Спосіб контролю орієнтації геостаціонарних космічних апаратів

Реферат: Спосіб контролю орієнтації геостаціонарних космічних апаратів полягає в тому, що в процесі орбітального польоту КА бортовий комп'ютер підсистеми орієнтації КА обробляє інформацію з навігаційних приймачів КА, розташованих в граничних точках, визначає фактичні координати граничних точок платформи КА, обраховує кути орієнтації та порівнює їх із заданими. При перевищенні різниці між розрахованими та визначеними значеннями координат або кутів формується висновок про невірну орієнтацію КА, а орієнтацію геостаціонарних КА здійснюють використовуючи апаратуру супутникової навігації, приймачі якої розміщені в граничних точках КА (кінцях фотоелектричних перетворювачів). UA 80542 U (54) СПОСІБ КОНТРОЛЮ ОРІЄНТАЦІЇ ГЕОСТАЦІОНАРНИХ КОСМІЧНИХ АПАРАТІВ UA 80542 U UA 80542 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі систем керування, зокрема, до підсистем керування орієнтацією космічних апаратів (КА) та може бути використана в підсистемах керування орієнтацією космічних апаратів зв'язку, що функціонують на геостаціонарних орбітах, для контролю орієнтації КА, забезпечення міжнародних вимог до зон покриття КА [1-5]. Відомі способи контролю орієнтації геостаціонарних космічних апаратів передбачають обробку інформації з датчиків орієнтації на Сонце, Землю, планети тощо і контролюють орієнтацію платформи КА в цілому [1, 2]. Недоліком відомих способів, вибраних як найближчий аналог, є те, що невірне функціонування програмної чи апаратної частини датчиків призводить до невірного функціонування бортових комп'ютерів підсистем орієнтації, погіршення якості зв'язку [1-5]. В таких випадках: - в зонах обслуговування КА зв'язку на наземних станціях знизиться потужність корисного сигналу; - знизиться перепускна здатність каналів зв'язку; - підвищиться рівень перешкод від інших систем супутникового зв'язку; - передавальна апаратура КА буде перешкоджати функціонуванню космічним та наземним сегментам інших систем зв'язку. Все перераховане знижує якість функціонування системи супутникового зв'язку та може привести до значних фінансових втрат. У основу корисної моделі поставлено задачу створення способу контролю орієнтації геостаціонарних космічних апаратів, у якому шляхом використання інформації з приймачів навігаційної інформації, розміщених на кінцях фотоелектричних перетворювачів (сонячних батарей), досягають оперативного та прямого контролю орієнтації систем КА на зони обслуговування тим, що в процесі орбітального польоту КА бортовий комп'ютер підсистеми орієнтації КА обробляє інформацію з навігаційних приймачів КА розташованих в граничних точках, визначає фактичні координати граничних точок платформи КА, обраховує кути орієнтації та порівнює їх із заданими. При перевищенні різниці між розрахованими та визначеними значеннями координат або кутів формується висновок про невірну орієнтацію КА, і, згідно з корисною моделлю, орієнтація геостаціонарних КА здійснюється використовуючи апаратуру супутникової навігації, приймачі якої розміщені в граничних точках КА (кінцях фотоелектричних перетворювачів). Для вирішення поставленої задачі у способі контролю орієнтації геостаціонарних космічних апаратів, який полягає в тому, що в процесі орбітального польоту КА бортовий комп'ютер підсистеми орієнтації КА обробляє інформацію з навігаційних приймачів КА розташованих в граничних точках, визначає фактичні координати граничних точок платформи КА, обраховує кути орієнтації та порівнює їх із заданими. При перевищення різниці між розрахованими та визначеними значеннями координат або кутів формується висновок про невірну орієнтацію КА. Суть запропонованої корисної моделі полягає у наступному: Процес надання послуг космічного зв'язку, та функціонування космічного апарату на геостаціонарній орбіті є досить складним. Однією з характеристик космічної системи зв'язку є зона обслуговування - та поверхня Землі, на якій розташовуються чи можуть розташовуватися наземні станції [1-5]. На цій території необхідно забезпечити не тільки виконання всіх умов, але й задовольнити всі вимоги щодо зони покриття, дотримання вимог із захисту від перешкод зі сторони інших радіосистем, в тому числі від інших систем радіозв'язку. Всі розрахунки, які виконуються при координації супутникової системи зв'язку в процесі реєстрації в Міжнародному союзі електрозв'язку проводяться для кожної точки [1-5]. Очевидно, що зона покриття завжди охоплює зону обслуговування та перевищує її. Регламент радіозв'язку в інтересах ефективного використання орбіти та радіочастот рекомендує, щоб