RU2780900C1 - Method for controlling surveillance equipment moved on board a manned spacecraft - Google Patents
Method for controlling surveillance equipment moved on board a manned spacecraft Download PDFInfo
- Publication number
- RU2780900C1 RU2780900C1 RU2021133059A RU2021133059A RU2780900C1 RU 2780900 C1 RU2780900 C1 RU 2780900C1 RU 2021133059 A RU2021133059 A RU 2021133059A RU 2021133059 A RU2021133059 A RU 2021133059A RU 2780900 C1 RU2780900 C1 RU 2780900C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- relative
- equipment
- ship
- axis
- observation equipment
- Prior art date
Links
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 title claims description 3
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000004027 cells Anatomy 0.000 description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 210000004279 Orbit Anatomy 0.000 description 3
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 3
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 2
- 102220370595 PFN2 F41G Human genes 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 206010064684 Device dislocation Diseases 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical Effects 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к аэрокосмической технике и может быть использовано для управления аппаратурой наблюдения, перемещаемой относительно движущегося пилотируемого корабля.The invention relates to aerospace engineering and can be used to control surveillance equipment that is moved relative to a moving manned spacecraft.
Известен способ наведения линии визирования прибора, вращающегося вокруг своей оси относительно основания, на источник лазерного излучения (заявка на изобретение РФ №94000376/28, 05.01.1994, МПК: F41G 3/00, G05D 3/00), в котором грубо определяют угловое положение источника излучения относительно связанного с основанием базового направления, проверяют соответствие излучения типу лазерный целеуказатель, поворачивают основание до точного определения углового положения источника излучения, после чего поворачивают прибор наведения до наведения его линии визирования на источник излучения.A known method of pointing the line of sight of a device rotating around its axis relative to the base, on the source of laser radiation (application for the invention of the Russian Federation No. the position of the radiation source relative to the base direction associated with the base, check the conformity of the radiation to the laser designator type, turn the base until the angular position of the radiation source is accurately determined, and then turn the guidance device until its line of sight is directed to the radiation source.
К недостаткам данного способа относится требование идентификации цели по излучаемому целью излучению, что ограничивает возможности его использования.The disadvantages of this method include the requirement to identify the target by the radiation emitted by the target, which limits the possibility of its use.
Известен способ наведения телевизионного видеоспектрального комплекса, реализуемый системой управления телевизионным видеоспектральным комплексом космического аппарата (КА) (патент РФ №2068801, МПК6: B64G 9/00), который включает наведение и отслеживание целей, при которых выполняется переориентация оси визирования установленной на поворотной платформе телевизионной и научной аппаратуры на выбираемую в реальном времени по ТВ-изображению цель с последующим автоматическим отслеживанием цели, в том числе выполняется определение пространственного положения прибора наведения относительно КА, задание координат целей, определение положения целей относительно прибора наведения, расчет углов поворота прибора наведения и повороты прибора наведения.A known method of pointing a television video spectrum complex, implemented by the control system of a television video spectrum complex of a spacecraft (SC) (RF patent No. and scientific equipment to a target selected in real time from a TV image with subsequent automatic tracking of the target, including determining the spatial position of the guidance device relative to the spacecraft, setting the coordinates of targets, determining the position of targets relative to the guidance device, calculating the angles of rotation of the guidance device and turning the device guidance.
К недостаткам данного способа относится, в частности, то, что он позволяет наводиться только на цели, с одной стороны, ограниченные диапазоном углов поворота поворотной платформы, а с другой стороны, ограниченные попаданием в текущий кадр ТВ-изображения, который, кроме упомянутого ограничения по диапазону углов поворота поворотной платформы, имеет ограниченный охват, определяемый полем зрения ТВ-камеры. При этом сам факт размещения аппаратуры наведения на поворотной платформе ограничивает свободу перемещения аппаратуры при ее нацеливании и сопровождении цели экипажем КА.The disadvantages of this method include, in particular, the fact that it allows you to aim only at targets, on the one hand, limited by the range of rotation angles of the turntable, and on the other hand, limited by falling into the current frame of the TV image, which, in addition to the aforementioned limitation on range of rotation angles of the turntable, has a limited coverage, determined by the field of view of the TV camera. At the same time, the very fact of placing the guidance equipment on the turntable limits the freedom of movement of the equipment when it is aimed and the target is tracked by the spacecraft crew.
