RU2566379C1 - Method for determining value of atmospheric refraction under conditions of space flight - Google Patents

Method for determining value of atmospheric refraction under conditions of space flight Download PDF

Info

Publication number
RU2566379C1
RU2566379C1 RU2014114756/28A RU2014114756A RU2566379C1 RU 2566379 C1 RU2566379 C1 RU 2566379C1 RU 2014114756/28 A RU2014114756/28 A RU 2014114756/28A RU 2014114756 A RU2014114756 A RU 2014114756A RU 2566379 C1 RU2566379 C1 RU 2566379C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
star
atmosphere
planet
refraction
atmospheric refraction
Prior art date
Application number
RU2014114756/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Владимирович Левицкий
Алексей Павлович Фадеев
Николай Петрович Савиных
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" filed Critical Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева"
Priority to RU2014114756/28A priority Critical patent/RU2566379C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2566379C1 publication Critical patent/RU2566379C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: measurement equipment.
SUBSTANCE: method is based on deviation of true and measured position of a star observed through earth atmosphere. Deviation is related to atmospheric refraction. For that purpose, measurements of angular distances between visible position of the known star, the beams of which are subject to refraction in atmosphere, and position of each of at least two stars located above atmosphere, the beams of which pass above atmosphere and are not subject to refraction, are performed simultaneously by means of a star instrument. A value of atmospheric refraction angle at measurement is determined as per the measured distances.
EFFECT: determination of an atmospheric refraction value for its use in an independent navigation system of a space vehicle in order to specify orbit parameters.
5 dwg

Description

Способ определения величины атмосферной рефракции (ρ) в условиях космического полета для определения параметров орбиты космического аппарата предназначен для применения в системах управления движением (СУД) и автономной навигации (АН) космического аппарата (КА).The method for determining the amount of atmospheric refraction (ρ) in space flight conditions for determining the parameters of the orbit of a spacecraft is intended for use in motion control systems (SUD) and autonomous navigation (AN) of a spacecraft (SC).

Во время полета КА при значительных удалениях от Земли, например при перелетах с околоземной орбиты на лунную орбиту, необходимо уточнение параметров орбиты, для чего средствами автономной системы навигации КА предусматриваются измерения различных навигационных параметров.During the spacecraft flight at significant distances from the Earth, for example, when flying from near-Earth orbit to the lunar orbit, it is necessary to clarify the orbit parameters, for which the spacecraft’s autonomous navigation system provides for the measurement of various navigation parameters.

Наиболее известным навигационным параметром, который измеряется для уточнения параметров орбиты КА, является угловое расстояние в заданный момент времени между известной (опознанной) звездой и видимым горизонтом планеты. Для измерения этого навигационного параметра применяется хорошо известный способ с использованием секстанта, как это делалось при полетах КА «Apollon» к Луне. Описание способа измерения этого навигационного параметра приведено в книге «Навигация, наведение и стабилизация в космосе», изд. «Машиностроение», Москва, 1970, стр. 235, посвященной КА Apollon.The most famous navigation parameter, which is measured to clarify the parameters of the spacecraft orbit, is the angular distance at a given point in time between a known (recognized) star and the visible horizon of the planet. To measure this navigation parameter, a well-known method using a sextant is used, as was done during Apollon’s flights to the Moon. A description of the method for measuring this navigation parameter is given in the book “Navigation, Guidance and Stabilization in Space”, ed. "Engineering", Moscow, 1970, p. 235, dedicated to the Apollon spacecraft.

Однако указанный способ измерения этого навигационного параметра имеет ряд недостатков:However, this method of measuring this navigation parameter has several disadvantages:

- неопределенность положения линии видимого горизонта относительно поверхности планеты;- the uncertainty of the position of the line of the visible horizon relative to the surface of the planet;

- необходимость определенной ориентации измерительной плоскости секстанта относительно линии видимого горизонта.- the need for a certain orientation of the measuring plane of the sextant relative to the line of the visible horizon.

В качестве аналога способа можно привести предложенный американским ученым Kenneth Р. способ измерять навигационный параметр (для уточнения параметров орбиты КА) в виде угла между истинным направлением на звезду и видимым направлением на звезду, лучи света которой подверглись рефракции (отклонению) в атмосфере Земли (патент №3439427, USA).As an analogue of the method, the method proposed by the American scientist Kenneth R. can be used to measure the navigation parameter (to clarify the parameters of the orbit of the spacecraft) as the angle between the true direction to the star and the visible direction to the star whose light rays were refracted (deflected) in the Earth’s atmosphere (patent No. 3439427, USA).

Однако предложенный в патенте USA №3439427 способ измерения в условиях комического полета такого навигационного параметра требует:However, the method for measuring such a navigation parameter in comic flight conditions proposed in US Pat. No. 3,439,427 requires:

- сложного прецизионного оборудования (гироскопов),- sophisticated precision equipment (gyroscopes),

- предварительного наведения оси измерительного инструмента (телескопа) на звезду до ее погружения в атмосферу,- preliminary guidance of the axis of the measuring instrument (telescope) on the star before it is immersed in the atmosphere,

стабилизации этой оси в инерциальном пространстве либо с помощью гиростабилизированной платформы, на которой установлен телескоп, либо стабилизации целиком КА,stabilization of this axis in inertial space either using a gyro-stabilized platform on which the telescope is mounted, or stabilization of the entire spacecraft,

- отслеживания трека звезды с фиксацией времени измерений,- tracking the track of the star with fixing the measurement time,

- вычисления угла рефракции по величине трека,- calculation of the angle of refraction by the size of the track,

- повторения измерений, не менее чем для 6 звезд, для определения положения КА на орбите классическими способами определения орбиты по 6-ти параметрам.- repeat measurements, for at least 6 stars, to determine the position of the spacecraft in orbit by classical methods for determining the orbit by 6 parameters.

К недостаткам данного способа можно отнести значительную погрешность, относительно большое время измерений, а также необходимость наличия большого приборного состава для реализации этого способа.The disadvantages of this method include a significant error, a relatively large measurement time, as well as the need for a large instrumentation to implement this method.

Прототипа заявленного способа не найдено.A prototype of the claimed method was not found.

Задачей изобретения является обеспечение возможности определения параметров орбиты с высокой точностью и быстродействием при одновременной простоте аппаратурного состава.The objective of the invention is the ability to determine the parameters of the orbit with high accuracy and speed while simplicity of the hardware.

Для решения поставленной задачи определяется навигационный параметр - величина угла рефракции звезды, заходящей за атмосферу планеты, для чего одновременно проводят измерения угловых расстояний между видимым положением известной звезды, лучи которой подвергаются рефракции в атмосфере и двумя другими известными звездами, лучи которых проходят выше атмосферы и не подвергаются рефракции. Для этих измерений может использоваться, например, звездный датчик. Взаимное положение этих трех звезд, поверхность планеты и толща атмосферы в угловом поле звездного прибора показаны на Фиг. 1. С помощью прибора одновременно (в момент времени, когда одна из звезд наблюдается сквозь атмосферу) измеряются угловые расстояния между 1-й и 3-й звездами - µ′, между 2-й и 3-й звездами - λ′.To solve this problem, a navigation parameter is determined - the magnitude of the angle of refraction of a star entering beyond the planet’s atmosphere, for which they simultaneously measure the angular distances between the visible position of a known star whose rays are refracted in the atmosphere and two other known stars whose rays pass above the atmosphere and do not are refracted. For these measurements, for example, a star sensor can be used. The relative position of these three stars, the surface of the planet and the atmosphere in the angular field of the stellar instrument are shown in FIG. 1. Using the instrument at the same time (at the time when one of the stars is observed through the atmosphere), the angular distances between the 1st and 3rd stars — µ ′, are measured between the 2nd and 3rd stars — λ ′.

Угловое расстояние между 1-й и 2-й звездами - α, а также истинные (т.е. без учета атмосферной рефракции) угловые расстояния между 1-й и 3-й звездами - µ и между 2-й и 3-й звездами - λ - константы (вычисляются по координатам этих трех звезд, приведенным в звездном каталоге).The angular distance between the 1st and 2nd stars is α, as well as the true (i.e., excluding atmospheric refraction) angular distances between the 1st and 3rd stars are μ and between the 2nd and 3rd stars - λ - constants (calculated by the coordinates of these three stars given in the star catalog).

Значение угла атмосферной рефракции ρ вычисляем по формуле, приведенной ниже:The value of the angle of atmospheric refraction ρ is calculated by the formula below:

Figure 00000001
Figure 00000001

гдеWhere

α - известное угловое расстояние между первой и второй звездами, находящимися выше атмосферы Земли, относительно которых проводят угловые измерения относительно третьей звезды, заходящей за горизонт Земли,α is the known angular distance between the first and second stars located above the Earth’s atmosphere, relative to which they take angular measurements relative to the third star, which extends beyond the Earth’s horizon,

µ - известное угловое расстояние между первой звездой, находящейся выше верхней границы атмосферы Земли и третьей звездой, заходящей за атмосферу Земли без учета атмосферной рефракции,µ is the known angular distance between the first star located above the upper boundary of the Earth’s atmosphere and the third star entering the Earth’s atmosphere without taking into account atmospheric refraction,

λ - известное угловое расстояние между второй звездой, находящейся выше верхней границы атмосферы Земли и третьей звездой, заходящей за атмосферу Земли без учета атмосферной рефракции,λ is the known angular distance between the second star located above the upper boundary of the Earth’s atmosphere and the third star entering the Earth’s atmosphere without taking into account atmospheric refraction,

µ′ - измеренное угловое расстояние между первой звездой, находящейся выше верхней границы атмосферы Земли и третьей звездой, заходящей за атмосферу Земли (т.е. с учетом атмосферной рефракции),µ ′ is the measured angular distance between the first star located above the upper boundary of the Earth’s atmosphere and the third star falling beyond the Earth’s atmosphere (i.e., taking into account atmospheric refraction),

λ′ - измеренное угловое расстояние между второй звездой, находящейся выше верхней границы атмосферы Земли и третьей звездой, заходящей за атмосферу Земли (т.е. с учетом атмосферной рефракции);λ ′ is the measured angular distance between the second star located above the upper boundary of the Earth’s atmosphere and the third star entering the Earth’s atmosphere (i.e., taking into account atmospheric refraction);

В качестве примера покажем определение угла рефракции по данным измерений с КА звездным прибором угловых расстояний между тремя звездами из созвездия Южный Крест, одна из которых заходит за атмосферу Земли. Геоцентрические координаты звезд (эпоха J2000):As an example, let us show the determination of the angle of refraction from the measurements with a spacecraft using a stellar instrument of the angular distances between three stars from the constellation Southern Cross, one of which extends beyond the Earth’s atmosphere. Geocentric coordinates of stars (era J2000):

1-я звезда: β Южного Креста α1=191°55′48′′, δ1=-59°41′19′′,1st star: β Southern Cross α 1 = 191 ° 55′48 ′ ′, δ 1 = -59 ° 41′19 ′ ′,

2-я звезда: γ Южного Креста α2=187°47′28′′, δ2=-57°06′47′′,2nd star: γ of the Southern Cross α 2 = 187 ° 47′28 ′ ′, δ 2 = -57 ° 06′47 ′ ′,

3-я звезда: α Южного Креста α3=186°38′58′′, δ3=-63°05′56′′,3rd star: α of the Southern Cross α 3 = 186 ° 38′58 ′ ′, δ 3 = -63 ° 05′56 ′ ′,

3-я звезда заходит за атмосферу Земли.The 3rd star sets behind the Earth’s atmosphere.

Истинные угловые расстояния между звездами (без учета атмосферной рефракции) составляют:True angular distances between stars (excluding atmospheric refraction) are:

между 1-й и 2-й звездами угол α=3,6571°,between the 1st and 2nd stars, the angle α = 3.6571 °,

между 1-й и 3-й звездами угол µ=4,24237°,between the 1st and 3rd stars, the angle µ = 4.24237 °,

между 2-й и 3-й звездами угол λ=6,01256°.between the 2nd and 3rd stars, the angle λ = 6.01256 °.

