Бровкин А.Г., Бурдыгов Б.Г., Гордийко С.В. Бортовые системы управления космическими аппаратами (2010) (1246599), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Например, научно-техническое обеспечение разработок предполагает выполнение научно-исследовательских работ в интересах совершенствования продукции предприятия.Информационное обеспечение включает создание электронных архивов и баз данных документации и научно-технической информации ирегулярный сбор, систематизацию и анализ информации по направлениям деятельности предприятия. Методическое обеспечение − это,например, разработка и совершенствование методик входного контроля покупных изделий и выходного контроля продукции.257258ПРИЛОЖЕНИЕIПРИЛОЖЕНИЕ IНЕКОТОРЫЕ СРЕДСТВА ОПИСАНИЯ МЕХАНИКИ ПОЛЕТАП.1.1.
Системы координатДля описания движения космического аппарата используется геоцентрическая инерциальная система координат. Начало координат Осистемы находится в центре масс Земли. Ось ОХ 0 лежит в экваториальной плоскости и направлена в точку весеннего равноденствия, осьOZ0 совпадает с осью вращения Земли и направлена на Северныйполюс Земли, ось ОY0 дополняет систему до правой.Рис.
П.1. Геоцентрическая инерциальная система координатВторой используемой системой координат является геоцентрическая гринвичская (вращающаяся) прямоугольная система. Началокоординат также находится в центре масс Земли О. Ось ОХ направлена в точку пересечения Гринвичского меридиана с экватором, осьOZ совпадает с осью вращения Земли и направлена на Северныйполюс Земли, ось ОY дополняет систему до правой. Поскольку Землявращается, то эта система координат есть также вращающаяся.
Уголмежду осями ОХ0 и ОХ, обозначаемый часто через S, соответствуетгринвичскому звездному времени.НЕКОТОРЫЕ СРЕДСТВА ОПИСАНИЯ МЕХАНИКИ ПОЛЕТАРис. П.2. Геоцентрическая гринвичская система координатГеоцентрические системы координат – инерциальная и гринвичская (вращающаяся) – применяются в спутниковой радионавигации.Связь между инерциальной и вращающейся системами координат дается соответствующими соотношениями в виде матриц.Инерциальные системы навигации имеют в своем составе датчики линейного ускорения (акселерометры) и угловой скорости (гироскопы).
С их помощью можно определить отклонение связанной скорпусом прибора системы координат от системы координат, связанной с Землей, получив углы ориентации: курс, тангаж и крен. Линейное отклонение координат в виде широты, долготы и высотыопределяется путем интегрирования показаний акселерометров.Точность определения географических координат отметок наземных пунктов зависит от многих факторов, включающих как особенности аппаратурного исполнения, так и методы обработкиинформации. Основными факторами, которые должны быть учтеныпри оценке точностных характеристик космических систем обнаружения, являются ошибки определения положения центра масс КА в259260ПРИЛОЖЕНИЕIпространстве, ошибки неточного определения ориентации связаннойсистемы координат КА, неточное определение положения осей визирной системы координат, обусловленное погрешностями датчиковориентации и измерений бортового оборудования (БО), а также технологические особенности построения БО (дискретность съема информации, нелинейность развертки и т.
д.). Так, при дальностях от КАдо точки на земной поверхности порядка 40 000 км, характерных длявысокоэллиптических и геостационарных КА, только ошибка в построении приборной системы координат в одну угловую минуту приводит к погрешностям определения координат точки на земнойповерхности (например лесного пожара) в 12 км. В связи с этим возникает важная задача поиска способов уточнения координат.Для анализа процесса координатной привязки отметок, получаемых в информационном кадре БО, используются следующие системыкоординат:– геоцентрическая инерциальная система координат, связанная сЗемлей (ГИСК) OX и Y и Z и , у которой начало О находится в центре массЗемли, основная координатная плоскость Х и О Y и совпадает с плоскостью экватора, ось ОХ и направлена в точку весеннего равноденствия,ось OZ и совпадает с осью вращения Земли и направлена на Северныйполюс Земли, ось ОYи дополняет систему координат до правой;– связанная система координат (ССК) ОСХСYСZС, оси которойопределяются осями инерции КА, начало координат ССК совпадает сцентром масс КА, который имеет обычно цилиндрическую форму, осьZС направлена вдоль оси цилиндра;– визирная система координат (ВСК), одна из осей базиса ВСКявляется визирной осью БО, а остальные – измерительными осями БО.Визирная система координат жестко связана с БО таким образом,что ее начало координат совпадает с фокусом оптического устройства.Так как по данным БО определяется угловое положение целей, находящихся на расстоянии нескольких десятков тысяч километров,положение начала координат ВСК в пределах корпуса КА (размерамипорядка нескольких метров) не влияет на эти измерения.