Известен способ ориентирования перемещаемого в пилотируемом аппарате прибора (патент РФ 2531781, заявка №2012134959/11 от 16.08.2012, МПК(2006.01): F41G 3/00 B64G 1/66), согласно которому осуществляют формирование управляющих команд на излучение импульсных ультразвуковых сигналов не менее чем тремя ультразвуковыми излучателями, размещенными в разнесенных точках на свободно перемещаемом относительно пилотируемого аппарата приборе, осуществляют прием излученных импульсных ультразвуковых сигналов не менее чем тремя ультразвуковыми приемниками, размещенными в разнесенных точках на пилотируемом аппарате, по излученным и принятым ультразвуковым сигналам измеряют время задержки ультразвуковых сигналов, при этом синхронизацию моментов излучения и приема импульсных ультразвуковых сигналов осуществляют по радиоканалу, осуществляют измерение температуры в местах размещения ультразвуковых излучателей и в местах размещения ультразвуковых приемников, по полученным временам задержки принятия ультразвуковых сигналов и измерениям температуры определяют расстояния от размещенных на приборе ультразвуковых излучателей до размещенных на пилотируемом аппарате ультразвуковых приемников, при этом пространственное положение прибора относительно пилотируемого аппарата определяют по определенным расстояниям от размещенных на приборе ультразвуковых излучателей до размещенных на пилотируемом аппарате ультразвуковых приемников, определяют текущее положение ориентиров относительно пилотируемого аппарата, пространственное положение ориентиров относительно прибора определяют по текущему положению ориентиров относительно пилотируемого аппарата и определенному пространственному положению прибора относительно пилотируемого аппарата, выполняют расчет углов поворота прибора для его ориентирования по ориентирам, после чего воспроизводят команды на поворот прибора, соответствующие рассчитанным значениям углов поворота прибора. Данный способ обеспечивает возможность выполнять ориентирование прибора, свободно перемещаемого внутри пилотируемого корабля и не имеющего с ним механической связи.A known method for orienting a device moved in a manned vehicle (RF patent 2531781, application No. 2012134959/11 dated 16.08.2012, IPC(2006.01): F41G 3/00 B64G 1/66), according to which control commands are generated for the emission of pulsed ultrasonic signals are not less than three ultrasonic emitters placed at spaced apart points on a device freely moving relative to the manned vehicle receive the emitted pulsed ultrasonic signals by at least three ultrasonic receivers located at spaced points on the manned vehicle, the delay time of ultrasonic signals is measured using the emitted and received ultrasonic signals , while the synchronization of the moments of emission and reception of pulsed ultrasonic signals is carried out via a radio channel, the temperature is measured at the locations of ultrasonic emitters and at the locations of ultrasonic receivers, according to the received delay times for receiving ultrasonic distances from the ultrasonic emitters placed on the device to the ultrasonic receivers placed on the manned vehicle are determined, while the spatial position of the device relative to the manned vehicle is determined by certain distances from the ultrasonic emitters placed on the device to the ultrasonic receivers placed on the manned vehicle, the current position is determined reference points relative to the manned vehicle, the spatial position of the reference points relative to the instrument is determined by the current position of the reference points relative to the manned vehicle and the specific spatial position of the instrument relative to the manned vehicle, the calculation of the rotation angles of the instrument for its orientation according to the landmarks is performed, after which the commands to rotate the instrument are reproduced, corresponding to the calculated values of the angles turning the device. This method provides the ability to perform orientation of the device, which is freely movable inside the manned spacecraft and has no mechanical connection with it.
К недостаткам данного способа относится, в частности, то, что он предусматривает ручное управление работой перемещаемой ориентируемой аппаратуры, что может привести к ошибочному или несвоевременному функциональному задействованию аппаратуры, что в свою очередь может привести к потере уникальных данных и/или регистрации аппаратурой данных, которые являются неликвидными. Такая ситуация может возникать как следствие, например, возможной технологической несогласованности в функциональной работе перемещаемой аппаратуры и используемых бортовых систем пилотируемого корабля.The disadvantages of this method include, in particular, the fact that it provides for manual control of the operation of the movable oriented equipment, which can lead to erroneous or untimely functional activation of the equipment, which in turn can lead to the loss of unique data and/or registration of data by the equipment, which are illiquid. Such a situation may arise as a consequence, for example, of a possible technological inconsistency in the functional operation of the relocatable equipment and the on-board systems of the manned spacecraft.
В качестве прототипа выбран способ ориентирования перемещаемой на борту пилотируемого корабля аппаратуры (патент РФ 2695739, заявка №2018136716 от 17.10.2018, МПК: F41G 3/00 (2006.01) B64G 1/66 (2006.01)), включающий определение положения ориентира и перемещаемой аппаратуры относительно пилотируемого корабля, определение положения ориентира относительно перемещаемой аппаратуры, определение и воспроизведение командной информации, согласно которому измеряют и прогнозируют плотность атмосферы на высоте орбиты пилотируемого корабля, измеряют и прогнозируют положение центра масс и угловое положение пилотируемого корабля, с учетом погрешностей определения и прогнозирования положения центра масс и углового положения пилотируемого корабля определяют текущие и прогнозируемые на задаваемом интервале времени границы области расположения ориентира относительно пилотируемого корабля, определяют и воспроизводят командную информацию последовательно на перенос перемещаемой аппаратуры в требуемое местоположение и на поворот перемещаемой аппаратуры в требуемые угловые положения, при этом требуемое местоположение перемещаемой аппаратуры определяют в системе координат пилотируемого корабля как вершину конуса, боковая поверхность которого касается области расположения ориентира относительно пилотируемого корабля и отстоит не менее чем на задаваемое расстояние от элементов конструкции пилотируемого корабля, непрозрачных для регистрируемого перемещаемой аппаратурой излучения, а требуемые угловые положения перемещаемой аппаратуры определяют положениями оси визирования перемещаемой аппаратуры относительно пилотируемого корабля и выбирают исходя из условия покрытия полем зрения перемещаемой аппаратуры области расположения ориентира относительно пилотируемого корабля, в моменты нахождения оси визирования перемещаемой аппаратуры в области, охватываемой упомянутым конусом, формируют команды на управление перемещаемой аппаратурой. Данный способ обеспечивает гарантированное получение данных по задаваемым ориентирам путем покрытия полем зрения перемещаемой аппаратуры всей области возможного расположения ориентира относительно пилотируемого корабля, определенной с учетом погрешности определения положения наблюдаемого ориентира относительно пилотируемого корабля.As a prototype, a method for orienting equipment moved on board a manned spacecraft (RF patent 2695739, application No. 2018136716 dated 10/17/2018, IPC: F41G 3/00 (2006.01) B64G 1/66 (2006.01)), including determining the position of the landmark and the moving equipment relative to the manned spacecraft, determining the position of the reference point relative to the movable equipment, determining and reproducing command information, according to which the density of the atmosphere is measured and predicted at the altitude of the manned spacecraft orbit, the position of the center of mass and the angular position of the manned spacecraft are measured and predicted, taking into account errors in determining and predicting the position of the center masses and angular position of the manned spacecraft determine the current and predicted on a given time interval the boundaries of the location of the landmark relative to the manned spacecraft, determine and reproduce the command information sequentially to transfer the movable equipment to the required location position and rotation of the movable equipment to the required angular positions, while the required location of the movable equipment is determined in the coordinate system of the manned spacecraft as the top of the cone, the lateral surface of which touches the area of the reference location relative to the manned spacecraft and is at least a specified distance from the structural elements of the manned spacecraft , opaque for the radiation recorded by the movable equipment, and the required angular positions of the movable equipment are determined by the positions of the axis of sight of the movable equipment relative to the manned ship and are selected based on the condition that the field of view of the movable equipment covers the area of the reference location relative to the manned ship, at the moments when the axis of sight of the movable equipment is in the area, covered by said cone, commands are formed to control the movable equipment. This method provides guaranteed data acquisition on specified landmarks by covering the entire area of possible location of the landmark relative to the manned spacecraft by the field of view of the movable equipment, determined taking into account the error in determining the position of the observed landmark relative to the manned spacecraft.
