Високоточне польотне калібрування оптико-електронного комплексу космічного апарата
Полетная геометрическая калибровка (далее – калибровка) здесь трактуется как процедура уточнения параметров взаимной ориентации бортовой съемочной камеры и звездного датчика космического аппарата. Задача калибровки решается по наблюдениям координатно привязанных наземных ориентиров (маркеров) с орби...
Gespeichert in:
| Datum: | 2021 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine
2021
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/153 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Problems of Control and Informatics |
Institution
Problems of Control and Informatics| id |
oai:ojs2.jais.net.ua:article-153 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Problems of Control and Informatics |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2024-03-15T10:02:10Z |
| collection |
OJS |
| language |
Russian |
| topic |
польотне геометричне калібрування космічний апарат знімальна камера зоряний датчик наземні маркери координатна прив’язка |
| spellingShingle |
польотне геометричне калібрування космічний апарат знімальна камера зоряний датчик наземні маркери координатна прив’язка Tkachenko, Alexander Високоточне польотне калібрування оптико-електронного комплексу космічного апарата |
| topic_facet |
полетная геометрическая калибровка космический аппарат съемочная камера звездный датчик наземные маркеры координатная привязка польотне геометричне калібрування космічний апарат знімальна камера зоряний датчик наземні маркери координатна прив’язка in-flight geometric calibration spacecraft imaging camera star tracker landmarks geo-referencing |
| format |
Article |
| author |
Tkachenko, Alexander |
| author_facet |
Tkachenko, Alexander |
| author_sort |
Tkachenko, Alexander |
| title |
Високоточне польотне калібрування оптико-електронного комплексу космічного апарата |
| title_short |
Високоточне польотне калібрування оптико-електронного комплексу космічного апарата |
| title_full |
Високоточне польотне калібрування оптико-електронного комплексу космічного апарата |
| title_fullStr |
Високоточне польотне калібрування оптико-електронного комплексу космічного апарата |
| title_full_unstemmed |
Високоточне польотне калібрування оптико-електронного комплексу космічного апарата |
| title_sort |
високоточне польотне калібрування оптико-електронного комплексу космічного апарата |
| title_alt |
Высокоточная полетная калибровка оптико-электронного комплекса космического аппарата High-accurate in-flight calibration of the optical-electronic system of a spacecraft |
| description |
Полетная геометрическая калибровка (далее – калибровка) здесь трактуется как процедура уточнения параметров взаимной ориентации бортовой съемочной камеры и звездного датчика космического аппарата. Задача калибровки решается по наблюдениям координатно привязанных наземных ориентиров (маркеров) с орбиты. Потребность в полетной геометрической калибровке имеет место, например, если исходные сведения не обеспечивают приемлемую точность координатной привязки наземных объектов по космическим снимкам, полученным с помощью оптико-электронного комплекса, или если неопределенность углового положения камеры относительно звездного датчика накапливается в процессе эксплуатации космического аппарата на орбите. Моделирование алгоритмов калибровки показало их приемлемую точность в сочетании с современными звездными датчиками. Тенденция к совершенствованию и повышению точности бортовых приборов и датчиков указывает на целесообразность согласования достижимой точности вычислений при полетной геометрической калибровке с доступной точностью измерений. Это касается как собственно калибровки, так и координатной привязки космических снимков, выполненных с использованием результатов калибровки. В частности, интересно рассмотреть, как точность калибровки зависит от точности конкретных измерений и начальных данных. Основное средство исследований – компьютерное моделирование и анализ его результатов. Погружение в зону калибровки с очень малыми ошибками измерений может существенно изменить соотношение факторов, влияющих на точность калибровки. В частности, повышение точности звездных датчиков снижает относительное влияние случайных ошибок таких приборов в комплексе факторов, ухудшающих результаты калибровки. В таком случае необходимо учитывать возможное влияние проигнорированных нелинейных эффектов и других источников возмущений на оценку параметров взаимной ориентации камеры и звездного датчика. В данной работе выведен метод извлечения неблагоприятного воздействия нелинейных ошибок. Метод основывается на двух эффектах: высоких характеристиках сходимости алгоритма оценивания - размытого наблюдателя состояния - и последовательности итеративных расчетов. Такой подход уменьшает влияние проигнорированной нелинейной составляющей ошибки вычислений и улучшает сходимость оценок. Методики обработки данных согласуются с возможностью привлечения очень чётких измерений. Компьютерное моделирование показало хорошую точность алгоритмов полетной геометрической калибровки и координатной привязки в сочетании с высокоточными характеристиками используемых измерительных средств. |
