Микрин Е.А., Михайлов М.В. Ориентация, выведение, сближение и спуск КА по измерениям от ГНСС (2017) (1246989), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Поэтому реализация дальнего сближения по результатам РКО требует значительного времени. Быстрая стыковкав течение3- 6витков не позволяет провести полноценные РКО для каждого изкорректирующих импульсовв основном расчет импульсов базируется на-прогнозе движения активного КА в предположении, что выведение КА проведено на заданную орбиту с заданной точностью, а каждый корректирующийимпульс реализован точно. Проводимый во время быстрой стыковки РКОлишь частично уточняет текущий вектор состояния КА и подтверждает выполнение предыдущих динамических операций с требуемой точностью. В случаеесли какая-либо из предыдущих динамических операций выполнена с недопустимой точностью, то осуществляется переход к двухсуточной стыковке с проведением полноценных РКО.Принципиальная разница в работе навигационного обеспечения дальнегосближения прослеживается при наличии АСН в контуре управления.Аппаратура спутниковой навигации в реальном времени измеряет векторыКСВ с достаточно высокой точностью.
На рис.3.5, а показаны типовые графики ошибок АСН-М МКС по координатам, на рис. 3.5, 6 - по скорости.Из рисунка видно, что ошибки по координатам в основном не превышают15м, по скорости -амплитудой-505 см/с .Эпизодически наблюдаются всплески ошибокм по координатам и20см/с по скорости. В основном этиЛХ, ЛУ,ЛZ, м604020о ~~~~~-t!Ф(~;/1Х;~~--Ф=>~~jо----~;-...:~~~~- 20- 40- 609588852009588924009588996009589068001,са0,30,20,1o ~~~~.io-o~~~lll<ll!!!~~ыд~*><iiii~~....._~~~~-0,1- 0,2- 0,3958885200958892400958899600958906800t,сбРис.а-3.5. Ошибки КСВ АСН-М МКС:по координатам, здесь и далее -далее --ЛVх; --ЛVу; --ЛV,-ЛХ;- -ЛУ;- -ЛZ; б -по скорости, здесь и3.2.
Решение навигационной задачи дальнего сближения по измерениям АСН145ошибки обусловлены переотражениями сигналов НС от элементов конструкции МКС. Можно предположить, что на кораблях «Союз» и «Прогресс»ошибки измерений из-за переотражений будут меньше, чем на МКС. Поэтому ошибки вектора состояния активного КА15м по координатам и5см/с поскорости вполне допустимы для расчета и реализации корректирующих импульсов дальнего сближения. Оценим ошибки приведения активного КАв расчетную зону встречи пассивного КА при указанных ошибках.Ошибки КСВ приводят к ошибкам расчета всех корректирующих импульсов дальнего сближения. Эти ошибки приводят к ошибкам формируемойорбиты сближения. Однако измерения АСН, выполняемые для расчета каждого последующего импульса, учитывают ошибки реализации предыдущихимпульсов. Поэтому основной составляющей ошибки приведения активногоКА в зону встречи с пассивным КА является ошибка реализации последнегокорректирующего импульса дальнего сближения, выполняемого примерно заодин виток до точки встречи.
Оценим составляющую ошибки приведенияактивного КА в зону встречи, обусловленную ошибкой вектора состояния, покоторому проведен расчет последнего импульса в предположении, что он реализован за один виток до точки встречи.Если длительность формируемого импульса мала, но он реализован точнокак по значению, так и по направлению, то ошибка знания начального векторасостояния перед вьщачей импульса будет равна ошибке вектора состояния после его реализации.
Эта начальная ошибка вектора состояния через виток перейдет в ошибку вектора состояния в момент встречи. Связь между начальнойи конечной ошибкой вектора состояния определяется соотношением(3.3)где ЛХO, Л V0 -ошибки начального вектора состояния; ЛХ, Л Vконечного вектора состояния; Мошибки-матрица размером бхб, являющаяся-функцией параметров орбиты и времени.Для ошибок вектора состояния в ОСК и околокруговой орбиты приближенное значение матрицы М имеет следующий вид:. ffit - ffit )1 6( smО.