К недостаткам способа прототипа относится, в частности, то, что он не обеспечивает учета возможных ошибок построения требуемых положений оси визирования аппаратуры наблюдения, что может привести к неполному фактическому покрытию снимками, выполненными перемещаемой аппаратурой наблюдения, области расположения ориентира относительно пилотируемого корабля, и, как следствие, непопаданию ориентира, наблюдение которого необходимо выполнить, в фактическое поле зрения аппаратуры наблюдения в моменты съемки.The disadvantages of the prototype method include, in particular, the fact that it does not take into account possible errors in constructing the required positions of the axis of sight of the observation equipment, which can lead to incomplete actual coverage of the area of the landmark relative to the manned spacecraft by the images taken by the movable observation equipment, and, as as a result, the landmark to be observed does not fall into the actual field of view of the observation equipment at the time of shooting.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является обеспечение высокоточного целевого управления перемещаемой на борту пилотируемого корабля аппаратурой наблюдения.The problem to be solved by the present invention is to provide high-precision target control of the observation equipment moved on board a manned spacecraft.
Технический результат, достигаемый при осуществлении настоящего изобретения, заключается в обеспечении гарантированной съемки всей области расположения ориентира относительно пилотируемого корабля путем учета погрешности переориентации оси визирования аппаратуры наблюдения в требуемые положения.The technical result achieved in the implementation of the present invention is to ensure a guaranteed shooting of the entire area of the location of the landmark relative to the manned spacecraft by taking into account the error in reorienting the sighting axis of the observation equipment to the required positions.
Технический результат достигается тем, что в способе управления перемещаемой на борту пилотируемого корабля аппаратурой наблюдения, включающем определение положения аппаратуры наблюдения относительно корабля, задание параметров аппаратуры наблюдения, прогнозирование границ области расположения ориентира относительно корабля на задаваемом интервале времени и формирование управляющих воздействий на аппаратуру наблюдения, включая переориентацию аппаратуры наблюдения до достижения ее осью визирования положений, соответствующих условию покрытия полем зрения аппаратуры наблюдения указанной области, и выполнение съемки, в отличие от прототипа, перед выполнением наблюдений формируют управляющие воздействия на аппаратуру наблюдения для ее переориентации в фиксированные положения оси визирования аппаратуры наблюдения относительно корабля, определяют угловое рассогласование Е между построенными и фиксированными положениями оси визирования, задают параметры аппаратуры наблюдения, устанавливающие величину минимального углового раствора поля зрения аппаратуры наблюдения Р>2Е, прогнозируемую на подстилающей поверхности область расположения ориентира относительно корабля на задаваемом интервале времени разбивают на ячейки с линейным размером 
Изобретение поясняется рисунком, на котором представлена схема разбиения на ячейки области расположения ориентира относительно пилотируемого корабля и введены обозначения:The invention is illustrated by the figure, which shows the scheme of partitioning into cells of the area of the location of the reference point relative to the manned spacecraft and the following designations are introduced:
О - аппаратура наблюдения;O - surveillance equipment;
W - линия границы области расположения ориентира относительно пилотируемого корабля;W - boundary line of the area of the location of the landmark relative to the manned spacecraft;
L - ось визирования аппаратуры наблюдения;L - axis of sight of the surveillance equipment;
Р - минимальный угловой раствор поля зрения аппаратуры наблюдения;P is the minimum angular opening of the field of view of the observation equipment;
F - линия границы поля зрения аппаратуры наблюдения (линия границы снимка подстилающей поверхности аппаратурой наблюдения);F - boundary line of the field of view of the observation equipment (line of the boundary of the image of the underlying surface by the observation equipment);
Е - ошибка построения ориентации аппаратуры наблюдения, определяемая как угловое рассогласование между положениями оси визирования аппаратуры наблюдения, построенными после выполнения переориентации аппаратуры наблюдения в фиксированные положения оси визирования аппаратуры относительно корабля, и данными фиксированными положениями оси визирования аппаратуры наблюдения;E is the error in constructing the orientation of the observation equipment, defined as the angular mismatch between the positions of the axis of sight of the observation equipment, built after the reorientation of the observation equipment into fixed positions of the axis of sight of the equipment relative to the ship, and these fixed positions of the axis of sight of the observation equipment;
J - ячейки разбиения области расположения ориентира относительно пилотируемого корабля;J - partitioning cells of the area of the location of the landmark relative to the manned spacecraft;
А - линейный размер ячеек разбиения области расположения ориентира относительно пилотируемого корабля.A - the linear size of the cells of the division of the area of the location of the landmark relative to the manned spacecraft.
Опишем действия предлагаемого способа.Let us describe the actions of the proposed method.
В качестве перемещаемой аппаратуры наблюдения (АН) рассматриваем оптический прибор, ось визирования (чувствительности) которого требуется наводить на задаваемые ориентиры (цели, объекты наблюдения) - например, съемочную аппаратуру для выполнения визуально-инструментальных наблюдений задаваемых ориентиров - исследуемых наземных объектов - через иллюминатор пилотируемого корабля (ПК).As a movable observation equipment (AN), we consider an optical device, the axis of sight (sensitivity) of which is required to be directed to specified landmarks (targets, objects of observation) - for example, survey equipment for performing visual and instrumental observations of specified landmarks - studied ground objects - through the porthole of a manned ship (PC).
Аппаратура наблюдения и пилотируемый корабль снабжены системой определения положения перемещаемой аппаратуры наблюдения относительно пилотируемого корабля, которая может быть выполнена, например, на базе ультразвуковой системы определения положения перемещаемой аппаратуры.The observation equipment and the manned spacecraft are equipped with a system for determining the position of the movable observation equipment relative to the manned spacecraft, which can be performed, for example, on the basis of an ultrasonic system for determining the position of the movable equipment.
В данной ультразвуковой системе для измерения шести координат пространственного положения АН - трех линейных и трех угловых параметров - используются не менее трех ультразвуковых излучателей, размещенных на ПА, и не менее трех ультразвуковых приемников, размещенных на ПК. Ультразвуковые излучатели размещены в разнесенных точках с известными координатами в связанной с АН системе координат. Ультразвуковые приемники размещены в разнесенных точках с известными координатами в связанной с ПК системе координат. В начале каждого кадра измерения вырабатывается синхронизирующий импульс запуска, поступающий на блок формирования команд управления излучателями, который последовательно формирует управляющие импульсы с фиксированной временной задержкой τ между ними, которые поступают на ультразвуковые излучатели, которые поочередно вырабатывают импульсные ультразвуковые сигналы. Излученные ультразвуковые сигналы принимаются размещенными на ПК ультразвуковыми приемниками (временная задержка τ определяется максимально возможным расстоянием от размещенных на АН ультразвуковых излучателей до каждого из размещенных на ПК ультразвуковых приемников), а периодичность выработки синхронизирующих импульсов запуска определяется данной временной задержкой τ и общим количеством ультразвуковых излучателей. Принятые ультразвуковые сигналы отделяются от помех и вычисляются временные задержки между импульсом запуска и принятыми рабочими сигналами (поскольку излученные импульсные ультразвуковые сигналы разнесены по времени, то в каждом из приемников принятые рабочие сигналы также разнесены по времени), по которым рассчитываются расстояния между ультразвуковыми излучателями и ультразвуковыми приемниками, причем текущая скорость распространения ультразвуковых сигналов между излучателями и приемниками определяется с учетом текущей температуры среды распространения сигналов, измеренной датчиком температуры, размещенном на АН и/или ПК, и по полученным расстояниям рассчитываются параметры пространственного положения АН относительно ПК (линейные и угловые координаты АН в связанной с ПК системе координат).In this ultrasonic system, to measure six coordinates of the AN spatial position - three linear and three angular parameters - at least three ultrasonic emitters placed on the PA and at least three ultrasonic receivers placed on the PC are used. The ultrasonic emitters are placed at spaced apart points with known coordinates in the coordinate system associated with the AN. The ultrasonic receivers are placed at spaced apart points with known coordinates in a coordinate system associated with a PC. At the beginning of each measurement frame, a trigger synchronizing pulse is generated, which is fed to the emitter control command generation unit, which sequentially generates control pulses with a fixed time delay τ between them, which are fed to ultrasonic emitters, which alternately generate pulsed ultrasonic signals. The emitted ultrasonic signals are received by ultrasonic receivers located on the PC (the time delay τ is determined by the maximum possible distance from the ultrasonic emitters located on the PC to each of the ultrasonic receivers located on the PC), and the frequency of generation of the triggering synchronizing pulses is determined by this time delay τ and the total number of ultrasonic emitters. The received ultrasonic signals are separated from interference and the time delays between the trigger pulse and the received working signals are calculated (since the emitted pulsed ultrasonic signals are separated in time, the received working signals in each of the receivers are also separated in time), by which the distances between the ultrasonic emitters and the ultrasonic ones are calculated. receivers, and the current propagation velocity of ultrasonic signals between emitters and receivers is determined taking into account the current temperature of the signal propagation medium, measured by a temperature sensor located on the NS and / or PC, and the parameters of the spatial position of the AN relative to the PC are calculated from the obtained distances (linear and angular coordinates of the AN in the coordinate system associated with the PC).
В предлагаемом способе управление перемещаемой относительно пилотируемого корабля аппаратурой наблюдения осуществляется с учетом предварительно определенной точности переориентации перемещаемой аппаратуры наблюдения.In the proposed method, the monitoring equipment moved relative to the manned spacecraft is controlled taking into account the predetermined accuracy of reorientation of the moving monitoring equipment.
Для реализации этого перед выполнением штатных сеансов наблюдения исследуемых объектов перемещаемой аппаратурой наблюдения формируют управляющие воздействия на перемещаемую аппаратуру наблюдения для переориентации аппаратуры наблюдения до достижения задаваемых фиксированных положений оси визирования аппаратуры относительно пилотируемого корабля.To implement this, before performing regular sessions of observation of the objects under study by the movable observation equipment, control actions are formed on the movable observation equipment to reorient the observation equipment until the set fixed positions of the axis of sight of the equipment relative to the manned spacecraft are reached.
