Бровкин А.Г., Бурдыгов Б.Г., Гордийко С.В. Бортовые системы управления космическими аппаратами (2010), страница 10

раздел 3.1).Прибор позволяет сохранять точностные характеристики определения параметров ориентации при отказе любого одного измерительного канала. Выходная информация с каждого канала, соответствующая приращению интеграла от проекции вектора угловой скорости КА на его измерительную ось за такт опроса, выдается в видесерий импульсов. Преобразование информации к цифровому видупроизводится в блоке силовой автоматики и по линии МКО передается в БЦВС для дальнейшего использования в алгоритмах определения параметров ориентации.Точностные характеристики измерительного канала (ИК) приведены в табл.

3.6.По опубликованным данным, прибор типа КИНД34-020, установленный на КА «Ямал-100», имеет уход порядка 0,001 град/час(после учета систематических составляющих).3.3. Приборы ориентации на ЗемлюИнформацию об ориентации визирной оси прибора на Землюможно получить, используя зрительный контраст между Землей иокружающим ее пространством. На этом принципе построено большое количество датчиков ориентации на Землю.Среди них имеются и датчики, непосредственно определяющиенаправление на центр Земли в приборной системе координат за счетопределения углового расстояния от зрительной оси прибора до контрастного участка изображения. Такие датчики формируют данные обугловом положении визирной оси относительно орбитальной системыкоординат практически без привлечения дополнительных источниковинформации.

Пример – датчик MiDES-G, Servo Corporation of America (рис. 3.5), имеющий массу 1,5 кг, потребляемую мощность неболее 4 Вт и точность 0,025 (3).6970БОРТОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИРис. 3.5 Датчик MiDES-G, Servo Corporation of AmericaИмеются также датчики, которые способны только зарегистрировать факт пересечения линией визирования горизонта. Получение информации об ориентации осей приборной системы координат в такомслучае возможно лишь при использовании дополнительной информации, в роли источников которой обычно выступают инерциальные системы ориентации. Пример – датчик Dual HCI, Servo Corporation ofAmerica (рис.

3.6), имеющий массу 0,8 кг, потребляемую мощность неболее 2 Вт и точность 0,02…0,03 (3).Следует заметить, что применение датчиков ориентации на Землюзависит от высоты КА. В первом случае можно говорить о конструктивных различиях между датчиками для низко- и высокоорбитальныхКА, обусловленных различным угловым размером Земли при визировании с разной высоты. Во втором случае речь должна идти о необходимости адаптировать программное обеспечение для адекватнойобработки сигнала датчика о пересечении горизонта.Приборы ориентации на Землю предназначены для определениякоординат геометрического центра Земли !,  в приборной системекоординат и используются в БСУ КА для приведения и удержания внаправлении к центру Земли оси КА, номинально совпадающей с направлением визирной оси ПОЗ.

Ввиду ограниченности поля зренияДАТЧИКИ ПЕРВИЧНОЙ ИНФОРМАЦИИ БОРТОВОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯРис. 3.6 Датчик Dual HCI, Servo Corporation of AmericaПОЗ необходима специальная процедура поиска Земли, осуществляемая БСУ путем целенаправленных разворотов КА вокруг осей его связанной системы координат.В соответствии с базовой концепцией информационного обеспечения бортовых систем управления КА, принятой в МОКБ «Марс»,приборы типа ПОЗ используются на начальном этапе полета КА (довключения астродатчиков и загрузки на борт баллистических данных)для обеспечения устойчивой радиосвязи между КА и наземным комплексом управления при наличии ограничений по диаграммам направленности бортовых антенн, а также в возможных нештатныхситуациях.

Это предполагает умеренные требования к точности и ресурсу ПОЗ.В системе управления, разработанной МОКБ «Марс» для КА«КазСат», использованы приборы ориентации на Землю, созданныеНПП «Геофизика-Космос» на основе базовых конструкций.С помощью одноосного механизма в этих приборах осуществляется одновременное сканирование инфракрасного (ИК) горизонтаЗемли по двум траекториям с угловой раздвижкой между ними на некоторый фиксированный угол. С целью уменьшения погрешности по7172БОРТОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИкоординате целесообразно оптимизировать соотношение расстояниямежду траекториями сканирования и видимым диаметром Земли.Для повышения точности ПОЗ в качестве рабочего спектра излучения желательно использовать полосу поглощения (излучения) СО2в атмосфере Земли – 1416 мкм.