| publisher |
V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine |
| publishDate |
2021 |
| url |
https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/153 |
| work_keys_str_mv |
AT tkachenkoalexander vysokotočnaâpoletnaâkalibrovkaoptikoélektronnogokompleksakosmičeskogoapparata AT tkachenkoalexander visokotočnepolʹotnekalíbruvannâoptikoelektronnogokompleksukosmíčnogoaparata AT tkachenkoalexander highaccurateinflightcalibrationoftheopticalelectronicsystemofaspacecraft |
| first_indexed |
2025-10-30T02:48:43Z |
| last_indexed |
2025-10-30T02:48:43Z |
| _version_ |
1847373356665405440 |
| spelling |
oai:ojs2.jais.net.ua:article-1532024-03-15T10:02:10Z Высокоточная полетная калибровка оптико-электронного комплекса космического аппарата Високоточне польотне калібрування оптико-електронного комплексу космічного апарата High-accurate in-flight calibration of the optical-electronic system of a spacecraft Tkachenko, Alexander полетная геометрическая калибровка космический аппарат съемочная камера звездный датчик наземные маркеры координатная привязка польотне геометричне калібрування космічний апарат знімальна камера зоряний датчик наземні маркери координатна прив’язка in-flight geometric calibration spacecraft imaging camera star tracker landmarks geo-referencing Полетная геометрическая калибровка (далее – калибровка) здесь трактуется как процедура уточнения параметров взаимной ориентации бортовой съемочной камеры и звездного датчика космического аппарата. Задача калибровки решается по наблюдениям координатно привязанных наземных ориентиров (маркеров) с орбиты. Потребность в полетной геометрической калибровке имеет место, например, если исходные сведения не обеспечивают приемлемую точность координатной привязки наземных объектов по космическим снимкам, полученным с помощью оптико-электронного комплекса, или если неопределенность углового положения камеры относительно звездного датчика накапливается в процессе эксплуатации космического аппарата на орбите. Моделирование алгоритмов калибровки показало их приемлемую точность в сочетании с современными звездными датчиками. Тенденция к совершенствованию и повышению точности бортовых приборов и датчиков указывает на целесообразность согласования достижимой точности вычислений при полетной геометрической калибровке с доступной точностью измерений. Это касается как собственно калибровки, так и координатной привязки космических снимков, выполненных с использованием результатов калибровки. В частности, интересно рассмотреть, как точность калибровки зависит от точности конкретных измерений и начальных данных. Основное средство исследований – компьютерное моделирование и анализ его результатов. Погружение в зону калибровки с очень малыми ошибками измерений может существенно изменить соотношение факторов, влияющих на точность калибровки. В частности, повышение точности звездных датчиков снижает относительное влияние случайных ошибок таких приборов в комплексе факторов, ухудшающих результаты калибровки. В таком случае необходимо учитывать возможное влияние проигнорированных нелинейных эффектов и других источников возмущений на оценку параметров взаимной ориентации камеры и звездного датчика. В данной работе выведен метод извлечения неблагоприятного воздействия нелинейных ошибок. Метод основывается на двух эффектах: высоких характеристиках сходимости алгоритма оценивания - размытого наблюдателя состояния - и последовательности итеративных расчетов. Такой подход уменьшает влияние проигнорированной нелинейной составляющей ошибки вычислений и улучшает сходимость оценок. Методики обработки данных согласуются с возможностью привлечения очень чётких измерений. Компьютерное моделирование показало хорошую точность алгоритмов полетной геометрической калибровки и координатной привязки в сочетании с высокоточными характеристиками используемых измерительных средств. Польотне геометричне калібрування (далі — калібрування) тут трактується як процедура уточнення параметрів взаємної орієнтації бортової знімальної камери і зоряного датчика космічного апарата. Задача калібрування розв’язується за спостереженнями координатно прив’язаних наземних орієнтирів (маркерів) з орбіти. Потреба у польотному геометричному калібруванні має місце, наприклад, якщо початкові відомості не забезпечують прийнятну точність координатної прив’язки наземних об’єктів за космічними знімками, отриманими за допомогою оптико-електронного комплексу, або якщо невизначеність кутового положення камери відносно зоряного датчика накопичується в процесі експлуатації космічного апарата на орбіті. Моделювання алгоритмів калібрування показало їх прийнятну точність у поєднанні з сучасними зоряними датчиками. Тенденція до вдосконалення і підвищення точності бортових приладів і датчиків вказує на доцільність узгодження досяжної точності обчислень при польотному геометричному калібруванні з доступною точністю вимірювань. Це