Например, сформированную командную информацию на переориентацию АН относительно ПК для достижения расчетных моделируемых фиксированных положений АН относительно ПК передают на блок/систему воспроизведения командной информации на переориентацию аппаратуры наблюдения, посредством которого воспроизводят данную командную информацию.For example, the generated command information for the reorientation of the AH relative to the PC in order to achieve the calculated simulated fixed positions of the AH relative to the PC is transmitted to the command information playback unit/system for the reorientation of the surveillance equipment, through which this command information is reproduced.
В качестве воспроизводимой командной информации на переориентацию АН могут выступать параметры положения оси визирования (ориентирования) АН относительно направления от АН на ориентир - например, графически отображается величина углового отклонения направления на ориентир от оси визирования (ориентирования) АН и величина азимутального угла, определяющего направление отсчета данного отклонения в плоскости, перпендикулярной оси визирования (ориентирования) АН.The reproducible command information for reorientation of the AH can be the parameters of the position of the axis of sight (orientation) of the AH relative to the direction from the AH to the landmark - for example, the value of the angular deviation of the direction to the landmark from the axis of sight (orientation) of the AH and the value of the azimuthal angle that determines the direction of reference are graphically displayed given deviation in the plane perpendicular to the axis of sight (orientation) AN.
Оператор (космонавт) воспринимает воспроизведенную командную информацию и в соответствии с ней последовательно переориентирует АН в требуемые угловые положения АН относительно ПК.The operator (cosmonaut) perceives the reproduced command information and, in accordance with it, sequentially reorients the AU to the required angular positions of the AA relative to the PC.
В процессе изменения положения АН посредством системы определения положения перемещаемой аппаратуры наблюдения относительно пилотируемого корабля определяют текущее положение АН относительно ПК.In the process of changing the position of the AN, the current position of the AN relative to the PC is determined by the system for determining the position of the movable observation equipment relative to the manned spacecraft.
Выполняют сравнение расчетных моделируемых и текущих параметров углового положения АН относительно ПК и по результатам сравнения определяют ошибку (точность) построения ориентации аппаратуры наблюдения: определяют угловое рассогласование Е между положениями оси визирования аппаратуры наблюдения, построенными после выполнения переориентации аппаратуры наблюдения в фиксированные положения оси визирования аппаратуры относительно корабля, и данными фиксированными положениями оси визирования аппаратуры наблюдения.Comparison of the calculated simulated and current parameters of the angular position of the AN relative to the PC is carried out and, based on the results of the comparison, the error (accuracy) of constructing the orientation of the observation equipment is determined: the angular mismatch E between the positions of the axis of sight of the observation equipment, constructed after the reorientation of the observation equipment to fixed positions of the axis of sight of the equipment relative to ship, and given fixed positions of the axis of sight of the observation equipment.
При этом случае разброса получаемых значений углового рассогласования в различных реализациях выполнения переориентации аппаратуры наблюдения в задаваемые фиксированные положения оси визирования аппаратуры относительно корабля, в качестве результирующего (итогового) значения углового рассогласования Е принимается максимальное из его полученных значений.In this case, the scatter of the obtained values of the angular mismatch in various implementations of the reorientation of the observation equipment to the given fixed positions of the axis of sight of the equipment relative to the ship, as the resulting (final) value of the angular mismatch E, is taken as the maximum of its obtained values.
Задают параметры аппаратуры наблюдения, определяющие технические характеристики ее функционирования, включая установку выдержки, диафрагмы, фокусное расстояние, выбор спектрального канала и т.д. При этом, с учетом результатов определения ошибки (точности) построения ориентации аппаратуры наблюдения, выставкой параметров диафрагмы и фокусного расстояние устанавливают значение минимального углового раствора поля зрения аппаратуры наблюдения Р, превышающее значение 2ЕSet the parameters of the observation equipment that determine the technical characteristics of its operation, including setting the shutter speed, aperture, focal length, selection of the spectral channel, etc. At the same time, taking into account the results of determining the error (accuracy) of constructing the orientation of the observation equipment, by setting the aperture parameters and the focal length, the value of the minimum angular opening of the field of view of the observation equipment P is set, exceeding the value 2E
После этого управление аппаратурой наблюдения при выполнении штатных сеансов наблюдения исследуемых объектов перемещаемой аппаратурой наблюдения выполняют с учетом определенной ошибки (точности) построения ориентации аппаратуры наблюдения по следующей процедуре.After that, the control of the observation equipment during regular sessions of observation of the objects under study by the movable observation equipment is performed taking into account a certain error (accuracy) in constructing the orientation of the observation equipment according to the following procedure.
Посредством блока определения положения перемещаемой аппаратуры относительно пилотируемого корабля 2 определяют текущее угловое положение АН относительно ПК.By means of the block for determining the position of the movable equipment relative to the manned spacecraft 2, the current angular position of the AN relative to the PC is determined.
Осуществляют задание исследуемого объекта (ориентира) для реализации штатных наблюдений с использованием перемещаемой аппаратуры наблюдения - например, выбирают некоторый текущий объект (ориентир) из заданного перечня/каталога возможных объектов (ориентиров).The object under study (landmark) is set for the implementation of regular observations using movable observation equipment - for example, some current object (landmark) is selected from a given list/catalog of possible objects (landmarks).
Выполняют прогнозирование на подстилающей поверхности границ области расположения ориентира относительно корабля на задаваемом интервале времени - т.е. определяют расчетные значения параметров, описывающих границы области подстилающей поверхности, задаваемой относительно ПК, в которой будет находиться ориентир в течение задаваемого интервала времени.Prediction is performed on the underlying surface of the boundaries of the area of the location of the reference point relative to the ship at a given time interval - i.e. determine the calculated values of the parameters that describe the boundaries of the area of the underlying surface, given relative to the PC, in which the landmark will be located during the given time interval.
