Спосіб установлення зв’язку низькоорбітальним космічним апаратом з супутником-ретранслятором

Спосіб установлення зв'язку низькоорбітальним космічним апаратом (КА) з супутником-ретранслятором, який полягає в тому, 3 31413 просторовими (координатними) даними супутникаретранслятора (СР), заздалегідь записаними в бортовий запам'ятовуючий пристрій, система керування антенними системами обраховує кути напряму на СР та здійснює наведення антенних системам КА на СР, який відрізняється тим, що використовуються поточні параметри руху КА, які формуються автономною системою навігації та просторові (координатні) дані супутникаретранслятора. Суть запропонованої корисної моделі полягає у наступному: зараз в закордонній та вітчизняній практиці побудови бортового обладнання КА широке застосування находять автономні системи навігації (АСН), які використовують сигнали глобальних космічних навігаційних систем «Глонасc» та GPS. При цьому перевагу мають ті, які використовують сигнали обох систем: при пропаданні сигналів якої не будь навігаційної системи або неможливості її використання вони автоматично продовжують роботу по іншій космічній навігаційній системі [6]. Вихідною інформацією АСН є: - поточні координати КА (в Гринвіцькій системі координат) хі, yі, zі, - складові вектору швидкості Vхі, Vyi, Vz1, - поточні значення часу (UTC). В той же час для ретрансляції сигналів з низькоорбітальних космічних апаратів на наземні пункти прийому широке використання знаходять супутники-ретранслятори, що знаходяться на геостаціонарних орбітах [1, 2]. За поточними даними АСН та просторовими (координатними) даними супутника-ретранслятора бортовим обчислювальним пристроєм проводиться розрахунок кутів напряму на супутник-ретранслятор, особливістю якого є те, що його координати в Гринвіцькій системі координат є практично незмінними з плином часу. 4 Ефективність вибраної системи координат повинна бути направлена на досягнення максимальної швидкодії при рішенні задачі бортовою ЕОМ з необхідною точністю. Враховуючи те, що автономною системою навігації поточні координати КА формуються в Гринвіцькій системі координат, всі розрахунки необхідно провести для орбітальної системи координат. Нехай координати супутника-ретранслятору (або іншого нерухомого приймального пристрою) х0, у0, z0. Тоді відстань між ним та низькоорбітальним космічним апаратом (КА) буде: R = (x 0 - x i )2 + ( у 0 - у і )2 + ( z0 - zi )2 Проводиться розрахунок координат супутникаретранслятора в орбітальній системі координат (ОСК), яка вводиться наступним чином: початок системи відліку співпадає з центром мас КА, вісь ОХ направлена по радіусу-вектору супутника (проведеному із центру Землі), вісь OY паралельна трансверсальній складовій швидкості, вісь OZ доповнює систему до правої. Для визначення складових в ОСК необхідно послідовно виконати повороти на кути Ω (пряме сходження висхідного вузла орбіти), І (нахилення орбіти), U (аргумент широти супутника). Для подальших розрахунків складові швидкості в ОСК не використовуються. Координатні складові ® вектора P0 (X0 , Y0 , Z0 , Vx 0,Vy 0,Vz 0, )T = визначаються наступним чином [7]: в ОСК é X a - KX a ù éPX 0 ù ú ê ú ê PY0 ú = M × ê Ya - KYa ú , де: ê ê Za - KZ a ú êPZ 0 ú û ë û ë М - матриця переходу, яка розраховується по формулам: é cos u cos W - cos i sin u sin W cos u sin W + cos i sin u cos W sin u sin i ù ú ê M = ê - sin u cos W - cos i cos u sin W - sin u sin W + cos i cos u cos W sin i cos uú ê sin i sin W - sin i cos W cos i ú û ë Далі проводиться розрахунок параметрів наведення антени на супутник-ретранслятор ( чи наземну прийомну станцію). Азимут відраховується в площині YOZ орбітальної системи координат від позитивного напрямку осі OY та змінюється від 0 до 360 градусів: ì æ PZ ö 0÷ ïarctgç ç PY ÷ ï 0ø è ï æ PZ 0 ö ï o ÷ A = A = íarctgç ç PY ÷ + 180 0ø è ï ï æ PZ 0 ö o ÷ ïarctgç ç PY ÷ + 360 ï 0ø è î при PY0 > 0,PZ 0 < 0 при PY0 0,PZ 0 > 0 Кут місця відраховується від площини YOZ (позитивним вважається відлік кута в бік позитивного напрямку осі ОХ): æ ç PX 0 g = arctgç ç PY 2 + PZ 2 ç 0 0 è ö ÷ ÷ ÷ ÷ ø При наведенні антени КА на супутникретранслятор кут у завжди буде позитивним. Реалізація запропонованої корисної моделі дозволяє забезпечити установлення надійного зв'язку космічним апаратом з супутникомретранслятором в заданому взаємною зоною радіоогляду просторі з більшою, ніж у відомому способі управління точністю при спрощенні процедури технічної реалізації та приблизно в двічі скоротити обсяг інформації, що передається на борт КА. Алгоритм роботи бортової системи управління антенними системами КА для запропонованого способу представлений на фіг. 1. ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ: 5 31413 1. Космические радиотехнические комплексы / Под общ. редакцией Г.В.Стогова - М.: МО СССР, 1986 -626с. 2. Застосування космічних систем для забезпечення дій збройних сил. Навчальний посібник /за ред. B.I.Ткаченка - Х.: ХВУ, 2001 192с. Глазов Б.И. Автоматизация управления 3. средствами и частями полигонных и космических комплексов - М.: МО СССР, 1988 - 326с. 4. Організація системи управління космічними засобами в умовах однопунктної технології / С.Т.Черепков, B.I.Богомья, О.М.Загорулько, С.Д.Ставицький: Навчальний посібник, - К.: НАОУ, 2005. -57с. Комп’ютерна верстка Н. Лисенко 6 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-1 М» и «Микроспутник. // Космічна наука і технологія. - 2001. - Т.7, №4. -С.114-116. 7. Охоцимский Д.Є., Сіхарулідзе Ю.Г. "Основи механіки космічного польоту" - М.: Наука, 1990. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601