Инфракрасное излучение атмосферыЗемли в этом диапазоне спектра существенно меньше по интегральнойинтенсивности, чем во всем ИК диапазоне излучения Земли, однаконамного стабильнее из-за меньшей зависимости от метеорологических условий.ПОЗ выдает в БЦВС следующую информацию в виде слов данных:– выходные сигналы N1, N2, N3, N4, несущие информацию о положении Земли в системе угловых координат прибора;– признак наличия Земли в поле зрения;– обобщенный признак исправности прибора.Прием команд из БЦВС и передача информации из ПОЗ в БЦВСпроизводится по МКО.Включение ПОЗ производится подачей в блок питания напряжения 27 В. Блок питания формирует требуемые вторичные напряжениядля составных частей ПОЗ, которые гальванически развязаны с первичным напряжением 27 В.Информацию о температуре внутри ПОЗ формирует температурный датчик.Данные, поступающие из ПОЗ в виде чисел N1…N4, обрабатываются в БЦВС по специальным алгоритмам, включающим:– алгоритм управления работой прибора;– алгоритм обработки и формирования выходной информации(углов ! и );– алгоритм селекции помех от Солнца и Луны;– алгоритмы определения неисправности прибора.Инструментальная точность ПОЗ составляет 3-6 угл.мин, частотавыдачи измерений – 4,5 Гц.

Диапазон измеряемых углов (линейнаязона) 2. Амплитуда сканирования выбирается исходя из необходимости уверенного перекрытия углового размера Земли, видимой с высокой или низкой орбиты.ДАТЧИКИ ПЕРВИЧНОЙ ИНФОРМАЦИИ БОРТОВОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯПриблизительная масса ПОЗ составляет 2 кг, потребляемая мощность – 10 Вт.3.4. Приборы ориентации на СолнцеПриборы ориентации на Солнце (ПОС) предназначены для использования в составе систем ориентации и автономной навигациикосмических аппаратов.

ПОС вырабатывает цифровые сигналы, пропорциональные отклонению направления на центр Солнца относительно приборной системы координат и, в паре с приборомориентации на Землю, позволяет осуществлять трехосную стабилизацию космического аппарата по крену, тангажу и рысканью.Солнечные датчики применялись и применяются практически навсех космических аппаратах, начиная с первых спутников.

Конструкция и принципы их действия достаточно хорошо отработаны. В настоящее время в Российской Федерации ряд организаций производитПОС, в том числе и МОКБ «Марс». Дальнейшее совершенствованиеэтих приборов производится с целью повышения надежности и срокаслужбы, уменьшения стоимости и массы датчиков.Приборы ориентации на Солнце (рис. 3.7) имеют аналогичныйпринцип действия приборам ориентации на Землю.Рис. 3.7 Солнечный датчик положения разработки МОКБ «Марс»7374БОРТОВЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КОСМИЧЕСКИМИ АППАРАТАМИДля определения и построения ориентации КА относительноСолнца используется информация от двух приборов ориентации наСолнце – ПОС (солнечный датчик положения – СДП-1) разработкиМОКБ «Марс».СДП-1 представляет собой оптико-электронный прибор, состоящий из двух щелевых оптических камер. Каждая камера состоит изоптического устройства с щелевой маской и фоточувствительного элемента. Размеры щели и расстояние между щелевой маской и чувствительной плоскостью фотоприемника подобраны так, чтобы угловоеполе зрения имело размер 95 5.Поток солнечного излучения, поступающий на вход оптическогоустройства, ослабляется светофильтрами и, пройдя щелевую маску,падает на фотоприемник.

Образующийся в фотоприемнике под воздействием солнечного излучения аналоговый электрический сигналпреобразуется, усиливается и поступает в коммутационно-преобразующее устройство системы управления, сигнализируя о наличииСолнца в поле зрения 95 5.Две щелевые оптические камеры, установленные под углом 90между нормалями к фоточувствительным плоскостям приемников сперекрытием 5 полей зрения по длине щелей, образуют совместнополную зону обзора размером 185 5 и общую (центральную) зонуобзора размером 5 5. Биссектриса угла между нормалями к фоточувствительным плоскостям приемников определяет линию визирования солнечного датчика OZп. Линия OXп, перпендикулярнаяплоскости нормалей фотоприемников и визирной оси OZп, и направление OYп, дополняющее оси OХп, OZп до правого ортогональногоприборного трехгранника OXп Yп Zп, образуют плоскую координатнуюсистему ОХпУп.