Например, определение расчетных значений указанных параметров выполняется с использованием навигационных измерений орбиты ПК и измерения текущих и расчета прогнозируемых параметров плотности атмосферы на высоте орбиты ПК, по которым осуществляют прогнозирование положения центра масс и углового положения ПК. При этом используется прогнозирование циклограммы ориентации ПК, по которой осуществляется прогнозирование значений миделя ПК, используемых при выполнении указанного прогнозирования движения ПК, а также определяются величины погрешностей определения и прогнозирования положения центра масс и углового положения ПК, которые учитываются при указанном определении границ области расположения ориентира относительно ПК. При этом указанная область определяется как минимальная область, охватывающая/содержащая все возможные точки местоположений ориентира относительно ПК, - область, образованная множеством местоположений относительно ПК, в которых может находиться ориентир с учетом всех указанных погрешностей определения и прогнозирования положения центра масс и углового положения ПК.For example, the determination of the calculated values of these parameters is performed using navigation measurements of the PC orbit and measuring the current and calculating the predicted atmospheric density parameters at the altitude of the PC orbit, which are used to predict the position of the center of mass and the angular position of the PC. In this case, the prediction of the PC orientation sequence diagram is used, according to which the PC midsection values are predicted, which are used when performing the specified prediction of the PC motion, and the values of errors in determining and predicting the position of the center of mass and the angular position of the PC are determined, which are taken into account in the specified determination of the boundaries of the area of the location of the reference point relative to PC. In this case, the specified area is defined as the minimum area covering/containing all possible locations of the reference point relative to the PC, - the area formed by the set of locations relative to the PC, in which the landmark can be located, taking into account all the specified errors in determining and predicting the position of the center of mass and the angular position of the PC.
Полученную область расположения ориентира относительно пилотируемого корабля разбивают на ячейки с линейным размером АThe resulting area of the location of the landmark relative to the manned spacecraft is divided into cells with a linear dimension A
где Н - минимальное расстояние от пилотируемого корабля до ориентира на интервале времени видимости с пилотируемого корабля указанной области расположения ориентира относительно корабля.where H is the minimum distance from the manned spacecraft to the landmark in the time interval of visibility from the manned spacecraft of the specified area of the location of the landmark relative to the spacecraft.
На рисунке показан пример разбиения области расположения ориентира относительно пилотируемого корабля, заданной на подстилающей поверхности, на ячейки с длиной стороны ячейки А.The figure shows an example of partitioning the area of the reference location relative to the manned spacecraft, specified on the underlying surface, into cells with cell side length A.
Определяют центральные точки данных ячеек.Determines the center points of the cell data.
Определяют множество последовательных положений оси визирования аппаратуры наблюдения, которые последовательно проходят через центральные точки ячеек.A set of successive positions of the sighting axis of the observation equipment is determined, which successively pass through the central points of the cells.
Определяют (рассчитывают) интервал времени видимости с пилотируемого корабля указанной области расположения ориентира относительно пилотируемого корабля.Determine (calculate) the time interval of visibility from the manned spacecraft of the specified area of the location of the landmark relative to the manned spacecraft.
Формируют управляющие воздействия на перемещаемую аппаратуру наблюдения для переориентации аппаратуры наблюдения для достижения осью визирования аппаратуры наблюдения указанных последовательных положений (положений, которые проходят через центральные точки ячеек) в последовательные моменты времени, отстоящие один от другого на время Δt, значение которого менее величины TH2(P-2E)2/(2S)Control actions are formed on the movable surveillance equipment to reorient the surveillance equipment so that the axis of sight of the surveillance equipment achieves the specified sequential positions (positions that pass through the central points of the cells) at successive moments of time separated from one another by a time Δt, the value of which is less than the value TH 2 ( P-2E) 2 /(2S)
где Т - длительность интервала времени видимости с корабля указанной области расположения ориентира относительно корабля;where T is the duration of the time interval of visibility from the ship of the specified area of the location of the reference point relative to the ship;
S - площадь указанной области расположения ориентира относительно корабля.S - the area of the specified area of the location of the landmark relative to the ship.
Например, сформированную командную информацию на переориентацию АН относительно ПК из текущего углового положения до достижения данных требуемых угловых положений АН относительно ПК передают на блок/систему воспроизведения командной информации на переориентацию аппаратуры наблюдения, посредством которого воспроизводят данную командную информацию.For example, the generated command information for reorientation of the AH relative to the PC from the current angular position until the data of the required angular positions of the AH relative to the PC is reached is transmitted to the command information playback unit/system for reorientation of the observation equipment, through which this command information is reproduced.
В качестве воспроизводимой командной информации на переориентацию АН могут выступать параметры положения оси визирования (ориентирования) АН относительно направления от АН на ориентир - например, графически отображается величина углового отклонения направления на ориентир от оси визирования (ориентирования) АН и величина азимутального угла, определяющего направление отсчета данного отклонения в плоскости, перпендикулярной оси визирования (ориентирования) АН.The reproducible command information for reorientation of the AH can be the parameters of the position of the axis of sight (orientation) of the AH relative to the direction from the AH to the landmark - for example, the value of the angular deviation of the direction to the landmark from the axis of sight (orientation) of the AH and the value of the azimuthal angle that determines the direction of reference are graphically displayed given deviation in the plane perpendicular to the axis of sight (orientation) AN.
