RU2517018C2 - Method for automatic compensation of strapdown attitude reference system errors in spacecraft orientation control system and apparatus realising said method - Google Patents
Method for automatic compensation of strapdown attitude reference system errors in spacecraft orientation control system and apparatus realising said method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2517018C2 RU2517018C2 RU2012123083/11A RU2012123083A RU2517018C2 RU 2517018 C2 RU2517018 C2 RU 2517018C2 RU 2012123083/11 A RU2012123083/11 A RU 2012123083/11A RU 2012123083 A RU2012123083 A RU 2012123083A RU 2517018 C2 RU2517018 C2 RU 2517018C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- angular velocity
- spacecraft
- orientation
- sensors
- astroorientation
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Navigation (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к космической технике и может быть использовано в системе управления ориентацией космических аппаратов (КА) на базе бесплатформенной системы ориентации.The invention relates to space technology and can be used in a spacecraft (SC) orientation control system based on a strapdown orientation system.
Уровень техникиState of the art
Аналоги систем управления ориентацией, как правило, содержат датчики углового положения, датчики угловых скоростей, вычислительные устройства или бортовые вычислительные машины и исполнительные органы (Раушенбах Б.В., Токарь Е.Н. Управление ориентацией космических аппаратов. - М.: Наука, 1974; Алексеев К.Б., Бебенин Г.Г. Управление космическими летательными аппаратами. - Машиностроение, 1974; Васильев В.Н. Системы ориентации космических аппаратов. - М.: ФГУП «НПП ВНИИЭМ», 2009).Analogs of orientation control systems, as a rule, contain angular position sensors, angular velocity sensors, computing devices or on-board computers and executive bodies (Raushenbakh B.V., Tokar E.N. Spacecraft orientation control. - Moscow: Nauka, 1974 ; Alekseev KB, Bebenin GG Control of spacecraft. - Engineering, 1974; Vasiliev VN. Orientation systems for spacecraft. - M.: FSUE NPP VNIIEM, 2009).
В настоящее время в связи с совершенствованием бортовых вычислительных машин и применением высокоточных датчиков угловых скоростей в системах управления ориентацией КА используют способ управления, в котором вычисление параметров ориентации и формирование управляющих сигналов на исполнительные органы осуществляют на базе бесплатформенных систем ориентации. При этом сигналы угловых рассогласований бесплатформенных систем ориентации для определения ориентации КА могут быть получены вычислениями в вычислительных устройствах по измерениям угловой скорости с помощью датчиков угловых скоростей путем непрерывного интегрирования кинематических уравнений углового движения КА (см. Бранец В.Н., Шмыглевский И.П. Введение в теорию бесплатформенных инерциальных навигационных систем. - М.: Наука, 1992; Пельпор Д.С. Гироскопические системы. - М.: Высшая школа, 1988).Currently, in connection with the improvement of on-board computers and the use of high-precision angular velocity sensors in spacecraft orientation control systems, a control method is used in which the orientation parameters are calculated and control signals are generated by the executive bodies on the basis of strapdown orientation systems. In this case, the signals of the angular mismatches of the strapdown orientation systems for determining the orientation of the spacecraft can be obtained by calculations in the computing devices for measuring the angular velocity using angular velocity sensors by continuously integrating the kinematic equations of the angular motion of the spacecraft (see Branets V.N., Shmyglevsky I.P. Introduction to the theory of strapdown inertial navigation systems. - M .: Nauka, 1992; Pelpor D.S. Gyroscopic systems. - M .: Higher school, 1988).
Недостатком является необходимость внешней коррекции ошибок бесплатформенной системы ориентации, поскольку при интегрировании кинематических уравнений углового движения КА неизбежно накапливаются ошибки от погрешностей гироинерциальных датчиков угловых скоростей и погрешностей вычислений. Компенсацию ошибок бесплатформенной системы ориентации, как правило, осуществляют с использованием показаний точных датчиков астроориентации.The disadvantage is the need for external error correction of the strapdown orientation system, since integration of the kinematic equations of the angular motion of the spacecraft inevitably accumulates errors from the errors of gyro-inertial sensors of angular velocities and calculation errors. Compensation of errors in the strapdown orientation system is usually carried out using the readings of accurate astro-orientation sensors.
