Микрин Е.А., Михайлов М.В. Ориентация, выведение, сближение и спуск КА по измерениям от ГНСС (2017) (Микрин Е.А., Михайлов М.В. Ориентация, выведение, сближение и спуск космических аппаратов по измерениям от глобальных спутниковых навигационных систем (2017)), страница 44

Аппаратная схема системы,мый для реализации «горячего» стартак спуску (БО -бытовой отсек)АСН, т. е. поиска и захвата сигналовНСза5 ... 10с.Подготовка эфемерид может начинаться еще до отделения корабля отМКС. Но в составе станции антенны АСН-К сильно затенены элементами ееконструкции, что мешает приему Ьrоаdсаst-эфемерид от НС.

Более надежноосуществлять подготовку эфемерид после отделения от МКС в течение двух­трех витков в орбитальной ориентации корабля. Принимаемые АСН-К (БО)Ьrоаdсаst-эфемериды через ЦВМ корабля передаются в НМ АСН-К (СА), гдес помощью специального ПО формируются эфемериды НС с более длитель­ным временем существования для обеспечения работы АСН-К (СА) во времяспуска.После разделения отсеков НМ АСН-К (СА) начинает поиск сигналов НС.При этом из данных траектории спуска определяется текущий вектор состоя­ния СА.

Поиск НС осуществляется в области возможной видимости спутни­ков при произвольных углах крена СА. Назначения НС на каналы НМ осу­ществляются с заданием «горячего» старта. Для вычисления текущего векто­ра состояния используются заранее сформированные эфемериды.Вся информация, формируемая НМ, записывается в ПЗУ НМ до завер­шения спуска. Обработка записанной информации осуществляется после воз­вращения НМ.Информация, которая должна быть получена в процессе эксперимента,представляет собой огромный интерес. Она должна показать, в каком диапа­зоне высот плазма блокирует или ослабляет сигналы НС, прекращается лисвязь с НС полностью, насколько эффективно работает «горячий» старт.В конечном счете эксперимент позволит оценить точность оценки орбиты САна различных участках спуска.

После проведения эксперимента данный раз­дел будет дополнен полученными результатами.Глава2504. Навигация при спуске космических аппаратов в атмосфереКонтрольные вопросы1.2.Какой принцип управления спуском реализован на КА «Союз»?Каковы особенности обеспечения видимости НС при спуске СА в ат­мосфере в различных режимах работы АСН?3. Что такое «холодный», «теплый» и «горячий» старты АСН?4. Чем обусловлена необходимость «горячего» старта АСН на всем участ­ке спуска?5.Как можно уточнить ориентацию СА на начальном участке спуска поизмерениям АСН?Глава5Навигация средств выведенияК средствам выведения КА относятся ракеты-носители (РН) и разгонныеблоки (РБ). Сегодня эти средства хорошо отработаны и вьmолняют свою целе­вую задачу -вьmедение одного или нескольких КА на заданные орбиты.

Приэтом РН обеспечивает выведение полезного груза на предварительную около­круговую орбиту. Как правило, это низкая орбита высотой-200км. После от­деления от РН полезный груз довыводит себя на заданную орбиту. В составполезного груза может быть включен РБ для выведения целевой нагрузки назаданную (или заданные) орбиты. Целевая нагрузка может представлять собойодин или несколько спутников, заданные орбиты которых могут быть низкиеоколокруговые высотой:::::400 ...

1ООО км, среднекруговые, высотой -20 ООО км,геостационарные (ГСО), высотой - 36 ООО км, высокоэллиптические (ВЭО)с апогеем -40 000 ... 50 ООО км и супервысокоэллиптические (СВЭО) с апогеем-350 ООО км.Основой систем управления РН и РБ являются гиростабилизированныеплатформы высокой точности с установленными на них акселерометрами.Точность выведения РН и РБ определяется в основном точностью начальногонаведения платформы, ее угловым дрейфом и точностью акселерометров.Знаяэтихарактеристики,можнооценитьточностьвыведенияцелевойнагрузки на ту или иную орбиту. Целевая нагрузка разрабатывается под ха­рактеристики средств выведения и должна обеспечивать с помощью соб­ственной системы управления компенсацию ошибок выведения, присущихсоответствующим средствам выведения.

Часто это приводит к усложнениюсистем управления целевой нагрузки и, соответственно, к повышению еемассы и стоимости всего проекта.Установка АСН на средства выведения может существенно повыситьточность выведения и упростить выводимую целевую аппаратуру, а впер­спективе упростить и системы управления самих средств выведения заменойсложных и дорогостоящих гиростабилизированных платформ высокой точ­ности на относительно простую и дешевую БИНС средней точности.В настоящее время системы навигации большинства средств выведениявключают в свой состав АСН, однако эта аппаратура работает в телеметриче­ском режиме, передавая на Землю в реальном времени информацию о теку­щем векторе состояния объекта.

