Метод предварительного решения задачи навигации космического робота по бортовым астрономическим измерениям с использованием фильтра Баттерворта

В. М. Ананенко, А. Д. Голяков, П. В. Калабин

Аннотация


Представлен метод предварительного решения задачи навигации космического робота по результатам измерений, проводимых с помощью его бортовых оптико-электронных средств. В качестве исходных данных навигационной задачи выступают направляющие косинусы вектора ориентации космического робота в абсолютной геоцентрической экваториальной системе координат с привязкой ко времени в течение одного витка. Получены аналитические выражения для определения неизвестных параметров движения центра масс космического робота в виде кеплеровских элементов орбиты. Показано, что для определения прямого восхождения восходящего узла, наклонения и большой полуоси орбиты космического робота используется информация об ориентации его радиуса-вектора в различные моменты времени, а для определения аргумента перигея, момента прохождения перигея и эксцентриситета орбиты используется угловая орбитальная скорость космического робота, которая определяется по результатам оценивания скорости изменения ориентации его радиуса-вектора во времени. Представленные результаты могут быть использованы при разработке программного обеспечения систем навигации, позволяющих автономно определять параметры орбиты космического робота с помощью бортовых оптико-электронных датчиков при отсутствии априорной информации о параметрах опорной орбиты или сигналов от спутниковых радионавигационных систем.


Ключ. слова


Космический робот; методы автономной навигации; бортовые оптико-электронные средства; кеплеровские элементы орбиты; автономная система навигации; орбитальная угловая скорость; параметры движения

Полный текст:

PDF

Список литературы

1. Силантьев С., Фоминов И., Королев С. Роботы на орбите // Воздушно-космическая сфера. 2016. № 2 (87). С. 118-123.

2. Аким Э.Л., Капралов М.А., Степаньянц В.А., Тучин А.Г., Тучин Д.А. Определение параметров движения космического аппарата бортовой навигационной системой по измерениям псевдоскорости и псевдодальности спутниковых навигационных систем // Препринты ИПМ им. М.В. Келдыша. 2004. № 20. 25 с.

3. Михайлов Н.В. Автономная навигация космических аппаратов при помощи спутниковых радионавигационных систем. СПб.: Политехника, 2014. 362 с.

4. Тучин Д.А. Автономное определение орбиты на борту космического аппарата // Препринты ИПМ им. М.В. Келдыша. 2019. № 7. 36 с. DOI: 10.20948/prepr-2019-7

5. Филимонов В.А., Тисленко В.И., Лебедев В.Ю., Кравец А.П. Сигма-точечный алгоритм фильтра Калмана в задаче автономной навигации космического аппарата // Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы. 2017. Т. 4, № 1. С. 3-7. DOI: 10.17238/issn2409-0239.2017.1.3

6. Андронов В.Г., Емельянов С.Г. Метод автономной навигации космических аппаратов // Известия Юго-Западного государственного университета. 2016. № 2 (65). С. 65-73.

7. Аншаков Г.П., Голяков А.Д., Петрищев В.Ф., Фурсов В.А. Автономная навигация космических аппаратов. Самара: Государственный научно-производственный ракетно-космический центр «ЦСКБ-Прогресс», 2011. 486 с.

8. Трещалин А.П. Применение оптико-электронной аппаратуры космических аппаратов для предварительного определения параметров орбиты околоземных объектов // Труды МФТИ. 2012. Т. 4, № 3 (15). С. 122-131.

9. Порфирьев Л.Ф., Смирнов В.В., Кузнецов В.И. Аналитические оценки точности автономных методов определения орбит. М.: Машиностроение, 1987. 280 с.

10. Аванесов Г.А., Бессонов Р.В., Дементьев В.Ю. Прибор звёздной ориентации БОКЗ М60/1000. Методика и результаты исследований на динамическом стенде // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2013. Т. 10, № 4. С. 24-33.

11. Гандлевский Ю.М., Михайлов Е.Н., Мосолова Ю.С., Рабовский А.Е. Оценка точности инфракрасных построителей местной вертикали по результатам лётных испытаний // Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. 2014. Т. 141, № 4. С. 31-38.

12. Эльясберг П.Е. Введение в теорию полёта искусственных спутников Земли. М.: Наука, 1965. 540 с.

13. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. СПб.: Питер, 2003. 604 с.

14. Медведева К.С., Бердников Г.С. Сравнение низкочастотного фильтра Баттерворта с радиально-симметричным SE-фильтром // Сборник трудов IV международной конференции и молодёжной школы «Информационные технологии и нанотехнологии» (ИТНТ-2018). Самара: Новая техника, 2018. С. 745-751.

15. Фоминов И.В., Королёв С.Ю., Зоткин М.Ю. Теоретический подход к созданию интегрированных навигационных систем с адаптивной комплексной обработкой информации // Труды Военно-космической академии имени А.Ф. Можайского. 2015. № 646. С. 68-76.


DOI: http://dx.doi.org/10.18287/2541-7533-2020-19-2-7-18

Ссылки

  • Ссылки не определены.


© Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение, 2020

 

Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 International License.

 

ISSN: 2541-7533