Микрин Е.А., Михайлов М.В. Ориентация, выведение, сближение и спуск КА по измерениям от ГНСС (2017) (1246989), страница 37
Текст из файла (страница 37)
.····-~----~---·~·-··i··· .... ---·~----~----+····~--- .... .----; ....____ ; ____ ; ____ ; ____ ; ____ ---~•••• } •••• } •••• ; •••• ;....-----~----~---·t···- ·····----~----~-----:-----r--- ···· -1 400150016001700180019002 ООО 2100 2 200 2 ЭОО 2 400 2 500 2600Выходной интерфейс оператора----:----- -~1 400 1 SOO 1 600 1 700 1 800 1 900 2 ООО 2100 2 200 2 300 2 400 2 500 2 600----: .... :.... :.... :/,--- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- - -·6 000· ----;..
•••• ;.. •••• :.---· ···- •••• - .••••••••••••••••••••• --7 000 · ·····~----~·-··~·-·· ••••••••••••••••••••••••••.••••••Рис..':~: -~~;;:_t~~~ ::__ ·::: :::: :::: :::: :::: :::: .... ·-i: ::~*;;;,~~::::: :::: ::::::::+э:::+:: : : :-4 00)-5 00)18002. .............. .1 400 1 SOO 1 600 1 700 1 800 1 900 2 ООО 2 100 2 200 2 ЭОО 2 400 2 SOO 2 600____ ;_ ____ ;_ ____ ~----.~~ •::::::::::::::::::::::T:::::1:::::::;::::::::::::::+:::::J:::::::\::::::y:::::[::::::::f:: ----~-----20 - ----~----1·· --1· · .. · ----:- ..-1 00).,-10 · •••• i. •••• i ....-151900.200 ·-200-400,,,/\.,,,,''. .
. ! 1 у Г i+1 ГiК.ж<JЩОЯСЯСЩ)ОС>"- : ,;,,,,,;,,,..,,::~~!~~~~~----~----~----+·· -:-✓·:···-~--- . '---- , -- )-600 ·,.. .:\_...: .... : .... : ____ :____ :.....:.....: .\:1 400 1 SOO 1 600 1 700 1 800 1 900 2 ООО 2100 2 200 2 300 2 400 2 500 26004.3. Исследование видимости НС и уровней GDOP в различных ре:жимах работы АСНКак показано на рис.4.3, выходной209интерфейс оператора стенда позволяет в процессе каждого моделирования получать графики числа видимых НС иуровняGDOPдля всей траектории спуска. Эта возможность стенда была использована для исследования видимости НС антеннами СА, компоновка которых бьша задана в стенде.
Результаты проведенного исследования приведены ниже.4.3. Исследованиевидимости НС и уровнейGDOPв различных режимах работы АСН. Определениекомпоновки АСН на САВопрос компоновки антенн АСН на СА является одним из основных припроектирования системы. С учетом высокой динамики углового и продольного движения СА компоновка антенн АСН должна обеспечивать видимостьдостаточного числа НС для реализации быстрых и точных решений навигационной задачи.
Специфическая форма СА и возможность установки антеннс диаграммами направленности только по нормали к поверхности СА делаетэту задачу весьма сложной. Исследование проведено на специально разработанном для этой цели стенде математического моделирования, краткое описание которого было приведено в предыдущем разделе. Исследование проводилось для трех режимов: ГЛОНАСС+GРS,GPSили ГЛОНАСС.Антенны АСН установлены следующим образом:• первая антенна на срезе конуса СА и направлена по оси - Х• вторая антенна на поверхности конуса СА в плоскости ХУСА;и составляет с осью У тупой угол;• третьяантенна на поверхности конуса СА в плоскости, проходящей через ось Х и повернутой относительно плоскости ХУ на уголантенны составляет с осью• четвертаяZ45°.
Ось конусаСА тупой угол;антенна на поверхности конуса СА в плоскости, проходящейчерез ось Х и повернутой относительно плоскости ХУ на уголнуса антенны составляет с осьюZ45°.Ось коСА острый угол.В качестве траектории движения СА рассмотрена номинальная траектория 1 с углом входа1,3° иноминальным углом крена45°.Все основные параметры формирования номинальной траектории приведены во входном интерфейсе оператора (см. рис.4.2).Принимая во внимание, что оси антенны АСН существенно отклонены отвертикали,преимущественнымрежимомработыАСНявляетсярежимГЛОНАСС+GРS, в котором, с учетом большого суммарного числа НС в альманахах, суммарное число надгоризонтных спутников, включаемых в списокотслеживаемых НС ПО АСН (так называемый20 ...
25tracking_list)может достигатьспутников. Для того чтобы все эти спутники обрабатывались, необходимо, чтобы число каналов АСН было порядка25.Иначе из-за отбракованных по числу каналов может быть сокращено число отслеживаемых НС, ви-Глава2104. Навигация при спуске космических аппаратов в атмосфередимых соответствующей антенной. Разработанный в рамках настоящей работы математический моделирующий стенд может устанавливать число каналов в модели АСН.4.3.1. Исследование видимости НС и уровней GDOPв режиме ГЛОНАСС+GРS. Сравнение результатов16-канального и 24-канального приемниковАСНИсследование видимости НС в режиме GРS+ГЛОНАСС было проведенодля 24-канальной АСН.На рис.4.4,а приведены графики числа видимых НС и уровняGDOP дляпервой антенны (А 1) при спуске без колебаний по крену, а на рис.