Известен способ ориентации КА и устройство, реализующее этот способ. по патенту на изобретение РФ №2375269. Способ включает измерение параметров углового движения КА, формирование и выдачу на исполнительные органы управляющих сигналов. При этом обеспечивают циклический расчет моментов времени последующих циклов формирования и выдачи управляющих сигналов КА. На период отсчета текущего времени включают аппаратуру ждущего и выключают аппаратуру штатного режимов работы системы ориентации. При совпадении текущего времени с расчетным временем последующего цикла включают аппаратуру штатного и выключают аппаратуру ждущего режимов работы. Измеряют параметры углового движения КА, формируют и выдают на исполнительные органы необходимые управляющие сигналы. Устройство ориентации КА может быть выполнено в виде бесплатформенной инерциальной системы управления. Оно содержит центральный блок управления, измерители угловой скорости, датчики внешней информации и исполнительные органы. В него дополнительно введены блоки управления измерителей угловой скорости, блоки управления датчиками внешней информации и программно-временное устройство. Данные блоки и устройство соединены друг с другом и остальными элементами системы управления в соответствии с реализуемым способом.A known method of orienting a spacecraft and a device that implements this method. according to the patent for the invention of the Russian Federation No. 2375269. The method includes measuring the parameters of the angular motion of the spacecraft, forming and issuing control signals to the executive bodies. At the same time, they provide a cyclic calculation of the time instants of subsequent cycles of the formation and generation of spacecraft control signals. For the reference period of the current time, the equipment is on and the equipment for normal operation modes of the orientation system is turned off. If the current time coincides with the estimated time of the next cycle, turn on the standard equipment and turn off the equipment of standby operation modes. Measure the parameters of the angular motion of the spacecraft, form and issue the necessary control signals to the executive bodies. The spacecraft orientation device can be made in the form of a strapdown inertial control system. It contains a central control unit, angular velocity meters, external information sensors and executive bodies. In addition, control units for angular velocity meters, control units for external information sensors, and a program-time device have been added. These blocks and the device are connected to each other and other elements of the control system in accordance with the implemented method.
Недостатком является цикличность работы в штатном режиме, то есть не обеспечивается нужная точность ориентации при непрерывном режиме эксплуатации.The disadvantage is the cyclical operation in normal mode, that is, the desired orientation accuracy is not provided during continuous operation.
Наиболее близким техническим решением является способ калибровки гироинерциальных измерителей бесплатформенной системы ориентации КА по патенту РФ №2092402, выбранный авторами за прототип. Способ заключается в калибровочных разворотах КА вокруг осей крена и тангажа с визированием заданных астроориентиров перед началом каждого разворота и последующем вычислении погрешности блока гироинерциальных измерителей, составленного из однокомпонентных датчиков угловой скорости, а также компенсации влияния постоянных уходов гироинерциальных измерителей (датчиков угловой скорости) как составляющей погрешности в их выходном сигнале. При этом калибровочные развороты осуществляют путем трех последовательных плоских вращений КА вокруг осей крена, рыскания и тангажа связанной с объектом ориетации системы координат на заданный угол, с визированием двух заданных астроориентиров с помощью датчиков астроориентации перед началом и после окончания каждого из калибровочных разворотов КА, после чего по измерительной информации, полученной в результате астровизирования, и информации, полученной с помощью бесплатформенной системы ориентации, оценивают величины погрешностей датчиков угловой скорости.The closest technical solution is a method for calibrating gyro-inertial meters of the strapdown spacecraft orientation system according to RF patent No. 2092402, chosen by the authors for the prototype. The method consists in calibrating spacecraft turns around the roll and pitch axes with the sighting of the given astro-orientations before the start of each turn and the subsequent calculation of the error of the gyro-inertial gauge unit composed of one-component angular velocity sensors, as well as the compensation of the influence of the constant departures of the gyro-inertial gauges (angular velocity sensors) as a component of the error in their output. In this case, the calibration turns are carried out by three consecutive plane rotations of the spacecraft around the roll, yaw and pitch axes of the coordinate system associated with the object of orientation by a given angle, with the sight of two specified astronomical points using astro-orientation sensors before and after each of the spacecraft’s calibration turns, after which according to the measuring information obtained as a result of astrovization and information obtained using the strapdown orientation system, the error values are estimated sensors of angular velocity.
