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

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. Використ...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2023
Hauptverfasser:	Gubarev, Vyacheslav, Melnychuk, Serhiy, Salnikov, Nikolay
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine 2023
Schlagworte:	кластер астродатчиків орієнтація по зіркам високоточна орієнтація інтервальне оцінювання обмежена невизначеність
Online Zugang:	https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/88
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-88
record_format	ojs
institution	Problems of Control and Informatics
baseUrl_str
datestamp_date	2024-03-12T12:25:47Z
collection	OJS
language	Ukrainian
topic	кластер астродатчиків орієнтація по зіркам високоточна орієнтація інтервальне оцінювання обмежена невизначеність
spellingShingle	кластер астродатчиків орієнтація по зіркам високоточна орієнтація інтервальне оцінювання обмежена невизначеність Gubarev, Vyacheslav Melnychuk, Serhiy Salnikov, Nikolay Метод та алгоритми обчислення високоточної орієнтації та взаємної прив’язки систем координат кластера астродатчиків космічного апарата за неточними вимірюваннями
topic_facet	кластер астродатчиков ориентация по звездам высокоточная ориентация интервальная оценка ограниченная неопределенность кластер астродатчиків орієнтація по зіркам високоточна орієнтація інтервальне оцінювання обмежена невизначеність cluster of star trackers orientation by stars highprecision orientation interval estimation limited uncertainty
format	Article
author	Gubarev, Vyacheslav Melnychuk, Serhiy Salnikov, Nikolay
author_facet	Gubarev, Vyacheslav Melnychuk, Serhiy Salnikov, Nikolay
author_sort	Gubarev, Vyacheslav
title	Метод та алгоритми обчислення високоточної орієнтації та взаємної прив’язки систем координат кластера астродатчиків космічного апарата за неточними вимірюваннями
title_short	Метод та алгоритми обчислення високоточної орієнтації та взаємної прив’язки систем координат кластера астродатчиків космічного апарата за неточними вимірюваннями
title_full	Метод та алгоритми обчислення високоточної орієнтації та взаємної прив’язки систем координат кластера астродатчиків космічного апарата за неточними вимірюваннями
title_fullStr	Метод та алгоритми обчислення високоточної орієнтації та взаємної прив’язки систем координат кластера астродатчиків космічного апарата за неточними вимірюваннями
title_full_unstemmed	Метод та алгоритми обчислення високоточної орієнтації та взаємної прив’язки систем координат кластера астродатчиків космічного апарата за неточними вимірюваннями
title_sort	метод та алгоритми обчислення високоточної орієнтації та взаємної прив’язки систем координат кластера астродатчиків космічного апарата за неточними вимірюваннями
title_alt	Method and algorithms for calculating high-precision orientation and mutual binding of coordinate systems of spacecraft star trackers cluster based on inaccurate measurements Метод и алгоритмы вычисления высокоточной ориентации и взаимной привязки систем координат кластера астродатчиков космического аппарата по неточным измерениям
description	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.
publisher	V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine
publishDate	2023
url	https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/88
work_keys_str_mv	AT gubarevvyacheslav metodtaalgoritmiobčislennâvisokotočnoíoríêntacíítavzaêmnoíprivâzkisistemkoordinatklasteraastrodatčikívkosmíčnogoaparatazanetočnimivimírûvannâmi AT melnychukserhiy metodtaalgoritmiobčislennâvisokotočnoíoríêntacíítavzaêmnoíprivâzkisistemkoordinatklasteraastrodatčikívkosmíčnogoaparatazanetočnimivimírûvannâmi AT salnikovnikolay metodtaalgoritmiobčislennâvisokotočnoíoríêntacíítavzaêmnoíprivâzkisistemkoordinatklasteraastrodatčikívkosmíčnogoaparatazanetočnimivimírûvannâmi AT gubarevvyacheslav methodandalgorithmsforcalculatinghighprecisionorientationandmutualbindingofcoordinatesystemsofspacecraftstartrackersclusterbasedoninaccuratemeasurements AT melnychukserhiy methodandalgorithmsforcalculatinghighprecisionorientationandmutualbindingofcoordinatesystemsofspacecraftstartrackersclusterbasedoninaccuratemeasurements AT salnikovnikolay methodandalgorithmsforcalculatinghighprecisionorientationandmutualbindingofcoordinatesystemsofspacecraftstartrackersclusterbasedoninaccuratemeasurements AT gubarevvyacheslav metodialgoritmyvyčisleniâvysokotočnojorientaciiivzaimnojprivâzkisistemkoordinatklasteraastrodatčikovkosmičeskogoapparataponetočnymizmereniâm AT melnychukserhiy metodialgoritmyvyčisleniâvysokotočnojorientaciiivzaimnojprivâzkisistemkoordinatklasteraastrodatčikovkosmičeskogoapparataponetočnymizmereniâm AT salnikovnikolay metodialgoritmyvyčisleniâvysokotočnojorientaciiivzaimnojprivâzkisistemkoordinatklasteraastrodatčikovkosmičeskogoapparataponetočnymizmereniâm
first_indexed	2025-10-30T02:48:37Z
last_indexed	2025-10-30T02:48:37Z
_version_	1847373351106904064
