороны не отражен переход от описания к кодированию и моделированию; 2.

Желание автора изложить максимальное количество наработок привело к тому, что местами связи между частями работы либо потеряны, либо выражены неявно; 3. Отсутствует описание математической модели моделируемого объекта. Представлено только общая информация и ссылка на полное описание, тем самым остается неясным, какие особенности объекта моделировались при оценки точности определения параметров ориентации. Мнение о работе в целом. На основании вышеизложенного следует отметить, что работа подготовлена в соответствии с требованиями ВАК Минобрнауки России. Текст изложен корректно с использованием современной понятийной базы в области производимых научных исследований. ф и ..' 'У „.; И.Н.