стосується як власне калібрування, так і координатної прив’язки космічних знімків, виконаних з використанням результатів калібрування. Зокрема, цікаво розглянути, як точність калібрування залежить від точності конкретних вимірювань і початкових даних. Основний засіб досліджень — комп’ютерне моделювання і аналіз його результатів. Занурення у зону калібрування з вельми малими помилками вимірювань може істотно змінити співвідношення факторів, що впливають на точність калібрування. Зокрема, підвищення точності зоряних датчиків знижує відносний вплив випадкових помилок таких приладів у комплексі чинників, які погіршують результати калібрування. У такому разі необхідно враховувати можливий вплив проігнорованих нелінійних ефектів та інших джерел збурень на оцінки параметрів взаємної орієнтації камери і зоряного датчика. У даній роботі виведено метод вилучення несприятливого впливу нелінійних помилок. Метод ґрунтується на двох ефектах: високих характеристиках збіжності алгоритму оцінювання — розмитого спостережника стану — і послідовності ітеративних розрахунків. Такий підхід зменшує вплив проігнорованої нелінійної складової помилки обчислень і поліпшує збіжність оцінок. Методики обробки даних узгоджуються з можливістю залучення вельми точних вимірювань. Комп’ютерне моделювання показало хорошу точність алгоритмів польотного геометричного калібрування і координатної прив’язки у поєднанні з високоточними характеристиками використовуваних вимірювальних засобів. In-flight geometric calibration (further — calibration) is interpreted here as a procedure of making more preceise mutual attitude parameters of the onboard imaging camera and star tracker. The problem of calibration is solved with using of observations of geo-referenced landmarks from the orbit. A necessity of in-flight geometric calibration takes place for instance when initial data do not ensure acceptable accuracy of the ground objects geo-referencing by means of space snapshots received with use of optical-electronic complex, or when indefiniteness of camera’s angular attitude relatively to star tracker accumulates in a process of exploiting of the spacecraft on the orbit. The simulation of the calibration algorithms had shown their acceptable accuracy in combination with the contemporary star trackers. The tendency of improvement of onboard devices and gauges and increasing of their accuracy shows advisability of agreement of attainable accuracy of calculations while in-flight geometric calibration with accessible measuring accuracy. It concerns both properly calibration and geo-referencing of space snaps using results of calibration. In particular, it is interesting to consider how accuracy of calibration depends on accuracy of specific measurings and initial data. A main means of investigation is computer simulanion and analysis of its results. Immersing into the domain of calibration with very small measuring errors may essentially change correlation between the factors which influence the calibration accuracy. In particular, raising of the star trackers accuracy reduced a weight of the random errors of such devices in the complex of factors which aggravate results of calibration. In such a case it is necessary to take into account possible influence of omitted nonlinear effects and the other sources of disturbances on the estimations of camera and star tracker mutual attitude parameters. A method of exception of unfavourable nonlinearity errors is developed in this work. The method is based on two effects: high convergence characteristics of estimation algorithm — fuzzy state observer — and succession of iterative calculations. Such an approach diminishes influence of the ignored nonlinear component of the calibration error and improves the convergence of estimates. Methods of data processing are conformed with possibility to access very precise measurings. Computer simulation had showed good accuracy of algorithms of the in-flight geometric calibration and geo referencing in a combination with high-precise characteristics of used technical means. V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine 2021-02-26 Article Article application/pdf https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/153 10.34229/1028-0979-2021-3-8 Міжнародний науково-технічний журнал "Проблеми керування та інформатики"; Том 66 № 3 (2021): Міжнародний науково-технічний журнал "Проблеми керування та інформатики"; 91-100 International Scientific Technical Journal "Problems of Control and Informatics; Том 66 № 3 (2021): International Scientific and Technical Journal "PROBLEMS OF CONTROL AND INFORMATICS"; 91-100 International Scientific Technical Journal "Problems of Control and Informatics"; Vol. 66 No. 3 (2021): International Scientific and Technical Journal "PROBLEMS OF CONTROL AND INFORMATICS"; 91-100 2786-6505 2786-6491 10.34229/1028-0979-2021-3 ru https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/153/245 Copyright (c) 2021 Alexander Tkachenko https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |