CC BY
28Системы управления, космическая навигация и связь
УДК 629.78.051.062.2
ЛОГИКА РАБОТЫ НАВИГАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ «ГЛОНАСС» ПРИ ПРОХОЖДЕНИИ ОСОБЫХ УЧАСТКОВ ТЕНЕВЫХ ОРБИТ
А. В. Фатеев, А. И. Хохлов, Ю. А. Тентилов, А. А. Васильев
АО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева» Российская Федерация, 662972, г. Железногорск Красноярского края, ул. Ленина, 52
Разработана методика управления ориентацией навигационного космического аппарата при прохождении особых участков теневых орбит, реализующая режимы программных симметричных упреждающих разворотов. Разработана методика использования измерений звездного прибора при проведении космическим аппаратом программных симметричных упреждающих разворотов, позволяющая уменьшить погрешность ориентации космического аппарата при прохождении особых участков теневых орбит. Разработана методика учета положения фазового центра антенны навигационного космического аппарата при прохождении особых участков теневых орбиты в алгоритмах решения навигационной задачи потребителя. Разработана методика учета сил солнечного давления, обусловленных изменением ориентации навигационного космического аппарата при прохождении особых участков теневых орбит, в алгоритмах расчета эфемерид.
Ключевые слова: навигационный космический аппарат (КА) системы ГЛОНАСС.
LOGIC OF WORK OF NAVIGATING SYSTEM "GLONASS" AT PASSAGE OF SPECIAL SITES OF SHADOW ORBITS
A. V. Fateev, A. I. Khokhlov, U. A. Tentilov, A. A. Vasilev
JSC Academician M. F. Reshetnev Information Satellite Systems 52, Lenin Str., Zheleznogorsk, Krasnoyarsk region, 662972, Russian Federation
The technique of management is developed by orientation of a navigating space vehicle at passage of special sites of the shadow orbits, realising modes ofprogram symmetric anticipatory turns. The technique of use of measurements of the star device Is developed at carrying out by a space vehicle of the program symmetric anticipatory turns, allowing to reduce an error of orientation of a space vehicle at passage of special sites of shadow orbits. The technique of the account ofposition of the phase centre of the aerial of a navigating space vehicle is developed at passage of special sites shadow orbits in algorithms of the decision of a navigating problem of the consumer. The technique of the account of forces of the solar pressure caused by change of orientation of a navigating space vehicle at passage of special sites of shadow orbits, in algorithms of calculation ephemeris is developed.
Keywords: navigation spacecraft (SC) GLONASS.
Навигационный космический аппарат (КА) системы ГЛОНАСС эксплуатируется на наклонной круговой орбите и ориентируется в солнечно-земной системе координат. При такой ориентации ось минус ОХ КА ориентируется на центр Земли, ось минус ОУ КА направлена в сторону Солнца, панели солнечных батарей ориентируются на Солнце путем совмещения плоскости ХОУ КА с направлением на Солнце и нормаль к панели солнечных батарей разворачиваются в плоскости ХОУ [1].
Теневые орбиты навигационных космических аппаратов системы ГЛОНАСС имеет особые участки, характеризующиеся наличием больших (близких к 180°) и малых (близких к 0°) углов Солнце - космический аппарат - Земля, при прохождении которых космический аппарат совершает развороты вокруг оси, ориентируемой на Землю. Необходимость разворота обусловлена тем, что при прохождении особых участков орбиты при переходе к ориентации в орбитальной системе координат поверхности корпуса КА
со стороны оси плюс ОУ и со сторон осей ±02 будут засвечиваться, что приведет к непрогнозируемому движению центра масс КА под действием сил солнечного давления. Это обусловлено тем, что у неза-свечиваемых поверхностей оптические коэффициенты отличаются от соответствующих коэффициентов поверхностей, засвечиваемых при ориентации в солнечно-земной системе координат. Это является неприемлемым для навигационных космических аппаратов [2].
Разработана методика управления ориентацией навигационного КА при прохождении особых участков теневых орбит, реализующая режимы программных симметричных упреждающих разворотов, позволяющая минимизировать погрешности навигационных определений [3; 4].
Разработана методика использования измерений звездного прибора при проведении КА программных симметричных упреждающих разворотов, позволяющая уменьшить погрешность системы ориентации
Решетневскуе чтения. 2018
при прохождении особых участков теневых орбит и, как следствие, минимизировать погрешности навигационных определений.
