Калибровка магнитометра космического аппарата «Декарт» в полёте


DOI: 10.34759/trd-2022-124-19

Авторы

Розин П. Е.1*, Симонов А. В.1**, Гордиенко Е. С.1***, Зайко Ю. К.2****

1. Научно-производственное объединение им. С.А. Лавочкина, ул. Ленинградская, 24, Химки, Московская область, 141400, Россия
2. Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д.В. Скобельцына, МГУ имени М.В.Ломоносова, 119234, ГСП-1, Москва, Ленинские горы, дом 1, строение 2

*e-mail: rozinpe@yandex.ru
**e-mail: alex.simonov@laspace.ru
***e-mail: ges@laspace.ru
****e-mail: zaikoiurii@yandex.ru

Аннотация

В составе систем управления ориентации и стабилизации микрокосмических аппаратов типоразмера CubeSat, функционирующих на низких околоземных орбитах, наибольшее распространение получили магнитные системы управления [10,11]. В состав магнитной системы управления, как правило, входят магнитные исполнительные органы (магнитные катушки), создающие управление за счет взаимодействия создаваемого при пропускании через обмотку катушек тока магнитного поля с магнитным полем Земли. Для определения направления и величины вектора напряженности магнитного поля Земли в составе этой системы используются магнитометры. Для уменьшения стоимости создания КА типоразмера CubeSat общепринятой практикой является применение в составе аппарата бытовых цифровых магнитометров, разработанных для применения в различных бытовых устройствах (начиная от цифровых магнитных компасов и заканчивая смартфонами). Данные приборы отличаются низкой точностью, связанной с отсутствием калибровки нулевого смещения сигнала, и с отсутствием калибровки взаимной ортогональности осей чувствительности прибора (необходимо применение трехосного магнитометра). Таким образом, актуальной становится задача разработки алгоритма и реализующего его программного обеспечения калибровки магнитометров входящих в состав КА.

Ключевые слова:

космический аппарат «Декарт», калибровка магнитометра, магнитная система управления, трехосный магнитометр

Библиографический список

  1. Акимов И.О. и др. Методика калибровки магнитометра на этапе наземной диагностики систем космического аппарата // Инженерный журнал: наука и инновации. 2018. № 5 (77). С. 8.
  2. Морской И.М., Симонов А.В., Лясковская В.И., Ежов А.С. Баллистическое обеспечение разработки и полётов межорбитального космического буксира «Фрегат» // Вестник «НПО им. С.А. Лавочкина». 2014. № 1. С. 10-15.
  3. Абрашкин В.И., Воронов К.Е., Дорофеев А.С. и др. Определение вращательного движения малого космического аппарата Аист-2Д по данным магнитных измерений // Космические исследования. 2019. Т. 57. № 1. С. 61-73. DOI 1134/S0023420619010011
  4. Захарова Е.М., Минашина И.К. Обзор методов многомерной оптимизации // Информационные процессы. 2014. Т. 14. № 3. С. 256–274.
  5. Шипилов С.А. Методы безусловной многомерной оптимизации. — Новокузнецк: КемГУ, 2000. — 31 с.
  6. Малышев В.В., Старков А.В., Федоров А.В. Методика разработки программно-моделирующего комплекса для отработки средств проведения динамических операций космических аппаратов // Труды МАИ. 2012. № 57. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=30798
  7. Милов А.Е., Розин П.Е. Разработка модели магнитных возмущений от элементов конструкции малого КА и исследование их влияния на систему ориентации и стабилизации // Вестник НПО им. СА Лавочкина. 2018. № 4. С. 44-53.
  8. Малышев В.В., Пиявский Б.С., Пиявский С.А. Метод принятия решений в условиях многообразия способов учета неопределенности // Известия Российской академии наук. Теория и системы управления. 2010. № 1. С. 46-61.
  9. Матюшин М.М., Луценко Ю.С., Гершман К.Э. Синтез структуры органа управления полетом космических группировок // Труды МАИ. 2016. № 89. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=72869
  10. Снеговский Г.П. Методы фильтрации показаний датчиков угловой скорости и линейного ускорения. Калибровка магнитометра // Труды Ростовского государственного университета путей сообщения. 2014. № 4. С. 98-102.
  11. Торрес С.К.Х., Воронцов В.А. Оценка проектных параметров малого спускаемого аппарата с учётом неопределенности исходных данных // Труды МАИ. 2018. № 101. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=97035
  12. Усовик И.В., Дарнопых В.В. Автоматизированный программный комплекс для параметрического анализа и оптимизации планирования целевого функционирования космических систем ДЗЗ // Труды МАИ. 2013. № 65. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=35957
  13. Alken P. et al. International geomagnetic reference field: the thirteenth generation // Earth, Planets and Space, 2021, vol. 73, no. 1. URL: ttps://doi.org/10.1186/s40623-020-01288-x
  14. John L. Crassidis, Kok-Lam Lai, and Richard R. Harman. Real-Time Attitude-Independent Three-Axis Magnetometer Calibration // Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 2005, vol. 28, no. 1, pp. 115-120. DOI:2514/1.6278
  15. Roberto Alonso, Malcolm D. Shuster. TWOSTEP: A Fast Robust Algorithm for Attitude-Independent Magnetometer Bias Determination // Journal of the Astronautical Sciences, 2002, vol. 50, no. 4, pp. 433-451. DOI:1007/BF03546247
  16. Fell F., Tanenbaum M. Preliminary comparisons of the WGS84 (EGM 96) geoid with national vertical datums // MTS/IEEE Oceans 2001. An Ocean Odyssey. Conference Proceedings (IEEE Cat. No. 01CH37295), 2001, vol. 1, pp. 571-574. DOI:1109/OCEANS.2001.968784
  17. Folkner W.M., Williams J.G., Boggs D.H. The planetary and lunar ephemeris DE 421 // IPN progress report, 2009, vol. 42, no. 178. pp. 1-34.
  18. Springmann J.C., Cutler J.W. Attitude-independent magnetometer calibration with time-varying bias // Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 2012, vol. 35, no. 4, pp. 1080-1088.
  19. Soken H.E., Sakai S. Attitude estimation and magnetometer calibration using reconfigurable TRIAD+ filtering approach // Aerospace Science and Technology, 2020, vol. 99, pp. 105754. DOI:1016/j.ast.2020.105754
  20. Cheng B.J. et al. High precision magnetometer for geomagnetic exploration onboard of the China Seismo-Electromagnetic Satellite // Science China Technological Sciences, 2018, vol. 61, no. 5, pp. 659-668. DOI:10.1007/s11431-018-9247-6



    21. Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход