RU2692741C1 - Устройство контроля параметров углового движения космического аппарата по данным бортовых измерений состояния геомагнитного поля - Google Patents

Устройство контроля параметров углового движения космического аппарата по данным бортовых измерений состояния геомагнитного поля Download PDF

Info

Publication number
RU2692741C1
RU2692741C1 RU2018122367A RU2018122367A RU2692741C1 RU 2692741 C1 RU2692741 C1 RU 2692741C1 RU 2018122367 A RU2018122367 A RU 2018122367A RU 2018122367 A RU2018122367 A RU 2018122367A RU 2692741 C1 RU2692741 C1 RU 2692741C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
unit
spacecraft
information exchange
control
systems
Prior art date
Application number
RU2018122367A
Other languages
English (en)
Inventor
Константин Евгеньевич Воронов
Александр Сергеевич Дорофеев
Татьяна Андреевна Ивашова
Алексей Владимирович Пияков
Игорь Владимирович Пияков
Юрий Яковлевич Пузин
Андрей Валерьевич Седельников
Александр Сергеевич Филиппов
Екатерина Сергеевна Хнырева
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва"
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 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва"
Priority to RU2018122367A priority Critical patent/RU2692741C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2692741C1 publication Critical patent/RU2692741C1/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00—Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/24—Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control
    • B64G1/32—Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control using earth's magnetic field

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

Изобретение относится к магнитным средствам управления параметрами движением вокруг центра масс космического аппарата (КА) научно-технологического назначения, особенностью которого является обеспечение ориентированного режима полета с невысокими требованиями к точности угловой ориентации. Дополнительно введены блок информационного обмена с обеспечивающими системами КА, блок контроля электропитания, блок управления электромагнитами, блок вычислителя, блок расширителя портов обмена информацией, два трехкомпонентных магнитометра для измерения состояния магнитного поля, три электромагнита, блок солнечных датчиков. Блоки связи с обеспечивающими системами КА, контроля электропитания, управления электромагнитами, вычислителя, расширителя портов обмена информацией конструктивно объединены в один моноблок. Блок управления и контроля имеет интерфейсы сопряжения с обеспечивающими системами КА по каналам питания, информационного обмена для получения команд управления, коррекции и настройки программного обеспечения блока вычислителя, телеметрии для контроля работоспособности устройства. Увеличивается точность измерений, повышается эффективность работы магнитных средств управления. 1 ил.

