Метод та алгоритми обчислення високоточної орієнтації та взаємної прив’язки систем координат кластера астродатчиків космічного апарата за неточними вимірюваннями

• Date: 2023
• Main Authors: Gubarev, Vyacheslav, Melnychuk, Serhiy, Salnikov, Nikolay
• Format: Article
• Language: Ukrainian
• Published: V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine 2023
• Subjects: кластер астродатчиків; орієнтація по зіркам; високоточна орієнтація; інтервальне оцінювання; обмежена невизначеність
• Online Access: https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/88
• Journal Title: Problems of Control and Informatics

Розглядається задача підвищення точності визначення орієнтації космічного апарата (КА) за допомогою системи астродатчиків (АД). Запропоновано методи, що дозволяють використовувати спільне поле зору та уточнення взаємного становища астродатчиків для підвищення точності визначення орієнтації. Використання кількох астродатчиків призводить до збільшення кута між напрямками на зірки, що потрапили в поле зору цих астродатчиків, що дозволяє зменшити число обумовленості матриць, які використовуються при обчисленні параметрів орієнтації. У роботі розвивається комбінаторний метод інтервального оцінювання орієнтації КА із довільним числом астродатчиків. Для обчислення орієнтації астродатчика вирішується лінійна задача інтервального оцінювання компонентів ортогональної матриці орієнтації для досить великої кількості зірок. Кватерніон орієнтації визначається за умови приналежності відповідної йому матриці орієнтації отриманим інтервальним оцінкам. Розглядається випадок, коли апріорна оцінка взаємної привʼязки астродатчиків може мати похибку, що порівняна з похибками вимірювання кутових координат зірок або перевищує їх. При неточно заданих матрицях взаємної орієнтації астродатчиків до похибок вимірювань напрямів на зірки додаються похибки взаємних орієнтацій астродатчиків, що призводить до розширення інтервалів невизначеності правих частин системи лінійних алгебраїчних рівнянь, які використовуються для визначення параметрів орієнтації. Запропоновано метод розвʼязання задачі щодо уточнення взаємної привʼязки внутрішніх систем координат пари датчиків як самостійної задачі, після якої розв’язується основна задача підвищення точності орієнтації КА. В основі методу та алгоритмів розвʼязання такої комплексної задачі лежать інтервальні оцінки ортогональних матриць орієнтації. Для додаткового звуження інтервалів використовують властивість ортогональності матриць орієнтації. Проведене чисельне моделювання дозволило оцінити переваги та недоліки кожного із запропонованих методів.