Измеренные угловые расстояния между заходящей за атмосферу 3-й звездой и звездами над атмосферой составили:The measured angular distances between the third star entering the atmosphere and the stars above the atmosphere were:

между 1-й и 3-й звездами угол µ′=4,378°,between the 1st and 3rd stars, the angle µ ′ = 4.378 °,

между 2-й и 3-й звездами угол λ′=6,169°.between the 2nd and 3rd stars, the angle λ ′ = 6.169 °.

Подставив вычисленные и измеренные значения в формулу, получим значение угла рефракции ρ=9,39486′≈2,73 мрад.Substituting the calculated and measured values into the formula, we obtain the value of the angle of refraction ρ = 9.39486′≈2.73 mrad.

Взаимное положение КА и хода луча от звезды (лини ed, db, bc, cKA) показаны на Фиг. 2. Высота Н соответствует отрезку ab, лежащему на линии, совпадающей с радиусом Земли, а точка b соответствует максимальному погружению луча от звезды, наблюдаемой из точки КА. Зависимость угла рефракции ρ от высоты Н является известной (табличные значения для разных значений длин волн оптического излучения, географических широт и времен года). Пример графика зависимости угла рефракции ρ от высоты Н для длины волны 0,850 мкм и средних широт показан на Фиг. 3. По этому графику вычисленное выше в примере значение угла рефракции ρ≈2,73 мрад соответствует высоте луча от звезды над поверхностью Земли H≈13 км.The relative position of the spacecraft and the beam path from the star (lines ed, db, bc, cKA) are shown in FIG. 2. The height H corresponds to the segment ab lying on a line coinciding with the radius of the Earth, and the point b corresponds to the maximum immersion of the ray from the star observed from the spacecraft's point. The dependence of the angle of refraction ρ on the height H is known (tabular values for different wavelengths of optical radiation, geographical latitudes and seasons). An example of a graph of the dependence of the angle of refraction ρ on height H for a wavelength of 0.850 μm and mid-latitudes is shown in FIG. 3. According to this graph, the value of the angle of refraction ρ≈2.73 mrad calculated above in the example corresponds to the height of the beam from the star above the Earth’s surface H≈13 km.

Положение точки КА на орбите в геоцентрической системе координат определяется углом θ между векторами КА - центр планеты и КА - первая звезда, показанным на фиг. 2, и углом η между векторами КА - центр планеты и КА - вторая звезда. Углы θ и η в проекции сферических треугольников на плоскость показаны на фиг. 4, а также на фиг. 5 в плоскостях 1 зв. - КА-О и 2 зв. - КА-О. Вычисление углов θ и η производится по формулам:The position of the spacecraft in orbit in the geocentric coordinate system is determined by the angle θ between the spacecraft vectors — the center of the planet and the spacecraft — the first star shown in FIG. 2, and the angle η between the spacecraft vectors is the center of the planet and the spacecraft is the second star. The angles θ and η in the projection of spherical triangles onto a plane are shown in FIG. 4, as well as in FIG. 5 in the planes of 1 star. - KA-O and 2 stars. - KA-O. The calculation of the angles θ and η is performed according to the formulas:

Figure 00000002
Figure 00000002

иand

Figure 00000003
,
Figure 00000003
,

гдеWhere

θ - угол между направлением на первую звезду, находящуюся выше атмосферы, и направлением местной вертикали для КА,θ is the angle between the direction of the first star above the atmosphere and the direction of the local vertical for the spacecraft,

η - угол между направлением на вторую звезду, находящуюся выше атмосферы, и направлением местной вертикали для КА,η is the angle between the direction of the second star above the atmosphere and the direction of the local vertical for the spacecraft,

R - радиус планеты,R is the radius of the planet,

H0 - высота орбиты КА,H 0 - spacecraft orbit,

h - высота рефрагированного луча от третьей звезды, для угла рефракции ρ.h is the height of the refracted ray from the third star, for the angle of refraction ρ.