Оператор воспринимает воспроизведенную командную информацию и в соответствии с ней переориентирует (изменяет угловое положение) АН в требуемую ориентацию относительно ПК. При этом в процессе изменения углового положения АН посредством системы определения положения перемещаемой аппаратуры относительно пилотируемого корабля непрерывно определяют текущее угловое положение АН относительно ПК и осуществляют перерасчет командной информации на переориентацию АН относительно ПК из текущего углового положения до достижения требуемых угловых положений АН относительно ПК.The operator perceives the reproduced command information and, in accordance with it, reorients (changes the angular position) of the AH to the required orientation relative to the PC. At the same time, in the process of changing the angular position of the AU, by means of the system for determining the position of the movable equipment relative to the manned spacecraft, the current angular position of the AU with respect to the PC is continuously determined and the command information is recalculated for the reorientation of the AU with respect to the PC from the current angular position until the required angular positions of the AU with respect to the PC are reached.
В процессе данной переориентации аппаратуры наблюдения выполняют съемку подстилающей поверхности в моменты, когда ось визирования аппаратуры наблюдения достигает (совмещается с требуемой точностью) заданные положения оси визирования аппаратуры наблюдения, проходящие через центральные точки ячеек разбиения области расположения ориентира относительно пилотируемого корабля. Съемка может выполняться как непосредственно по командной информации, поступающей на аппаратуру наблюдения непосредственно от оператора (космонавта), так и в автоматическом режиме по командной информации, поступающей на аппаратуру наблюдения из управляющей системы, осуществляющей контроль достижения осью визирования аппаратуры наблюдения указанных последовательных положений (положений, которые проходят через центральные точки ячеек) в последовательные моменты времени, отстоящие один от другого на время, определяемое соотношением (3).In the process of this reorientation of the observation equipment, the underlying surface is surveyed at the moments when the axis of sight of the observation equipment reaches (combines with the required accuracy) the given positions of the axis of sight of the observation equipment passing through the central points of the cells of the partition of the area of the location of the landmark relative to the manned spacecraft. Shooting can be carried out both directly by command information coming to the observation equipment directly from the operator (cosmonaut), and in automatic mode by command information coming to the observation equipment from the control system, which controls the achievement of the specified sequential positions by the axis of sight of the observation equipment (positions, passing through the central points of the cells) at successive moments of time spaced from one another by a time determined by relation (3).
После выполнения съемки подстилающей поверхности аппаратурой наблюдения во всех указанных последовательных угловых положениях аппаратуры наблюдения наблюдение текущего объекта (ориентира) считается выполненным.After surveying of the underlying surface by the observation equipment in all specified successive angular positions of the observation equipment, the observation of the current object (landmark) is considered completed.
Задание параметров аппаратуры наблюдения, устанавливающих величину минимального углового раствора поля зрения аппаратуры, определяемую соотношением (1), и использование значений размера ячеек, определяемых соотношением (2), обеспечивает гарантированное покрытие каждым выполненным снимком одной ячейки области расположения ориентира относительно пилотируемого корабля. Переориентация аппаратуры наблюдения в требуемые положения в последовательные моменты времени, отстоящие один от другого на время, определяемое соотношением (3), обеспечивает гарантированную съемку всех ячеек области расположения ориентира относительно пилотируемого корабля в течение интервала времени видимости с корабля указанной области расположения ориентира относительно корабля.Setting the parameters of the observation equipment, which set the value of the minimum angular opening of the field of view of the equipment, determined by relation (1), and the use of the values of the cell size, determined by relation (2), ensures the guaranteed coverage of one cell of the area of the location of the landmark relative to the manned spacecraft by each taken image. The reorientation of the observation equipment to the required positions at successive moments of time spaced from one another by the time determined by relation (3) ensures a guaranteed survey of all cells of the reference location area relative to the manned ship during the time interval of visibility from the ship of the indicated area of the reference location relative to the ship.
Вышеописанные действия повторяют, начиная с задания (выбора) следующего исследуемого объекта (ориентира) для реализации штатных сеансов наблюдений, с использованием перемещаемой относительно ПК аппаратуры наблюдения.The above actions are repeated, starting with the task (selection) of the next object under study (landmark) for the implementation of regular observation sessions, using the observation equipment moved relative to the PC.
Опишем технический эффект предлагаемого изобретения.Let us describe the technical effect of the proposed invention.
Предложенное техническое решение обеспечивает гарантированную съемку всей возможной области расположения ориентира относительно пилотируемого корабля путем учета погрешности переориентации оси визирования аппаратуры наблюдения в требуемые положения.The proposed technical solution provides a guaranteed survey of the entire possible area of the location of the landmark relative to the manned spacecraft by taking into account the error in reorienting the sighting axis of the observation equipment to the required positions.
Достигаемая за счет учета погрешности переориентации оси визирования аппаратуры наблюдения в требуемые положения относительно пилотируемого корабля возможность гарантированного покрытия полем зрения перемещаемой аппаратуры наблюдения всей возможной области расположения ориентира относительно пилотируемого корабля обеспечивает гарантированное получение данных по задаваемым исследуемым объектам (ориентирам).Achieved by taking into account the error of reorientation of the sighting axis of the observation equipment to the required positions relative to the manned spacecraft, the possibility of guaranteed coverage of the entire possible area of the location of the reference point relative to the manned spacecraft by the field of view of the movable observation equipment ensures guaranteed acquisition of data on the specified objects (landmarks).
Данный положительный эффект достигается за счет выполнения предварительного определения ошибки (точности) построения ориентации аппаратуры наблюдения, предложенного разбиения прогнозируемой на подстилающей поверхности возможной области расположения ориентира относительно корабля на задаваемом интервале времени на ячейки предложенного размера и выполнением съемки подстилающей поверхности по предложенному алгоритму в процессе предложенной процедуры переориентации аппаратуры наблюдения.This positive effect is achieved by performing a preliminary determination of the error (accuracy) of constructing the orientation of the observation equipment, the proposed division of the possible area of the location of the reference point relative to the ship predicted on the underlying surface at a given time interval into cells of the proposed size, and by surveying the underlying surface according to the proposed algorithm in the course of the proposed procedure reorientation of surveillance equipment.
