Тема Вектор –УС Исследования, разработки и моделирование аппаратно-программных решений задачи высокоточных астроопределений, проводимых для управления ориентацией космических объектов. Гос.рег. № 01.20.0307396

Научный руководитель д.т.н. Аванесов Г.А.

1. Разработаны предложения и проведено натурное моделирование комплексирования в одном приборе звездного координатора и датчика угловых скоростей.

Универсальный навигационный прибор (УНП) предназначен для определения в реальном времени параметров орбиты и ориентации космических аппаратов. Он разрабатывается оптико-физическим отделом при участии смежных организаций на базе приборов БОКЗ и встраиваемых в них приемников сигналов навигационных спутников и прецизионных датчиков угловых скоростей (ДУСов) на основе волновой гироскопии.

УНП планируется использовать в системах управления движением различных КА для решения следующих задач:

– хранение времени UTC и формирование сетки синхрочастот;

– фильтрация навигационных измерений и расчет параметров орбиты;

– расчет инерциальной ориентации КА;

– расчет текущих значений звездного времени и ориентации КА в геоцентрической гринвичской системе координат;

– расчет с частотой ~10 Гц положения КА и векторов его орбитальной скорости в гринвичской системе координат;

– расчет ориентации КА в орбитальной системе координат;

– расчет с необходимой частотой элементов внешнего ориентирования видеоданных, получаемых системами ДЗЗ.

Структура Универсального навигационного прибора

Макет Универсального навигационного прибора

Публикации

1. Бессонов Р.В., Дятлов С.А., Крупин А.А., Куделин М.И. Разработка и исследование характеристик трехосного блока определение угловых скоростей на основе технологии МЭМС // Научтехлитиздат. Авиакосмическое приборостроение. 2007.

2. Г.А. Аванесов, А.А.Форш, Р.В. Бессонов, Я.Л.Зиман, М.И.Куделин, Р.Г.Залялова. Звездный координатор БОКЗ-М и перспективы его развития. // Гироскопия и навигация 2007.

3. G.A. Avanesov, R.V. Bessonov, Ya.L. Ziman, M.I. Kudelin, A.A. Forsh. Integrated Instruments for Spacecraft Autonomous Navigation. 7-th International Symposium Reducing the Costs of Spacecraft Ground Systems and Operation, Moscow, 11-15 June, 2007.

4. Бессонов Р.В., Дятлов С.А. Интегрированный прибор для управления параметрами движениям космического аппарата. Победитель секции молодых ученых на 14-ой международной конференции по интегрированным навигационным системам, 28-30 мая 2007, Санкт-Петербург.

2. Разработано программно-алгоритмическое обеспечение определения ориентации двумя звездными координаторами БОКЗ.

Разработано программно-алгоритмическое обеспечение, позволяющие вычислять положение в инерциальном пространстве осей обобщенной системы координат Х₀ Y₀ Z₀ двух приборов звездной ориентации, установленных под углом 90 градусов между нормалями. Исходными данными для вычислений являются направляющие косинусы осей Z приборов в инерциальном пространстве. Подобная система позволяет получить угловые параметры ориентации с точностью до 2 угловых секунд при развороте вокруг любой оси обобщенной системы координат. Данная задача может решаться как средствами бортовой вычислительной системы, так и с помощью дополнительного процессорного блока, работающего с двумя приборами и выдающего данные об ориентации обобщенной системы координат в БВС.

Обобщенная система координат двух звездных приборов

Блок-схема алгоритма

3. Проведены ресурсные и граничные испытания образца ОСД, предназначенного для ПРИ.

Испытания прибора проводились на базе контрольно-испытательного сектора ИКИ РАН (КИС) с использованием контрольно-испытательной аппаратуры КИА ОСД с целью проверки запаса рабочего диапазона температуры и напряжения питания, при которых может работать прибор, проверки помехоустойчивости и механической прочности прибора.