Так как движение космического аппарата при упреждающем развороте происходит относительно центра масс, то при несовпадении фазового центра антенны с центром масс космического аппарата, происходит изменение координат фазового центра антенны в солнечно-земной системе координат.
Потребитель проводит измерения положения фазового центра антенны, не учитывая положение антенны относительно центра масс космического аппарата. В связи с этим при прохождении особых точек орбиты в аппаратуре потребителя необходимо вычислять поправки на положение фазового центра антенны относительно центра масс.
Разработана методика учета положения фазового центра антенны навигационного КА при прохождении особых участков теневых орбиты в алгоритмах решения навигационной задачи потребителя, позволяющая минимизировать погрешность определения координат потребителя
Разработана методика учета сил солнечного давления, обусловленных изменением ориентации навигационного КА при прохождении особых участков теневых орбит, в алгоритмах расчета эфемерид, позволяющая минимизировать погрешности навигационных определений путем уменьшения погрешности знания сил от солнечного давления. Суть данной методики заключается в моделировании симметричного упреждающего разворота в баллистическом центре. Модель данного разворота соответствует эталонной модели движения КА, заложенной на борту КА. Для работы эталонной модели разработан алгоритм вычисления в баллистическом центре данных, необходимых для моделирования упреждающего разворота. Таким образом, моделирование движение КА относительно центра масс позволяет при прохождении особых участков теневых орбит прогнозировать силы от солнечного давления, действующие на КА, что в свою очередь позволяет уменьшить погрешность навигационных определений.
Внедрение разработанных алгоритмов на борт КА, в аппаратуру потребителя и в баллистическом центре позволит уменьшить погрешность навигационных определений.
Методика управления ориентацией навигационного КА при прохождении особых участков теневых орбит, реализующая режимы программных симмет-
ричных упреждающих разворотов проходит летные испытания на космических аппаратах «ГЛОНАСС-М» и защищен патентом № 2569999 от 05.11.2015 г. Также разработанные методики внедрены на КА «ГЛОНАСС-К» и «ГЛОНАСС-К2».
Библиографические ссылки
1. Чеботарев В. Е., Косенко В. Е. Основы проектирования космических аппаратов информационного обеспечения. Красноярск, 2011. С. 119-147.
2. Дилснер Ф. Спутник Глонасс-М, модель ориентации по рысканию. Advances in Space Research. Available at: http://www.sciencedirect.com 2010.
3. Фатеев А. В., Емельянов Д. В., Тентилов Ю. А. Алгоритмы определения курсового угла для вычисления фазового центра антенны космического аппарата «ГЛОНАСС» на участках упреждающего разворота // Вестник СибГАУ. 2013. № 4 (50). С. 198-202.
4. Фатеев А. В., Емельянов Д. В., Тентилов Ю. А. Прохождение особых участков орбиты навигационным космическим аппаратом системы ГЛОНАСС // Вестник СибГАУ. 2014. № 4 (56). С. 126-131.
5. Патент РФ № 2569999. Способ ориентации навигационного спутника / Тентилов Ю. А., Фатеев А. В., Емельянов Д. В. 2015.
References
1. Chebotarev V. E., Kosenko V. E. Bases of designing of space vehicles of a supply with information. Krasnoyarsk, 2011. P. 119-147.
2. Dilsner F. Satellite Glonass-M, Orientation model on yaw. Advances in Space Research. Available at: http://www.sciencedirect.com 2010.
3. Fateev A. V., Emelianov D. V., Tentilov U. A. Algorithms of definition of a course angle for calculation of the phase centre of the aerial of a space vehicle "GLONASS" on sites of an anticipatory turn. Vestnik SibSAU, 2013. № 4 (50). P. 198-202.
4. Fateev A.V., Emelianov D.V., Tentilov U.A. Passage of special sites of an orbit by a navigating space vehicle of system GLONASS. Vestnik SibSAU. 2014. № 4 (56). P. 126-131.
5. Tentilov U. A., Fateev A. V., Emelianov D. V. Orientation method of the navigating satellite. The patent RU № 2569999, 2015.
© Фатеев А. В., Хохлов А. И., Тентилов Ю. А., Васильев А. А., 2018