spelling	oai:ojs2.jais.net.ua:article-882024-03-12T12:25:47Z Метод та алгоритми обчислення високоточної орієнтації та взаємної прив’язки систем координат кластера астродатчиків космічного апарата за неточними вимірюваннями Method and algorithms for calculating high-precision orientation and mutual binding of coordinate systems of spacecraft star trackers cluster based on inaccurate measurements Метод и алгоритмы вычисления высокоточной ориентации и взаимной привязки систем координат кластера астродатчиков космического аппарата по неточным измерениям Gubarev, Vyacheslav Melnychuk, Serhiy Salnikov, Nikolay кластер астродатчиков ориентация по звездам высокоточная ориентация интервальная оценка ограниченная неопределенность кластер астродатчиків орієнтація по зіркам високоточна орієнтація інтервальне оцінювання обмежена невизначеність cluster of star trackers orientation by stars highprecision orientation interval estimation limited uncertainty 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. The problem of increasing the accuracy of determining the orientation of a spacecraft (SC) using a system of star trackers (ST) is considered. Methods are proposed that make it possible to use a joint field of view and refine the relative position of ST to improve the accuracy of orientation determination. The use of several star trackers leads to an increase in the angle between the directions to the stars into the joint field of view, which makes it possible to reduce the condition number of the matrices used in calculating the orientation parameters. The paper develops a combinatorial method for interval estimation of the SC orientation with an arbitrary number of star trackers. To calculate the ST orientation, a linear problem of interval estimation of the orthogonal orientation matrix for a sufficiently large number of stars is solved. The orientation quaternion is determined under the condition that the corresponding orientation matrix belongs to the obtained interval estimates. The case is considered when the a priori estimate of the mutual binding of star trackers can have an error comparable to or greater than the error in measuring the angular coordinates of stars. With inaccurately specified matrices of the mutual orientation of the star trackers, the errors in the mutual orientations of the STs are added to the errors of measuring the directions to the stars, which leads to an expansion of the uncertainty intervals of the right-hand sides of the system of linear algebraic equations used to determine the orientation parameters. A method is proposed for solving the problem of refining the mutual reference of the internal coordinate systems of a pair of ST as an independent task, after which the main problem of increasing the accuracy of spacecraft orientation is solved. The developed method and algorithms for solving such a complex problem are based on interval estimates of orthogonal orientation matrices. For additional narrowing of the intervals, the property of orthogonality of orientation matrices is used. The numerical simulation carried out made it possible to evaluate the advantages and disadvantages of each of the proposed methods.  Рассматривается задача повышения точности определения ориентации космического аппарата (КА) посредством системы астродатчиков (АД). Предложены методы, позволяющие использовать общее поле зрения и уточнение взаимного положения астродатчиков для повышения точности определения ориентации. Использование нескольких астродатчиков приводит к увеличению угла между направлениями на попавшие в поле зрения звезд этих астродатчиков, что позволяет уменьшить число обусловленности матриц, используемых при вычислении параметров ориентации. В работе развивается комбинаторный метод интервального оценивания ориентации КА с произвольным числом астродатчиков. Для вычисления ориентации астродатчика решается задача интервального оценивания компонентов ортогональной матрицы ориентации для достаточно большого количества звезд. Квартира ориентации определяется при условии принадлежности соответствующей ему матрицы ориентации полученным интервальным оценкам. Рассматривается случай, когда априорная оценка взаимной привязки астродатчиков может иметь ошибку, сравнимую с погрешностями измерения угловых координат звезд или превышающей их. При неточно заданных матрицах взаимной ориентации астродатчиков к погрешностям измерений направлений на звезды добавляются погрешности взаимных ориентаций астродатчиков, что приводит к расширению интервалов неопределенности правых частей линейных алгебраических уравнений, которые используются для определения параметров ориентации. Предложен метод решения задачи по уточнению взаимной привязки внутренних систем координат пары датчиков как самостоятельной задачи, после которой решается основная задача повышения точности ориентации КА. В основе метода и алгоритмов решения такой комплексной задачи лежат интервальные оценки ортогональных матриц ориентации. Для дополнительного сужения интервалов используют свойство ортогональности матриц ориентации. Проведенное моделирование позволило оценить преимущества и недостатки каждого из предложенных методов. V.M. Glushkov Institute of Cybernetics of NAS of Ukraine 2023-08-03 Article Article application/pdf https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/88 10.34229/1028-0979-2022-1-8 Міжнародний науково-технічний журнал "Проблеми керування та інформатики"; Том 67 № 1 (2022): Міжнародний науково-технічний журнал "Проблеми керування та інформатики"; 74-92 International Scientific Technical Journal "Problems of Control and Informatics; Том 67 № 1 (2022): International Scientific Technical Journal "PROBLEMS OF CONTROL AND INFORMATICS"; 74-92 International Scientific Technical Journal "Problems of Control and Informatics"; Vol. 67 No. 1 (2022): International Scientific Technical Journal "PROBLEMS OF CONTROL AND INFORMATICS"; 74-92 2786-6505 2786-6491 10.34229/1028-0979-2022-1 uk https://jais.net.ua/index.php/files/article/view/88/160 Copyright (c) 2022 Vyacheslav Gubarev, Serhiy Melnychuk, Nikolay Salnikov when this is published. https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/

Institution

Ähnliche Einträge