В рамках ресурсных испытаний функционирование прибора проверялось в нормальных климатических условиях в течение 3500 часов, при температуре окружающей среды минус 15°С – в течение 200 часов, при температуре +45°С – 300 часов. Функционирование прибора проверено также в течение 1120 часов в условиях термоциклирования (70 циклов). Проведено 10 000 включений/выключений прибора.

Цель граничных испытаний –

В рамках граничных испытаний прибор ОСД подвергался воздействию вибрационных перегрузок, линейных статических ускорений, ударным воздействиям. Проверена работоспособность прибора в условиях воздействия коммутационных и импульсных помех, а также электрического поля в диапазоне частот от 120 МГц до 18 ГГц с амплитудами, превышающими указанные в НРДК.201231.003 ТУ. Работоспособность прибора проверена при пониженном (до 22 В) и повышенном (до 33 В) напряжении питания, а также при пониженной (до минус 25°С) и повышенной (до +55°С) температуре посадочного места.

Граничные испытания показали работоспособность прибора в условиях воздействия на него внешних факторов, уровни которых превышают заданные в технических условиях.

КИА ОСД

4. Разработана методика проведения испытаний ОСД на стойкость к возникновению одиночных сбоев, вызванных воздействием протонов

Эксперимент проводился при работе оптического солнечного датчика с использованием имитатора Солнца. Прибор работал в штатном режиме определения направления на источник света. В процессе эксперимента контролировалась работа электроники прибора, а также точность определения параметров направления на имитатор Солнца.

На основе полученных экспериментальных данных можно утверждать, что электроника прибора ОСД функционирует без сбоев при флюенсе протонов ~ 1,5×10⁷ частиц/см². При этом точность определения направления на источник света прибором при воздействии на него потока протонов с интенсивностями до 8100 протонов на см² за импульс не хуже 1 угловой минуты, что соответствует заявленным техническим характеристикам оптического солнечного датчика.

Испытательный стенд

Публикации

Аванесов Г.А., Дроздова Т.Ю., Куделин М.И., Никитин А.В., Форш А.А. Оптический солнечный датчик. 14 международная конференция по интегрированным навигационным системам, 28-30 мая 2007, Санкт-Петербург

5. Проведены ресурсные и граничные испытания образца БОКЗ-М, предназначенного для ПРИ.

КИА БОКЗ-М

С прибором звездной ориентации БОКЗ-М зав.№04 после проведения полного комплекса испытаний ПСИ, КДИ, проводятся ресурсные и граничные испытания.

Ресурсные испытания проводились на базе контрольного испытательного сектора (КИС) с использованием контрольно-испытательной аппаратуры КИА БОКЗ-М.

В ходе ресурсных испытаний при НКУ и при пониженной, повышенной температуре среды в климатической камере проводились следующие проверки:

1. Число включений/выключений до 10000

2. Число открытий/закрытий крышки до 10000

3. Термоциклирование с температурой хранения от -50 до +60 и рабочей температурой от -15 до +45ºС

4. Подтвержден ресурс прибора в объеме 5000 часов

В ходе граничных испытаний подтверждена работоспособность прибора после воздействия на него:

Вибраций с ускорениями до 10g;

Коммутационных помех до 30В и одиночных импульсов до 150В.

6. Изготовлены ТО БОКЗ-М, один КИА БОКЗ-М для изделия 14С022.

7. Изготовлены и переданы 2 летных образца БОКЗ-М для изделия 11Ф695 № 560.

5. Аванесов Г.А., Дроздова Т.Ю., Куделин М.И., Никитин А.В., Форш А.А. Оптический солнечный датчик. 14 международная конференция по интегрированным навигационным системам, 28-30 мая 2007, Санкт-Петербург

Тема ВСКИ Исследование проблемы прецизионного координатно-временного обеспечения (ККВО) видеоспектрометрических космических исследований Земли и других небесных тел, реализуемого по данным бортовых навигационных измерений. Разработка и моделирование аппаратно-программных решений задачи КВО.

Гос. регистрация. № 0120.0 602989

Научный руководитель к.ф.-м.н. Форш А.А.