Система, реализующая этот способ, содержит блок датчиков астроориентации, запоминающее устройство, предназначенное для хранения каталога астроориентиров, вычислительное устройство определения астроориентации КА, блок гироинерциальных измерителей, составленный из трех однокомпонентных датчиков угловой скорости, бесплатформенную инерциальную систему, осуществляющую интегрирование кинематических уравнений по информации об абсолютной угловой скорости объекта ориентации, исполнительные органы, осуществляющие калибровочные развороты космического аппарата вокруг осей крена, рысканья и тангажа связанной с КА системой координат.The system that implements this method contains a block of astroorientation sensors, a storage device designed to store a catalog of astroorientations, a computing device for determining the astroorientation of a spacecraft, a block of gyroinertial meters, composed of three one-component angular velocity sensors, a strapdown inertial system that integrates kinematic equations according to information about absolute the angular velocity of the orientation object, the executive bodies performing the calibration spreads You are the spacecraft around the roll, yaw and pitch axes of the coordinate system associated with the spacecraft.
Недостатком является необходимость проведения достаточно продолжительных по времени калибровочных вращений КА. Учитывая, что параметры гироскопов в течение эксплуатации могут изменяться, например, вследствие деградации, то калибровочные развороты необходимо регулярно повторять, при этом в результате не обеспечивается необходимая точность ориентации в непрерывном режиме эксплуатации КА. Кроме того, потеря времени на калибровочные вращения может создавать значительные неудобства целевого использования КА и, кроме того, приводить в этих режимах к повышенному энергопотреблению системой управления ориентацией КА.The disadvantage is the need for sufficiently long calibration rotations of the spacecraft. Given that the parameters of gyroscopes during operation can change, for example, due to degradation, the calibration turns should be repeated regularly, while the required accuracy of orientation in the continuous operation of the spacecraft is not ensured. In addition, the loss of time for calibration rotations can create significant inconvenience to the target use of the spacecraft and, in addition, in these modes lead to increased power consumption by the spacecraft orientation control system.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Целью заявляемого изобретения является обеспечение высокой точности управления ориентацией КА при непрерывном режиме эксплуатации КА за счет постоянной автоматической компенсации ошибки.The aim of the invention is to provide high accuracy control the orientation of the spacecraft in a continuous mode of operation of the spacecraft due to the constant automatic compensation of errors.
Поставленная цель достигается тем, что осуществляют непрерывную автоматическую компенсацию ошибок бесплатформенной системы ориентации, вызванных низкочастотными составляющими систематических погрешностей датчиков угловых скоростей, которые являются основными источниками погрешностей.This goal is achieved by the fact that they provide continuous automatic compensation for errors of the strapdown orientation system caused by low-frequency components of the systematic errors of the angular velocity sensors, which are the main sources of errors.
Применение данного способа обеспечивает необходимую точность систем управления ориентацией КА, при этом, в отличие от прототипа, не требуется проведение калибровочных вращений КА, а значит увеличивается время полезного использования КА и снижается энергопотребление.The application of this method provides the necessary accuracy of the spacecraft orientation control systems, while, unlike the prototype, calibration spacecraft rotations are not required, which means the spacecraft’s useful life is increased and its energy consumption is reduced.
