Микрин Е.А., Михайлов М.В. Ориентация, выведение, сближение и спуск КА по измерениям от ГНСС (2017) (1246989), страница 24
Текст из файла (страница 24)
В этом случае осуществляется переход наодносуточную или двухсуточную схему сближения.Надежность реализации рассмотренной трехвитковой схемы принципиально меняется, если в состав системы управления КА включена АСН. В этомслучае АСН непрерывно обеспечивает формирование текущего вектора состояния КА сразу после выведения, и все расчеты корректирующих импульсов могут выполняться автономно в БЦВК по фактическому состоянию .
Особенности использования АСН для реализации дальнего сближения будут рассмотрены ниже.3. 1.3. Методы реализации ближнего сближенияПосле завершения дальнего сближения начинается ближнее сближение, вкотором аппаратура, реализующая ближнее сближение, обеспечивает автономное решение задачи относительной навигации и управления. Принципиальным различием методов решения навигационной задачи на участках дальнего и ближнего сближения является то, что в первом случае выполняютсяразовые навигационные измерения, по которым рассчитываются и реализуются корректирующие импульсы КА, а во втором случае оба КА находятся взоне прямой видимости, и аппаратура, реализующая ближнее сближение,непрерывно и автономно осуществляет измерения параметров относительного движения двух КА, по которым автоматически выполняется управлениесближением.
При этом на участках и дальнего и ближнего сближения реали-3.1. Реализация сближения кораблей «Союз» и «Прогресс» с орбитальной станцией141зуется метод свободных траекторий, являющийся оптимальным с точки зрения экономии топлива.Система навигации и управления, обеспечивающая ближнее сближение,идеологически может быть построена на разных физических принципах. Донастоящего времени на кораблях «Союз» и «Прогресс» задачу сближениярешает система «Курс». Это сложная и дорогостоящая аппаратура.
Масса ееактивной части, установленной на КА, также как и пассивной части, установленной на МКС, составляет около100кг, энергопотребление-250Вт. Такие характеристики не отвечают современным требованиям и приводят к неоправданно высоким затратам.Однако решение задачи относительной навигации при сближении КАможет быть обеспечено использованием АСН, установленной на обоихсближающихся КА.
В этом случае аппаратная часть системы будет иметьнесомненные преимущества по сравнению с традиционными специализированными системами как по массогабаритным и энергетическим показателям,так и по СТОИМОСТИ.Впервые сближение КА по измерениям АСН было проведеноапреляATV состыковался с МКС поATV фирмы Laben. Решение навигационной задачи выполнялось в ЦВМ ATV (активный КА), куда поступали данныеАСН-М и АСН ATV. Схема сбора и доставки данных в ЦВМ ATV приведенана рис.
3.4.2008г. Европейский автоматический корабль3измерениям АСН-М МКС и АСН!\Антенна АСНАнтенна АСН,J!!!E,.,.,11Антенна ~МБРЛ-- - Антен~а.,;::::::,--МБРЛ~ - -Навигационные данные-отМКСБортовойкомпьютерРис.3.4.МБРЛмкс~IмУРлСхема реализации ближнегос МКС по измерениям НСGPS~Бортовой1компьютерсближения АTVГлава1423. Относительная навигация по измерениям АСН при сблю,сении КААппаратура спутниковой навигации, установленная на пассивном КА,принимает информацию от спутниковGPSи (или) ГЛОНАСС и передает еечерез межбортовую радиолинию (МБРЛ) в ЦВМ активного КА. АСН, установленная на активном КА, также принимает информацию от навигационныхспутников и передает ее в ЦВМ. Информация от двух АСН совместно обрабатывается в ЦВМ активного КА, в результате чего формируется относительный вектор состояния, по которому система управления активного КАреализует управление сближением.В результате решения задачи относительной навигации формируютсявекторы относительного положения и скорости.
Это может выполняться различными методами, с неодинаковой точностью решения, и требует различных вычислительных ресурсов ЦВМ и пропускной способности МБРЛ пообъему передаваемой информации.Метод решения навигационной задачи ближнего сближения, реализованный на АТV, можно назвать классическим. Он давно известен и обладает рядом преимуществ и недостатков. Подробно рассмотрим этот метод в следующих разделах .З. 1.4. Реализация причаливанияУчасток ближнего сближения завершается на дальностях400 ..
