Задачи навигации малого спутника при помощи ДУС и разнесенных спутниковых антенн

10 июня 2015 года
Али Джепе
(аспирант 3-го года обучения, научный руководитель: д.ф.-м.н. Голован А.А.)

Работа посвящена построению математических моделей и алгоритмов решения задач навигации малого спутника при помощи датчиков угловой скорости (ДУС) и разнесенных спутниковых антенн, установленных на корпусе спутника, с учетом особенностей совместной обработки их измерений.

Исследуемая задача декомпозируется на две подзадачи: [1] задачи определения траекторных параметров (параметров движения центра масс) и [2] задачи определения параметров ориентации (параметров движения вокруг центра масс) малого спутника.

Рассматривается два варианта использования спутниковых данных: [1] первичные спутниковые измерения – кодовые псевдодальности, доплеровские псевдоскорости и фазовые измерения; [2] вторичная информация СНС – координаты, относительные скорости, а в случае многоантенной СНС также информация о базовых векторах.

1-я задача состоит в определении траекторных параметров движения малого спутника, когда число видимых спутников может быть меньше 4-х, то есть когда информация СНС не регулярна. Для счисления модельной траектории объекта модельные уравнения движения искусственного спутника интегрируется методом Рунге-Кутта четвертого порядка. Выписываются линейные уравнения ошибок счисления траекторных параметров – уравнения в вариациях. Для оценивания ошибок привлекаются либо вторичная информация СНС – координаты, относительные скорости либо первичные спутниковые измерения: кодовые псевдодальности, доплеровские псевдоскорости. Особенностью этого алгоритма является то, что для исключения из модели задачи погрешностей часов спутникового приемника предлагается использовать первые разности первичных спутниковых измерений.

2-я задача состоит в определении параметров ориентации (параметров движения вокруг центра масс) малого спутника. Для моделирования углового движения объекта интегрируется кинематическое уравнение Пуассона с помощью показаний ДУС и заданных начальных условий. Ошибка определения ориентации (кинематическая ошибка) характеризуется вектором малого поворота, поведение которого описывается кинематическим уравнением Пуассона в малом. Для оценивания кинематических ошибок привлекаются либо вторичная информация многоантенной СНС – гринвичские координаты базовых векторов, либо первичные фазовые измерения.

Исследуется зависимость точности оценивания параметров редуцированных моделей задачи оценивания в зависимости от присутствия неизвестных смещений (по продольной/боковой оси) в априорной информации о координатах базовых векторов. Для этого на основе понятия стохастической меры оцениваемости проводится стохастический анализ точности редуцированных моделей и алгоритмов задачи ориентации.