Сущность изобретения заключается в том, что предлагаемый способ автоматической компенсации ошибок бесплатформенной системы ориентации, входящей в систему управления ориентацией КА (вызванных систематическими погрешностями блока гироинерциальных измерителей, составленного из однокомпонентных датчиков угловой скорости), основан на сравнении показаний датчиков угловой скорости и блока датчиков астроориентации, установленных на общем базовом основании и ориентированных определенным образом относительно осей связанной системы координат КА. При этом используют сигнал оценки погрешности датчиков угловой скорости, который формируют путем изодромного преобразования сигнала, получаемого в результате сравнения сигналов, характеризующих угловое положение КА, измеренное блоком датчиков астроориентации, с угловым положением, вычисленным в вычислительном устройстве бесплатформенной системы ориентации по показаниям датчиков угловой скорости. Сигнал оценки погрешности датчиков угловой скорости на выходе изодромного звена формируют во время подключения к управлению блока датчиков астроориентации, запоминанают его на время отключения от управления блока датчиков астроориентации и одновременно осуществляют непрерывное вычитание полученного сигнала оценки погрешности датчиков угловой скорости из показаний датчиков угловой скорости, в составе которых отражены абсолютная угловая скорость КА и ошибка, вызванная систематическими погрешностями датчиков угловой скорости.The essence of the invention lies in the fact that the proposed method for automatically compensating for errors of the strapdown orientation system included in the spacecraft orientation control system (caused by systematic errors of the gyro-inertial measuring unit composed of single-component angular velocity sensors) is based on comparing the readings of the angular velocity sensors and the astro-orientation sensor block, established on a common base and oriented in a certain way relative to the axes of the associated coordinate system INAT spacecraft. In this case, an error estimation signal of the angular velocity sensors is used, which is generated by isodromic conversion of the signal obtained by comparing signals characterizing the angular position of the spacecraft measured by the astroorientation sensor unit with the angular position calculated in the computing device of the strapdown orientation system according to the readings of the angular velocity sensors. The signal for estimating the error of the angular velocity sensors at the output of the isodromic link is generated when the astroorientation sensor unit is connected to the control unit, it is stored for the time that the astroorientation sensor unit is disconnected from the control unit, and at the same time, the obtained signal for evaluating the error in the error of the angular velocity sensors from the readings of the angular velocity sensors is continuously which reflect the absolute angular velocity of the spacecraft and the error caused by the systematic errors of the angular velocity sensors.
Таким образом, автоматически и непрерывно компенсируют ошибки бесплатформенной системы ориентации, вызванные систематическими погрешностями датчиков угловой скорости, как во время подключения к управлению, так и во время отключения от управления блока датчиков астроориентации.Thus, they automatically and continuously compensate for the errors of the strapdown orientation system caused by the systematic errors of the angular velocity sensors, both during connection to the control and during disconnection of the astro-orientation sensor block from the control.
Поставленная цель реализуется устройством системы управления ориентацией КА путем включения в ее состав дополнительных вычислительных модулей с соответствующими связями для обеспечения непрерывной автоматической компенсации ошибок, вызванных низкочастотными составляющими систематических погрешностей датчиков угловых скоростей.The goal is realized by the device of the spacecraft orientation control system by including additional computing modules with appropriate connections in its composition to ensure continuous automatic compensation of errors caused by low-frequency components of the systematic errors of angular velocity sensors.
Система управления ориентацией КА содержит бесплатформенную систему ориентации, блок датчиков астроориентации, исполнительные органы. При этом бесплатформенная система ориентации включает в себя блок гироинерциальных измерителей, составленный из однокомпонентных датчиков угловой скорости, и вычислительное устройство с интегрирующими звеньями, осуществляющее интегрирование кинематических уравнений по информации об абсолютной угловой скорости КА. Блок датчиков астроориентации содержит астровизирные устройства, запоминающее устройство, предназначенное для хранения каталога астроориентиров, и вычислительное устройство определения астроориентации КА. Дополнительно введенные в бесплатформенную систему ориентации вычислительные модули (изодромные звенья, состоящие из интегрирующего звена и линейного усилителя, включенных параллельно, сумматоры и элементы сравнения, установленные по каждой оси связанной системы координат КА) обеспечивают постоянное отслеживание отклонений, вызванных низкочастотными составляющими систематических погрешностей датчиков угловых скоростей, и компенсируют эти отклонения. Это обеспечивает высокую точность системы управления ориентацией КА. При этом не требуется проведение калибровочных вращений КА, а значит, по сравнению с прототипом, увеличивается время полезного применения КА и снижается энергопотребление.The spacecraft orientation control system contains a strapdown orientation system, a block of astro-orientation sensors, and executive bodies. In this case, the strapdown orientation system includes a block of gyroinertial meters composed of one-component angular velocity sensors, and a computing device with integrating links that integrates kinematic equations using information about the absolute angular velocity of the spacecraft. The astroorientation sensor unit contains astro-vision devices, a storage device designed to store the astro-orientation catalog, and a computing device for determining the astro-orientation of the spacecraft. Additionally, computational modules (isodromic links, consisting of an integrating link and a linear amplifier connected in parallel, adders and comparison elements installed on each axis of the associated coordinate system of the spacecraft) introduced into the strap-down orientation system provide constant tracking of deviations caused by low-frequency components of the systematic errors of the angular velocity sensors , and compensate for these deviations. This ensures high accuracy of the spacecraft orientation control system. At the same time, the calibration rotations of the spacecraft are not required, which means that, compared with the prototype, the useful life of the spacecraft is increased and energy consumption is reduced.
