[go: up one dir, main page]

RU2487823C1 - Method of adaptive control over displacement of centre of gravity of spacecraft - Google Patents

Method of adaptive control over displacement of centre of gravity of spacecraft Download PDF

Info

Publication number
RU2487823C1
RU2487823C1 RU2011150073/11A RU2011150073A RU2487823C1 RU 2487823 C1 RU2487823 C1 RU 2487823C1 RU 2011150073/11 A RU2011150073/11 A RU 2011150073/11A RU 2011150073 A RU2011150073 A RU 2011150073A RU 2487823 C1 RU2487823 C1 RU 2487823C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
spacecraft
correction
period
subject
orbit
Prior art date
Application number
RU2011150073/11A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011150073A (en
Inventor
Сергей Михайлович Афанасьев
Александр Владимирович Анкудинов
Евгений Владимирович Ислентьев
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" filed Critical Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва"
Priority to RU2011150073/11A priority Critical patent/RU2487823C1/en
Publication of RU2011150073A publication Critical patent/RU2011150073A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2487823C1 publication Critical patent/RU2487823C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Navigation (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

FIELD: transport.
SUBSTANCE: invention relates to control over flight of the group of spacecraft and may be used for tracking one spacecraft by another spacecraft at preset distance. Proposed method comprises measuring trajectories and making corrections, minimizing orbit eccentricity and defining position of subject spacecraft in inertial space. Note here that control and navigation system is provided with set of transceiving radio hardware and optical transducer of angles "Pole Star - subject spacecraft - object spacecraft". Distance to object spacecraft is measured to define is deviation from mean magnitude at measurement steps. At termination of every cycle of measurement steps, dynamics of variation of said mean magnitude is revealed to define increment of oscillation period of subject spacecraft relative to similar period of object spacecraft. In one orbital period, angle between planes of orbits of object spacecraft and subject spacecraft are defined as well as time of crossing of said planes by readings of angle transducer. In case said increment exceeds preset threshold, parameters of correction of said period are computed. At estimated time of orbit crossing, correction engines are initiated giving preference to engine of orbit inclination correction engine.
EFFECT: higher accuracy of tracking, lower poser consumption of spacecraft correction system.
1 dwg

Description

Изобретение относится к области космической техники и может быть использовано для управления движением центра масс космического аппарата (КА) при сопровождении этим космическим аппаратом другого космического аппарата на заданном расстоянии.The invention relates to the field of space technology and can be used to control the movement of the center of mass of a spacecraft (SC) when the spacecraft is accompanied by another spacecraft at a given distance.

1. Известен «Способ одновременной коррекции удержания вектора наклонения орбиты и периода обращения трехосностабилизированного космического аппарата» (RU 2381965, МПК B64G 1/24), включающий проведение коррекций, отличающийся тем, что определяют требуемый угол отклонения вектора тяги двигателя от нормали к орбите в плоскости рысканья исходя из обеспечения заданной точности исполнения коррекции периода обращения космического аппарата и требуемых изменений за коррекцию трансверсальной и ортогональной составляющих вектора скорости космического аппарата, задают отклонения направлений векторов тяги двигателей, рассчитывают длительности работы двигателей по формулам1. The well-known "Method for simultaneous correction of the retention of the inclination vector of the orbit and the period of revolution of a three-axis stabilized spacecraft" (RU 2381965, IPC B64G 1/24), including the correction, characterized in that they determine the required angle of deviation of the engine thrust vector from normal to orbit in the plane yaw based on ensuring the specified accuracy of the correction of the period of revolution of the spacecraft and the required changes for the correction of the transversal and orthogonal components of the space velocity vector of the device, set the deviation direction of the thrust vector engines, engine run time is calculated according to the formulas

τ 1 = J n s i n | θ 2 | + J τ c o s θ 2 F 1 s i n ( | θ 1 | + | θ 2 | )

Figure 00000001
τ one = J n s i n | θ 2 | + J τ c o s θ 2 F one s i n ( | θ one | + | θ 2 | )
Figure 00000001

τ 2 = J n s i n | θ 1 | J τ c o s θ 1 F 2 s i n ( | θ 1 | + | θ 2 | )

Figure 00000002
τ 2 = J n s i n | θ one | - J τ c o s θ one F 2 s i n ( | θ one | + | θ 2 | )
Figure 00000002

где τ1, τ2 - длительности работы двигателей, с;where τ 1 , τ 2 - the duration of the engines, s;

Jn, Jτ - импульсы тяги, требуемые для коррекций соответственно вектора наклонения орбиты и периода обращения КА, Н·с;J n , J τ - thrust impulses required for corrections, respectively, of the inclination vector of the orbit and the spacecraft orbital period, N · s;

F1, F2 - тяги двигателей, Н;F 1 , F 2 - engine thrust, N;

θ1, θ2 - углы отклонения векторов тяги двигателей от нормали к плоскости орбиты в плоскости рысканья по наименьшей дуге,θ 1 , θ 2 are the angles of deviation of the engine thrust vectors from the normal to the orbit plane in the yaw plane along the smallest arc,

и проводят коррекцию парой двигателей, установленных по разные стороны от нормали к орбите, для чего производят последовательно их включения на расчетные длительности работы. При этом выполняется следующая последовательность операций (все угловые величины выражены в радианах).and carry out the correction by a pair of engines installed on different sides from the normal to the orbit, for which they are turned on sequentially for the estimated duration of work. The following sequence of operations is performed (all angular values are expressed in radians).

1. Определяют требуемый угол (θ) отклонения вектора тяги двигателя от нормали к орбите исходя из обеспечения заданной точности исполнения коррекции периода обращения КА и требуемых изменений за коррекцию трансверсальной и ортогональной составляющих вектора скорости КА.1. The required angle (θ) of the deviation of the engine thrust vector from the normal to the orbit is determined based on ensuring the specified accuracy of the correction of the spacecraft rotation period and the required changes for the correction of the transversal and orthogonal components of the spacecraft velocity vector.

Величину угла θ рассчитывают по формулеThe angle θ is calculated by the formula

θ = { a r c c t g ( γ ) , п р и γ Δ V n Δ V τ ; a r c c t g ( Δ V n Δ V τ ) , п р и γ > Δ V n Δ V τ ,

Figure 00000003
θ = { a r c c t g ( γ ) , P R and γ Δ V n Δ V τ ; a r c c t g ( Δ V n Δ V τ ) , P R and γ > Δ V n Δ V τ ,
Figure 00000003

где θ - острый угол отклонения двигателей по разные стороны от нормали к орбите в плоскости рысканья;where θ is the acute angle of deviation of the engines on different sides from the normal to the orbit in the yaw plane;

ввиду того, что δ V τ = s i n ( θ + δ θ ) s i n ( θ ) 1

Figure 00000004
due to the fact that δ V τ = s i n ( θ + δ θ ) s i n ( θ ) - one
Figure 00000004

следуетshould

γ = 1 + δ V τ c o s ( δ θ ) s i n δ θ

Figure 00000005
γ = one + δ V τ - c o s ( δ θ ) s i n δ θ
Figure 00000005

δθ - погрешность, с которой поддерживается положение КА в плоскости рысканья относительно центра масс;δθ is the error with which the position of the spacecraft in the yaw plane is maintained relative to the center of mass;

δθτ - задаваемая максимальная относительная погрешность реализации корректирующего импульса на изменение периода обращения КА;δθ τ is the specified maximum relative error in the implementation of the correcting pulse to change the spacecraft revolution period;

ΔVτ - требуемое максимальное изменение за коррекцию трансверсальной составляющей вектора скорости КА в течение срока его активного существования, м/с;ΔV τ is the required maximum change for the correction of the transversal component of the spacecraft velocity vector during the period of its active existence, m / s;

ΔVn - требуемое изменение за коррекцию ортогональной составляющей вектора скорости КА, соответствующее расчетному максимальному изменению вектора наклонения Δ i ¯

Figure 00000006
(составляющие вектора наклонения ix=sin(i)·cos(Ω); iy=sin(i)·sin(Ω), Ω-долгота восходящего узла орбиты), м/с.ΔV n is the required change for the correction of the orthogonal component of the spacecraft velocity vector, corresponding to the calculated maximum change in the inclination vector Δ i ¯
Figure 00000006
(components of the inclination vector i x = sin (i) · cos (Ω); i y = sin (i) · sin (Ω), Ω is the longitude of the ascending node of the orbit), m / s.