Для примера рассчитаем углы θ и η по приведенным выше формулам для следующих исходных данных: R=6371 км, H0=300 км, ρ=0,006 рад, h=30 км, µ=4,6°, µ′=4,59°, λ=6,6°, λ′=6,58°. После подстановки исходных данных в приведенные выше формулы получим:As an example, we calculate the angles θ and η using the above formulas for the following initial data: R = 6371 km, H 0 = 300 km, ρ = 0.006 rad, h = 30 km, µ = 4.6 °, µ ′ = 4.59 °, λ = 6.6 °, λ ′ = 6.58 °. After substituting the initial data in the above formulas, we obtain:

θ≈73,656° и η≈73,962°.θ≈73.656 ° and η≈73.962 °.

Аналогичные измерения в другой момент времени и в другом направлении (по азимуту), как описано выше, позволяют определить второе положение точки КА на орбите, а следовательно, и уточнить параметры орбиты.Similar measurements at another moment in time and in another direction (in azimuth), as described above, make it possible to determine the second position of the spacecraft's point in orbit, and, therefore, to refine the parameters of the orbit.

Таким образом, поставленная задача решена. На фигурах 1-5 изображено:Thus, the task is solved. In figures 1-5 shows:

1 зв. - 1-я известная звезда, наблюдаемая над атмосферой планеты,1 star - 1st famous star observed over the planet’s atmosphere,

2 зв. - 2-я известная звезда, наблюдаемая над атмосферой планеты,2 stars - The 2nd famous star observed over the atmosphere of the planet,

3 зв. - 3-я известная звезда, наблюдаемая сквозь атмосферу планеты (истинное положение без рефракции),3 stars - 3rd famous star observed through the atmosphere of the planet (true position without refraction),

3′ зв. - 3-я известная звезда, наблюдаемая сквозь атмосферу планеты (видимое положение с учетом рефракции),3 ′ sound - The 3rd known star, observed through the atmosphere of the planet (visible position, taking into account refraction),

А - атмосфера планеты,A is the atmosphere of the planet

П - твердая поверхность планеты,P is the solid surface of the planet,

α - угловое расстояние между 1-й и 2-й известными звездами, наблюдаемыми над атмосферой планеты,α is the angular distance between the 1st and 2nd known stars observed above the planet’s atmosphere,

λ - угловое расстояние между 2-й звездой и истинным положением 3-й звезды,λ is the angular distance between the 2nd star and the true position of the 3rd star,

λ′ - угловое расстояние между 2-й звездой и видимым положением 3-й звезды,λ ′ is the angular distance between the 2nd star and the visible position of the 3rd star,

µ - угловое расстояние между 1-й звездой и истинным положением 3-й звезды,µ is the angular distance between the 1st star and the true position of the 3rd star,

µ′ - угловое расстояние между 1-й звездой и видимым положением 3-й звезды,µ ′ is the angular distance between the 1st star and the visible position of the 3rd star,

ρ - угол рефракции луча от 3-й звезды в момент измерений,ρ is the angle of refraction of the beam from the 3rd star at the time of measurement,

R - радиус планеты,R is the radius of the planet,

Но - высота орбиты,But - the height of the orbit,

КА - космический аппарат,KA - spacecraft,

h - максимальная высота рефрагированного луча над поверхностью планеты,h is the maximum height of the refracted ray above the surface of the planet,

θ - угол между направлениями КА - 1-я звезда и КА - О (центр планеты),θ is the angle between the directions of the spacecraft - the 1st star and the spacecraft - O (center of the planet),

η - угол между направлениями КА - 2-я звезда и КА - О (центр планеты).η is the angle between the directions of the spacecraft - the 2nd star and the spacecraft - O (center of the planet).

Преимуществами описываемого способа по сравнению с аналогом являются:The advantages of the described method in comparison with the analogue are:

1. Уменьшение погрешности.1. Reduction of error.

Длительность измерений влияет на погрешность способа. Например, если время измерений составляет ~1 мс (что достаточно для современного звездного прибора), то за это время КА сместится по орбите на ~7,5 м, при орбитальной скорости 7,5 км/с. Это смещение и составит ошибку определения положения для одиночного цикла измерений. При последующих измерениях эта ошибка может быть учтена и минимизирована. В случае упомянутого выше аналога, где измеряется трек звезды, длительность измерения определяется длиной трека звезды на чувствительном элементе измерительного инструмента, ось которого стабилизирована. Так, при погружении луча звезды в атмосферу на глубину ~20 км (от поверхности до луча) угловой размера трека рефрагированной звезды ~5′. При угловой скорости захода звезд (в плоскости орбиты) ~4′/с, и если считать, что выше 50 км угол рефракции практически ~0, то время измерения составит:The duration of the measurements affects the accuracy of the method. For example, if the measurement time is ~ 1 ms (which is enough for a modern stellar instrument), then during this time the spacecraft will shift in orbit by ~ 7.5 m, at an orbital speed of 7.5 km / s. This bias will constitute a positioning error for a single measurement cycle. In subsequent measurements, this error can be taken into account and minimized. In the case of the analogue mentioned above, where the star’s track is measured, the duration of the measurement is determined by the length of the star’s track on the sensitive element of the measuring instrument, whose axis is stabilized. Thus, when a star ray is immersed in the atmosphere to a depth of ~ 20 km (from the surface to the beam), the angular track size of the refracted star is ~ 5 ′. When the angular velocity of stellar approach (in the orbit plane) is ~ 4 ′ / s, and if we assume that above 50 km the refraction angle is practically ~ 0, then the measurement time will be:

Тизм.=arctg[(50 км - 20 км) / 2300 км]/(4′/c)≈10 с,T rev. = arctan [(50 km - 20 km) / 2300 km] / (4 ′ / s) ≈10 s,

что соответствует смещению КА по орбите на ~75 км. Т.е. погрешность заявленного способа (7,5 м) значительно меньше погрешности аналога (75 км). Всего же, для полного определения положения КА на орбите для способа, принятого в качестве аналога, нужно не менее 6 измерений, что соответственно приводит к увеличению ошибки и сложности ее учета.which corresponds to an orbital displacement of ~ 75 km. Those. the error of the claimed method (7.5 m) is significantly less than the error of the analogue (75 km). In total, to fully determine the position of the spacecraft in orbit for a method adopted as an analogue, at least 6 measurements are needed, which accordingly leads to an increase in the error and complexity of its accounting.

2. Уменьшение времени измерений.2. Reduction of measurement time.

Длительность процесса измерений, включающего не менее 6 измерений, для способа, рассматриваемого в качестве аналога, составляет не менее 60 с, что в несколько раз превышает необходимое время для заявленного способа ~1 мс.The duration of the measurement process, including at least 6 measurements, for the method considered as an analogue is at least 60 s, which is several times longer than the required time for the claimed method ~ 1 ms.

3. Простота аппаратурного состава.3. The simplicity of the hardware.

Для заявленного способа может быть использован современный звездный датчик, в памяти которого хранится звездный каталог с координатами звезд, и имеющий процессор для обработки результатов измерений. Положение КА определяется по результатам измерений в вычислительном комплексе КА.For the claimed method, a modern star sensor can be used, in the memory of which a star catalog with the coordinates of the stars is stored, and having a processor for processing the measurement results. The position of the spacecraft is determined by the results of measurements in the computer complex of the spacecraft.

Для способа, указанного в качестве аналога, необходимы следующие компоненты:For the method indicated as an analogue, the following components are required:

- измерительный инструмент - телескоп в кардановом подвесе,- measuring instrument - telescope in a gimbal suspension,

- система наведения телескопа на заданную звезду,- a telescope pointing system for a given star,

- система стабилизации для удержания направления оси телескопа на звезду в процессе измерения трека звезды (из-за рефракции) на чувствительном элементе телескопа,- a stabilization system to maintain the direction of the axis of the telescope to the star in the process of measuring the track of the star (due to refraction) on the sensitive element of the telescope,

- процессор для обработки результатов измерений и вычисления положения КА- a processor for processing measurement results and calculating the position of the spacecraft

- система управления для сопряжения и согласованной работы всех составляющих компонентов.- A control system for interfacing and coordinated operation of all constituent components.

Как видим, в случае аналога, приборный состав для решения поставленной задачи превышает приборный состав для заявленного способа по номенклатуре (количественному составу компонентов), а следовательно, по объему, массе, габаритам, энергопотреблению, т.е. тем параметрам, которые имеют большое значение для космических аппаратов.As you can see, in the case of an analogue, the instrumentation for solving the problem exceeds the instrumentation for the claimed method in terms of nomenclature (quantitative composition of components), and therefore, in volume, mass, dimensions, power consumption, i.e. those parameters that are of great importance for spacecraft.

ЛитератураLiterature

1. «Навигация, наведение и стабилизация в космосе», изд. «Машиностроение», Москва, 1970,1. “Navigation, guidance and stabilization in space”, ed. "Engineering", Moscow, 1970,

2. Патент №3439427, USA.2. Patent No. 3439427, USA.

Claims (1)

Способ определения величины угла атмосферной рефракции в условиях космического полета, отличающийся тем, что одновременно измеряют угловые расстояния между одной звездой, наблюдаемой сквозь атмосферу, и каждой из не менее чем двух звезд, находящихся над атмосферой, а по измеренным расстояниям определяют величину угла атмосферной рефракции в момент измерения по формуле:
Figure 00000004
,
где
ρ - угол атмосферной рефракции,
α - известное угловое расстояние между первой и второй звездами, находящимися выше атмосферы планеты, относительно которых проводят угловые измерения относительно третьей звезды, заходящей за горизонт планеты,
µ - известное угловое расстояние между первой звездой, находящейся выше верхней границы атмосферы планеты и третьей звездой, заходящей за атмосферу планеты без учета атмосферной рефракции,
λ - известное угловое расстояние между второй звездой, находящейся выше верхней границы атмосферы планеты и третьей звездой, заходящей за атмосферу планеты без учета атмосферной рефракции,
µ′ - измеренное угловое расстояние между первой звездой, находящейся выше верхней границы атмосферы планеты и третьей звездой, заходящей за атмосферу планеты (т.е. с учетом атмосферной рефракции),
λ′ - измеренное угловое расстояние между второй звездой, находящейся выше верхней границы атмосферы планеты и третьей звездой, заходящей за атмосферу планеты (т.е. с учетом атмосферной рефракции).
A method for determining the angle of atmospheric refraction in a space flight, characterized in that the angular distances between one star observed through the atmosphere and each of at least two stars above the atmosphere are simultaneously measured, and the angle of atmospheric refraction is determined from the measured distances moment of measurement according to the formula:
Figure 00000004
,
Where
ρ is the angle of atmospheric refraction,
α is the known angular distance between the first and second stars located above the planet’s atmosphere, relative to which they take angular measurements relative to the third star, which goes beyond the planet’s horizon,
µ is the known angular distance between the first star located above the upper boundary of the planet’s atmosphere and the third star entering the planet’s atmosphere without taking into account atmospheric refraction,
λ is the known angular distance between the second star located above the upper boundary of the planet’s atmosphere and the third star entering the planet’s atmosphere without taking into account atmospheric refraction,
µ ′ is the measured angular distance between the first star located above the upper boundary of the planet’s atmosphere and the third star falling beyond the planet’s atmosphere (i.e., taking into account atmospheric refraction),
λ ′ is the measured angular distance between the second star located above the upper boundary of the planet’s atmosphere and the third star entering beyond the planet’s atmosphere (i.e., taking into account atmospheric refraction).
RU2014114756/28A 2014-04-14 2014-04-14 Method for determining value of atmospheric refraction under conditions of space flight RU2566379C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014114756/28A RU2566379C1 (en) 2014-04-14 2014-04-14 Method for determining value of atmospheric refraction under conditions of space flight

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014114756/28A RU2566379C1 (en) 2014-04-14 2014-04-14 Method for determining value of atmospheric refraction under conditions of space flight

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2566379C1 true RU2566379C1 (en) 2015-10-27

