SU1656323A1 - Способ определени координат звезд звездным датчиком, установленным на космическом аппарате, при каталогизации звездного неба - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано при составлении звездных каталогов. Цель изобретени  - повышение точности измерени  и сокращение энергозатрат. Это достигаетс  путем измерени  координат звезд с космического аппарата с пассивной системой ориентации, дл  чего ориентируют его продольную ось на солнце, враща  космический аппарат с известной скоростью относительно продольной оси. Координаты звезд измер ют в приборной системе координат , с помощью, например, звездных датчиков , причем измерение координат пары звезд производ т последовательно, а при измерении координат первой звезды дополнительно и многократно измер ют координаты не менее двух звезд с фиксацией моментов измерени . Уточнив параметры углового положени  космического аппарата , корректируют положение приборной системы координат относительно каталожной. 2 ил, (Л С

Description

Изобретение относитс  к космической технике и может быть использовано при составлении звездных каталогов с помощью измерительных средств, установленных на космических аппаратах (КА).

Цель изобретени  - повышение точности измерени  и сокращение энергозатрат.

На фиг.1 приведен пример реализации предложенного способа; на фиг.2 - расположение полей зрени  трех звездных датчиков .

Устройство, реализующее способ, содержит , например, три измерительных прибора - звездных датчика 1, 2 и 3. соединенных через блок 4 обработки информации с вычислительным блоком 5. Пол  зрени  звездных датчиков пространственно

разнесены и расположены так, что при сканировании в пространстве за счет вращени  носител  КА просматривают по с, ширина которого равна трем диаметрам по   зрени  датчика.

Вектор угловой скорости КА определ етс  в соответствии с дифференциальным

уравнением . . , ,--«; 7КQ-Q+Jw MfiJ.co.v),

Q-QC,

О -С0г (J4.

0t 0 -63, СО,

- знак дифференцировани  во времени;

где (У- вектор угловой скорости КА отнесенный к св занным с ним ос м;

о

СП

о

ы го со

I - тензор инерции КА; Q - матрица перехода от св занной к базовой инерциальной системе координат

(СК):

М - вектор момента внешних сил в св занной системе координат (СК);

V - вектор параметров стабилизирующей системы.

Измер ема  величина

5|изм 0. Q(t)Sla6c,

где Q - матрица перехода от св занной Системы координат к системе измеритель- нопмфибора (ИП);

3|изм - координаты орта 1-й звезды в приборной СК;

Sia6c - координаты орта i-й звезды в инерциальной СК.

Определ ютс  следующие параметры Движени  КА:

ft(t0) о. Q (to) Qo - начальные услови ;

I, v- параметры динамической модели;

Q - геометрические параметры ИП. Вычисл ютс  на момент ti матрицы

QI - Q Q (ti). Оценка абсолютного положени  звезды

jtyace (Q Qi) 1 SluaM.

Оценка угла между звездами yi yi ау уг arccos (Syt абс % Збс). Например, дл  КА, снабженного демпфером и стабилизирующим устройством, имеем:

Ap + fc + Btyr-aeCp -pHmJjf.y jf h BiMA-clpr-ge - + .y.j).

OMe-Ateir-ee -Htm ff .jf .y)}

Её-Жр-рЧ + ЕЦ г-цГЬ (г р-гр Ь

Ег -ге () + Е Ip VPVb j|

X -PI -Ч «

Я -РУ-РГ + Ю i cjt «ccV-ei ty-ajf}

y -tir-COf;

вМ-Јр-ыу,

где А, В, С - главные центральные моменты инерции КА;

Е - момент инерции демпфера;

(р, q, r)T - вектор угловой скорости КА в св занной с КА системе координат;

(р1, q1, r )T - вектор угловой скорости демпфера в той же системе координат;

(mi, гп2, тз)т - вектор момента сил светового давлени  в той же СК;

к - коэффициент линейного трени  в демпфере;

(Х- У г ) направл ющие косинусы направлени  на Солнце в св занной СК;

(a, d, о) - направл ющие косинусы направлени  на Солнце в св занной нормами к плоскости гелиоцентрической орбиты КА в св занной СК;

ш - углова  скорость орбитального движени .