На чертежеприведена упрощенная блок-схема системы управления ориентацией КА, являющейся устройством, реализующим заявляемый способ.The drawing shows a simplified block diagram of a satellite orientation control system, which is a device that implements the inventive method.
Цифрами обозначены следующие элементы:Numbers denote the following elements:
1 - бесплатформенная система ориентации (БСО);1 - strapdown orientation system (BSO);
2 - блок гироинерциальных измерителей (БГИИ);2 - block gyroinertial meters (BHII);
3 - блок датчиков астроориентации;3 - a block of astro-orientation sensors;
4 - элемент сравнения;4 - element of comparison;
5 - изодромное звено5 - isodromic link
6 - сумматор;6 - adder;
7 - вычислительное устройство (ВУ);7 - computing device (WU);
8 - бортовой компьютер (БК);8 - on-board computer (BC);
9 - блок согласования и команд управления (БСУ);9 - block coordination and control commands (BSU);
10 - исполнительные органы (ИО);10 - executive bodies (IO);
11 - объект регулирования (космический аппарат - КА);11 - regulatory object (spacecraft - SC);
12 - центральный бортовой компьютер (ЦБК)12 - central on-board computer (PPM)
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Система управления ориентацией КА, представленная на чертеже, содержит бесплатформенную систему ориентации 1; блок датчиков астроориентации 3 (содержащий не показанные на рисунке астровизирные устройства, запоминающее устройство, предназначенное для хранения каталога астроориентиров, и вычислительное устройство определения астроориентации КА), а также исполнительные органы 10.The spacecraft orientation control system shown in the drawing comprises a strap-on orientation system 1; astro-orientation sensor block 3 (containing astro-sighting devices not shown in the figure, a storage device designed to store the astro-orientation catalog, and a computing device for determining the astro-orientation of the spacecraft), as well as
Бесплатформенная система ориентации 1 содержит блок гироинерциальных измерителей 2, составленный из трех однокомпонентных датчиков угловых скоростей, которые устанавливаются на общем базовом основании с астровизирными устройствами блока датчиков астроориентации 3 и ориентируются определенным образом относительно осей связанной системы координат КА. Также содержит последовательно соединенные элемент сравнения 4, изодромное звено 5, сумматор 6; вычислительное устройство 7 с интегрирующими звеньями (здесь вычислительное устройство 7 состоит из двух блоков: бортового компьютера 8 и блока согласования и команд управления 9). На чертеже условно показан объект регулирования - КА 11 и центральный бортовой компьютер 12, который не входит в состав системы управления ориентацией КА, но команды управления и информация с него используются в системе управления ориентацией КА в соответствии с алгоритмом ее работы.The strapdown orientation system 1 contains a block of
В представленном на чертеже варианте исполнения системы управления ориентацией КА выход блока согласования и команд управления 9 вычислительного устройства 7 подключен к исполнительным органам 10 и к элементу сравнения 4, второй вход элемента сравнения 4 подключен к выходу блока датчиков астроориентации 3. Выход элемента сравнения 4 подключен к входу изодромного звена 5, выход изодромного звена 5 подключен к одному входу сумматора 6, к второму входу которого подключен выход блока гироинерциальных измерителей 2, выход сумматора 6 подключен к входу блока согласования и команд управления 9, который взаимосвязан с бортовым компьютером 8. Центральный бортовой компьютер 12 соединен с бортовым компьютером вычислительного устройства 7 и с блоком датчиков астроориентации 3.In the embodiment of the spacecraft orientation control system shown in the drawing, the output of the matching unit and control commands 9 of the computing device 7 is connected to the
Кроме того, на структурной схеме системы управления ориентацией КА обозначены: w - вектор угловой скорости на выходе блока гироинерциальных усилителей, wa - вектор абсолютной угловой скорости КА, Δ - вектор систематической погрешности ДУС, φа - вектор угла, измеренный блоком датчиков астроориентации, φ - вектор угла, вычисленный в бесплатформенной системе ориентации, ε - вектор сигнала рассогласования.In addition, the structural diagram of the spacecraft orientation control system indicates: w is the angular velocity vector at the output of the block of gyro-inertial amplifiers, w a is the absolute angular velocity vector of the spacecraft, Δ is the systematic error vector of the TLS, φ a is the angle vector measured by the astro-orientation sensor unit, φ is the angle vector calculated in the strapdown orientation system, ε is the mismatch signal vector.