ffit - З t-4 sш(,1)оМ=о4-Зcosffitоо- -2 ( 1 - cos ffit )-2 (1- cos (,\)f )1 sш. (,\)f-(,1)(,1)оCOS(,\)fо(,1)оо1 .-SШ(,\)f(,1)о -бffi(l оогдеffi -оcos ffit)Зffi sin ffitоо-(1)4cosffit-32 sin ffit-2sin ffitcos (,\)fоооcos (,\)fsin ffitорбитальная угловая скорость.о'146Глава3. Относительная навигация по измерениям АСН при сблu:,,сении КАДля времениt, равного периоду орбитыТ2n=- , матрица М имеет вид(1)М=1-12по-3Тооо1оооооо1оооооо1оооооо1оооооо1В соответствии с формулами(3.3)и(3.4),(3.4)если в начальный моментошибка вектора состояния бьmа равна ( ~ J, то через виток ошибка вектора0ЛVоскорости ЛV будет равна начальной его ошибке ЛV0 , а ошибка вектора координат -= Лхо -12пЛуо Лу = Лу0 ;Лz = Лz0 ,Лхгде Лх,Лу, Лz3ТЛ Vxo;(3.5)компоненты вектора ошибки координат ЛХ.-Из формулы(3.5)следует, что начальная ошибка по высоте Лу0 черезвиток переходит в ошибку продольной дальности Лх с коэффициентом усиления -12п, а начальная ошибка по продольной скорости ЛVхо через витоктакже перейдет в ошибку продольной дальности с коэффициентом- 3 Т.Поэтому, если предположить, что начальные ошибки КСВ, по которым был выполнен расчет последнего корректирующего импульса, составлялиЛу0= 15ЛVхом,= О,05м/с,то через виток, в момент ожидаемого прихода активного КА в точку встречи,ошибка продольной дальности будет Лх""'1400 м.Полученная ошибка продольной дальности соответствует наихудшемусочетанию начальных ошибок Лу 0 и ЛVхо, когда они одновременно имеютмаксимальное значениеи соответствующий знак.Вреальных условияхошибка прогноза орбиты КА за виток, выполненного по измерениям АСНнесколько ниже полученной, хотя имеет такой же порядок.
На рис.3.6показаны ошибки прогноза орбиты МКС на трехвитковом интервале, выполненного по случайно выбранным измерениям КСВ АСН-М.Из рисунка видно, что значение ошибки прогноза на интервале в одинвиток по продольной дальности составляетдальности< 1О-400м, а по высоте и боковойм . Таким образом, можно считать, что точность одновитково-3.2.
Решение навигационной задачи дальнего сбли:жения по измерениям АСНЛХ,ЛУ, ЛZ, м147ЛУо ~==---....:::==::::..___ ____:=- =с:=~ -=========лz- 200-400- 600- 800-1000лх-1200О890983500890989000ЛХ,ЛУ, ЛZ, м--t,сЛУ- ---=--о890994500=-- -------==~~лz-200-~-400- 600- - - . -··-- 800-1000лх- 1200890818500оРис.3.6.890824000Ошибки трехвиткового прогноза МКС,890829500t, спостроенногопо одномоментным измерениям АСН-М МКС, выполненные в дваслучайно выбранных момента времениго прогноза, выполненного по измерениям КСВ, составляет-1км.
Насколькоэто приемлемо для реализации последующего ближнего сближения? Это зависит от выбора точки встречи при завершении дальнего сближения. Например, для системы сближенияATVи системы «Курс» кораблей «Союз» и«Прогресс» дальнее сближение обеспечивает приход активного КА в точкувстречи, отстоящую от МКС навполне допустима,-30км. В этом случае ошибка, равная1кми расчет корректирующих импульсов может выполнятьсяГлава1483. Относительная навигация по измерениям АСН при сблю,сении КАпо измерениям КСВ АСН активного КА. Если дальнее сближение должнообеспечить приход активного КА в точку встречи, отстоящую от МКС наменьшее расстояние, например, на дальности1 км<3км, то точность прогнозаможет оказаться недостаточной для реализации выбранной схемысближения.
Это означает, что расчет корректирующих импульсов дальнегосближения по измерениям КСВ АСН в некоторых случаях не даст необходимую точность выведения активного КА в зону встречи с пассивным КА.Кроме того, нет гарантии непрерывного формирования достоверных КСВ отАСН, установленной на активном КА. Достоверность измерений КСВ может теряться по целому ряду причин. Например, при угловом маневре КАНС могут выйти из поля зрения антенны АСН и, соответственно, формирование КСВ временно прекратится. Вместе с тем, измерения КСВ АСН подвержены эпизодическим разовым сбоям достоверности (рис.3.7).Достоверность-о-12 19600111111111223200 226800 230400 234000 237600 24 1200 244800 248400t,сРис.3.7.
График достоверности измерений КСВ АСН-М МКС:1 соответствует достоверным измерениям; О - недостовернымВидно, что на 12-часовом участке полета прослеживается-30единичныхсбоев достоверности, а также длительное отсутствие достоверности в течениенескольких минут. Для повьппения точности текушей оценки орбиты КА иобеспечения непрерывного формирования достоверной оценки орбиты в АСНдолжна выполняться динамическая фильтрация измерений.З.2. 1. Динамическая фильтрация измерений АСН,формирование оценки орбиты активного и пассивного КАдля реализации дальнего сближенияАлгоритмы динамической фильтрации измеряемого вектора координатбыли реализованы на МКС. Например на рис.3.5бьmи показаны разностиизмеренных АСН-М координат и их оценки, полученные по алгоритмам динамической фильтрации с самонастройкой на аэродинамическое торможение.Они включают как ошибки КСВ, так и ошибки формируемой оценки векторакоординат.
Поскольку эти ошибки имеют различный характер изменения вовремени, из приведенногорисунка можно понять, к чему относятся те илииные отклонения от нуля. Так, например периодические всплески с периодом3.2. Решение навигационной задачи дальнего сбли:жения по измерениям АСНодин виток иамплитудой10 .. .20м представляют собой149ионосферныепогрешности КСВ. На светлой части орбиты эти ошибки достигают максимальных значений, а в тениплитудой до60-минимальных.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