Следует отметить, что способ не требует угловых разворотов КА. Двигатели устанавливаются конструктивно под заранее рассчитанными углами θ1 и θ2.It should be noted that the method does not require angular turns of the spacecraft. Engines are installed structurally at pre-calculated angles θ 1 and θ 2 .

2. Задают отклонения направлений векторов тяги двигателей.2. Define the directions of the thrust vectors of the engines.

Устанавливают по два двигателя относительно обеих полуосей нормали к орбите. Направления векторов тяги двигателей сейчас задают отклонениями от нормали к орбите в плоскости рысканья на углы «+θ» и «-θ». В общем случае модули этих углов могут быть не равны.Two engines are installed relative to both axis of the normal to the orbit. The directions of the engine thrust vectors are now set by deviations from the normal to the orbit in the yaw plane at the angles “+ θ” and “-θ”. In the general case, the moduli of these angles may not be equal.

3. Юстируют направление векторов тяги двигателей.3. Adjust the direction of the thrust vectors of the engines.

При установке двигателей на КА под углами «+θ» и «-θ» за направление вектора тяги двигателя принимается геометрическая ось двигателя. Однако за счет погрешности установки двигателя и отклонения фактического направления вектора тяги двигателя от его геометрической оси, фактические углы направления векторов тяги отличаются от расчетных. Поэтому производится юстировка, при которой определяют фактические углы отклонения векторов тяги двигателей от нормали. Для проведения юстировки включают поочередно двигатели и после каждого включения проводят траекторные измерения. По изменению параметров орбиты и определяют фактические углы θ1 и θ2 соответственно для первого и второго двигателей каждой из полуосей нормали к орбите. Например, для геостационарной орбиты углы θ1 и θ2 можно определить по формулеWhen installing engines on a spacecraft at angles “+ θ” and “-θ”, the geometric axis of the engine is taken as the direction of the engine thrust vector. However, due to the error in the installation of the engine and the deviation of the actual direction of the engine thrust vector from its geometric axis, the actual angles of direction of the thrust vectors differ from the calculated ones. Therefore, an adjustment is made in which the actual angles of deviation of the engine thrust vectors from the normal are determined. To carry out the adjustment, the engines are switched on in turn and, after each switching on, trajectory measurements are carried out. By changing the parameters of the orbit and determine the actual angles θ 1 and θ 2 respectively for the first and second engines of each of the semi-axes of the normal to the orbit. For example, for a geostationary orbit, the angles θ 1 and θ 2 can be determined by the formula

θ = a r c s i n ( μ 6 π R 2 Δ T a τ )

Figure 00000007
θ = a r c s i n ( μ 6 π R 2 Δ T a τ )
Figure 00000007

где µ - гравитационный параметр Земли, км32;where µ is the gravitational parameter of the Earth, km 3 / s 2 ;

ΔТ - изменение периода обращения КА за счет работы двигателя (определяется по результатам траекторных измерений), с;ΔТ - change in the spacecraft rotation period due to engine operation (determined by the results of trajectory measurements), s;

R - радиус номинальной геостационарной орбиты КА, км;R is the radius of the nominal geostationary orbit of the spacecraft, km;

а - ускорение, создаваемое двигателем, км/с2; а - acceleration created by the engine, km / s 2 ;

τ - длительность работы двигателя, с.τ is the duration of the engine, s.

4. Рассчитывают длительности работы двигателей.4. Calculate the duration of the engines.

Сумма проекций импульсов тяг первого и второго двигателей на нормаль к орбите должна быть равна требуемому импульсу на проведение коррекции вектора наклонения орбиты, т.е.The sum of the projections of the thrust impulses of the first and second engines on the normal to the orbit should be equal to the required impulse for the correction of the inclination vector of the orbit, i.e.

Figure 00000008
Figure 00000008

С другой стороны, разность проекций импульсов тяг первого и второго двигателей на трансверсаль должна быть равна требуемому импульсу на проведение коррекции периода обращения КА, т.е.On the other hand, the difference between the projections of the pulses of the thrusts of the first and second engines on the transversal should be equal to the required pulse for the correction of the spacecraft rotation period, i.e.

F 1 τ 1 sin | θ 1 | F 2 τ 2 sin | θ 2 | = J τ .                    ( 2 )

Figure 00000009
F one τ one sin | θ one | - F 2 τ 2 sin | θ 2 | = J τ . ( 2 )
Figure 00000009

Решая совместно уравнения (1) и (2) относительно τ1 и τ2, получаемSolving equations (1) and (2) together with respect to τ 1 and τ 2 , we obtain

τ 1 = J n sin | θ 2 | + J τ cos θ 2 F 1 sin ( | θ 1 | + | θ 2 | )

Figure 00000010
τ one = J n sin | θ 2 | + J τ cos θ 2 F one sin ( | θ one | + | θ 2 | )
Figure 00000010

τ 2 = J n sin | θ 1 | J τ cos θ 1 F 2 sin ( | θ 1 | + | θ 2 | ) .

Figure 00000011
τ 2 = J n sin | θ one | - J τ cos θ one F 2 sin ( | θ one | + | θ 2 | ) .
Figure 00000011

5. Проводят коррекцию парой двигателей.5. Carry out a correction with a pair of engines.

Коррекции проводят последовательным включением первого двигателя на τ1 секунд и второго двигателя на τ2 секунд.Corrections are made by sequentially turning on the first engine for τ 1 seconds and the second engine for τ 2 seconds.

