Астрономический автономный метод слежения за космическими аппарат

Т. В. Данилова, М. А. Архипова, М. А. Маслова

Труды ИПА РАН, вып. 52, 17–22 (2020)

DOI: 10.32876/ApplAstron.52.17-22

Ключевые слова: автономная навигация, распознавание звезд, звездные датчики, оптико-электронные приборы, бортовые комплексы управления, системы наблюдения, космический мусор

Аннотация

В статье описан астрономический метод автономной навигации и слежения за орбитальными объектами космического контроля. Цель исследования – разработка метода формирования высокоточных навигационных данных объектов наблюдения, к которым относятся космические аппараты различных классов, а также фрагменты космического мусора. Метод также должен быть дополнен алгоритмами, обеспечивающими оперативное выявление фактов изменения орбиты наблюдаемого объекта. Предложен метод слежения, основанный на визировании в оптико-электронном приборе (звездном датчике) объекта наблюдения и уточнении параметров его орбиты по результатам измерений углов «объект наблюдения – звезда». Выявление маневров визируемого объекта осуществляется на основе анализа динамики сумм поправок к орбите и сумм абсолютных значений невязок измерений, формируемых в процессе решения навигационной задачи. Представлены два варианта алгоритма выявления фактов импульса. Проанализированы факторы, влияющие на точность метода. Проведено его имитационное моделирование и испытания для космических аппаратов с орбитами, которые менялись в широком диапазоне, в том числе для искусственных спутников Луны. Результаты моделирования демонстрируют высокие точностные характеристики метода слежения. При средних значениях погрешностей положения визирующего космического аппарата $R' \in [1.5 м, 15.0 м]$, при случайных приборных погрешностях измерений координат звезд в оптико-электронном приборе $σ = 0.3ʺ$ апостериорные оценки орбиты объекта наблюдения таковы: средние отклонения по векторам положения и скорости $dR < 7.5 м$, $dV < 8 мм/с$, максимальные – $dR_{max} < 11 м$, $dV_{max} < 11 мм/с$, по крайней мере для представленных в статье классов орбит. Данный метод обеспечивает выявление маневров наблюдаемого объекта, в том числе и при слабых импульсах, от 1 м/c до 3 м/c. Результаты разработок могут быть применены в бортовых комплексах управления космическими аппаратами, в том числе в автономных системах контроля космического пространства.

Цитирование