Микрин Е.А., Михайлов М.В. Ориентация, выведение, сближение и спуск КА по измерениям от ГНСС (2017) (1246989), страница 12

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 12)

В большинстве случаев ошибкифазы не превышаюттельные по времени5 см, но периодически наблюдаются достаточно дли­(200 ... 300 с) всплески, амплитуда которых превышаетполдлины волны л. Эти всплески обусловлены переотражениями сигналовНС от элементов конструкции МКС. Их наличие может приводить к сбоямслежения за фазой, и, соответственно, к значительному снижению точностиориентации.На рис.2.10, гприведены ошибки фазовых измерений АСН-М МКС, по­лученные во время лётного эксперимента, когда основные источники переот­ражений -солнечные батареи американского сегмента МКС-установленыв специальное положение, минимизирующее переотражения сигналов НС.2.5.

Интегральный метод определения ориентации по приращениям интегральной...Сравнивая графики на рис.2.1 О,67г и в, можно отметить, что амплитудафазовых ошибок АСН-М аналогична амплитуде фазовых ошибок АСН-Ккорабля «Прогресс», пристыкованного к МКСне превышают5-ошибки фазы в основномсм и наблюдаются длительные по времени всплески, ам­плитуда которых превышает полдлины волны А. Их наличие может приво­дить к сбоям слежения за фазой и снижению точности определения ориен­тации.На рис.2.10,д показаны ошибки фазовых измерений АСН-М МКС, по­лученных во время лётного эксперимента, в котором солнечные батареинаходились в рабочем положении, что соответствует условиям формированиямаксимальных переотражений.

Из приведенных графиков следует, что ошиб­ки фазовых измерений в большинстве своем имеют амплитуду6 ... 7см, изначительное число ошибок по амплитуде превышает полдлины волны А.Обеспечить в таких условиях непрерывное отслеживание фазы сигналазатруднительно, а значит решение задачи ориентации с высокой точностьюявляется проблемой. Однако и здесь могут быть реализованы рассмотренныеранее интегральные методы определения ориентации не по фазе, а по прира­щению фазы. Большие ошибки фазовых измерений при реализации этих ме­тодов приводят к увеличению ошибок определения ориентации, но принци­пиально позволяют решить задачу.Были рассмотрены два интегральных метода определения начальногоприближения ориентации с использованием БИНС из положения, когданачальная ориентация неизвестна.

Первый метод не накладывает никакихограничений на угловое движение КА, определенным образом накапливаетинформацию и определяет девять компонент матрицы ориентации А иск БИНС­сск- Он может использоваться как для синхронных, так и для асинхронныхприемников АСН. В первом случае в качестве вектора измерений применяет­ся вектор приращений первой разности интегральных фаз, во втором-век­тор приращений вторых разностей интегральных фаз.Второй метод на этапе накопления информации требует стабилизироватьКА на ДУС в ИСК. В данном методе по накопленной информации определя­ется трехмерный вектор ошибки ориентации<j>,по которому на каждом шагеможет уточняться формируемая матрица Аиск Бине-сек- Он позволяет повы­сить точность определения ориентации благодаря уменьшению размерностиискомого вектора. Так же как и первый метод, он позволяет определятьначальную ориентацию в случае использования синхронных и асинхронныхприемников.

Для синхронных приемников осуществляется накопление при­ращений первой разности интегральных фаз, для асинхронных приемни­ков-вторых разностей. Во всех случаях обеспечивается разная точностьопределения начального приближения матрицы ориентации и требуется раз­ное время накопления информации. Для выбора наилучшего алгоритма фор­мирования начальной оценки матрицы ориентации из произвольного поло­жения КА и оценки длительности определения этой матрицы для всех пред-68Главаставленных на рис.2.Определение ориентации КА по измерениям АСН2.10вариантов векторов измерений АСН проведено срав­нение рассмотренных алгоритмов и определены их точностные и динамиче­ские характеристики.Для модели АСН-К, установленной на КА «Прогресс» в автономном по­лете, ошибки фазовых измерений которых показаны на рис.2.10,а, проведе­но сравнение трех вариантов алгоритмов определения матрицы начальнойориентации:по первым разностям интегральных фаз 9-мерного вектора ориентации;по вторым разностям интегральных фаз 3-мерного вектора ориентации;по первым разностям интегральных фаз 3-мерного вектора ориентации.Графики текущих ошибок определения ориентации Лq>х, Лq>у, Лq>z относительно известной точной матрицы ориентации иллюстрирует рис.2.11.Изприведенных графиков следует, что первые два метода в установившемся со­стоянии обеспечивают определение ориентации с точностьюнакопления данных и выхода в установившееся состояние-301.

.. 2°.Времямин. Наилуч­ший результат дает метод формирования по первым разностям интегральныхфаз 3-мерного вектора ориентации. Точность ориентациичерез5мин после начала накопления измерений, через2°обеспечивается20 мин система пере­-0,5°.ходит в установившее состояние с точностью ориентацииАналогичные результаты демонстрируют данные лётных испытаний, по­лученные по измерениям АСН-К корабля «Прогресс»,к МКС. На рис.2.12пристыкованногопоказаны ошибки матрицы ориентации, полученной,например, путем формирования по первым разностям интегральных фаз9-мерного вектора ориентации.