Импульсы Jn, Jτ определяются стратегией реального удержания КА по известным формулам, например, П.Е.Эльясберг, «Введение в теорию полета ИСЗ», М., Наука, 1965 г.The pulses J n , J τ are determined by the strategy of real spacecraft retention according to well-known formulas, for example, P.E. Elyasberg, “Introduction to AES flight theory”, M., Nauka, 1965

J τ = | m Δ V | = m μ | Δ T | 6 π R 2

Figure 00000012
, J τ = | m Δ V | = m μ | Δ T | 6 π R 2
Figure 00000012
,

где Jτ - требуемый импульс на проведение коррекции периода обращения КА, кг·км/с;where J τ is the required impulse to carry out the correction of the spacecraft orbital period, kg · km / s;

m - масса КА, кг;m is the mass of the spacecraft, kg;

ΔV - приращение скорости, км/с;ΔV is the increment of speed, km / s;

µ - гравитационный параметр Земли, км32;µ is the gravitational parameter of the Earth, km 3 / s 2 ;

ΔТ - требуемое изменение периода обращения за коррекцию, с;ΔТ is the required change in the period for applying for correction, s;

R - радиус номинальной геостационарной орбиты, км,R is the radius of the nominal geostationary orbit, km,

а также Г.М.Чернявский, В.А.Бартенев, В.А.Малышев, «Управление орбитой стационарного спутника», М., Машиностроение, 1984 г., стр.129, 138. Моменты включений двигателей определяются из условия, чтобы середина интервала работы двигателей соответствовала точке оптимального приложения импульсов. При непрерывной коррекции двумя двигателями на геостационарной орбите можно воспользоваться следующими рабочими формулами (все угловые величины выражены в радианах):as well as G.M. Cherniavsky, V. A. Bartenev, V. A. Malyshev, “Control of the orbit of a stationary satellite”, M., Mechanical Engineering, 1984, p. 129, 138. Moments of engine start-up are determined from the condition that the middle of the interval of the engines corresponded to the point of optimal application of pulses. With continuous correction by two engines in geostationary orbit, you can use the following working formulas (all angular values are expressed in radians):

t в к л = t 0 + ( α в к л - α 0 n - S 0 - λ с т ) / n

Figure 00000013
; t at to l = t 0 + ( α at to l - α 0 n - S 0 - λ from t ) / n
Figure 00000013
;

J n = m a ( 2 / n ) a r c s i n ( n V с р | Δ i ¯ | / 2 a )

Figure 00000014
, J n = m a ( 2 / n ) a r c s i n ( n V from R | Δ i ¯ | / 2 a )
Figure 00000014
,

где t0 - некоторое начальное время, секунды от опорной эпохи;where t 0 - some initial time, seconds from the reference era;

αвкл=arctg [Δiy·sign(a z)/ Δix·sign(a z)] - прямое восхождение середины активного участка;α on = arctan [Δi y · sign ( a z ) / Δi x · sign ( a z )] - right ascension of the middle of the active section;

Δiy, Δix - требуемые составляющие изменения вектора наклонения Δ i ¯

Figure 00000015
в координатах:Δi y , Δi x - the required components of the change in the inclination vector Δ i ¯
Figure 00000015
in coordinates:

ix=sin(i)·cos(Ω);i x = sin (i) cos (Ω);

iy=sin(i)·sin(Ω);i y = sin (i) sin (Ω);

Ω - долгота восходящего узла орбиты КА;Ω is the longitude of the ascending node of the spacecraft orbit;

a z - ортогональное ускорение, км/с2; a z - orthogonal acceleration, km / s 2 ;

α 0 n

Figure 00000016
- отклонение от точки «стояния» в момент t0; α 0 n
Figure 00000016
- deviation from the point of "standing" at time t 0 ;

S0 - среднее гринвичское звездное время в момент t0;S 0 - average Greenwich stellar time at time t 0 ;

λст - долгота «стояния» КА - центр орбитальной позиции;λ st - the longitude of the "standing" of the spacecraft - the center of the orbital position;

n - среднее движение КА, с-1;n is the average spacecraft motion, s -1 ;

Vcp - средняя орбитальная скорость, км/с.V cp is the average orbital velocity, km / s.

Приведенный «Способ одновременной коррекции удержания вектора наклонения орбиты и периода обращения трехосностабилизированного космического аппарата» на сегодня является основным вариантом стратегии удержания КА на заданной орбитальной позиции. Он успешно применяется для решения задачи коллокации, т.е. сосуществования без взаимных помех двух и более КА в узкой области удержания, но с его помощью невозможно сопровождение КА-субъектом КА-объекта на вполне определенном заданном отдалении.The “Method for the simultaneous correction of the retention of the inclination vector of the orbit and the period of revolution of a three-axis stabilized spacecraft” is today the main version of the strategy of holding the spacecraft at a given orbital position. It is successfully used to solve the collocation problem, i.e. coexistence without mutual interference of two or more spacecraft in a narrow area of confinement, but with its help it is impossible to follow the spacecraft by the spacecraft subject at a well-defined predetermined distance.

2. Известен способ планирования коррекций, изложенный в рабочей документации предприятия, например, в 757А.ИЭ87. Космический аппарат «Луч-5А», Инструкция по баллистическому обеспечению [1], как часть общей технологической наземной циклограммы решения баллистических задач (циклограмма приведена в приложении, где ГКА - геостационарный КА), который и взят за прототип. В способе-прототипе выполняется следующая последовательность операций (несущественные детали опускаются, курсивом выделены отличия наземной циклограммы от циклограммы, реализованной на борту КА).2. There is a known method of planning corrections, described in the working documentation of the enterprise, for example, in 757A.IE87. The Luch-5A spacecraft, Ballistic Support Instructions [1], as part of the general technological ground-based cyclogram for solving ballistic problems (the cyclogram is given in the appendix, where the GCA is a geostationary spacecraft), which is taken as a prototype. In the prototype method, the following sequence of operations is performed (non-essential details are omitted, the differences between the ground cyclogram and the cyclogram implemented onboard the spacecraft are highlighted in italics).

1. Отрабатывается план коррекций бортовой системой навигации и управления движением.1. A correction plan is being developed on-board navigation and traffic control system.

Коррекции, согласно плану, проводят 2 двигателями коррекции на 2-суточном интервале (1 двигатель - 1 сутки), либо 2 двигателями на суточном интервале.Corrections, according to the plan, are carried out by 2 correction engines on a 2-day interval (1 engine - 1 day), or 2 engines on a daily interval.

2. Проводят траекторные измерения.2. Conduct trajectory measurements.

Траекторные измерения представляют собой штатный цикл измерений текущих навигационных параметров (ИТНП), количество сеансов измерений и количество интервалов между сеансами составляет для суточного интервала и наличии двух пунктов наземных измерений от 4 до 6. При наличии автономной (бортовой) радионавигации траекторные измерения ведутся в непрерывном режиме.Trajectory measurements are a regular cycle of measurements of current navigation parameters (ITNP), the number of measurement sessions and the number of intervals between sessions is for the daily interval and the presence of two ground measurement points from 4 to 6. In the presence of autonomous (airborne) radio navigation, trajectory measurements are carried out in continuous mode .

3. Выполняют программу определения параметров движения центра масс КА.3. Run the program for determining the motion parameters of the center of mass of the spacecraft.

Операция заключается в определении положения КА в инерциальном пространстве.The operation consists in determining the position of the spacecraft in inertial space.

4. Уточняют управляющие ускорения по изменению орбитальных параметров.4. Clarify control accelerations by changing orbital parameters.

Уточнение не позволяет определять управляющие ускорения, точнее диапазона значений ускорений, оговоренных заводом-изготовителем. Оно гарантирует отслеживание аномальной работы двигателей коррекции, и, в случае затяжной, и, возможно, постоянной ситуации, когда (пока) отказ двигателя коррекции не зафиксирован на борту КА, все-таки рассчитывать план коррекций. При уточнении применяется эвристический метод: есть начальные условия (НУ) движения по предыдущему ИТНП, есть текущие НУ согласно п.п.1-3, есть предыдущий план коррекций, включающий в себя до трех условных номеров двигателей коррекции, решается задача прихода в текущие НУ без больших погрешностей по контролируемым параметрам движения.The refinement does not allow one to determine the control accelerations, more precisely, the range of acceleration values specified by the manufacturer. It guarantees tracking the abnormal operation of correction engines, and in the case of a protracted, and possibly constant situation, when (so far) the correction engine failure is not fixed onboard the spacecraft, still calculate the correction plan. When clarifying, the heuristic method is used: there are initial conditions (NU) of movement according to the previous ITNP, there are current NUs according to items 1-3, there is a previous correction plan that includes up to three conditional numbers of correction engines, the problem of coming to current NUs is solved without large errors in the controlled movement parameters.

