Микрин Е.А., Михайлов М.В. Ориентация, выведение, сближение и спуск КА по измерениям от ГНСС (2017) (1246989), страница 22
Текст из файла (страница 22)
При наличиидвух НС возникает неоднозначность решения задачи, для устранения которой2.14.Особеююсти ориентации по измерениямАСН высокоорбитальных КА131необходимо выполнить дополнительную закрутку КА вокруг другой оси. Этоозначает, что для реализации рассмотренного алгоритма необходимо выбирать момент начала закрутки с учетом видимости достаточного количестваНС в окрестности горизонта Земли. Для этого необходимо наличие в бортовой ЦВМ альманахов спутниковGPSи ГЛОНАСС и параметров орбиты КА.После наведения антенн АСН на Землю осуществляется прием измерений отНС и определение начального приближения оценки ориентации.2.14.2. Определение начального приближенияоценки ориентации и непрерывное уточнениеориентации по измерениям АСНОсобенностью геостационарной орбиты является малое количество видимых НС, и даже при работе одновременно по спутникамGPSи ГЛОНАССсуществуют участки орбиты, на которых количество видимых НС меньшедвух.
Напомним, что минимум два НС необходимы для формирования вектора измерений по вторым разностям интегральных фаз. На участках орбиты счислом видимых НС меньше двух измерения вторых разностей фаз проводиться не могут, т. е. на геостационарной орбите процесс измерения ориентации не является непрерывным, и определение ориентации осуществляется помалому количеству НС. Это приводит к значительному увеличению времениначального определения оценки ориентации, требует повышения постояннойвремени динамического фильтра измерений Т АСН, а также накладывает достаточно жесткие условия на точность БИНС. Тем не менее алгоритмы определения начального приближения оценки ориентации, интегральным методом по приращениям интегральных фаз, рассмотренные в2.6,и алгоритмынепрерывного уточнения ориентации путем динамической фильтрации фазовых измерений АСН, рассмотренные в2.7 и 2.8,остаются работоспособнымии для высокоорбитальных КА.После грубого наведения осей антенн АСН на Землю могут выполнятьсярассмотренные алгоритмы определения начального приближения оценкиориентации,адалее-алгоритмынепрерывногоуточненияориентации.В зависимости от значения дрейфа БИНС и требуемой точности ориентациимогут реализовываться либо алгоритмы динамической фильтрации (см.предполагающие нулевой дрейф, либо алгоритмы (см.2.11 ),2.8),одновременно соценкой ориентации, оценивающие и дрейф БИНС.На рис.2.33приведены графики ошибок оценки ориентации Л<р ;, Л<р ~,Л<р ; и оцененных значений дрейфа БИНС лw;, Лw~,лw; для геостационарного КА.
Результаты получены путем моделирования процесса определения ориентации по измерениям АСН, работающей в режиме ГЛОНАСС+GРS.Был смоделирован альманах ГЛОНАСС изДрейф БИНС задавался равным0,1 °/ч24НС и альманахGPSиз30НС.по трем осям. В начальный моментвремени КА находился в произвольном угловом положении. Для грубогонаведения осей антенн на Землю бьmа выполнена закрутка КА со скоростьюГлава1322.Определение ориентации КА по измерениям АСН0,3 °/с.
В течение первых20мин осуществлялось грубое наведение осей антенн на Землю, после чего выполнялось определение начального приближения оценки ориентации КА.1,61,20,80,4о- 0,4- 0,8- 0,12- 0,167200о14400 2160028800360004320050400 57600f,360004320050400 57600t, ссаш;, шt, град/чrof,0,40,2о- 0,2- 0,4-0,6- 0,87200о14400 2160028800бРис.2.33. Ошибки ориентации КА на ГСОИз рисунка видно, что примерно через(а) и оценки дрейфа БИНС1ч20(6)мин после начала моделирования начальная оценка ориентации бьmа определена с точностьюрез1 ч 30~ 1°,чемин включен режим непрерывного уточнения ориентации с одновременной оценкой дрейфа БИНС. Черезоценки ориентации не превышалаБИНС. Через90,2°1ч30мин после этого ошибкаи стала формироваться оценка дрейфач после начала моделирования ошибка оценки дрейфа БИНСне превышала 0,02°/ч, а ошибка оценки ориентации -0,03°.Следует отметить, что даже при работе системы в установившемся режиме при длительном отсутствии НС наблюдался рост ошибок оценки ориентации до0,2°.
Учитывая,что в режимах ГЛОНАСС илиGPSнаблюдаютсяболее длительные интервалы отсутствия одновременной видимости двух иболее НС, можно сделать вывод, что режим ГЛОНАСС+GРS более предпочтителен для формирования точной оценки ориентации КА. Тем не менееприведенные результаты моделирования показали, что точность ориентации0,2°является вполне достижимой для интегрированных систем АСН и БИНСгеостационарных КА.Контрольные вопросы133Контрольные вопросы1.По какому принципу построены системы ориентации по измерениямАСН?2.3.Что такое синхронные и асинхронные АСН?Что из себя представляет метод формирования грубой оценки ориентации и угловой скорости КА по заполнению каналов?4.Как работает метод раскрытия фазовой неопределенности по одномоментному измерению?5. Что такое интегральныйметод определения ориентации по приращениям первой разности интегральной фазы с использованием измерений БИНС?6.Что такое динамическая фильтрация одномоментных фазовых определений?7.Каковы особенности ориентации по измерениям АСН высокоорбитальных КА?Глава ЗОтносительная навигация по измерениямаппаратуры спутниковой навигациипри сближении космических аппаратовСближение КА является одной из наиболее сложных и ответственныхтехнологических операций в космосе.
