Диссертация (Разработка и исследование прецизионной системы информационного обеспечения бортового комплекса управления космическим аппаратом научного назначения), страница 11

Переход из ИСК в ОСК определяется точность бортового баллистическогопрогноза. Погрешности бортового баллистического расчета после приведения кэквивалентным угловым величинам оказывают влияние на переход к ОСК и,соответственно, на точность наведения в ОСК. Погрешности бортовогобаллистического расчета более подробно рассмотрены в ряде работ [5], [32], [33],[63], [89], [135], в том числе с применением по целевому назначению.Возможны дополнительные погрешности из-за неточности привязкиначальных условий бортового баллистического расчета к шкале времени СЕВ иточности процедуры коррекции бортовой шкалы времени.Таким образом ошибка перехода из ИСК в ОСК оказывает следующеевлияние на суммарную погрешность ориентации: Δ11 ошибка баллистического расчета, пересчитанная в угловыевеличины; Δ12 ошибка ведения бортовой шкалы времени относительно СЕВ, дляпривязки баллистических данных, выраженная в угловых величинах.2.2.3.

ОПРЕДЕЛЕНИЕСУММАРНОЙ ПОГРЕШНОСТИ ОРИЕНТАЦИИ КОСМИЧЕСКОГОАППАРАТАПогрешность ориентации КА можно разделить на две составляющие:погрешностьопределенияориентации(Δо)ипогрешностьподдержанияориентации (Δс). Ошибка поддержания ориентации определяется как закономуправления, так и характеристиками органов управления, в данной работе нерассматривается.72Ошибка определения ориентации космического аппарата является суммойописанных выше частных независимых ошибок и состоит: Δ1 калибруемая ошибка, вызванная постоянным смещением системкоординат; Δ2 некалибруемые, переменные ошибки, связанные со смещениемсистем координат, вызванные тепловыми и иными деформациямиконструкции КА; Δ3 шумовая ошибка ИИБ; Δ4 ошибка определения угловой скорости, вызванная дрейфомизмерительных каналов ИИБ; Δ5 ошибка определения угловой скорости, вызванная ошибкамиперекосов систем координат измерительных каналов ИИБ; Δ6 ошибка определения угловой скорости, вызванная ошибкамимасштабных коэффициентов измерительных каналов ИИБ; Δ7 калибруемая ошибка, вызванная смешением измерительной имеханической систем координат звездного прибора; Δ8 высокочастотная ошибка определения ориентации, вызваннаяошибками поля зрения, пространственной ошибкой и случайнымиошибками измерения звездного прибора; Δ9 низкочастотная ошибка определения ориентации, вызваннаятепловыми деформациями конструкции звездного прибора; Δ10 ошибка ориентации звездного прибора, возникающая при не учетерелятивисткой аберрации; Δ11 ошибка баллистического расчета, пересчитанная в угловыевеличины; Δ12 ошибка ведения бортовой шкалы времени относительно СЕВ, дляпривязки баллистических данных, выраженная в угловых величинах.Предположим,чтоперечисленныепогрешности.Независимостьпогрешностей, обусловленных приведенными выше факторами, следует из73различной, независимой природы их возникновения.

При выполнении оценкиполагаем, что погрешности обеспечения ориентации являются случайнымивеличинами, распределенными по нормальному закону с нулевым средним, иимеют следующий вид:n    i , где Σ – общая погрешность, i – независимые частные1составляющие погрешности (i= 1  n ). В этом случае дисперсия общейпогрешности может быть определена по известным значениям частныхдисперсий:2 n12 , илиin (3 )2  3 .1(2.3)iВ зависимости от удобства применения оценка может производиться какуровня σ, так и по уровню 3σ, как показано на (2.3).

В дальнейшем будемнаходить оценку по уровню σ. Использование в данном соотношении значений,приведенныхвышечастныхпогрешностей,показывает,чтопредельнаяпогрешность обеспечения ориентации: 1 2    2 2   3 2    4 2    5 2    6 2   .222222   7    8     9    10    11    12 (2.4)Выражение, определяемое формулой 2.4, позволяет произвести оценкуполной погрешности определения ориентации ЦА до проведения операций покалибровке и союстировке аппаратуры.При проведении оценки погрешности после проведения калибровки ИИБполагаем, что погрешности, устранимые калибровкой (Δ1 и Δ7) и влияющие напогрешности стабилизации (Δ3) обладают пренебрежимо малыми дисперсиями иими можно пренебречь в выражении (2.4).