5. Выполняют программу расчета параметров коррекций КА в окрестности орбитальной позиции на интервале от даты расчета до начала следующего штатного цикла ИТНП. При наличии бортовых траекторных измерений план коррекций составляется на суточный интервал времени.5. Execute the program for calculating the parameters of the spacecraft corrections in the vicinity of the orbital position in the interval from the date of calculation to the beginning of the next regular ITN cycle. If there are airborne trajectory measurements, a correction plan is drawn up for a daily time interval.

При расчете параметров коррекций придерживаются выбранной стратегии управления движением центра масс КА, отражающейся в выборе или пролонгации точек «прицеливания». Для простого удержания в заданной области по долготе КА и наклонению орбиты КА точками «прицеливания» являются центр орбитальной позиции по долготе и оптимальным образом выбранная точка на фазовой плоскости [i; Ω]. Выбранная стратегия не предполагает прямого нацеливания да данные точки, но запускает алгоритм долгосрочного планирования с целью невыхода КА из области по долготе и из области заданного радиуса ε относительно выбранной точки на плоскости [i; Ω]. Для нужд коллокации (удержания нескольких КА в заданной узкой области) точкой «прицеливания» дополнительно к перечисленным является также точка на фазовой плоскости [е - эксцентриситет орбиты КА; π - долгота перицентра орбиты КА]. Обычно требуется простая минимизация эксцентриситета.When calculating the parameters of corrections, they adhere to the chosen strategy for controlling the motion of the center of mass of the spacecraft, which is reflected in the selection or prolongation of the "aiming" points. For simple retention in a given region in terms of longitude of the spacecraft and inclination of the orbit of the spacecraft, the “aiming” points are the center of the orbital position in longitude and the optimum point on the phase plane [i; Ω]. The chosen strategy does not imply direct targeting and data of the point, but launches the long-term planning algorithm with the goal of not leaving the spacecraft from the region in longitude and from the region of a given radius ε relative to the selected point on the plane [i; Ω]. For the needs of collocation (retention of several spacecraft in a given narrow region), the point of "aiming" in addition to the listed ones is also a point on the phase plane [e - eccentricity of the spacecraft orbit; π is the longitude of the pericenter of the spacecraft’s orbit]. Usually a simple minimization of eccentricity is required.

6. Выполняют программы генерации массивов командно-программной информации (КПИ), содержащих НУ (вектор кинематических параметров движения), план коррекций, проекции ускорений от двигателей коррекции на оси связанной с КА системы координат.6. Execute the program for generating arrays of command-program information (KPI) containing NU (vector of kinematic motion parameters), a plan of corrections, projections of accelerations from correction engines on the axis of the coordinate system associated with the spacecraft.

7. Засылка обобщенной формы КПИ на борт КА.7. Sending a generalized form of the CRPD onboard the spacecraft.

Далее п.п.1-7 повторяются в течение всего времени работы КА по целевому назначению. Эта схема [1] баллистического обеспечения полета КА универсальна.Further, items 1-7 are repeated throughout the entire spacecraft operation for its intended purpose. This scheme [1] of ballistic support for the spacecraft flight is universal.

Недостатком прототипа [1], как и способа-аналога, является неспособность синхронного сопровождения одного КА другим КА на определенном расстоянии с заданной точностью. Следует отметить, что синхронное сопровождение аппарата аппаратом через посредство типовых траекторных измерений (наземных или бортовых), обусловленных типовыми работами космического комплекса (в отношении КА-объекта возможны наземные оптические наблюдения), не приносит должного результата из-за запаздывания реакций управления КА-субъектом на неизвестную стратегию управления КА-объектом. Ухудшается качество собственного удержания КА и неразумно повышаются энергозатраты системы коррекции для обеспечения функционирования КА по целевому назначению (обоснование топливного бюджета не входит в основную цель изобретения, потому - только упоминание о повышении энергозатрат, поскольку это очевидно, можно считать достаточным).The disadvantage of the prototype [1], as well as the analogue method, is the inability to synchronously accompany one spacecraft with another spacecraft at a certain distance with a given accuracy. It should be noted that synchronous tracking of the apparatus by the apparatus through typical trajectory measurements (ground or airborne), due to typical work of the space complex (ground-based optical observations are possible with respect to the spacecraft), does not bring due result due to the delay in the reactions of the control of the spacecraft unknown strategy for managing a spacecraft. The quality of the spacecraft’s own retention is deteriorating and the energy consumption of the correction system is unreasonably increasing to ensure the spacecraft operates for its intended purpose (justification of the fuel budget is not included in the main objective of the invention, therefore, only mentioning the increase in energy consumption, as this is obvious, can be considered sufficient).

Целью изобретения является создание способа адаптивного управления движением центра масс КА, отвечающего всем точностным требованиям к сопровождению КА-объекта и уменьшение энергозатрат системы коррекции КА.The aim of the invention is the creation of a method of adaptive control of the motion of the center of mass of the spacecraft that meets all the accuracy requirements for tracking the spacecraft-object and reducing the energy consumption of the spacecraft correction system.

Поставленная цель достигается тем, что в способе удержания геостационарного КА на заданной орбитальной позиции, включающем проведение траекторных измерений, определение положения КА-субъекта в инерциальном пространстве, расчет параметров коррекции в зависимости от отклонения корректируемого параметра от номинального значения, приложение корректирующего воздействия к корпусу КА путем включения двигателя, введены новые операции, заключающиеся в том, что на борту КА устанавливают и придают системе навигации и управления движением комплект приемо-передающей радиоаппаратуры и оптический датчик углов «Полярная звезда-Субъект-Объект»; антенну и датчик устанавливают так, чтобы их геометрические оси совпадали с трансверсальным направлением; проводят непрерывные измерения дальностей до КА-объекта в течение времени, пока наибольшие проекции панели солнечных батарей на плоскость, ортогональную к линии визирования «Субъект-Объект», больше длины волны излучения антенны; на каждом шагу измерений осредняют дальности до объекта в привязке к выбранным моментам шагов; на момент окончания каждого цикла, включающего шаги измерений, выявляют динамику изменения этих величин и вычисляют оскулирующий период (большую полуось орбиты) КА-объекта; определяют приращение оскулирующего перида обращения КА-субъекта к соответствующему оскулирующему периоду обращения КА-объекта; определяют за оборот угол между плоскостями орбит объекта и субъекта и время пересечения плоскостей орбит КА по показаниям датчика углов; если приращение оскулирующего периода обращения превышает заданную величину, - оперативно рассчитывают параметры подстроечной коррекции периода обращения, и в расчетное время пересечения плоскостей орбит КА включают двигатель коррекции, отдавая приоритет двигателю коррекции наклонения, согласно векторам относительных приращений ортогональной и трансверсальной скоростей, объекта за коррекцию.This goal is achieved by the fact that in the method of holding the geostationary spacecraft at a given orbital position, including trajectory measurements, determining the position of the spacecraft in the inertial space, calculating the correction parameters depending on the deviation of the adjusted parameter from the nominal value, applying the corrective action to the spacecraft body by turning on the engine, new operations have been introduced, consisting in the fact that on board the spacecraft are installed and attached to the navigation and motion control system Plect transceiver radio equipment and optical angle sensor "Polar Star-Subject-Object"; the antenna and the sensor are installed so that their geometric axes coincide with the transverse direction; carry out continuous measurements of distances to the spacecraft-object over time, while the largest projections of the solar panel on a plane orthogonal to the line of sight "Subject-Object" are greater than the wavelength of the antenna radiation; at each measurement step, the distances to the object are averaged in relation to the selected moments of the steps; at the end of each cycle, including the measurement steps, identify the dynamics of changes in these quantities and calculate the osculating period (major axis of the orbit) of the CA object; determine the increment of the osculating period of circulation of the KA-subject to the corresponding osculating period of circulation of the KA-object; determine per revolution the angle between the planes of the orbits of the object and the subject and the time of intersection of the planes of the orbits of the spacecraft according to the readings of the angle sensor; if the increment of the osculating circulation period exceeds a predetermined value, the tuning adjustment parameters of the circulation period are quickly calculated, and at the estimated time of intersection of the orbit planes of the spacecraft, the correction engine is turned on, giving priority to the inclination correction engine, according to the vectors of relative increments of the orthogonal and transverse speeds, for the correction.

