Спосіб визначення поточних навігаційних параметрів космічного апарата

Корисна модель відноситься до галузі систем керування космічними апаратами, зокрема, до балістиконавігаційного забезпечення керування космічними апаратами (КА) і може бути використана в системах керування вітчизняними КА, що працюють в умовах однопунктної технології. Відомий спосіб визначення поточних навігаційних параметрів космічного апарата - радіотехнічний, коли параметри орбіти КА ( в більшості випадків це радіальна швидкість та похила дальність) вимірюються наземними радіотехнічними засобами керування бортовою апаратурою космічних апаратів [1,2,4]. Недоліком відомого способу є те, що при цьому досить важко забезпечити необхідну точність визначення та прогнозування місцезнаходження КА, особливо в умовах однопунктної технології, що приводить до додаткового використання енергетичного, інформаційного та технічного ресурсу, а також до необхідності проведення великої кількості вимірювань, що займає певний час [3,5]. Відомий також спосіб визначення поточних навігаційних параметрів космічного апарата за допомогою оптичних вимірювальних систем, які мають більш високі точністні показники, при якому параметри орбіти КА вимірюються наземними оптичними вимірювальними системами по відображеному від конструкції КА сонячному світлі [1,7]. Недоліком відомого способу, обраного як прототип є те, що при використанні оптичних вимірювальних систем необхідно забезпечити виконання ряду умов, при яких можливе проведення спостережень: крім метеорологічних обмежень необхідними умовами є освітленість КА сонячним світлом та сутінки або ніч в районі спостереження. Для КА на кругових орбітах з висотами до 1000км ці умови співпадають з інтервалом в три місяці [4], що не дозволяє в повній мірі використання данного способу в інтересах балістико-навігаційного забезпечення керування космічними апаратами [4,5]. Найбільш близьким до пропонованого технічним рішенням, обраним як прототип, є спосіб визначення поточних навігаційних параметрів космічного апарата за допомогою оптичних вимірювальних систем по відображеному від конструкції КА сонячному світлі [1.2,4]. В основу корисної моделі покладено завдання створити спосіб визначення поточних навігаційних параметрів космічного апарата за допомогою оптичних вимірювальних систем, який шляхом введення в склад бортової апаратури КА штучного джерела випромінювання дав можливість забезпечити оптичне спостереження та визначення параметрів КА на тіньовій (неосвітленій) ділянці орбіти з наземної оптичної станції у відсутності відображеного від конструкції КА сонячного світла. Для рішення поставленого завдання у способі визначення поточних навігаційних параметрів космічного апарата, який полягає в тому, що наземні оптичні вимірювальні системи проводять спостереження та визначення поточних навігаційних параметрів космічного апарату (КА) на тіньовій (неосвітленій) ділянці орбіти у відсутності відображеного від конструкції КА сонячного світла, який відрізняється тим, що використовується штучне джерело випромінювання, яке додатково вводиться до складу бортової апаратури КА. Суть запропонованої корисної моделі полягає у наступному: зараз в закордонній та вітчизняній практиці балістико-навігаційного забезпечення керування космічними апаратами широке застосування находять як радіотехнічні так і оптичні способи визначення поточних навігаційних параметрів космічного апарату [1,2]. Визначення поточних навігаційних параметрів КА полягає в обрахунках координат положення та складових швидкості в задані моменти часу відносно вибраної системи координат. Як правило, використовують три типи систем координат. Нехай x, y, z - прямокутна топоцентрична система координат, в якій вісь у направлена в зеніт, а вісі x,z лежать в площині місцевого горизонту. Початок цієї системи співпадає з умовною крапкою місцезнаходження оптичного засобу. Сферична система координат: R, b e. Положення КА визначається похилою дальністю R та кутами b. (азимут) і є (кут місця), пов'язаними з x, y, z формулами: X = R cos e sin b; y = R sin e; z = R cos e cos b. Радіолокаційна система координат R, ak, gk де ak - кут між віссю z та напрямком на КА, gk - кут між площиною місцевого горизонту та площиною, що проходить через вісь z та КА: х = R sin a k cos gk; у = R sin ak, sin gk; z = R cos ak. Біконічна система координат R, a y, az, де ay - кут між віссю у та напрямком на КА, a, - кут між віссю z та напрямком на КА: 2 2 2 Y = R cos ay ; z = R cos a z, x = R - y - z . Оптичні вимірювальні системи проводять визначення кутових координат оптичної вісі, за якими обраховуються поточні навігаційні параметри космічного апарата за відомими методиками [7]. Оптичні системи мають високі (в порівнянні з радіотехнічними) точністні показники. Стримуючим фактором їх широкого використання в цілях балістико-навігаційного забезпечення керування КА крім метеорологічних обмежень по впливу атмосфери (хмари, аерозолі, вихори), є виконання умов по освітленості КА сонячним світлом та сутінки або ніч в районі спостереження для усування фонових зашкод від сонячного випромінювання та Місяця. В якості бортового джерела світла можливе використання як звичайних, так і лазерних джерел випромінювання, для яких характерним є монохроматичність, когерентність та висока спектральна яскравість, що наряду з високим ККД та малими розмірами дозволяє їх використання в якості бортових приладів. Реалізація запропонованої корисної моделі дозволяє забезпечити оптичне спостереження КА на тіньовій (неосвітленій) ділянці орбіти з наземної оптичної станції, що значно розширює інтервали спостереження та підвищує точність балістико-навігаційного забезпечення КА. Перелік посилань. 1. Космические радиотехнические комплексы / Под общ. редакцией Г.В. Стогова - М.: МО СССР, 1986 - 626 с. 2. Застосування космічних систем для забезпечення дій збройних сил :Навчальний посібник/за ред. B.I. Ткаченка-Х.: ХВУ, 2001 -192с. 3. Глазов Б. И. Автоматизация управления средствами и частями полигонных и космических комплексов -М.: МО СССР, 1988 - 326 с. 4. Організація системи керування космічними засобами в умовах однопунктної технології / С.Т. Черепков, B.I. Богомья, О.М. Загорулько, С.Д. Ставицький: Навчальний посібник.- К.: НАОУ, 2005. - 57 с. 5. Загорулько А.Н. Особенности программных способов управления космическими аппаратами при однопунктной технологии. // Моделювання та інформаційні технології: Збірник, наукових, праць.- X.: НАНУ, Інститут проблем моделювання в енергетиці імені Г.Є. Пухова. - 2005.- Вип. 32. - С.80-87. 6. Ефимов С. К., Нестерович А. Г., Яковченко А. И. Апаратура спутниковой навигации КА «Січ-1М» и «Микроспутник. // Космічна наука і технологія.-2001.-Т.7,№4. -С.114-116. 7. Ломако Г. И. Определение и анализ движения по экспериментальным данным.- М.: МО СССР, 1983. - 263 с.