Тогда суммарная оценка погрешностиориентации в этом случае состоит из:74  2 2    4 2    5 2    6 2   8 2   .2222  9    10    11    12 В некоторых случаях, как будет показано дальше при рассмотрениипримеров,при оценкепогрешностиопределенияориентации допустимопренебрегать некоторыми составляющими погрешности или варьировать ихуровень.ПримеромкомпенсироватьприможетслужитьнаведениипогрешностьцелевойΔ1,аппаратуры.Вкоторуюможнослучаеоценкипогрешности ориентации телекоммуникационного КА погрешность Δ1 допустимосчитатьпренебрежимомалойиз-завеличиныдопустимойсуммарнойпогрешности определения ориентации для телекоммуникационного КА. Припроведении оценки погрешности для научного КА, очевидно, что приниматьпогрешностьΔ1 пренебрежимомалойуженекорректно,инеобходиморассматривать погрешность сниженной до некоторого уровня.

Очевидно, чтоприменяемые процедуры юстировки и компенсации погрешностей обладаютопределенной эффективностью, что приводит к тому, что ошибки снижаются доопределенного уровня.Для снижения составляющих погрешности до необходимого уровня приучете юстировочных операций, учета особенностей построения КА и большейгибкостиметодикивведемвоценкупогрешностикоэффициентыиндивидуального учета влияния погрешностей K, значение которого находится наинтервале от 0 до 1.

В этом случае ошибка определения ориентации примет вид:2n   K i   2 i .(2.5)i 1Коэффициенты влияния составляющих погрешностей предназначены дляуточнения влияния составляющих погрешности в зависимости от назначения КА,особенностей его функционирования и конструктивных особенностей. Величиныкоэффициентов влияния погрешностей определяются методом экспертныхоценок:75K1 – коэффициент для калибруемой ошибки, вызванной постояннымсмещением систем координат.

В зависимости от эффективности механизмасоюстировки систем координат может выбираться не нулевым. Также можетотражать медленно изменяющееся смещение систем координат.K2 – коэффициент при некалибруемых, переменных ошибки, связанных сосмещением систем координат, вызванные тепловыми и иными деформациямиконструкции КА. Данным коэффициентом регулируется необходимость учетасвязанной с ним составляющей погрешности.K3 – коэффициент для шумовой составляющей измерительных каналовИИБ. Применяется при расчете полной погрешности ориентации, учитывающейошибки стабилизации. В случае применения алгоритмов фильтрации измеренийИИБ уменьшается эквивалентно расположению измерительных осей ИИБ в ССККА и эффективности алгоритмов фильтрации.K4 – коэффициент для учета ошибки определения угловой скорости,вызванной дрейфом измерительных каналов ИИБ. В зависимости от способарасчета ориентации КА, коэффициент принимает соответствующее значение.

Вслучае применения приборов коррекции уходов ориентации при действиидрейфов может приниматься равным нулю.K5 – коэффициент для ошибки определения угловой скорости, вызваннойошибками перекосов систем координат измерительных каналов ИИБ. Ошибка,вызванная перекосами измерительных осей ИИБ, оказывает влияние на точностьрасчета ориентации КА без коррекции вспомогательными средствами приосуществлении разворотов. При наличии в БКУ средств коррекции коэффициентдопустимо обнулять.K6 – коэффициент для ошибки определения угловой скорости, вызваннойошибками масштабных коэффициентов измерительных каналов ИИБ. Этот типошибки допустимо не учитывать при оценке погрешности ориентации КА стребованиями аналогичными требованиям телекоммуникационных КА и КА ДЗЗ.76K7 – коэффициент для калибруемой ошибки, вызванной смешениемизмерительной и механической систем координат звездного прибора.

Величинуошибки определяет производитель звездного прибора. В зависимости отэффективности механизма союстировки систем координат может выбираться ненулевым.K8 – коэффициент для высокочастотной ошибки определения ориентации,вызванной ошибками поля зрения, пространственной ошибкой и случайнымиошибками измерения звездного прибора. В случае применения алгоритмовфильтрацииизмеренийзвездныхприборовуменьшаетсяэквивалентнорасположению ПСК звездного прибора в ССК КА и эффективности алгоритмовфильтрации.K9 – коэффициент для низкочастотной ошибки определения ориентации,вызванной тепловыми деформациями конструкции прибора звездного прибора.Величину ошибки определяет производитель звездного прибора.