Реализация предлагаемого способа предполагает выполнение следующей последовательности операций.The implementation of the proposed method involves the following sequence of operations.

1. Системе навигации и управления движением придают аппаратуру слежения (АС): комплект приемо-передающей радиоаппаратуры и оптический датчик углов «Полярная звезда-Субъект-Объект» (ПСО).1. The navigation and motion control system is attached with tracking equipment (AS): a set of radio transmitting and receiving equipment and an optical angle sensor "Polar Star-Subject-Object" (PSO).

Идея предлагаемого способа сопровождения одного КА другим основана на том, что относительная близость КА-объекта позволяет получать взаимные расстояния, даже если нет активных ретрансляторов сигнала; полный набор оптических датчиков по определению местоположения КА-объекта (солнечный и звездный датчики) не требуется - для определения угла между плоскостями орбит КА и времени пересечения плоскостей орбит КА необходимо и достаточно иметь один оптический датчик углов ПСО. Датчик углов ничем не отличается, по сути, от, скажем, стандартного датчика углов «Полярная звезда-Объект-Земля», входящего в состав бортовой системы ориентации и стабилизации. Время макроцикла работы AC - период обращения на данной высоте полета.The idea of the proposed method of tracking one spacecraft with another is based on the fact that the relative proximity of the spacecraft allows one to obtain mutual distances, even if there are no active signal transponders; A complete set of optical sensors for determining the location of a spacecraft (solar and stellar sensors) is not required - to determine the angle between the planes of the orbits of the spacecraft and the time of intersection of the planes of the orbits of the spacecraft, it is necessary and sufficient to have one optical sensor for the angles of the SAR. The angle sensor is no different, in fact, from, say, the standard angle sensor "Polar Star-Object-Earth", which is part of the on-board orientation and stabilization system. AC macrocycle time - period of revolution at a given flight altitude.

2. Антенну и датчик устанавливают так, чтобы их геометрические оси совпадали с трансверсальным направлением.2. The antenna and the sensor are installed so that their geometric axes coincide with the transverse direction.

Данное направление, в отличие от тангенциального, не зависит от параметров орбиты КА, значит, в принципе не требует поворотных устройств антенны, а на околокруговых орбитах, при значении эксцентриситета менее 0,0003 и максимальном удалении до объекта не более 74 км даже на самой высокой - геостационарной орбите, является идеальным опорным направлением, позволяющим получать качественные, отраженные от элементов конструкции КА-объекта, радиосигналы, а при наличии оптического датчика ПСО, работающего по объекту, как по звезде - и углы отклонения КА-объекта в ортогональном направлении. Фиксированное направление прицеливания антенны и датчика углов минимизирует погрешности наведения на объект (в ориентации направления прицеливания в пространстве не учитываются только погрешности стабилизации КА-субъекта). Относительная близость КА и большие абсолютные скорости их движения позволяют считать, что весь спектр пассивных сил на орбите (Солнце, Луна, нецентральность гравитационного поля Земли) действует на оба аппарата абсолютно одинаково, и любые отклонения свыше точностей определения пространственного положения КА-субъекта обусловлены маневрами КА-объекта.This direction, unlike the tangential one, does not depend on the parameters of the spacecraft orbit, which means that in principle it does not require rotary devices of the antenna, but in near-circular orbits, with the eccentricity value less than 0.0003 and the maximum distance to the object no more than 74 km, even at the highest - the geostationary orbit, is an ideal reference direction, allowing to receive high-quality radio signals reflected from the design elements of the KA-object, and in the presence of an optical PSO sensor operating on the object, as in a star - and deviation angles KA-object in the orthogonal direction. The fixed direction of aiming of the antenna and the angle sensor minimizes the errors of pointing at the object (in the orientation of the direction of aiming in space, only the errors of stabilization of the KA-subject are not taken into account). The relative proximity of the spacecraft and the large absolute speeds of their motion allow us to assume that the entire spectrum of passive forces in orbit (the Sun, the Moon, the off-centerness of the Earth’s gravitational field) acts on both devices in exactly the same way, and any deviations beyond the accuracy of determining the spatial position of the spacecraft are due to spacecraft maneuvers -object.

3. Проводят траекторные измерения.3. Conduct trajectory measurements.

Операция аналогична операции п.2 прототипа.The operation is similar to the operation of claim 2 of the prototype.

4. Минимизируют эксцентриситет орбиты.4. Minimize the eccentricity of the orbit.

Орбита КА-субъекта должна всегда быть практически круговой, для чего коррекции наклонения планируют проводить двигателями, дающими проекции тяги нужного для минимизации эксцентриситета направления, и периодически проводят коррекции эксцентриситета орбиты.The orbit of the KA subject should always be almost circular, for which inclination correction is planned to be carried out by engines that give thrust projections of the direction necessary to minimize the eccentricity, and periodically correct the eccentricity of the orbit.

Операция аналогична п.п.5,1 прототипа.The operation is similar to paragraph 5.1 prototype.

5. Проводят непрерывные измерения дальностей до КА-объекта в течение времени, пока наибольшие проекции панели солнечных батарей на плоскость, ортогональную к линии визирования «Субъект-Объект», больше длины волны излучения антенны.5. Continuous measurements of the distances to the spacecraft-object are carried out over time, while the largest projections of the solar panel on the plane orthogonal to the line of sight "Subject-Object" are greater than the radiation wavelength of the antenna.

Данное условие обязательно, оно вытекает из физики обработки отраженных сигналов.This condition is necessary, it follows from the physics of processing reflected signals.

6. На каждом шагу измерений осредняют дальности до объекта в привязке к выбранным моментам шагов.6. At each measurement step, the distances to the object are averaged in relation to the selected moments of the steps.

7. На момент окончания каждого цикла, включающего шаги измерений, выявляют динамику изменения средней на шагах измерений дальности до КА-объекта.7. At the end of each cycle, including the measurement steps, identify the dynamics of the average change in the steps of measuring the distance to the spacecraft-object.

8. Вычисляют оскулирующий период (большую полуось орбиты) КА-объекта.8. The osculating period (major axis of the orbit) of the CA object is calculated.