4.4, б с учетом колебаний по крену амплитудой 30° относительно номинальногозначения. На рис.4.5показаны аналогичные графики для антенны (А 2).Результаты моделирования показали, что для антенн А 1 и А 2 в режимеGРS+ГЛОНАСС при использовании 24-канальной АСН в процессе спускаСА в атмосфере практически на всей траектории спуска реализуются условия(сточки зрения видимости НС и уровняGDOP) для надежного формирования(~30 м по положению, 10 см/с поКСВ со стандартной точностью для АСНскорости). Исключение составляет конечный участок спуска (последние~ 100 с)при работе с антенной А2, на котором из-за большого наклона траектории по отношению к горизонту уровеньGDOPможет превысить допустимый порог и достоверные КСВ могут отсутствовать.Для антенн А з и А 4 исследование видимости НС и уровняGDOPв режиме GРS+ГЛОНАСС дало отрицательный результат.
Соответствующие графики числа видимых НС и уровняGDOPприведены на рис.тической номинальной траектории (рис.4.6,а и4.7,4.6, 4.7как для стаа), так и для номинального угла крена с колебаниями около статического значения амплитудой(рис.4.6, б и 4. 7,30°б).Для антенны Аз при спуске с номинальным постоянным углом крена почти по всей траектории спускаGDOP не превышает 10 за исключением по~100 с, на котором наклон траекториигоризонта больше - 70°. При наличии колебаследнего участка, длительностьюспуска относительно местногоний относительно номинального угла крена на большей части траектории допервого переворота уровеньние О на графикахGDOPGDOPпревышает допустимое значение (значесоответствует уровнюGDOP > 20).После первого переворота устанавливается приемлемый уровеньGDOP == 3,5, после второго переворота число видимых НС равно 3, соответственноGDOP = О.
Таким образом, даже в режиме GРS+ГЛОНАСС антенна Аз неможет использоваться для навигационного обеспечения спуска СА.Антенна А 4 до первого переворота направлена почти в зенит, поэтому ипри постоянном угле крена, и при наличии колебаний около номинальногозначения число видимых НС составляетпревышает значения1О.8 ... 10.При этом уровеньGDOPне4.3. Исследование видимости НС и уровней GDOP в различных ре:жимах работы АСН 211Число видимых НС1412108642О~-~-~-~-~----------------~О200400600800 1ООО 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 t,сGDOP161284о'----'----'----'----'----'----'----'----'----'----'----'----'-----'О200400600800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 t,саЧисло видимых НС1412108642О~-~-~-~------------------~О200400600800 1ООО 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 t,сGDOP161284о'----'----'----'----'----'----'----'----'----'----'----'----'-----'О200400600800 1ООО 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 t,сбРис.4.4.
Число видимых НС и уровень GDOP в режиме GРS+ГЛОНАССдля антенны А 1:а при спуске без колебаний по крену; б амплитудойс учетом колебаний по крену30° относительно номинального значенияГлава2124. Навигация при спуске космических аппаратов в атмосфереЧисло видимых НС1412108642О~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~~О200600 800 1ООО 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 t,400сGDOP161284 1-------~...__,О~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~~О200 400 600 800 1ООО 1200 1400 1600 J800 2000 2200 2400 t, саЧисло видимых НС1412108642оо200400600 800 1ООО 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 t,с200400600 800 1ООО 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 t,сGDOP161284бРис.4.5. Числовидимых НС и уровеньGDOP в режиме GРS+ГЛОНАССдля антенны А 2:а-при спуске без колебаний по крену; бамплитудой-с учетом колебаний по крену30° относительно номинального значения4.3.
Исследование видимости НС и уровней GDOP в различных ре:жимах работы АСН 213Число видимых НС1412108642О~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~~О200400 600 800 1ООО 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 t, сGDOP161284оL _ _ _ L . . _ _ L . . _ _ .
l . . . _ _ . J _ _ _ . J _ _ _ . . i . . . . _ _ . . i . . . . _ _ . . . L . _ _ . . . J . . _ _ . . . J . . _ _ . . . J . . __О200__.______,400 600 800 1ООО 1200 1400 1600 J800 2000 2200 2400 t,саЧисло видимых НС1412108642О~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~~О200400 600 800 1ООО 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 t,с200400 600 800 1ООО 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 t, сGDOP161284бРис.4.6.Число видимых НС и уровеньGDOPв режимеGPS+ГЛОНАСС для антеюrы А 3 ,а-для статической номинальной траектории; б-для номинального углакрена с колебаниями около статического значения амплитудой30°Глава2144.
Навигация при спуске космических аппаратов в атмосфереЧисло видимых НС1412108642О~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~-~~О200400 600 800 1ООО 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 t,сGDOP161284оL _ _ _ L . . _ _ L . . _ _ . l . . . _ _ . l . . . _ _ . J _ _ _ . J _ _ _ . . l . . _ _ . . l . . _ _ . .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