Вследствиеэтого будем считать совпадающими центры ВСК и ССК. Ось ZBНЕКОТОРЫЕ СРЕДСТВА ОПИСАНИЯ МЕХАНИКИ ПОЛЕТАнаправлена вдоль оптической оси БО. Плоскость XBOBYB совпадает сфокальной плоскостью оптического устройства БО, в которой измеряются азимутальная (α ц) и угломестная (β ц) координаты цели.Угловые развороты КА вокруг центра масс обеспечиваются системой ориентации.Основной задачей ориентации КА является наведение оси Z B (визирной оси) в точку наведения Н на Земле с известными широтой, долготой и превышением над земной поверхностью и приведение оси Y Св плоскость «ось Z С, КА – звезда» с направлением в сторону звезды,выбранной в качестве одного из опорных ориентиров.Положение связанной системы координат КА, при котором выполняется основная задача ориентации, называется программной системой координат (ПСК) КА.
Поворот базиса ПСК относительноГИСК, определяемый матрицей направляющих косинусов (или матрицей перехода от ПСК к ГИСК) и вектором угловой скорости КАω КА может быть представлен матричным преобразованием.Реализация ПСК обеспечивается системой ориентации КА посредством приведения ССК в положение, при котором направления наастроориентиры соответствуют программному положению осей КА.Положение ВСК относительно ССК определяется матрицей перехода. БО для рассматриваемых типов КА жестко закрепляется относительно корпуса и, вследствие этого, скорость вращения БОотносительно конструкции КА принимается равной нулю.Система небесных координат используется в астрономии дляописания положения светил на небе или точек на воображаемой небесной сфере.
Координаты светил или точек задаются двумя угловымивеличинами (или дугами), однозначно определяющими положениеобъектов на небесной сфере. Таким образом, система небесных координат является сферической системой координат, в которой третьякоордината – расстояние – часто неизвестна и не играет роли.Системы небесных координат отличаются друг от друга выборомосновной плоскости и началом отсчета. В зависимости от решаемойзадачи может быть более удобным использовать ту или иную систему.261262ПРИЛОЖЕНИЕIНаиболее часто используются горизонтальная и экваториальные системы координат. Реже – эклиптическая, галактическая и другие.В системах координат можно выделить три понятия: местная, геоцентрическая инерциальная и геоцентрическая гринвичская (вращающаяся) прямоугольная системы координат.
Кроме того, следуетиметь в виду достаточно большое и разнообразное количество связанных систем координат (связанных с КА, с приборами, с линией визирования).Горизонтальная система координат. В этой системе основнойплоскостью служит плоскость математического горизонта. Однойкоординатой при этом выбирается либо высота светила h, либо его зенитное расстояние Z, другой координатой принимается азимут A.Высотой h светила называется дуга вертикального круга от математического горизонта до светила, или угол между плоскостью математического горизонта и направлением на светило. Высоты отсчитываютсяв пределах от 0° до +90° к зениту и от 0° до −90° к надиру.Зенитным расстоянием Z светила называется дуга вертикальногокруга от зенита до светила, или угол между отвесной линией и направлением на светило.
Зенитные расстояния отсчитываются в пределах от 0° до 180° от зенита к надиру.Азимутом A светила называется дуга математического горизонтаот точки юга до вертикального круга светила, или угол между полуденной линией и линией пересечения плоскости математическогогоризонта с плоскостью вертикального круга светила. Азимуты отсчитываются в сторону суточного вращения небесной сферы, то есть кзападу от точки юга, в пределах от 0° до 360°. Иногда азимуты отсчитываются от 0° до +180° к западу и от 0° до −180° к востоку.
(В геодезии азимуты отсчитываются от точки севера.)Первая экваториальная система координат. В этой системе основной плоскостью является плоскость небесного экватора. Однойкоординатой при этом является склонение δ (реже – полярное расстояние p). Другой координатой – часовой угол t.Склонением δ светила называется дуга круга склонения от небесного экватора до светила, или угол между плоскостью небесногоНЕКОТОРЫЕ СРЕДСТВА ОПИСАНИЯ МЕХАНИКИ ПОЛЕТАэкватора и направлением на светило.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