При возможном эксцентриситете орбиты КА-объекта 0,0005 и расстоянии до него в 74 км угол отклонения КА-объекта в поле зрения датчика ПСО не превысит 16°, что вполне удовлетворительно для цели слежения за объектом с помощью неподвижного относительно конструкций КА прибора.With a possible eccentricity of the orbit of the KA-object 0.0005 and a distance of 74 km to it, the angle of deviation of the KA-object in the field of view of the OSS sensor will not exceed 16 °, which is quite satisfactory for the purpose of tracking the object using a device that is stationary relative to the structures of the KA.

Для определения всего спектра параметров движения КА-объекта по значениям дальностей до КА-объекта и их первых производных необходимо и достаточно, чтобы цикл измерений составлял по времени четверть оборота вокруг Земли. Решают типовую задачу определения параметров движения центра масс КА, считая орбиту КА-субъекта известной.To determine the entire spectrum of motion parameters of a spacecraft-object from the values of the distances to the spacecraft-object and their first derivatives, it is necessary and sufficient that the measurement cycle is a quarter of a revolution around the earth in time. They solve the typical problem of determining the motion parameters of the center of mass of the spacecraft, considering the orbit of the spacecraft-subject known.

Операция аналогична п.3 прототипа.The operation is similar to paragraph 3 of the prototype.

9. Определяют приращение оскулирующего периода обращения КА-субъекта к соответствующему оскулирующему периоду обращения КА-объекта.9. The increment of the osculating period of circulation of the KA-subject to the corresponding osculating period of circulation of the KA-object is determined.

По скорости расхождения КА получаем приращение оскулирующего периода обращения. Оскулирующий период обращения КА-субъекта известен всегда на любой момент времени - это типовая задача баллистического сопровождения «своего» КА.According to the speed of the spacecraft divergence, we obtain an increment of the osculating period of circulation. The oscillating period of the circulation of a KA-subject is always known at any moment of time - this is a typical task of ballistic tracking of “one’s” KA.

10. Определяют за оборот угол между плоскостями орбит объекта и субъекта и время пересечения плоскостей орбит КА по показаниям датчика ПСО.10. The angle between the planes of the orbits of the object and the subject and the time of intersection of the planes of the orbits of the spacecraft according to the readings of the PSO sensor are determined per revolution.

Получая в течение макроцикла (оборота) экстремальные значения отклонений КА-объекта от транверсального направления с привязкой ко времени, получают средние значения времени и угла пересечения плоскостей орбит КА.Obtaining during the macrocycle (revolution) the extreme values of the deviations of the spacecraft from the transverse direction with reference to time, average values of time and the angle of intersection of the planes of the orbits of the spacecraft are obtained.

11. Рассчитывают параметры подстроечной коррекции периода обращения.11. Calculate the parameters of the tuning correction period of circulation.

Как отмечено в п.5 прототипа, при расчете параметров коррекций придерживаются выбранной стратегии управления движением центра масс КА, отражающейся в выборе или пролонгации точек «прицеливания». Для простого удержания в заданной области по долготе КА и наклонению орбиты КА точками «прицеливания» являются центр орбитальной позиции по долготе и оптимальным образом выбранная точка на фазовой плоскости [i; Ω]. Поскольку качественной коллокацией заниматься не приходится (этот процесс для аппаратов обоюдный), необходимость в точке «прицеливания» [е; π] отпадает. Отличие данной операции от операции п.5 прототипа заключается в безусловном приоритете процедуры слежения за КА-объектом перед процедурой (стратегией) собственного удержания КА-субъекта на заданной орбитальной позиции. Следящий КА должен распознавать и следовать стратегии управления КА-объектом, значит, по необходимости, аппроксимировать (менять) точки «прицеливания» и проводить коррекции чаще и оперативней, чем если бы перед ним не стояла задача слежения и сопровождения.As noted in paragraph 5 of the prototype, when calculating the correction parameters, the selected strategy for controlling the motion of the center of mass of the spacecraft is followed, which is reflected in the selection or prolongation of the “aiming” points. For simple retention in a given region in terms of longitude of the spacecraft and inclination of the orbit of the spacecraft, the “aiming” points are the center of the orbital position in longitude and the optimum point on the phase plane [i; Ω]. Since there is no need to deal with high-quality collocation (this process is mutual for devices), the need for a “aiming” point [e; π] is dropped. The difference between this operation and the operation of clause 5 of the prototype lies in the unconditional priority of the tracking procedure for the KA-object over the procedure (strategy) of its own retention of the KA-subject at a given orbital position. The tracking KA should recognize and follow the strategy of controlling the KA-object, which means, if necessary, to approximate (change) the “aiming” points and carry out corrections more often and more quickly than if it had no task of tracking and tracking.

Параметры коррекции (время, длительность и условный номер двигателя коррекции) зависят от корректируемых параметров [i - угол пересечения плоскостей орбит КА (аналог наклонения), ΔТ - требуемое изменение оскулирующего периода] и рассчитываются по известным методикам (для справки можно вернуться к способу-аналогу). Для коррекции периода обращения чаще используют двигатели коррекции наклонения. Двигатели коррекции долготы используют в случае, когда плоскости орбит обоих КА практически совпадают.Correction parameters (time, duration and conditional number of the correction engine) depend on the parameters being corrected [i is the angle of intersection of the orbital planes of the spacecraft (inclination analogue), ΔТ is the required change in the osculating period] and are calculated by known methods (for reference, you can return to the analogue method ) To correct the period of circulation, inclination correction engines are more often used. Longitude correction engines are used when the orbit planes of both spacecraft practically coincide.

Если приращение оскулирующего периода обращения превышает двухсуточную норму приращения за счет корректирующего воздействия, то переходят к п.12, иначе - планируют коррекции наклонения равными импульсами двигателями коррекции наклонения противоположного направления проекции тяги на трансверсаль. Выполнение этого условия позволяет реагировать на эволюции КА-объекта с допустимой задержкой, что экономит расход топлива на борту. Возможно, что на очередном витке периоды обращения аппаратов «сами собой» сблизятся, поскольку стратегия управления КА-объектом неизвестна.If the increment of the osculating period of circulation exceeds the two-day rate of increment due to the corrective action, then go to step 12, otherwise - plan the correction of inclination with equal impulses by the correction engines of the inclination of the opposite direction of the thrust projection onto the transversal. Fulfillment of this condition allows one to respond to the evolution of a spacecraft with an acceptable delay, which saves fuel consumption on board. It is possible that at the next round, the periods of circulation of the vehicles “by themselves” will come closer, since the strategy for controlling the spacecraft is unknown.

12. Прикладывают корректирующее воздействие.12. Apply corrective action.

Операция аналогична п.1 прототипа.The operation is similar to claim 1 of the prototype.