1. Разработаны технические предложения по координатно-временному обеспечению полетов ИСЗ и координатной привязки проводимых с них съемок и измерений.

Координатно-временное обеспечение ИСЗ производится на основе совместной обработки данных автономной системы навигации АСН-М-М и звездного координатора БОКЗ-М. Система АСН-М-М, состоит из антенно-фидерного тракта и приемно-вычислительного устройства, и определяет координаты центра масс КА и скорость его движения в геоцентрической системе координат. Звездный координатор определяет угловую ориентацию КА в инерциальной системе координат. Кроме того, система АСН-М-М обеспечивает формирование бортовой секундной метки привязанной к всемирному времени UTC. Данная секундная метка используется для синхронизации звездного координатора БОКЗ-М, а также комплекса многозональной спектральной съемки (КМСС). КМСС включает два съемочных устройства МСУ-100 и съемочного устройства МСУ-50 с фокусными расстоянием 100 и 50 мм соответственно. Данные, полученные с прибора БОКЗ-М и системы АСН-М-М используются для координатно-временной апостериорной привязки каждого элемента изображения КМСС к географическим координатам на земной поверхности.

Схема взаимодействия ККВО с бортовой аппаратурой КА

Публикации

1. Аванесов Г.А., Дружин В.Е., Зиман Я.Л., Тюляков А.Е.,Федров Д.Н., Форш А.А., Шебшаевич Б.В. Оперативное координатно-временное обеспечение дистанционного зондирования Земли из космоса.. 14 международная конференция по интегрированным навигационным системам, 28-30 мая 2007, Санкт-Петербург

2. Разработано ПАО бортовой обработки видеоданных ТСНН для обеспечения спуска и посадки на Фобос.

Разработанное программно-алгоритмическое обеспечение Телевизионной Системы Навигации и Наблюдения (ТСНН) на КА «Фобос-Грунт» обеспечивает стереосъемку поверхности Фобоса при спуске, автономный выбор места посадки, измерение расстояния до поверхности Фобоса и компонент скорости КА.

3. Разработаны алгоритмы обработки изображений для решения задач управления посадкой летательных аппаратов (совместно с к.т.н. Гришиным В.А. отд. 71)

Для решения задач управления посадкой летательных аппаратов разработан алгоритм двухканального измерителя (грубый и точный каналы) для стереоскопической системы технического зрения. Такие алгоритмы требуют значительно меньше вычислительных ресурсов и допускают реализацию на бортовых процессорах ограниченной вычислительной мощности в реальном времени. Получена модель точностных характеристик стереоскопической системы технического зрения, пригодная для реализации в режиме реального времени бортовыми процессорами. Модель предназначена для комплексирования информации, поступающей от системы технического зрения, с бортовой инерциальной навигационной системой.

Ошибки оценивания линейных и угловых координат

для конкретной траектории движения

Публикации:

1. Гришин В. А. “Селекция аномальных ошибок установления соответствия в монокулярном режиме” Сборник докладов 13-й Всероссийской конференции “Математические методы распознавания образов”. 30 сентября – 5 октября 2007. Санкт-Петербург. C. 299-302.

2. Гришин В.А. “Оптимизация состава спектральных коэффициентов базиса преобразования Адамара для решения задач установления соответствия изображений” Сборник тезисов докладов Пятой Юбилейной Открытой Всероссийской конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса» Москва, ИКИ РАН, 12-16 ноября 2007 г. (http://d902.iki.rssi.ru/theses-cgi/thesis.pl?id=870)

3. Гришин В. А. “Модель ошибок измерения вектора параметров движения ЛА системой технического зрения”. VII Международная конференция "Идентификация систем и задачи управления" SICPRO'08. Доклад прошел рецензирование и принят оргкомитетом. (Доклад номер 13027 http://www.sicpro.org/sicpro08/code/e08__a.htm Программа конференции http://www.sicpro.org/sicpro08/doc/progr.pdf)