nabbla (nabbla1) wrote,
nabbla
nabbla1

Category:

Таруса-2012: секция "приборы астроориентации и навигации космических аппаратов"

Самая "загруженная" секция, целых 19 докладов. Вообще, должно было быть 21, но два доклада сняли. Продолжалась с кофе-брейка во вторник и до обеда в среду.

Началась секция с серии докладов, посвященных Чибису-М, от ИПМ РАН и компании "Спутникс".


Исследование алгоритма определения относительного положения и ориентации спутников в групповом полете с использованием обработки видеоизображений - Сакович М.А. (ИПМ)

При стыковке космических аппаратов используют или радиотехнические системы, или визуальные, с расставленными на аппаратах маячками или хотя бы метками. Для больших спутников это допустимо, для нано- может, и нет, энергии в обрез, чтобы тратить ее на маячки. Поэтому предложено определять взаимное положение "просто так", по внешнему виду - выделить в объекте какие-то характерные точки, после чего отслеживать их движение и по изменению расстояний судить о маневрах - идет ли сближение, отдаление, вращаемся ли мы или нет.


После обработки видео отстыковки Чибиса-М от Прогресса по предложенным алгоритмам удалось измерить его начальную угловую скорость.

Одна и та же идея докладывается людьми с разных предприятий - так бывает, ничего страшного. Мой научрук, видимо, скрипел зубами - именно в таких ситуациях, когда надо по изображению определить параметры движения, корреляционные методы подходят как нельзя лучше!

Анализ работы алгоритмов системы ориентации микроспутника «Чибис-М» - Иванов Д.С. (ИПМ)

Чибис-М - легкий спутник, всего 40 кг. Топлива на борту нет, звездных датчиков нет. Из исполнительных устройств - маховики и магнитные катушки, измерительные - солнечный датчик, MEMS датчик угловой скорости и магнитометр. Алгоритмам работы этой системы и ее наземной отработке и был посвящен этот доклад.



Первоочередная задача для спутника - погасить излишнюю угловую скорость, это делается на магнитных катушках, по алгоритму Bdot (т.е производная от вектора индукции). Довольно неторопливо - чтобы погасить угловую скорость в 3 оборота в минуту, понадобилось почти 40 минут. Дефицит энергии, в том числе - и на токовые катушки.

Другие две задачи - грубая ориентация для солнечных батарей и точная ориентация в орбитальной системе координат для выполнения измерений. Как обычно, выполняется маховиками, которые разгружаются при необходимости магнитными катушками. Точность ориентации на Солнце составила 1 градус, в орбитальной системе координат - 0.1 градус - все по ТЗ.

Впрочем, докладчик признался - система оказалось слишком медленной. Когда спутник в тени, его ориентация не контролируется - не хочется тратить аккумуляторы. Вот он вышел на Солнце - надо ориентироваться на него, подзарядиться - минут 10. Потом перейти в рабочую ориентацию - еще минут 10, пока все успокоится и выйдет на расчетную точность. Учитывая, что на дневной стороне спутник проводит около 45 минут, почти половина этого времени съедается впустую.

Проблема в жестких ограничениях по массе - пришлось ставить довольно хилые маховики и столь же хилые катушки - они несомненно работали, но медленно.

Разработка рекомендаций по управлению ориентацией микроспутника «Чибис-М» в случае отказа части исполнительных органов - Ткачев С.С. (ИПМ)

Здесь мы узнаем, что на Чибисе стояла также выдвижная гравитационная штанга, на случай, если откажут другие системы. И были проработаны варианты, как поступать, если та или иная система откажет - или какой-то маховик, или какая-то катушка, комбинаций здесь много.



Общие выводы таковы. Откажет одна катушка (любая) или маховик по оси аппарата - не страшно. Если отказал один или оба из маховиков, перпендикулярных оси аппарата - уже хуже, надо выдвигать штангу и смириться с точностью 6 градусов. Все три маховика отказали - примерно тот же результат. Если отказали две катушки, но жив соосный маховик - то можно жить, если три катушки - хана.

В целом, проработаны все возможные варианты, и докладчик очень надеется, что вся эта работа проведена впустую!

Логика взаимодействия системы сбора и обработки информации с комплексом научной аппаратуры и служебными системами космического аппарата «Спектр-РГ» - Дроздова Т. Ю. (ИКИ РАН)

Очень технический доклад, посвященный ССОИ (расшифровка - в названии доклада), топологии кабельной сети, через которую научные приборы подсоединены к ней, выбору интерфейсов, чуть ли не цоколевке разъемов.



В детали честно говоря, не вдавался. Если в целом - технологический комплект готов, летный обещают к 2013, все по графику.

Автономная система ориентации на принципах измерения параметров анизотропии пространства - Гладышев В.О. (МГТУ им. Баумана)

Честно говоря, не знаю, что и думать об этом докладе - моей квалификации не хватает, чтобы оценить, насколько он соответствует правде. Докладчик делает гипотезу, что наше пространство анизотропно, и эта анизотропия совпадает с анизотропией реликтового излучения, т.е направление, по которому разбегается от Большого Взрыва наша галактика, каким-то образом выделено и может быть определено в полностью закрытой от окружающего мира системе - с помощью какой-то разновидности интерферометра. И они сделали такой интерферометр, и получили результат.

Презентации у меня нет, и это еще более усложняет дело.