Обоснование идеи радиоизмерений по пассивно отраженному лучуJustification of the idea of passive-reflected radio measurements

Для целей спутниковой радиолокации применяются волны сантиметрового диапазона: S-band (4-2ГГц), длина волны (λ) 7,5-15 см и C-band (8-4ГГц), длина волны 3,8-7,5 см. Выбор диапазона влияет на разрешающую способность и на тип отражения (зеркальное, при L>>λ; диффузное, при L≤λ, L>λ). L - размер цели (ширина-высота). Выбираем S-band. При минимальной активной отражающей площади панелей солнечных батарей 2,7 м2 будем иметь зеркальное отражение. Под S-band - диапазон спутниковой связи проще "собрать" аппаратуру, т.е. какие-то элементы системы не придется вновь разрабатывать. Еще - частота завязана с размером антенны, с диаграммой направленности: чем меньше длина волны, тем меньше размер антенны. Для геостационарной орбиты ослабление не учитывается, там нет атмосферы. Сверхдостаточной окажется мощность передатчика порядка 32 Вт. С расстояния 74 км вернется сигнал мощностью (-165) дБ·Вт, не менее. Цифры по выходной и входной мощностям соответствуют отечественной автономной радионавигации. В реальности полного отражения радиосигнала от цели не получится, можем потерять порядка 20%, что не будет критично. Тип антенны - ФАР (фазированная антенная решетка) либо с синтезированной апертурой (СА). Выбираем антенну с СА, это позволит уменьшить массогабаритные характеристики бортовой радиолокационной системы (БРЛС). Примерный размер антенной решетки для S-band 25Х25 см, более точно размер можно указать только после расчета с учетом частоты излучаемого сигнала и прочих параметров).For satellite radar purposes, centimeter wavelengths are used: S-band (4-2 GHz), wavelength (λ) 7.5-15 cm and C-band (8-4 GHz), wavelength 3.8-7.5 cm. The choice of range affects the resolution and type of reflection (specular, for L >>λ; diffuse, for L≤λ, L> λ). L - target size (width-height). Choose an S-band. With a minimum active reflective area of solar panels of 2.7 m 2 we will have a mirror image. Under the S-band - the range of satellite communications is easier to "assemble" equipment, i.e. some elements of the system will not have to be developed again. Another - the frequency is tied to the size of the antenna, with the radiation pattern: the smaller the wavelength, the smaller the size of the antenna. For the geostationary orbit, attenuation is not taken into account, there is no atmosphere. The transmitter power of about 32 watts will be super sufficient. From a distance of 74 km a signal with a power of (-165) dB · W, no less, will return. The figures for output and input power correspond to domestic autonomous radio navigation. In reality, a complete reflection of the radio signal from the target will not work, we can lose about 20%, which will not be critical. Antenna type - PAR (phased array) or with synthesized aperture (SA). We choose an antenna with a SA, this will reduce the overall dimensions of the airborne radar system (radar). The approximate size of the antenna array for the S-band is 25X25 cm, more precisely, the size can be specified only after calculation, taking into account the frequency of the emitted signal and other parameters).

Основное отличие ФАР и антенны СА в принципе действия. Принцип действия антенны с СА основан на использовании перемещения бортовой антенны радиолокационной системы для последовательного формирования антенной решетки. Бортовая антенна, как правило, при этом имеет небольшие размеры и достаточно широкую диаграмму направленности (ДН). Широкая ДН позволит улучшить качество приема.The main difference between the headlamp and the SA antenna in principle. The principle of operation of the antenna with CA is based on the use of moving the onboard antenna of the radar system for the sequential formation of the antenna array. The on-board antenna, as a rule, is small in size and has a fairly wide radiation pattern. A wide daylight rate will improve reception quality.

На фиг.1 таблицей приведены характеристики отечественных БРЛС (ЩАР- щелевая антенная решетка). Нас интересует в таблице только массовые характеристики БРЛС. Из фиг.1 следует, что приемо-передающая аппаратура гарантированно не превысит 100 кг, что для требуемой целевой задачи КА-объекта вполне допустимо.Figure 1 table shows the characteristics of domestic radar (SCHAR-slotted antenna array). We are interested in the table only the mass characteristics of the radar. From figure 1 it follows that the transceiver equipment is guaranteed not to exceed 100 kg, which is quite acceptable for the desired target task of the KA-object.

Предлагаемый способ адаптивного управления движением центра масс КА полностью удовлетворяет требованию сопровождения цели и обладает высокой точностью исполнения поставленной задачи. К тому же, очевидно, предлагаемый способ по отношению к прототипу более рационален в части затрат рабочего тела системы коррекции.The proposed method of adaptive control of the motion of the center of mass of the spacecraft fully meets the requirement of tracking the target and has high accuracy of the task. In addition, obviously, the proposed method with respect to the prototype is more rational in terms of the cost of the working fluid of the correction system.

Изобретение предлагается ввести в рабочую документацию предприятия в 2011 г., провести отработку вышеприведенного способа удержания в 2012 г. и в полной мере использовать его на соответствующих геостационарных КА с 2013 г.The invention is proposed to be introduced into the working documentation of the enterprise in 2011, to refine the above retention method in 2012 and to fully use it on the corresponding geostationary spacecraft from 2013.

Claims (1)

Способ адаптивного управления движением центра масс космического аппарата (КА), включающий проведение траекторных измерений, минимизацию эксцентриситета орбиты, определение положения КА-субъекта в инерциальном пространстве, расчет параметров коррекции в зависимости от отклонения корректируемого параметра от номинального значения, приложение корректирующего воздействия к корпусу КА путем включения двигателя, отличающийся тем, что на борту КА устанавливают и придают системе навигации и управления движением комплект приемопередающей радиоаппаратуры и оптический датчик углов «Полярная звезда - КА-субъект - КА-объект», причем антенну и оптический датчик устанавливают так, чтобы их геометрические оси совпадали с трансверсальным направлением, проводят непрерывные измерения дальности до КА-объекта в течение времени, пока наибольшая проекция панели его солнечных батарей на плоскость, ортогональную к линии визирования «КА-субъект - КА-объект», больше длины волны излучения антенны, на каждом шаге измерений осредняют дальности до КА-объекта в привязке к выбранным моментам шагов, на момент окончания каждого цикла, включающего шаги измерений, выявляют динамику изменения этих величин и вычисляют оскулирующий период обращения (большую полуось орбиты) КА-объекта, определяют приращение оскулирующего периода обращения КА-субъекта по отношению к соответствующему оскулируюшему периоду обращения КА-объекта, определяют за оборот угол между плоскостями орбит КА-объекта и КА-субъекта и время пересечения плоскостей орбит этих КА по показаниям оптического датчика углов, при этом в случае превышения приращением оскулирующего периода заранее заданной величины оперативно рассчитывают параметры подстроечной коррекции периода обращения и в расчетное время пересечения плоскостей орбит указанных КА включают двигатель коррекции, отдавая приоритет двигателю коррекции наклонения, согласно векторам относительных приращений ортогональной и трансверсальной скоростей объекта за коррекцию. A method of adaptive control of the motion of the center of mass of a spacecraft (SC), including trajectory measurements, minimizing the eccentricity of the orbit, determining the position of the KA subject in inertial space, calculating correction parameters depending on the deviation of the adjusted parameter from the nominal value, applying a corrective action to the spacecraft body by turning on the engine, characterized in that on board the spacecraft they install and attach a set of transceiver to the navigation and motion control system radio equipment and the optical angle sensor "Polar Star - KA-subject - KA-object", and the antenna and optical sensor are set so that their geometric axes coincide with the transverse direction, conduct continuous measurements of the distance to the KA-object over time, until the greatest the projection of its solar panel panel onto a plane orthogonal to the line of sight “KA-subject - KA-object” is greater than the antenna radiation wavelength, at each measurement step, the distances to the KA-object are averaged in relation to the selected moments steps, at the end of each cycle, including measurement steps, identify the dynamics of changes in these values and calculate the osculating period of circulation (the major axis of the orbit) of the CA object, determine the increment of the osculating period of circulation of the CA subject with respect to the corresponding osculating period of circulation of the CA object, determine the angle between the orbital planes of the KA-object and KA-subject orbits and the time of intersection of the orbital planes of these KA according to the readings of the optical angle sensor, in this case, if the increment exceeds of the period of predetermined value, the parameters of the adjustment correction of the period of revolution are quickly calculated and, at the estimated time of intersection of the orbital planes of the indicated spacecraft, the correction engine is turned on, giving priority to the inclination correction engine, according to the vectors of the relative increments of the object’s orthogonal and transversal velocities for the correction.
RU2011150073/11A 2011-12-08 2011-12-08 Method of adaptive control over displacement of centre of gravity of spacecraft RU2487823C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011150073/11A RU2487823C1 (en) 2011-12-08 2011-12-08 Method of adaptive control over displacement of centre of gravity of spacecraft