Family

ID=54362207

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014114756/28A RU2566379C1 (en) 2014-04-14 2014-04-14 Method for determining value of atmospheric refraction under conditions of space flight

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2566379C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110861791A (en) * 2019-11-07 2020-03-06 上海航天控制技术研究所 Rotating target super-short-range relative navigation ground closed-loop test method
CN112781624A (en) * 2021-02-09 2021-05-11 北京航空航天大学 Aircraft starlight navigation precision evaluation method based on gas masking difference
WO2023279529A1 (en) * 2021-07-09 2023-01-12 北京航空航天大学 Method for joint estimation of atmospheric refraction and ground attitude of ground-based star tracker

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2318188C1 (en) * 2006-07-17 2008-02-27 Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского Method for autonomous navigation and orientation of spacecrafts
RU2454631C1 (en) * 2010-10-28 2012-06-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского Method for autonomous navigation and orientation of spacecraft based on virtual measurements of zenith distances of stars

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2318188C1 (en) * 2006-07-17 2008-02-27 Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского Method for autonomous navigation and orientation of spacecrafts
RU2454631C1 (en) * 2010-10-28 2012-06-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского Method for autonomous navigation and orientation of spacecraft based on virtual measurements of zenith distances of stars

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЖУРНАЛ "ОПТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ", СТАТЬЯ "ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕФРАКЦИИ ЗВЕЗД ДЛЯ ОРИЕНТАЦИИ И НАВИГАЦИИ КА", А.Ф. ПАНАСЕНКО, В.С. КУЗЬМИН, А.Ю. КАРЕЛИН, N7 1996 год. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110861791A (en) * 2019-11-07 2020-03-06 上海航天控制技术研究所 Rotating target super-short-range relative navigation ground closed-loop test method
CN112781624A (en) * 2021-02-09 2021-05-11 北京航空航天大学 Aircraft starlight navigation precision evaluation method based on gas masking difference
WO2023279529A1 (en) * 2021-07-09 2023-01-12 北京航空航天大学 Method for joint estimation of atmospheric refraction and ground attitude of ground-based star tracker

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Biezad Integrated navigation and guidance systems
US2914763A (en) Doppler-inertial navigation data system
Germanovitch et al. Autonomous navigation and attitude control of spacecraft's on near-earth circular orbits
RU2454631C1 (en) Method for autonomous navigation and orientation of spacecraft based on virtual measurements of zenith distances of stars
Rad et al. Optimal attitude and position determination by integration of INS, star tracker, and horizon sensor
Korkishko et al. Strapdown inertial navigation systems based on fiber-optic gyroscopes
RU2318188C1 (en) Method for autonomous navigation and orientation of spacecrafts
CN109489661B (en) Gyro combination constant drift estimation method during initial orbit entering of satellite
RU2566379C1 (en) Method for determining value of atmospheric refraction under conditions of space flight
RU2592715C1 (en) Astronomical navigation system
Avrutov et al. Gyrocompassing mode of the attitude and heading reference system
Reddy et al. Advanced navigation system for aircraft applications
CN102607563B (en) System for performing relative navigation on spacecraft based on background astronomical information
Bose et al. Fundamentals of navigation and inertial sensors
RU2723199C1 (en) Method and system for determining orientation of spacecraft in space with autonomous correction of light aberration effect
CN102519454B (en) Selenocentric direction correction method for sun-earth-moon navigation
RU2308681C1 (en) Gyroscopic navigation system for movable objects
Yang et al. The optical reference error analysis and control method in ground validation system of stellar-inertial integration
Burke DARPA positioning, navigation, and timing (PNT) technology and their impacts on GPS users
US3491591A (en) Dynamic space navigation and surveying system
RU2620786C1 (en) Recovery method for aircraft motion variables
RU2607197C2 (en) Astronomical navigation system
RU2623667C1 (en) Method of navigational astronomical measurements of the coordinate of the location of a mobile object and the device for its implementation
Zeng et al. INS error correction method based on passive radar angle tracking information
Liu et al. Moving base alignment for SINS based on pseudo inertial navigation system modeling