.200м, после чего начинается участок причаливания. Принципиальным различием этихучастков является то, что на участке ближнего сближения реализуется методсвободных траекторий, а на участке причаливания-метод параллельногосближения, который не является оптимальным с точки зрения расхода топлива. Однако на малых расстояниях возмущающие переносные ускорения, накомпенсацию которых затрачивается избыточное рабочее тело (топливо), малы, и лишний расход компенсируется простотой реализации метода.
Оценимэти возмущения.На активный КА, находящийся в окрестности пассивного на околокруговой орбите, действуют следующие переносные ускорения:ах = -2ffioVy;ау= 2ffioVx + 3ffiбy;(3.1)- 2vaz - -ffio z,где х, у,z-относительные координаты активного КА в ОСК (хру скорости; у -по местной вертикали);ной скорости активного КА в ОСК; ffio Из соотношенийVx Vy Vz --по вектокомпоненты относительорбитальная угловая скорость.(3.1) видно, что возмущающие ускорения зависят отчеz, Vx, Vz. Если корабль от станции находится на расстоянии -300 ми имеет скорость -0,5 м/с, то значение возмущающего ускорения,32обусловленного расстоянием, составит -10- м/с , а обусловленного скоро22стью -10- м/с • Это означает, что для корабля «Союз», масса котороготырех компонент: у,3.2. Решение навигационной задачи дальнего сбли:жения по измерениям АСН-6000 кг,143непрерывная тяга управляющих двигателей, обеспечивающих компенсацию указанных возмущений, составит0,6 кг и 6 кг соответственно.Для уменьшения возмущений и расхода рабочего тела, необходимого дляих компенсации, целесообразно выполнять причаливание по оси х ОСК с малой скоростью относительного движения.
Тогда возмущающие ускорениябудутах=0;ау= 2rooVx;(3.2)az =0.При скорости причаливанияVx = 0,2 м/с необходимая тяга двигателей КА«Союз» по вертикальной оси у составит-0,24 кг.Система навигации и управления, реализующая причаливание, такжеможет быть построена на различных физических принципах. На кораблях«Союз» и «Прогресс» эту задачу, как и задачу ближнего сближения, решаетсистема «Курс». В качестве резерва на кораблях «Союз» существует ручноепричаливание, выполняемое экипажем.
Для кораблей «Прогресс» резервнымявляется телеоператорный режим управления (ТОРУ), выполняемый экипажем МКС по видеоинформации от телекамер.Для европейского корабля АTV разработана специальная система управления причаливанием, основанная на лазерных измерениях. В этой системесканирующий лазер установлен на АTV. Сигналы лазера отражаются отуголковых отражателей, установленных на МКС . Отраженный сигнал принимается на АTV, и по задержке приема этого сигнала определяются дальность, боковые смещенияATVи угловые рассогласования связанной системы координат АTV относительно системы координат МКС.
По этой информации реализуется процесс управления причаливанием.3.2.Решение навигационной задачи дальнего сближенияпо измерениям АСНВ предыдущем разделе было показано, что дальнее сближение заключается в выдаче нескольких корректирующих импульсов активного КА, обеспечивающих переход от орбиты выведения сначала на орбиту фазирования, а затемв точку встречи с пассивным КА.
Выбор количества импульсов и их характеристик, определяющих динамику самого перехода от орбиты выведения в точку встречи, относится к задаче управления дальним сближением. А определение параметров движения активного и пассивного КА перед и после выдачиимпульсов представляет собой задачу навигации дальнего сближения.Ранее было отмечено, что существуют различные методы решения задачинавигации: проведение РКО или прогнозирование параметров орбиты КА. Так,для реализации двухсуточного сближения РКО выполняется перед каждымкорректирующим импульсом. По результатам РКО активного и пассивного КАосуществляется расчет этих импульсов. Для определения параметров орбитыГлава1443. Относительная навигация по измерениям АСН при сблю,сении КАс высокой точностью РКО должен выполняться на нескольких наземных измерительных пунктах в течение-3витков.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