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011150073/11A RU2487823C1 (en) 2011-12-08 2011-12-08 Method of adaptive control over displacement of centre of gravity of spacecraft

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011150073A RU2011150073A (en) 2013-06-20
RU2487823C1 true RU2487823C1 (en) 2013-07-20

Family

ID=48785001

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011150073/11A RU2487823C1 (en) 2011-12-08 2011-12-08 Method of adaptive control over displacement of centre of gravity of spacecraft

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2487823C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2673060C1 (en) * 2017-11-20 2018-11-22 Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Satellite transmitter
RU2681957C2 (en) * 2014-01-24 2019-03-14 Квинетик Лимитед Improvement of satellite methods for determining location
RU2761363C1 (en) * 2021-03-15 2021-12-07 Акционерное общество "Газпром космические системы" Method for spacecraft orientation control equipped with an onboard relay complex
RU2767794C1 (en) * 2021-05-27 2022-03-22 Акционерное общество «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф.Решетнёва» Method for correcting the orbital motion of a spacecraft

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2520714C1 (en) * 2013-02-05 2014-06-27 Сергей Васильевич Стрельников Method of defining spacecraft orbit
RU2542836C2 (en) * 2013-07-09 2015-02-27 Открытое акционерное общество "Корпорация космических систем специального назначения "Комета" Method of determination of state vector of passive space object
CN111291473B (en) * 2020-01-17 2024-05-28 中国人民解放军国防科技大学 Double-sight observation design method for space target tracking
CN113848567B (en) * 2021-08-26 2023-05-30 深圳市魔方卫星科技有限公司 SAR satellite in-plane optimal orbit control determination method, device and related equipment
CN115544642B (en) * 2022-09-05 2025-07-04 中国人民解放军国防科技大学 Trajectory design method for kinetic impact mission of near-Earth asteroid with optimal deflection effect

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0843245A2 (en) * 1996-11-15 1998-05-20 Oerlikon Contraves AG Method and device for position maintenance of a geostationary satellite constellation using an optical satellite connection
EP0673833B1 (en) * 1994-03-25 2000-02-23 Hughes Electronics Corporation Optimal transfer orbit trajectory using electric propulsion
RU2341418C2 (en) * 2006-06-22 2008-12-20 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Method of spacecraft control with aid of powered gyroscopes and jet engines inclined to missile axes
US20090194639A1 (en) * 2006-02-27 2009-08-06 Universite Pierre Et Marie Curie (Paris 6) Spacecraft and method for operating the spacecraft
RU2381965C1 (en) * 2008-08-18 2010-02-20 Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" Method to simultaneously correct triaxially-stabilised spacecraft circular orbit inclination vector holding and period

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0673833B1 (en) * 1994-03-25 2000-02-23 Hughes Electronics Corporation Optimal transfer orbit trajectory using electric propulsion
EP0843245A2 (en) * 1996-11-15 1998-05-20 Oerlikon Contraves AG Method and device for position maintenance of a geostationary satellite constellation using an optical satellite connection
EP0843245A3 (en) * 1996-11-15 1998-08-12 Oerlikon Contraves AG Method and device for position maintenance of a geostationary satellite constellation using an optical satellite connection
US20090194639A1 (en) * 2006-02-27 2009-08-06 Universite Pierre Et Marie Curie (Paris 6) Spacecraft and method for operating the spacecraft
RU2341418C2 (en) * 2006-06-22 2008-12-20 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Method of spacecraft control with aid of powered gyroscopes and jet engines inclined to missile axes
RU2381965C1 (en) * 2008-08-18 2010-02-20 Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" Method to simultaneously correct triaxially-stabilised spacecraft circular orbit inclination vector holding and period

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2681957C2 (en) * 2014-01-24 2019-03-14 Квинетик Лимитед Improvement of satellite methods for determining location
US10677929B2 (en) 2014-01-24 2020-06-09 Qinetiq Limited Method and apparatus for determining the time of arrival of an incoming satellite signal
RU2673060C1 (en) * 2017-11-20 2018-11-22 Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Satellite transmitter
RU2761363C1 (en) * 2021-03-15 2021-12-07 Акционерное общество "Газпром космические системы" Method for spacecraft orientation control equipped with an onboard relay complex
RU2767794C1 (en) * 2021-05-27 2022-03-22 Акционерное общество «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф.Решетнёва» Method for correcting the orbital motion of a spacecraft

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011150073A (en) 2013-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2487823C1 (en) Method of adaptive control over displacement of centre of gravity of spacecraft
US8213803B2 (en) Method and system for laser based communication
EP0284075B1 (en) Radar system consisting of an array of interconnected elementary satellites
US7095376B1 (en) System and method for pointing and control of an antenna
CN110515078B (en) Wave position design method for airspace coverage
CN112255606A (en) Method for calculating front side-view imaging attitude angle of Geo-SAR (synthetic aperture radar) satellite based on single reflector antenna
EP1772742B1 (en) Correction of the distance between phase centres of two directional antenneas of a navigational satellite
CN113701751A (en) Navigation device based on multi-beam antenna
Hablani Autonomous inertial relative navigation with sight-line-stabilized sensors for spacecraft rendezvous
RU2535979C2 (en) Navigation satellite orientation system
US6216983B1 (en) Ephemeris/attitude reference determination using communications links
Scharf Analytic yaw–pitch steering for side-looking SAR with numerical roll algorithm for incidence angle
RU2558959C2 (en) Method for monitoring collocation at geostationary orbit
RU2381965C1 (en) Method to simultaneously correct triaxially-stabilised spacecraft circular orbit inclination vector holding and period
US11977170B2 (en) Antenna steering-induced phase center error limiter
US20240204403A1 (en) Method for Controlling the Pointing of an Antenna
US20070080858A1 (en) Control segment-based lever-arm correction via curve fitting for high accuracy navigation
RU2703696C1 (en) Autonomous collocation method at near-stationary orbit
Kahle et al. The TerraSAR-X/TanDEM-X formation acquisition–from planning to realization
US20050007273A1 (en) Method and apparatus for prediction and correction of gain and phase errors in a beacon or payload
Mettler et al. Large aperture space telescopes in formation: modeling, metrology, and control
RU2769770C1 (en) Method for controlling a ground-based antenna complex to ensure reception and transmission of information in the communication path with a space vehicle in a quasi-geostationary orbit and control system for implementation thereof
RU2721812C1 (en) Method for monitoring collocation in a geostationary orbit
US7129889B1 (en) User segment-based lever arm correction via prescribed maneuver for high-accuracy navigation
Nazarov Control of the tandem configuration geometry in the bistatic interferometric survey

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181209