Description

Изобретение относится к области космического машиностроения, в частности к магнитным средствам управления параметрами движением вокруг центра масс космического аппарата (КА) научно-технологического назначения.
Известно устройство определения углового положения летательного аппарата по магнитному полю Земли (Коваленко А.П. Магнитные системы управления космическими летательными аппаратами. М.: Машиностроение, 1975, с. 124-160), содержащее блок магнитометров, блок вычисления углов курса и тангенса, блоки определения долготы, широты и высоты, вычислитель составляющих вектора индукции магнитного поля Земли, первый, второй и третий входы которого связаны с выходами блоков определения долготы, широты и высоты, а также синхронизатор.
Недостатками данного устройства является его невысокая точность.
В качестве прототипа выбрано устройство (патент РФ №163618, Электромагнитное устройство ориентации космического аппарата / Чернышев А.Н., Терентьев В.В., Фирсюк C.O., МПК B64G 1/32, опубликованный 27.07.16), содержащее блок управления и контроля и магнитную катушку, конструктивно связанную с корпусом аппарата и создающую магнитный момент при взаимодействии с МПЗ, когда электрический ток протекает по виткам катушки.
Недостатками такого устройства являются:
- отсутствие в составе устройства блоков для определения ориентации аппарата до, во время и после подачи напряжения на магнитные катушки, т.к. датчик фиксации электромагнитного поля, установленный на магнитную катушку устройства предназначены только для контроля работоспособности магнитной катушки;
- для повышения мощности электромагнитного устройства ориентации необходимо устанавливать дополнительные элементы катушки: дополнительные обмотки, силовые реле и датчики тока, что ведет к увеличению массы и габаритных размеров устройства;
- невысокая точность управления, особенно в зоне прохождения геомагнитных полюсов;
- отсутствие возможности перепрограммирования и настройки алгоритмов управления, реализованных в устройстве.
Техническим результатом является расширение функциональных задач устройства, увеличение точности измерений, повышение эффективности работы магнитных средств управления.
Технический результат достигается за счет того, что дополнительно введены блок информационного обмена с обеспечивающими системами КА, блок контроля электропитания, блок управления электромагнитами, блок вычислителя, блок расширителя портов обмена информацией, два трехкомпонентных магнитометра для измерения состояния магнитного поля, три электромагнита, блок солнечных датчиков.
Поставленная цель достигается путем использования в составе устройства двух датчиков-магнитометров 3, блока датчиков солнца 2, программно-управляемых регуляторов тока (вместо силовых реле), которые образуют блок управления электромагнитами 4, кроме того, микроконтроллер из состава прототипа заменяется на блок вычислителя и блок информационного обмена с обеспечивающими системами КА 8, что, позволит обеспечивать настройку и перепрограммирование бортовых алгоритмов управления ориентацией, а в состав блока управления и контроля 9 дополнительно вводятся блок расширителя портов 5 для подключения датчиков-магнитометров 3, блока солнечных датчиков 2 и блока управления электромагнитами 4. Причем два датчика магнитометра 3 устанавливают на КА так, чтобы оси одного датчика не были параллельны осям другого. Т.о. парируется ситуация, когда в процессе полета при совпадении вектора напряженности МПЗ с одной из осей датчика, он будет показывать свой собственный «шум», другой датчик сможет корректно измерять составляющие МПЗ, т.к. его оси не будут параллельны вектору напряженности МПЗ. Программно-управляемые регуляторы тока расширяют функциональные возможности т.к. позволяют регулировать величину тока, подаваемую на магнитные катушки, обеспечивая более эффективное и «гибкое» управления режимами ориентации.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена функциональная схема устройства.
Устройство содержит три электромагнита 1, блок солнечных датчиков 2, два датчика-магнитометра 3, блок управления и контроля 9, в состав которого входят блок управления электромагнитами 4, блок расширителя портов 5, блок электропитания 6, блок вычислителя 7, блок информационного обмена с обеспечивающими системами КА 8, три электромагнита соединены входами блока управления электромагнитами, который вместе с блоком солнечных датчиков и двумя датчиками-магнитометрами соединены со входами блока расширителя портов 5, блок расширителя портов 5 соединен со входом блока вычислителя 7, блок вычислителя 7 соединен со входами блока информационного обмена с обеспечивающими системами КА 8 и блока электропитания 6.
Устройство работает следующим образом.
В датчиках-магнитометрах 3 производится измерение проекции векторов индукции магнитного поля Земли Вх, Ву, Bz и измерение угла между оптической осью солнечных датчиков 2 и направлением на центр Солнца. От обеспечивающих систем космического аппарата через блок информационного обмена с обеспечивающими системами 8 в блок вычислителя 7 поступает навигационная информация с параметрами движения центра масс (ПДЦМ) космического аппарата. На основании полученных данных ПДЦМ рассчитывается вектор геомагнитной индукции по модели геомагнитного поля, реализованной на средствах вычислителя. Из совокупности полученных данных формируются сигналы для системы электромагнитов 1 для управления ориентацией КА. Результаты работы устройства передаются на наземные пункты приема по каналам телеметрии КА. Полученная информация анализируется и, при необходимости, составляется массив данных, корректирующий программу работы устройства. Составленный массив передается на борт КА и транслируется в устройство для коррекции бортового программного обеспечения.

Claims (1)

  1. Устройство контроля параметров углового движения космического аппарата (КА), содержащее блок управления и контроля и магнитную катушку, конструктивно связанную с корпусом аппарата и создающую магнитный момент при взаимодействии с МПЗ, когда электрический ток протекает по виткам катушки, отличающееся тем, что дополнительно введены блок информационного обмена с обеспечивающими системами КА, блок контроля электропитания, блок управления электромагнитами, блок вычислителя, блок расширителя портов обмена информацией, два трехкомпонентных магнитометра для измерения состояния магнитного поля, три электромагнита, блок солнечных датчиков, при этом блоки связи с обеспечивающими системами КА, контроля электропитания, управления электромагнитами, вычислителя, расширителя портов обмена информацией конструктивно объединены в один моноблок, электромагниты расположены ортогонально относительно друг друга, магнитометры расположены на космическом аппарате в местах с минимальной напряженностью электромагнитного поля на наибольшем расстоянии от намагниченных элементов конструкции космического аппарата, силовых кабелей и приборов с высоким энергопотреблением, датчики солнца установлены на разные стороны КА, по одному на каждую грань КА, блок управления и контроля имеет интерфейсы сопряжения с обеспечивающими системами КА по каналам питания, информационного обмена для получения команд управления, коррекции и настройки программного обеспечения блока вычислителя, телеметрии для контроля работоспособности устройства.
RU2018122367A 2018-06-18 2018-06-18 Устройство контроля параметров углового движения космического аппарата по данным бортовых измерений состояния геомагнитного поля RU2692741C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018122367A RU2692741C1 (ru) 2018-06-18 2018-06-18 Устройство контроля параметров углового движения космического аппарата по данным бортовых измерений состояния геомагнитного поля

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018122367A RU2692741C1 (ru) 2018-06-18 2018-06-18 Устройство контроля параметров углового движения космического аппарата по данным бортовых измерений состояния геомагнитного поля

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2692741C1 true RU2692741C1 (ru) 2019-06-26

Family

ID=67038178

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018122367A RU2692741C1 (ru) 2018-06-18 2018-06-18 Устройство контроля параметров углового движения космического аппарата по данным бортовых измерений состояния геомагнитного поля

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2692741C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU198479U1 (ru) * 2020-01-21 2020-07-13 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева" Устройство контроля параметров движения космического аппарата (КА) с использованием постоянных магнитов

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2408507C1 (ru) * 2009-11-02 2011-01-10 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Способ определения магнитной помехи на космическом аппарате в полете
RU145978U1 (ru) * 2014-05-06 2014-09-27 Общество с ограниченной ответственностью "Спутниковые инновационные космические системы" Система ориентации и стабилизации микроспутниковой платформы "таблетсат"
RU2568827C1 (ru) * 2014-08-14 2015-11-20 Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" (АО "ВПК "НПО машиностроения") Способ магнитной разгрузки двигателей-маховиков космического аппарата
RU163618U1 (ru) * 2015-12-23 2016-07-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" (МАИ) Электромагнитное устройство ориентации космического аппарата
RU2618664C1 (ru) * 2016-01-25 2017-05-05 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт электромеханики" (АО "НИИЭМ") Способ ориентации космического аппарата и устройство для реализации способа

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2408507C1 (ru) * 2009-11-02 2011-01-10 Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" Способ определения магнитной помехи на космическом аппарате в полете
RU145978U1 (ru) * 2014-05-06 2014-09-27 Общество с ограниченной ответственностью "Спутниковые инновационные космические системы" Система ориентации и стабилизации микроспутниковой платформы "таблетсат"
RU2568827C1 (ru) * 2014-08-14 2015-11-20 Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" (АО "ВПК "НПО машиностроения") Способ магнитной разгрузки двигателей-маховиков космического аппарата
RU163618U1 (ru) * 2015-12-23 2016-07-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" (МАИ) Электромагнитное устройство ориентации космического аппарата
RU2618664C1 (ru) * 2016-01-25 2017-05-05 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт электромеханики" (АО "НИИЭМ") Способ ориентации космического аппарата и устройство для реализации способа

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU198479U1 (ru) * 2020-01-21 2020-07-13 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева" Устройство контроля параметров движения космического аппарата (КА) с использованием постоянных магнитов

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2097962C (en) Non-concentricity compensation in position and orientation measurement systems
CN100451898C (zh) 微小卫星的姿态控制方法及系统
US10852364B2 (en) Interference mitigation in magnetometers
GB2479490A (en) Sensor system combining complementary signals from different sensing orientations
JP3589990B2 (ja) アンテナ制御方法およびアンテナ制御装置
RU2692741C1 (ru) Устройство контроля параметров углового движения космического аппарата по данным бортовых измерений состояния геомагнитного поля
Pong High-precision pointing and attitude estimation and control algorithms for hardware-constrained spacecraft
CN109533396A (zh) 一种基于磁测磁控的卫星自旋定向方法
Gaber et al. Hardware-in-the-loop real-time validation of micro-satellite attitude control
Hoang et al. Pre-processing technique for compass-less madgwick in heading estimation for industry 4.0
Tikhonov et al. Optimizing the electrodynamical stabilization method for a man-made Earth satellite
CN103954288A (zh) 一种卫星姿态确定系统精度响应关系确定方法
CN110824524A (zh) 一种基于机载Ka波段的卫星视频传输系统
RU198479U1 (ru) Устройство контроля параметров движения космического аппарата (КА) с использованием постоянных магнитов
US20200189769A1 (en) Drag-based propellant-less small satellite attitude orbit and de-orbit control system
Leonard NPSAT1 magnetic attitude control system
US20230093514A1 (en) Magnetic control of spacecraft
CN105628010A (zh) 终端指南针的校准方法及系统
Thyagarajan et al. University small satellite program—ANUSAT
Grassi et al. Minimum power optimum control of microsatellite attitude dynamics
Alvarez-Salazar Pointing architecture of SMAP’s large spinning antenna
CN103235157B (zh) 一种两种类型陀螺信息融合地面验证系统
RU2618664C1 (ru) Способ ориентации космического аппарата и устройство для реализации способа
Evdokimov et al. Control of angular motion of a landing module of “Soyuz” type upon satellite returning from the orbit
CN113348761B (zh) 月球飞行器定向天线指向控制系统仿真方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200619

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20210705

QA4A Patent open for licensing

Effective date: 20211021