Об одном алгоритме повышения надежности системы ориентации космического аппарата при сбоях звездного датчика -  Морозова Л.М. (НИИЭМ)

Суть алгоритма - использовать еще один звездный датчик :) Очень подробно описана процедура резервирования, ключевая идея - если один звездный датчик перестал выдавать информацию, не будем спешить его отключить, включим второй - ему несколько минут понадобится для инициализации, сопоставления звезд с каталогом. Может, первый быстрее "очухается". Кто первым нам сообщит ориентацию, тот и продолжит работать, а второй - снова в резерв.



На рисунке - звездные датчики (внизу), маховики, магнитные катушки, блоки управления - полный комплект :)

Особенности построения систем ориентации на основе датчика угловой скорости, комплексированного с прибором астроориентации - Рябиков В.С. (НИИЭМ)

Опыт использования микромеханических датчиков угловой скорости в составе приборов звездной ориентации
Куркина А.Н. (ИКИ РАН)


Два доклада почти одинаковой тематики, но от разных предприятий. Это сейчас магистральное направление развития - создание комбинированных приборов определения ориентации, чтобы объединить их достоинства и убрать недостатки. Скажем, датчики угловой скорости менее подвержены внешним воздействиям, будь то засветка Солнцем или резкие движения аппарата, космические лучи и пр., но всегда обладают дрейфом, и, оставленные на долгое время, дают все увеличивающиеся погрешности. Если при работе звездного датчика непрерывно сравнивать реальные угловые скорости с теми, что показывает ДУС, можно его хорошо откалибровать - оценить его дрейф и масштабный коэффициент. И наоборот, если звездный датчик по какой-то причине потерял ориентацию, то показания ДУСа позволят ему быстро войти в рабочий режим, когда помеха будет устранена.



Кроме того, по показаниям ДУСа подбирается время экспозиции для звездного датчика, так, чтобы не было "смаза", а в перспективе - можно и складывать соседние кадры со сдвигами, предсказанными датчиком - тогда изображение звезды с разных кадров придется на одно и то же место - улучшится соотношение сигнал/шум. Бесспорно, хорошая вещь. И характеристики твердотельных ДУСов из года в год улучшаются. Вот еще поставить бы "мою" сотовую бленду - и станет совсем хорошо :)

Повышение вероятности распознавания звезд при высоких угловых скоростях космического аппарата с использованием информации об угловой скорости - Князев В.О. («Геофизика-Космос»)

К тому же вопросу. Делается интересное наблюдение. Когда угловая скорость высокая, приходится уменьшать экспозицию и прибор теряет чувствительность, не может разглядеть тусклые звезды, только самые яркие. В нынешних приборах это хана, ведь далеко не в каждом кадре найдется хоть одна звезда достаточной яркости, а для распознавания их требуется хотя бы две, лучше - 3 и выше. НО! Теперь за такой же промежуток времени мы пробегаем по бОльшему участку неба, и значит, за ту же самую секунду вероятность на всем участке встретить те же самые 2-3 яркие звезды - ничуть не меньше! Все, что надо, это составить некую "панораму" из соседних кадров, и сопоставлять только яркие звезды с каталогом.



Результаты моделирования обнадеживающие, впрочем, реальность может внести свои коррективы. А вообще очень здорово, что есть еще столько неиспробованных идей! Ведь матричные звездные датчики - довольно недавнее изобретение, им еще есть куда развиваться.

Разработка автономной бесплатформенной астроинерциальной навигационной системы - Бессонов Р.В. (ИКИ РАН)
Очень навороченная разработка для самолетов, рассчитанная на работу как ночью, так и днем - на звездном датчике стоит светофильтр, пропускающий только ближние ИК лучи, поскольку рассеянный свет атмосферы сосредоточен преимущественно в коротковолновой области видимого света. На высоте 10 км и выше яркость атмосферы заметно меньше, чем на Земле, но и там увидеть звезды днем не так-то просто - потребовалось уже упоминавшееся накопление по соседним кадрам, с их наложением по данным лазерного гироскопа. Лазерный гироскоп гораздо более точен, чем микроэлектромеханические и оптико-волоконные, но и сильно дороже и тяжелее. Здесь он себя оправдывает. Если прямо в зените оказывается Солнце, тут уж ничего не попишешь - придется ориентироваться по Солнцу, солнечный датчик на такой случай тоже предусмотрен, хотя точность его, разумеется, пониже.



Самое приятное, что режим накопления уже опробован - работает, звезды отчетливо выделяются. Тут мы впереди планеты всей - пока на самолетах применяют системы с подвижными объективами, наводящимися на самые яркие звезды, до 2-й величины. Здесь же предлагается бесплатформенная система, фактически не имеющая движущихся частей, что всегда предпочтительней.

На этом заканчиваются доклады за вторник, впереди среда. Много интересных докладов, на которых хотелось бы остановиться поподробнее.



UPD. Убрал абзац с рефлексией - он здесь не к месту.
Tags: Таруса - 2012, доклады, конференция, работа
Subscribe

  • А всё-таки есть польза от ковариаций

    Вчера опробовал "сценарий", когда варьируем дальность от 1 метра до 11 метров. Получилось, что грамотное усреднение - это взять с огромными весами…

  • Так есть ли толк в ковариационной матрице?

    Задался этим вопросом применительно к своему прибору чуть более 2 недель назад. Рыл носом землю с попеременным успехом ( раз, два, три, четыре),…

  • Big Data, чтоб их ... (4)

    Наконец-то стряхнул пыль с компьютерной модели сближения, добавил в неё код, чтобы мы могли определить интересующие нас точки, и выписать…

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 8 comments