Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2025. Т. 22. № 3. С. 97-106
Алгоритмы астроориентации космического аппарата в орбитальной системе координат
1 АО «Военно-промышленная корпорация «НПО Машиностроения», Реутов, Московская обл., Россия
Одобрена к печати: 10.04.2025
DOI: 10.21046/2070-7401-2025-22-3-97-106
Рассматриваются алгоритмы астроориентации космического аппарата относительно орбитальной системы координат. По мнению автора, в отечественной литературе эти вопросы недостаточно освещены, что, по всей вероятности, связано с устоявшейся концепцией применения алгоритмов астроориентации, записанных относительно инерциальной системы координат. При этом распространено мнение, что последний подход приводит к меньшим ошибкам ориентации, но убедительных доказательств этому предположению нет. Более того, существует ряд проблем, которые достаточно сложно решаются в этих системах, например, вопросы определения и компенсации собственного дрейфа гироскопов блока гироскопических измерителей угловых скоростей в полётных условиях, адаптация системы ориентации в безгироскопную структуру, корректируемый автономный режим и ряд других. В связи с этим вопросы построения и исследования алгоритмов астроориентации космического аппарата в орбитальной системе координат остаются актуальными. В статье рассматриваются два подхода к построению таких систем — система астрокоррекции показаний блока измерителей угловых скоростей с обратными связями и система астроориентации космического аппарата по вектору конечного поворота. Даны краткие выводы дифференциальных уравнений, описывающих поведение систем, приведены их структурно-функциональные схемы, представлены статические ошибки систем в общем виде, а также графики переходных процессов.
Ключевые слова: астроориентация, обратные связи, вектор конечного поворота, восстановление ориентации
Полный текстСписок литературы:
- Абезяев И. Н. Гибридная система ориентации для орбитальных космических аппаратов // Изв. Российской акад. наук. Механика твердого тела. 2021. № 4. С. 36–43. DOI: 10.31857/S0572329921030028.
- Абезяев И. Н. Пространственный орбитальный гирокомпас: Вопросы теории и применения // Косм. исслед. 2024. Т. 62. № 1. С. 97–104. DOI: 10.31857/S0023420624010092.
- Абезяев И. Н., Величко П. Е., Поцеловкин А. И. Способ восстановления орбитальной ориентации космического аппарата по показаниям датчика звезд. Патент РФ 2790354. Рег. 15.03.2022.
- Абезяев И. Н., Величко П. Е., Палкин М. В., Поцеловкин А. И. Задача автономной ориентации орбитального космического аппарата // Ракетно-косм. приборостроение и информац. системы. 2024. Т. 11. Вып. 2. С. 52–59.
- Аванесов Г. А., Бессонов Р. В., Куркина А. Н., Людомирский М. Б., Каютин И. С., Ямщиков Н. Е. Автономные бесплатформенные астроинерциальные навигационные системы: принципы построения, режимы работы и опыт эксплуатации // Гироскопия и навигация. 2013. № 3. С. 91–110.
- Бранец В. Н., Шмыглевский И. П. Применение кватернионов в задачах управления положением твердого тела // Изв. АН СССР. Механика твердого тела. 1972. № 4. С. 24–31.
- Голован А. А., Моргунова С. Н., Соловьев И. В., Шатский М. А. Декомпозированный алгоритм оценки ориентации космического аппарата в режиме астрокоррекции // Гироскопия и навигация. 2022. Т. 30. № 4. С. 71–86. DOI: 10.17285/0869-7035.00104.
- Головченко А. А., Головченко Л. В. Способ калибровки измерителей угловой скорости бесплатформенных инерциальных систем ориентации космических аппаратов и устройство, его реализующее. Патент РФ 2466068. Рег. 08.04.2011.
- Нехамкин Л. И., Рябиков В. С. Система ориентации и стабилизации КА «Кондор-Э» // Труды Секции 22 имени академика В. Н. Челомея 38-х Академ. чтений по космонавтике: сб. ст. 2014. С. 402–408.
- Lefferts E. J., Markley F. L., Shuster M. D. Kalman filtering for spacecraft attitude estimation, J. Guidance, Control, and Dynamics. 1982. V. 5. No. 5. P. 417–429. DOI: 10.2514/3.56190.