зона покриття була якомога ближче до зони обслуговування [1-5]. Суттєво впливає на розміри зони обслуговування нестабільність орієнтації положення космічного апарату на орбіті. Тобто, розраховується внутрішня обвідна зон покриття. Щоб підкреслити вплив нестабільності променя передавальної антени використовують зону гарантованого рівня сигналу. При розробці систем супутникового зв'язку обирають ширину променів антен КА зв'язку, форму розтину променя та координати точки прицілювання [1]. Приблизно враховується також вплив нестабільності орієнтації КА та неточність наведення антен. Оскільки геометричні розміри КА значно перевищують мінімальну точність визначення координат, за умови встановлення додаткових навігаційних приймачів можливим є визначення координат найбільш віддалених точок платформи навігаційного КА - кінців фотоелектричних перетворювачів (сонячних батарей) (точки А, В на кресленні). 1 UA 80542 U 5 При розробці космічної системи зв'язку відомими є розрахункові координати середини зони обслуговування (точки прицілювання) геостаціонарного КА (точка С на кресленні) в Гринвіцькій системі координат (XC, YC, ZC) та координати контрольних точок КА зв'язку на геостаціонарній орбіті (точки А, О, В на кресленні), які Гринвіцькій системі координат є незмінними з заданою точністю: точка А має координати (XA, YA, ZA), точка В - (XB, YВ, ZB), точка О - (XО, YО, ZО). Далі, визначаючи за допомогою апаратури супутникової навігації фактичні координати точок А, О, В (ХАФ, YАФ, ZАФ), (ХВФ, YВФ, ZВФ), (ХОФ, YОФ, ZОФ) проводиться перевірка умов: X А  X АФ,   X (1), X А  X АФ,   Y Z А  Z АФ,   Z (8), Z O  Z OФ,   Z 35 (7), YO  YOФ,   Y 30 (6), XO  X O Ф,   X 25 (5), ZB  ZBФ,   Z 20 (4), XB  XBФ,   Y 15 (3), XB  XBФ,   X 10 (2), (9). Значення усіх ∆ визначається на етапі проектування космічної системи зв'язку та залежить від ряд різних факторів описаних у [1-5]. При невиконанні вимог (1-9) до бортового комплексу управління подається сигнал про збій орієнтації КА. Порядок функціонування КА після цього визначається причинами збою та описуються у [1-5]. Залежно від способів управління рухом центру мас КА та навколо центра мас за методиками визначеними в [1-5], використавши традиційні геометричні формули, можливо визначити значення кутів АСО () та ВСО () і здійснювати контроль знаходження в заданих границях цих кутів чи їх значень відносно осей інших систем координат. При збільшенні часу активного існування на орбіті, використовуючи статистичні процедури та надлишковість інформації (вимірювання проводяться кожну секунду) точність визначення координат, як наслідок і точність орієнтації зростає. Джерела інформації: 1. Спутниковая связь и вещание: справочник / [Бартенев В.А., Болотов Г.В., Быков В.Л. И др.]; под ред. Л.Я. Кантора. - [3-е изд.]. - М.: Радио и связь, 1997. - 528 с.: ил. ISBN 966-8424334-Х. 2. Evans В.G. Satellite Communication Systems / Evans B.G.; The Institution of Engineering and Technology. - London.: The Institution of Engineering and Technology, 2008. - 727 с. - ISBN 0 85296 899 X. 3. Elbert B.L. Introduction to Satellite Communication / Elbert B.L. - [Third Edition]. - Norwood.: ARTECH HOUSE, 2008. - 447 с. ISBN-13: 978-1-59693-210-4. 4. Maral G. Satellite Communication Systems / G. Maral, M. Bousquet; Ecole Nationale Superieure des Telecommunications, Site de Toulouse, France. - West Sussex, PO19 8SQ, United Kingdom: John Wiley & Sons Ltd, 2009. - 713 с. - ISBN 978-0-470-71458-4. 5. Maini A.K. Satellite Technology Principles and Applications / A.K. Maini, V. Agrawal; Laser Science and Technology Centre, Defence Research and Development Organization Ministry of Defence, India. - West Sussex, United Kingdom: John Wiley & Sons Ltd, 2011. - 674 с. - ISBN 978-0470-66024-9. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 Спосіб контролю орієнтації геостаціонарних космічних апаратів, який полягає в тому, що в процесі орбітального польоту КА бортовий комп'ютер підсистеми орієнтації КА обробляє інформацію з навігаційних приймачів КА, розташованих в граничних точках, визначає фактичні координати граничних точок платформи КА, обраховує кути орієнтації та порівнює їх із заданими, і при перевищенні різниці між розрахованими та визначеними значеннями координат або кутів формується висновок про невірну орієнтацію КА, який відрізняється тим, що 2 UA 80542 U орієнтацію геостаціонарних КА здійснюють використовуючи апаратуру супутникової навігації, приймачі якої розміщені в граничних точках КА (кінцях фотоелектричних перетворювачів). Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3