В представленном варианте исполнения системы управления ориентацией КА в качестве блока гироинерциальных измерителей 2 может быть применен бесплатформенный гироприбор ориентации (прибор БГО) производства НИИЭМ.In the presented embodiment of the spacecraft orientation control system, as a unit of
В качестве блока датчиков астроориентации 3 может быть применен звездный датчик (прибор БОКЗ-М) производства ИКИ РАН.As a block of astro-
В качестве бортового компьютера 8 может быть применен прибор БЦВМ-К производства НИИ «Субмикрон».As an on-
В качестве блока согласования и команд управления 9 может быть применен прибор БСК производства НИИ «Субмикрон».As a coordination unit and control commands 9, a BSK device manufactured by the Submicron research institute can be used.
В качестве исполнительных органов 10 могут быть применены двигатели - маховики (приборы ДМ5-50) производства ВНИИЭМ.As the
Бесплатформенная система ориентации 1 может быть реализована в виде блоков бортового вычислительного устройства, в состав которых войдут с их связями элемент сравнения 4, изодромное звено 5, сумматор 6, бортовой компьютер 8 и блок согласования и команд управления 9.The strapdown orientation system 1 can be implemented in the form of blocks of an onboard computing device, which will include, with their connections, a
При штатном функционировании системы управления ориентацией КА из центрального бортового компьютера 12 в блок датчиков астроориентации 3 и в бортовой компьютер 8 поступают команды на установку режимов ориентации, навигационные данные и другая информация для обеспечения заданного режима функционировании системы управления ориентацией. В режиме астрокоррекции (с подключенным блоком датчиков астроориентации) с блока датчиков астроориентации 3 на вход элемента сравнения 4 поступает сигнал φа, характеризующий в векторной форме угловое положение КА, измеренное блоком датчиков астроориентации. Одновременно на второй вход элемента сравнения 4 поступает сигнал φ, характеризующий в векторной форме угловое положение КА, вычисленное в блоке согласования и команд управления 9 вычислительного устройства 7 путем интегрирования кинематических уравнений углового движения КА. Кроме того, блок согласования и команд управления 9 осуществляет электрическое и информационное взаимодействие между датчиками и исполнительными органами в каналах управления, а реализация всех вычислительных алгоритмов, относящихся к системе управления ориентацией КА, выполняется в бортовом компьютере 8 и в блоке согласования и команд управления 9, между которыми происходит непрерывный обмен информацией. Одновременно датчики угловой скорости блока гироинерционных измерителей 2 измеряют проекции угловой скорости КА на оси связанной системы координат, и с выхода этого блока на вход сумматора 6 поступает сигнал w=wa+Δ, характеризующий в векторной форме угловую скорость КА, где w - вектор угловой скорости на выходе БГИИ 2, wa - вектор истинной угловой скорости КА, Δ - вектор систематической погрешности датчиков угловой скорости. С выхода сумматора 6 сигнал поступает на интегрирующие звенья блока согласования и команд управления 9 вычислительного устройства 7, где происходит формирование сигнала φ. Сигнал φ, как уже было отмечено выше, поступает на элемент сравнения 4 и одновременно на исполнительные органы 10. Исполнительные органы 10 воздействуют на объект регулирования (КА) 11. КА отрабатывает сигнал φ, приближая к нулю рассогласование ε=φа-φ на выходе элемента сравнения 4. Сигнал с элемента сравнения 4 поступает на изодромное звено 5. Изодромное звено 5 накапливает на выходе низкочастотную составляющую оценки погрешности датчиков угловой скорости до тех пор, пока сигнал на входе изодромного звена отличается от нуля, запоминает накопленную низкочастотную составляющую оценки датчиков угловой скорости и сохраняет ее на время работы бесплатформенной системы ориентации в режиме астрокоррекции и на время прерывания астрокоррекции. Получаемый после изодромного преобразования сигнал оценки погрешности датчиков угловой скорости затем поступает на сумматор 6, где вычитается из сигнала блока гироинерционных измерителей 2, в составе которого отражены абсолютная угловая скорость КА и ошибка, вызванная систематическими погрешностями датчиков угловой скорости. Тем самым автоматически компенсируются низкочастотные составляющие систематических погрешностей датчиков угловой скорости как во время подключения к управлению блока датчиков астроориентации, так и во время отключения от управления блока датчиков астроориентации.During the normal operation of the spacecraft orientation control system from the central on-