Как правило, срыв сближения означаетсрыв всей миссии КА. Поэтому система управления сближением-одна изнаиболее важных, сложных и дорогостоящих систем КА, основной частьюкоторой является ее навигационная часть, определяющая векторы положенияи скорости активного КА (реализующего маневры сближения) в системе координат пассивного КА (находящегося в пассивном орбитальном полете).Чем точнее и быстрее определяются эти векторы, тем более экономично инадежно может быть выполнено само сближение.Решение задачи сближения во многом зависит от типов сближающихсяКА и их орбит. Принципиально можно говорить о сближении любых КА налюбых орбитах. Построение системы сближения существенно зависит от орбит сближающихся КА. Одной из наиболее часто решаемых задач сближенияявляется сближение пилотируемых или грузовых КА с орбитальной станцией(ОС), в частности, кораблей «Союз» и «Прогресс» с Международной космической станцией (МКС).Задачу сближения КА будем рассматривать на примере реализации миссии кораблей «Союз» и «Прогресс» по доставке экипажей и грузов на МКС .При этом корабли будем называть активными КА, а ОС3.1.-пассивным КА.Реализация сближения кораблей «Союз» и «Прогресе>)с орбитальной станциейЗадача сближения пилотируемых и транспортных кораблей с ОС решается в четыре этапа:• предстартовая подготовка;• дальнее сближение;• ближнее сближение;• причаливание.З.
1. 1. Предстартовая подготовка сближенияЭтап предстартовой подготовки сближения заключается в выборе даты ивремени старта активного КА, а также в проведении формирования орбитыпассивного КА. Решение этих задач обеспечивает создание оптимальных порасходу топлива условий сближения: обеспечение компланарности орбит3.1. Реализация сближения кораблей «Союз» и «Прогресс» с орбитальной станцией135пассивного и активного КА и требуемого фазового угла между ними на момент выведения.Компланарность орбит достигается путем выбора времени старта активного КА. Действительно, пассивный КА находится на орбите, плоскость которой практически неподвижна в инерциальном пространстве, стартующийже активный КА находится на вращающейся Земле, и орбиты обоих КАимеют одинаковое наклонение.
Поэтому для обеспечения компланарностинеобходимо задать одинаковый угол восходящего узла двух орбит. Такое равенство можно получить выбрав определенный момент старта активного КА.Но при жестко заданном времени старта фазовый угол между двумя КА может быть произвольным, и сведение кораблей в одну точку потребует многовремени. Заданный фазовый угол пассивного КА на момент выведения можно получить двумя способами:грубое фазирование путем выбора даты старта;точное фазирование путем коррекции фазирования орбиты пассивногоКА до старта активного КА.Рассмотрим задачу грубого фазирования.
Если говорить об МКС, то еепериодобращения15,74 витка.составляет-91,5мин.ЗасуткистанциявыполняетДо полных16 витков, при которых бы фаза орбиты сохраняласьчерез сутки, не хватает 0,26 витка. Следовательно, каждые сутки фаза орбитыМКС смещается на 0,26 витка, и выбором даты старта можно обеспечить требуемую фазу с точностью до -90°. В пределах этого угла фазирование обеспечивается заблаговременной коррекцией орбиты.
На МКС коррекция фазирования осуществляется за20-30дней до расчетной даты старта корабля.Корректирующий импульс при этом составляетчто при корректирующем импульсеМКС составит11... 2м/с. Легко посчитать,м/с за месяц коррекция фазы орбиты-0,2 витка.Выбором корректирующего импульса и даты коррекции фазированияможно обеспечить требуемый фазовый угол между сближающимися КА намомент выведения с достаточно высокой точностью. Оставшаяся погрешностьфазового угла устраняется корректирующими импульсами активного КА наэтапе дальнего сближения, задачей которого является приведение активногоКА в зону ближнего сближения пассивного КА.
Размер этой зоны определяется аппаратурой, реализующей автономное управление кораблями на участкеближнего сближения. Например, на кораблях «Союз» и «Прогресс» ближнеесближение реализует радионавигационная аппаратура «Курс». Максимальноерасстояние между КА, на котором аппаратура «Курс» может проводить автономное управление сближением, составляетля-300 км.ATV зона ближнего сближения составляет-30 км.Для европейского корабВажным этапом разработки технологии дальнего сближения являетсявыбор баллистической схемы сближения, зависящей от диапазона реализуемых фазовых углов после выведения активного КА.136Глава3. Относительная навигация по измерениям АСН при сблю,сении КАЗ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
