Микрин Е.А., Михайлов М.В. Ориентация, выведение, сближение и спуск КА по измерениям от ГНСС (2017) (1246989), страница 28
Текст из файла (страница 28)
По результатам прогноза осуществляется расчет параметров корректирующих импульсов дальнего сближения.Для выполнения быстрой стыковки необходимо, чтобы этот расчет выполнялся как можно быстрее после выведения активного КА. Для этого век-Глава1603. Относительная навигация по измерениям АСН при сблю,сении КАтор состояния МКС должен быть заложен в ЦВМ активного КА на первомвитке сразу после выведения. Кроме того, как можно быстрее после выведения должны начаться измерения АСН активного КА. Время между моментомвключения АСН и началом измерений (время старта) зависит от различныхфакторов и может составлять от нескольких секунд до десятков минут. Рассмотрим более подробно эту проблему.З.2.2.
Исследование возможностей реализации ускоренноговремени старта АСН активного КА после выведенияВ АСН-К реализованы три типа старта, обеспечивающие поиск и захватсигналов НС, а также переход в режим измерений:«холодный»;«теплый»;«горячий».«Холодный» старт реализуется, когда в момент включения АСН отсутствует информация об альманахах НС, векторе состояния КА и текущем времени. В режимевыхGPSна24каналах АСН-К начинается поиск сигналов пер24 НС GPS, в режиме ГЛОНАСС - поиск сигналов всех НС ГЛОНАСС,- поиск сигналов первых 12 НС GPS и 12 литерв режиме GРS+ГЛОНАССНС ГЛОНАСС.
Поиск осуществляется сканированием по коду и частоте. Перебор кода выполняется от О до1023дляGPSи от О до511для ГЛОНАССс шагом0,5 (150 м для GPS и 300 м для ГЛОНАСС). Перебор частоты выполняется в диапазоне ±50 кГц с шагом - 1 кГц. Время полного цикла поиска составляет 200 ...
300 с.После завершения первого цикла поиска проводят переназначение НС на каналах, где сигналы НС не обнаружены, назначаются новые НС GPS,а поиск литер ГЛОНАСС продолжается на тех же каналах (выполняется второй круг поиска).«Теплый» старт предполагает наличие в памяти АСН альманахов НС, текущего времени с точностью-200 км,-30с, оценки координат КА с точностьюоценки скорости КА с точностью-50м/с и оценки дрейфа часовАСН с точностью - 10-6 с/с.При наличии указанной информации поиск сигналов НС выполняется за10 ...
20с . Однако для выполнения измерений необходимо после захвата сигналов НС осуществить прием их эфемерид . Цикл приема эфемерид длится30 с.Во время приема эфемерид соответствующий НС должен непрерывнонаходиться в поле зрения антенны АСН. Если в процессе приема эфемеридпроизошел сбой, прием начинается сначала. Поэтому можно считать, что всреднем прием эфемерид осуществляется засоставляет1 мин,а время «теплого» старта- 1,5 мин.«Горячий» старт предполагает, что в памяти АСН кроме информации,необходимой для реализации «теплого» старта, имеются эфемериды НС иизвестна ориентация КА. В этом случае АСН определяет, какие НС находятся3.2.
Решение навигационной задачи дальнего сбли:жения по измерениям АСН161в поле зрения соответствующих антенн АСН, и назначение НС на каналыАСН выполняются с учетом этой информации. Поэтому время «горячего»старта составляет5 ... 1О с.Для достижения минимального времени готовности АСН к формированию измерений после выведения активного КА можно было бы разработатьтехнологию подготовки и закладки в АСН необходимой информации для реализации «горячего» или «теплого» старта. Однако в настоящее время такойтехнической возможности не имеется. Во время выведения кораблей «Союз»и «Прогресс» питание АСН-К выключено, а при включении после выведениякакая-либо вспомогательная информация может быть заложена в АСН-Ктолько через ЦВМ КА. ЦВМ КА в течение нескольких минут после выведения имеет связь с ЦУП, откуда для АСН-К возможно передать только незначительный объем информации.
Поэтому расчет может быть сделан на «холодный»старт,реализуемыйвразныхрежимахработыАСН(GPS,ГЛОНАСС, GРS+ГЛОНАСС). При этом в различных условиях полета КАвремя «холодного» старта может меняться, и выбором режима работы АСН иреализацией благоприятных условий для выполнения «холодного» стартаможно минимизировать время старта.Рассмотрим, какие факторы влияют на время «холодного» старта. Нарис.3.17приведены графики времени «холодного» старта АСН-К при работена Земле с одной антенной, направленной в зенит.