Сегодня только система управления РН«Фрегат» использует информацию АСН в контуре управления, благодаря че­му значительно повышается точность выведения.Исходя из вышесказанного АСН средств выведения можно разделить надве группы: по объекту применения-РН или РБ, а также по решаемой зада-252че-Глава5.Навигация средств выведенияработа в телеметрическом режиме или работа в контуре управления.Каждая из упомянутых групп аппаратуры имеет свои особенности, которыенеобходимо учитывать при проектировании.5.1.

АСНРН и РБ для обеспечениятелеметрического режимаРаботая на РН в телеметрическом режиме, АСН решает важную задачуформирования и передачи в ЦУП текущего вектора состояния, что позволяетгруппе управления оперативно оценивать процесс выведения и по его завер­шению выдавать заключение о точности выведения. Оперативность оценкифункционирования системы и выдачи такого заключения может сыгратьважную роль в реализации всей миссии, так как в некоторых случаях дажепри значительных ошибках выведения своевременное получение информа­ции о промахе может позволить провести довыведение средствами полезнойнагрузки и, тем самым, предотвратить ее потерю.

Но для этого информацияо текущем векторе состояния должна формироваться достоверно и непре­рывно в течение всего процесса выведения.Рассмотрим особенности работы АСН на РН. По сравнению с обычныминаземными объектами можно выделить высокую динамичность углового ма­неврирования ракеты и кратковременность всего процесса выведения.Перед стартом РН установлена вертикально. После старта в течение1-2 минона совершает разворот по тангажу на уголчаях и по крену на угол до180°.-90°,а в некоторых слу­При этом полностью меняется картина ви­димости НС антеннами АСН, и почти нет времени на новый захват сигналовНС. В таких условиях целесообразно, чтобы суммарное поле зрения всех ан­тенн АСН на РН было близко к полной сфере, а до старта в АСН от НС былиполучены альманахи и эфемериды всех видимых спутников в районе старта.После старта необходимо, чтобы в АСН от СУ РН непрерывно поступала ин­формация об угловом положении РН.

Перечисленные требования не являют­ся слишком жесткими и достаточно просто могут быть реализованы. Напри­мер,еслинаРНустановитьАСНаналогичнуюАСН-Ккораблей«Союз» и «Прогресс», имеющей четыре антенны, сигналы от которых одно­временно поступают в МПВ АСН, то, расположив четыре антенны перпенди­кулярно друг другу и продольной оси РН, получим суммарное поле зрения,близкое к сфере.

При любом угловом положении РН в этом поле зрения все­гда будет находиться достаточно большое число НС, обеспечивающих хоро­шее навигационное решение. Если АСН будет включена за-30мин до стар­та, то в «холодном» старте будут захвачены сигналы всех НС, находящихсянад местным горизонтом. От этих НС в АСН принимаются альманахи всейгруппировки НС и эфемериды всех видимых НС. В процессе полета, если отсистемы управления РН в АСН будет поступать информация об ориентацииРН, АСН будет определять, какие НС находятся в поле зрения каждой из ан-5.2. Достоверность измерений АСН253теин, и обеспечивать теплый старт АСН для обеспечения захвата сигналовэтих НС. В результате АСН будет обеспечивать непрерывное формированиетекущего вектора состояния РН с достаточно высокой точностью.При получении вектора состояния важно чтобы он был достоверный, этудостоверность обеспечивает избыточность измерений АСН.5.2.

Достоверность измерений АСНОбеспечение достоверности измерений является одной из важнейших за­дач любой системы управления. Для космической техники, а особенно дляРН, эта задача приобретает особую важность. Ошибочные измерения, приня­тые за достоверные, могут привести к непоправимым последствиям, вплотьдо срыва миссии.

Часто для этого используют дополнительные контрольныеизмерители. АСН в этом смысле является уникальной. Она может формиро­вать признак достоверности измерений, обеспечивая практически стопро­центную гарантию этой достоверности благодаря избыточности измерений.Минимальное число НС, по сигналам которых могут быть определены КСВ,равно четырем. В этом случае избыточности нет, и достоверность сформиро­ванных КСВ не может быть определена. Но при пяти и более НС достовер­ность гарантировано определяется и можно выявить НС, измерения по сигна­лам которого недостоверны, исключить его из состава мерного созвездия ивновь подтвердить достоверность КСВ, сформированных по оставшимся из­мерениям, если число НС более четырех.