Данный положительный эффект обеспечивает высокоточное целевое управление перемещаемой на борту пилотируемого корабля аппаратурой наблюдения.This positive effect provides high-precision target control of the observation equipment moved on board the manned spacecraft.
Особенно важность указанного положительного эффекта проявляется при применении предлагаемого технического решения на КА в полете, когда, с одной стороны, отсутствует или существенно ограничена (как технически, так и организационно) оперативная возможность проверки зарегистрированных аппаратурой наблюдения данных, включая проверку попадания исследуемого объекта (ориентира) в поле зрения аппаратуры наблюдения, а с другой стороны, регистрируемые данные обладают уникальностью и их потеря или получение не в полном объеме или несвоевременное включение аппаратуры при выполнении съемки могут нести невосполнимый ущерб (как научный, так и экономический).Especially the importance of this positive effect is manifested when the proposed technical solution is applied to the spacecraft in flight, when, on the one hand, there is no or significantly limited (both technically and organizationally) the operational ability to check the data recorded by the observation equipment, including checking the hit of the object under study (landmark) in the field of view of the observation equipment, and on the other hand, the recorded data are unique and their loss or receipt not in full or untimely activation of the equipment during the survey can cause irreparable damage (both scientific and economic).
Промышленное исполнение существенных признаков, характеризующих изобретение, не является сложным и может быть выполнено по известным технологиям.The industrial execution of the essential features that characterize the invention is not complicated and can be performed using well-known technologies.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2780900C1 true RU2780900C1 (en) | 2022-10-04 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2821223C1 (en) * | 2023-11-20 | 2024-06-18 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва" | Method of guiding movable equipment of spacecraft to investigated object |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU94020217A (en) * | 1994-05-31 | 1996-07-10 | Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева | Method of control of angular motion of extensible structural members |
| US20060065788A1 (en) * | 2004-09-28 | 2006-03-30 | The Boeing Company | Target acquisition control for spacecraft gimballed payload |
| RU2531781C2 (en) * | 2012-08-16 | 2014-10-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Orientation method of instrument moved in piloted aircraft, and system for its implementation |
| US9376221B1 (en) * | 2012-10-31 | 2016-06-28 | The Boeing Company | Methods and apparatus to point a payload at a target |
| RU2695739C1 (en) * | 2018-10-17 | 2019-07-25 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва" | Method of orienting manned spacecraft equipment on board |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU94020217A (en) * | 1994-05-31 | 1996-07-10 | Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева | Method of control of angular motion of extensible structural members |
| US20060065788A1 (en) * | 2004-09-28 | 2006-03-30 | The Boeing Company | Target acquisition control for spacecraft gimballed payload |
| RU2531781C2 (en) * | 2012-08-16 | 2014-10-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Orientation method of instrument moved in piloted aircraft, and system for its implementation |
| US9376221B1 (en) * | 2012-10-31 | 2016-06-28 | The Boeing Company | Methods and apparatus to point a payload at a target |
| RU2695739C1 (en) * | 2018-10-17 | 2019-07-25 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва" | Method of orienting manned spacecraft equipment on board |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2821223C1 (en) * | 2023-11-20 | 2024-06-18 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва" | Method of guiding movable equipment of spacecraft to investigated object |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11822351B2 (en) | Three-dimensional information processing unit, apparatus having three-dimensional information processing unit, unmanned aerial vehicle, informing device, method and program for controlling mobile body using three-dimensional information processing unit | |
| RU2531781C2 (en) | Orientation method of instrument moved in piloted aircraft, and system for its implementation | |
| EP0116183B1 (en) | Pulse radar apparatus | |
| US4274609A (en) | Target and missile angle tracking method and system for guiding missiles on to targets | |
| US4442431A (en) | Airborne missile guidance system | |
| JPH0124275B2 (en) | ||
| US20150116693A1 (en) | Three-Dimensional Measuring Method And Surveying System | |
| US11725938B2 (en) | Surveying apparatus, surveying method, and surveying program | |
| CN111025032B (en) | Aerial beam measuring system and method based on lift-off platform | |
| CN104748679A (en) | Space point three dimension coordinate measuring method based on rotation sector laser angle measurement | |
| US10551474B2 (en) | Delay compensation while controlling a remote sensor | |
| KR101305254B1 (en) | Method of collecting target reflected signals of proximity fuze sensor and apparatus therefor | |
| RU2695739C1 (en) | Method of orienting manned spacecraft equipment on board | |
| US3724783A (en) | Discriminatory missile guidance system | |
| JP2000131063A (en) | Surveying method and system employing flying object | |
| RU2780900C1 (en) | Method for controlling surveillance equipment moved on board a manned spacecraft | |
| RU2381521C2 (en) | Method of measuring object range and linear dimensions by television images | |
| US4614426A (en) | Passive target detector | |
| US3789397A (en) | Three dimensional display system | |
| RU2717603C1 (en) | Control device of portable observation equipment arranged on spacecraft | |
| RU2523446C2 (en) | Method for automated determination of coordinates of unmanned aerial vehicles | |
| RU2524045C2 (en) | Method for determination of geographic position of observed area of observation equipment being moved relative to spacecraft, system for its implementation and device for arranging emitters on observation equipment | |
| RU2695046C1 (en) | Method of orienting equipment on board manned spacecraft | |
| RU2695254C1 (en) | Navigation system for moved equipment on board of manned spacecraft | |
| RU2693634C1 (en) | Method of orienting movable equipment on board manned spacecraft |