Исследование точности навигационных параметров космического аппарата с адаптивной системой автономной навигации

DOI: 10.34759/trd-2022-126-23

Авторы

Голяков А. Д.^*, Ричняк А. М.^**, Фоминов И. В.

Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского, Санкт-Петербург, Россия

*e-mail: algoll949@mail.ru
**e-mail: arichnyak@mail.ru

Аннотация

В работе представлены результаты применения научно-методического подхода синтеза адаптивной системы автономной навигации космического аппарата и приведены результаты исследования точности определения параметров навигации космического аппарата в условиях влияния возмущающих факторов, приводящих к метрологическому отказу бортовых измерительных приборов. Для оценивания погрешностей измерения навигационных параметров космического аппарата принята автономная система навигации, где в качестве первичной навигационной информации используются зенитные расстояния двух навигационных звезд и высота полета космического аппарата над поверхностью Земли. Приведены результаты для случая, когда измерения бортовых измерительных приборов содержат случайные погрешности, распределенные по экспоненциальному закону. Показано, что возмущающие факторы космического пространства приводят к росту характеристик случайных погрешностей бортовых измерительных приборов и, как следствие, к росту погрешностей навигации космического аппарата. Исследование выполнено путем имитационного моделирования процесса решения навигационной задачи с учетом воздействия на бортовые средства измерений навигационных параметров возмущающих факторов. Полученные результаты могут быть использованы для обоснования адаптивных и реконфигурируемых систем, позволяющих автономно определять параметры орбиты космического аппарата в условиях возмущающих факторов космического пространства.

Ключевые слова:

космический аппарат, система автономной навигации, адаптивная система навигации, оценивание точности навигационных параметров, возмущающие факторы космического пространства, случайные погрешности измерений, имитационное моделирование

Библиографический список

1. Акишин А.И., Новиков Л.С. Воздействие окружающей среды на материалы космических аппаратов. — М.: Знание, 1983. — 64 с.
2. Малышев В.В., Красильщиков М.Н., Бобронников В.Т., Нестеренко О.П., Федоров А.В. Спутниковые системы мониторинга. Анализ, синтез и управление. — М.: Изд-во МАИ, 2000. — 568 с.
3. Чумаков А.И. Действие космической радиации на интегральные схемы. — М.: Радио и связь, 2004. — 319 с.
4. Антимиров В.М., Телицын В.В. Системы автоматического управления: Бортовые цифровые вычислительные системы. — М.: Изд-во ЮРАЙТ, 2020. — 70 с.
5. Алексеев В.П., Ковалев А.П. Факторы, определяющие надежность и долговечность конструкций бортовой радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов // Новые исследования в разработке техники и технологий. 2015. № 1. С. 24-29.
6. Эльясберг П.Е. Определения движения по результатам измерений. — М.: Наука, 1976. — 416 с.
7. Порфирьев Л.Ф., Смирнов В.В., Кузнецов В.И. Аналитическая оценка точности автономных методов определения орбит. — М.: Машиностроение, 1987. — 279 с.
8. 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.
9. Герасимов А.В., Пашков С.В., Христенко Ю.Ф. Защита космических аппаратов от техногенных и естественных осколков. Эксперимент и численное моделирование // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2011. № 4 (16). С. 70-78.
10. Акулов О.А., Фролков Е.В., Шатунов А.В. Модель оценки и прогнозирования защищенности бортовых вычислительных систем от воздействия факторов космического пространства // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия: Приборостроение. 2010. № 3. С. 94-102.
11. Кружков Д.М. Оценка точности астро-спутниковой интегрированной навигационной системы спутника связи // Труды МАИ. 2012. № 51. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=29146
12. Фоминов И.В. Обобщенная структура адаптивного информационно-измерительного комплекса подвижного объекта // Известия вузов. Приборостроение. 2013. Т. 56. № 7. С. 5-9.
13. Голяков А.Д. Фоминов И.В. Аналитическая оценка точности автономной навигации космического аппарата по результатам адаптивных измерений высоты полета // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета. 2015. Т. 14. № 1. С. 18-24.
14. Линник Ю.В. Метод наименьших квадратов и основы теории обработки наблюдений. — М.: ГИФМЛ, 1958. — 334 с.
15. Мусатов М.В., Львов А.А. Анализ моделей метода наименьших квадратов и методов получения оценок // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2009. № 4 (43). № 2. С. 137-140.
16. Мазуров Б.Т., Падве В.А. Метод наименьших квадратов (статистика, динамика, модели с уточняемой структурой) // Вестник Сибирского государственного университета геосистем и технологий. 2017. Т. 22. № 2. С. 22-35.
17. Ксендзов А.В., Назарков Д.А. Повышение точности МНК в решении навигационных задач// Актуальные исследования. Международный научный журнал. 2021. № 50 (77). С. 29-32.
18. Тучин Д.А. Автономное определение орбиты на борту космического аппарата // Препринты ИПМ им. М.В.Келдыша. 2019. № 7. 36 с. URL: http://library.keldysh.ru/preprint.asp?id=2019-7
19. Кошаeв Д.А. Исследование точности позиционирования по данным приемников спутниковой навигации при различных условиях радиовидимости спутников. — СПб.: Университет ИТМО. 2021. 18 с.
20. Куршин А.В. Модифицированный навигационный алгоритм для определения положения ИСЗ но сигналам GPS/ГЛОНАСС // Труды МАИ. 2013. № 66. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=40799
21. Миронов В.И., Миронов Ю.В., Юсупов Р.М. Вариационное оценивание параметров движения космических аппаратов по критерию наименьших квадратов // Информационно-управляющие системы. 2011. № 1. С. 9-13.

Скачать статью