Таким образом, предлагаемое устройство и способ для его реализации автоматически и непрерывно компенсируют низкочастотные составляющие систематических погрешностей датчиков угловой скорости, что приводит к повышению точности ориентации КА, при этом, в отличие от прототипа, не требуется проведения калибровочных вращений КА, и тем самым увеличивается время полезного применения КА и снижается энергопотребление.Thus, the proposed device and the method for its implementation automatically and continuously compensate for the low-frequency components of the systematic errors of the angular velocity sensors, which leads to an increase in the accuracy of the orientation of the spacecraft, while, unlike the prototype, calibration rotations of the spacecraft are not required, and thereby increase the time beneficial use of spacecraft and reduced power consumption.
Предлагаемые система управления ориентацией КА и способ автоматической компенсации ошибок БСО в составе системы управления ориентацией КА обладают промышленной применимостью и в настоящее время реализуются в разрабатываемой системе управления ориентацией КА, опытные образцы которой проходят испытания.The proposed spacecraft orientation control system and the automatic BSO error compensation method as part of the spacecraft orientation control system have industrial applicability and are currently being implemented in the spacecraft orientation control system under development, the prototypes of which are being tested.
По результатам испытаний опытных образцов система управления ориентацией КА обеспечивает погрешность определения ориентации (3σ) в режиме астрокоррекции по всем осям не более 1 угл. мин, в режиме «гиропамяти» после выполнения астрокоррекции в течение 100 мин не более 1 угл. мин.According to the test results of the prototypes, the spacecraft orientation control system provides an error in determining the orientation (3σ) in the astrocorrection mode on all axes of not more than 1 angle. min, in the "gyro-memory" mode after performing astro correction for 100 min, not more than 1 angle. min
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012123083/11A RU2517018C2 (en) | 2012-06-04 | 2012-06-04 | Method for automatic compensation of strapdown attitude reference system errors in spacecraft orientation control system and apparatus realising said method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012123083/11A RU2517018C2 (en) | 2012-06-04 | 2012-06-04 | Method for automatic compensation of strapdown attitude reference system errors in spacecraft orientation control system and apparatus realising said method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012123083A RU2012123083A (en) | 2013-12-10 |
RU2517018C2 true RU2517018C2 (en) | 2014-05-27 |
Family
ID=49682763
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012123083/11A RU2517018C2 (en) | 2012-06-04 | 2012-06-04 | Method for automatic compensation of strapdown attitude reference system errors in spacecraft orientation control system and apparatus realising said method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2517018C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2669481C1 (en) * | 2017-10-02 | 2018-10-11 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт электромеханики" | Method and device for controlling motion of a spacecraft with controlled orientation |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1044363A (en) * | 1963-04-01 | 1966-09-28 | United Aircraft Corp | Random orientation inertial system |
US4012018A (en) * | 1973-10-04 | 1977-03-15 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | All sky pointing attitude control system |
RU2092402C1 (en) * | 1992-05-27 | 1997-10-10 | Центральное специализированное конструкторское бюро | Method of calibration of gyro-inertial meters of gimballess inertial navigation attitude control system of space vehicle |
RU2123665C1 (en) * | 1997-05-28 | 1998-12-20 | Центральный научно-исследовательский институт им.академика А.Н.Крылова | Platform-free inertial navigation system of submersible vehicle |
US6152403A (en) * | 1998-11-11 | 2000-11-28 | Hughes Electronics Corporation | Gyroscopic calibration methods for spacecraft |