Определ емые параметры

Начальные услови 

, Ро/Ь.Го.р оЛо о.Уо. Ј° Параметры модели А, В, С, Е, к. Геометрические параметры: матрица Q - перехода от св занной с КА системы координат к системе координат измеритель- ного прибора.

Измер ема  величина

Зизм Q Q Забс,

где Забс - единичный вектор направлени  на звезду в базовой СК;

Зизм - единичный вектор направлени  на звезду в приборной СК;

/ tL Об &/, i

Q- И U1 /5

I X1 У SC Г °

o6-(o,od ,96); /J-(Ј,)

f-(IT.jf ,n.

Расчетна  ориентаци  приборных осей задаетс  матрицей Q Q(t).

Устройство работает следующим образом .

Дл  каталогизации звезд используют КА.оснащенный солнечным парусом, с помощью которого обеспечивают посто нную

ориентацию на Солнце продольной оси КА. КА вывод т на орбиту, не требующую коррекции и обеспечивающую пренебрегаемо малые возмущающие моменты и отсутствие засветок телескопа, и закручивают вокруг

продольной оси. На КА в по се, приблизительно перпендикул рном направлению на Солнце, располагают три звездных датчика и провод т кадровую телевизионную съемку участков звездного неба. При съемке в системе единого времени регистрируют моменты экспозиции. Отслежива  движение на Солнце и перемеща сь вместе с ним в течение полугода, камеры произведут съемку всего звездного неба, определ   углы между звездами.

Замена операции принудительного сканировани  неба с использованием активной системы ориентации и стабилизации, в состав которой вход т двигательные установ«и , на пассивное сканирование с параллельным определением параметров движени  КА по результатам астроизмерений позвол ет создать способ астрометрической каталогизации, потенциальна  точность ко- торого выше чем у прототипа.

Кроме того, предложенный способ не требует использовани  активных средств, при реализации его не создаетс  помех средствам астроизмерений, что особенно важно при проведении высокоточных измерений дл  составлени  звездного каталога.

При этом проведение измерений координат звезд из космоса при реализации пассивного метода наведени , базой дл  которого служат также измерени  звезд, а определ емые динамические параметры  вл ютс , в свою очередь, основой дл  измерений угловых рассто ний между звездами , позвол ет решить вопросы разработки и изготовлени  простой и надежной конструкции КА с минимальными затратами в кратчайшее врем . При использовании предлагаемого способа можно отказатьс  отактивной.системы наведени , требующей затрат топлива, что существенно при таком непрерывном долгосрочном эксперименте.

Claims (1)

1. Формула изобретени .

   Способ определени  координат звезд звездным датчиком, установленным на космическом аппарате при каталогизации звездного неба, заключающийс  в том, что измер ют координаты пары известных

   5

   0

   5 0 5

   0

   5

   звезд в системе координат, св занной с космическим аппаратом, и повтор ют эту операцию с другими парами звезд, попадающими з поле зрени  прибора, по полученным измерени м и априорно известным приближенным значени м координат звезд в системе координат каталога определ ют их уточненные значени  в этой системе координат с учетом координат космического аппарата, отличающийс  тем, что. с целью повышени  точности измерение и сокращени  энергозатрат, при измерении координат звезд датчиком, установленным на космическом аппарате с пассивной системой ориентации, ориентируют продольную ось космического аппарата на солнце, вращают космический аппарат с известной скоростью относительно продольной оси, измер ют координаты звезд в приборной системе координат, центр которой расположен в плоскости, перпендикул рной продольной оси космического аппарата, при этом измерение координат пары звезд осуществл ют последовательно, а при измерении координат первой звезды дополнительно многократно измер ют координаты не менее двух заезд в приборной системе координат , фиксируют моменты измерени , по этим данным уточн ют параметры углового положена, космического аппарата, по которым корректируют положение приборной системы координат относительно каталожной .а координату второй звезды определ ют с учетом этих уточненных параметров.

   ш-

   тц-

   Фии1

   /Хх

   т

   (Pi/г. 2

   III / / /