Из приведенных графиков также следует, чтолучшим из трех рассмотренных методов является метод формирования3-мерного вектора ориентации по приращениям первых разностей интеграль­ных фаз. В данном случае процесс накопления измерений длилсяслечас30 мин, по­чего точность сформированной матрицы ориентации составила -5°, черезсистема пришла к установившемуся состоянию с точностью -2°.Сравнивая результаты определения ориентации по реальным измерениями на модели, можно отметить, что на модели длительность начального опре­деления достигает-2°,и через20-5мин, после чего бьmа обеспечена точность ориентациимин система пришла к установившемуся состоянию с точно­стью ориентации-0,5°.Значительные различия обусловлены тем, что опре­деление ориентации при моделировании осуществлялось в окрестности орби­тальной ориентации КА при большом количестве общих НС для задейство­ванных трех пар антенн, а в процессе лётного эксперимента КА был отклоненот ОСК на-50°,из-за чего существенно уменьшилось число общих НС, за­действованных для определения ориентации.На рис.2.13приведены графики числа общих пар НС, измерения которыхиспользуются для определения ориентации в лётном эксперименте и на моде­ли АСН-К.

Из рисунка видно, что число общих НС в лётном эксперименте всреднем было в2,5раза меньше числа общих НС при моделировании.2.5. Интегральный метод определения ориентации по приращениям интегральной...161284о-4-8- 12-16- 20 =1_ _ _.____ ___,___ _ _.,___ ___.__ _ _...,____ ___,3600720010 80014 40018 ОООоt, са161284Л<рхо-4-8-12- 16-203600о720010 80014 40018 ОООt, сб161284O ~!мt==~-c:;:;!::===;J;.=-~==-=======--====-4-8-12-16-20 ~ - - - ~ - - - - ~ - - - ~ - - - - ~ - - - ~ - - - - ~о3600720010 80014 40018 ОООt, свРис.2.11.Текущие ошибки определения ориентации для моделируемыхизмерений АСН-К, установленной на КА «Прогресс» для метода нахож­дения 9-мерного вектора ориентации по первым разностям интегральныхфаз (а), 3-мерного вектора ориентации по вторым разностям интеграль­ных фаз(6)и 3-мерного вектора ориентации по первым разностям инте­гральных фаз (в)6970Глава2.Определение ориентации КА по измерениям АСН161284о-4-8- l2- 16- 20~~--~---~----~---~----~---~~о3600720010 80014 40018 ООО/, са16128'#./'i~✓-4✓-------~~ -·---- - - --........~ --~.~ - '·- ·о- ,./',- ~ - ~~-4---- -- ----.,,...,,,_~-'"'• _,...._#..

~.-~___.,,-.- ):!- 12- 1620о3600720010 8001440018 ОООt, с14 40018 ООО/, сб161284о-4-8- 1216-20о3600720010 800вРис.2.12. Графики ошибок матрицы ориентации, полученной по измерениямАСН-К корабля «Прогресс», пристыкованного к МКС, путем формированияпо первым разностям интегральных фаз 9-мерного вектора ориентации (а),по вторым разностям интегральных фаз 3-мерного вектора ориентации (б),по первым разностям интегральных фаз 3 -мерного вектора ориентации (в)2.5. Интегральный метод определения ориентации по приращениям интегральной .

..71Число общих пар НС121081642о3600720010 80014 40018 ОООt,с14 40018ОООt,саЧисло общих пар НС18161412108642о3600720010 800бРис.2.13.Число общих пар НС, измерения которых используютсядля определения ориентации в лётном эксперименте (а) и на моделиАСН-К(6)Чтобы устранить влияние разных условий видимости НС на результатысравнения модели с реальными измерениями, было проведено моделированиев условиях аналогичных условиям лётного эксперимента:• установленальманахGPS,соответствующий реальному альманаху вовремя эксперимента;• заданаорбита и ориентация КА аналогичная орбите и ориентации вовремя эксперимента.На рис.2.14показаны общие пары НС, используемые для определенияориентации. Сравнивая этот график с графиком на рис.2.13,а можно сделатьГлава722.Определение ориентации КА по измерениям АСНЧисло общих пар НС108642оРис.36002.14.720010 80014 40018 ОООt, сЧисло общих пар НС, используемых для определения ори­ентациивывод, что число общих пар НС в модели в среднем соответствует числу об­щих пар НС в лётном эксперименте, т.

е. моделирование проведено для техже условий видимости спутников, что и в лётном эксперименте. Для одних итех же условий видимости интересно сравнить время схождения решения иточности установившихся решений для модели и лётного эксперимента.На рис.2.15приведены графики ошибок ориентации Л<рх, Л<ру, Л<рz длямодели в условиях видимости НС, соответствующих лётному эксперименту,сравнивая которые с соответствующими графиками рис.оРис.36002.15.720010 800144002.12,18 ОООможно сделатьf,сОшибки ориентации Л<рх, Л<ру, Л<рz для модели в условияхвидимости НС, соответствующих лётному эксперименту2.

Характеристики

Список файлов книги