Для работы с выбраннойантенной были назначены всеt,24 канала АСН-К.с600500400300ГЛОНАССГЛОНАСС200+ GPS/GPS100о234567891О1112 13 14 15 16 17 18 19 20Число запусковРис.3.17. Время«холодного» старта АСН с одной антенной, ориентированнойв зенит, на ЗемлеСтарт выполнялся в трех режимах:GPS, ГЛОНАСС, GРS+ГЛОНАСС,в каждом из которых было проведено по 20 запусков АСН.
Из рисунка видно,что практически во всех запусках время «холодного» старта бьшо достаточнокороткое(1 ... 1,5мин), поскольку при работе на Земле диапазон доплеровских смещений сигналов НС составляет±5кГц. При поиске сигналов сканирование по частоте начинается в окрестности нуля. Поэтому захват сигналовГлава1623. Относительная навигация по измерениям АСН при сблю,сении КА30 сGDOP <НС осуществлялся в первые несколько десятков секунд, затем в течениепроводился прием эфемерид от4-5НС, после которого при уровне< 1О начинали выполняться измерения.Существенно ситуация меняется на орбите КА, где доплеровские смещения сигналов НС находятся в диапазоне±50 кГц,и время «холодного» стартазначительно возрастает.
На рис.го» старта для3.18 приведены графики времени «холодно20 запусков в различных режимах работы АСН, установленнойна КА, находящемся в орбитальной ориентации.t, с600GPS +500подсказкаGPS400300200100о234567891О11 1213141516171819 20Число запусковРис.3.18. Время«холодного» старта АСН с одной антенной, ориентированнойв зенит, на орбите МКСУстановленная на КА антенна АСН направлена в зенит. В каждом запуске АСН реализованы независимые условия для поиска сигналов НС с точкизрения положения КА на орбите и расположения НС в поле зрения антенныАСН.
Исследование проводилось с использованием аппаратуры АСН-К иимитатором сигналов НСGPSи ГЛОНАСС. В имитаторе была смоделирована орбита выведения КА «Союз». Из приведенных графиков на рис.но, что время «холодного» старта в режиме2,5 . ..8GPSвиднаходится в диапазоне4,5мин, времястарта в режиме ГЛОНАСС - 2 .. .4 мин, среднее время старта из20 запусковмин. Среднее время старта изсоставило3 мин, т.GPSспутникам от О дозапусков составилое.
время старта в режиме ГЛОНАСС на орбите оказывается значительно меньше, чем в режимевидимых НС203.18GPS.Это обусловлено тем, что номеранеизвестны и перебор выполняется по всем возможным32.При этом имеется большая вероятность того, что искомый НС не находится в поле зрения антенны. Поиск НС ГЛОНАСС осуществляется по номерам литер.
Общее число литер равно24.12,а число НС-Каждый видимый НС и его антипод, находящийся на противоположнойстороне Земли, работают на одной литере, поэтому при поиске12литерГЛОНАСС выполняется поиск сигналов практически всех НС, находящихсяв поле зрения зенитной антенны АСН.3.2. Решение навигационной задачи дальнего сбли:жения по измерениям АСНУсловия поиска НСGPSмогут быть существенно улучшены, если доначала поиска, зная примерное нахождение КА и альманахсписок видимых НСGPS,163GPS,определитьнаходящихся над местным горизонтом.
Например,при выведении КА время и точка выведения известны. Для них заранее может быть определен перечень спутников, находящихся над местным горизонтом. Информационно этот список представляет собой 32-разрядное слово, вкотором номер бита соответствует номеру спутникаGPS.Равенство бита1означает, что соответствующий НС находится над горизонтом, О-ризонта. Это информационное слово (подсказка для стартаможет бытьGPS)ниже гопередано из ЦУП на КА сразу после выведения вместе с вектором состоянияМКС. При наличии подсказки АСН осуществляет поиск сигнала НС, заведомо находящегося над горизонтом. С большой вероятностью этот НС будетнаходиться в поле зрения антенны АСН, и в этом случае время старта существенно сокращается.Дополнительное сокращение времени старта может быть достигнуто всовместном режиме GРS+ГЛОНАСС, когда первыепоиск НСGPS,а другие12каналов обеспечиваютпоиск НС ГЛОНАСС. На орбите с направленной12 -в зенит антенной АСН минимальное время старта обеспечивается в режимеGPS (с подсказкой)+ГЛОНАСС.Среднее время старта составляет 2,5 мин.Однако в реальных условиях на КА «Союз» и «Прогресс» после выведения работают две антенны на-30°отклоненные в разные стороны от направления в зенит.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