US6577929B2 (en) * | 2001-01-26 | 2003-06-10 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Miniature attitude sensing suite |
RU2269813C2 (en) * | 2004-03-10 | 2006-02-10 | ЗАО "Газприборавтоматикасервис" | Method for calibrating parameters of platform-less inertial measuring module |
-
2012
- 2012-06-04 RU RU2012123083/11A patent/RU2517018C2/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1044363A (en) * | 1963-04-01 | 1966-09-28 | United Aircraft Corp | Random orientation inertial system |
US4012018A (en) * | 1973-10-04 | 1977-03-15 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | All sky pointing attitude control system |
RU2092402C1 (en) * | 1992-05-27 | 1997-10-10 | Центральное специализированное конструкторское бюро | Method of calibration of gyro-inertial meters of gimballess inertial navigation attitude control system of space vehicle |
RU2123665C1 (en) * | 1997-05-28 | 1998-12-20 | Центральный научно-исследовательский институт им.академика А.Н.Крылова | Platform-free inertial navigation system of submersible vehicle |
US6152403A (en) * | 1998-11-11 | 2000-11-28 | Hughes Electronics Corporation | Gyroscopic calibration methods for spacecraft |
US6577929B2 (en) * | 2001-01-26 | 2003-06-10 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Miniature attitude sensing suite |
RU2269813C2 (en) * | 2004-03-10 | 2006-02-10 | ЗАО "Газприборавтоматикасервис" | Method for calibrating parameters of platform-less inertial measuring module |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2669481C1 (en) * | 2017-10-02 | 2018-10-11 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт электромеханики" | Method and device for controlling motion of a spacecraft with controlled orientation |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012123083A (en) | 2013-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11035660B2 (en) | Inertial dimensional metrology | |
CN108759798B (en) | Method for realizing precision measurement of high-precision spacecraft | |
RU2566427C1 (en) | Method of determination of temperature dependences of scaling factors, zero shifts and array of orientation of axes of sensitivity of laser gyroscopes and pendulum accelerometers as part of inertial measuring unit at bench tests | |
US11325726B2 (en) | Method and apparatus for spacecraft gyroscope scale factor calibration | |
CN106767673B (en) | A kind of direction measurement method of satellite high-precision optical sensitive load | |
CN109489661B (en) | Gyro combination constant drift estimation method during initial orbit entering of satellite | |
Günhan et al. | Polynomial degree determination for temperature dependent error compensation of inertial sensors | |
RU2517018C2 (en) | Method for automatic compensation of strapdown attitude reference system errors in spacecraft orientation control system and apparatus realising said method | |
Stearns et al. | Multiple model adaptive estimation of satellite attitude using MEMS gyros | |
GB2452866A (en) | Precision spacecraft payload platforms | |
RU2447404C2 (en) | Method for calibrating angular velocity sensors of gimballess inertia measurement module | |
Avrutov et al. | Calibration of an inertial measurement unit | |
He et al. | A model-free hull deformation measurement method based on attitude quaternion matching | |
CN107228683B (en) | Slow-variation error real-time on-orbit correction method among multiple star sensors | |
KR101391764B1 (en) | The method of harmonization between inertial navigation system and total station | |
RU2466068C1 (en) | Method of correcting angular velocity meters of spaceship strapdown inertial orientation systems and device to this end | |
Avrutov et al. | 3D-calibration of the IMU | |
Li et al. | A calibration method for magnetic sensors and accelerometer in tilt-compensated digital compass | |
CN110879066A (en) | Attitude calculation algorithm and device and vehicle-mounted inertial navigation system | |
Avrutov | Spatial Calibration for the Inertial Measurement Unit | |
CN103308074B (en) | A kind of precision analytical method based on the quick data in-orbit of double star | |
KR101130069B1 (en) | Methode for calculating angular velocity using trapping measurment of ring laser gyroscope | |
Zheng et al. | Influences of gyro biases on ship angular flexure measurement | |
Ryzhkov et al. | Use of least square criterion in TRIAD algorithm | |
Rad | Optimal attitude determination method in presence of noise and bias on different star sensors |