priborИзвестия высших учебных заведений. ПриборостроениеJournal of Instrument Engineering0021-34542500-0381Национальный исследовательский университет ИТМО10.17586/0021-3454-2024-67-12-1019-1029pribor-321Research ArticleСИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ, УПРАВЛЕНИЕ И ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИSYSTEM ANALYSIS, MANAGEMENT AND INFORMATION PROCESSINGТочность оценивания параметров движения центра масс орбитального объекта по результатам измерения углов „звезда–космический аппарат“Accuracy of estimating an orbiting object center of mass motion parameters on the base of star-spacecraft angle measuring resultsГоляковА. Д.GolyakovA. D.

Алексей Дмитриевич Голяков - д-р техн. наук, профессор, кафедра автономных систем управления; профессор

Санкт-Петербург

Alexeу D. Golyakov - Dr. Sci., Professor, Department of Autonomous Control Systems; Professor

St. Petersburg

algol1949@mail.ruСасункевичА. А.SasunkevichA. A.

Александр Анатольевич Сасункевич - канд. техн. наук, кафедра автономных систем управления; докторант

Санкт-Петербург

Aleksandеr A. Sasunkevich - PhD, Department of Autonomous Control Systems; Doctoral student

St. Petersburg

saa-soso@rambler.ruВоенно-космическая академия им. А.Ф. МожайскогоA. F. Mozhaisky Military Space Academy202424012025671210191029Copyright © Национальный исследовательский университет ИТМО, 20252025Национальный исследовательский университет ИТМОНациональный исследовательский университет ИТМОhttps://pribor.ifmo.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://pribor.ifmo.ru/jour/article/view/321

С использованием математического моделирования исследована точность оценивания параметров движения центра масс находящегося в окрестности установленной точки стояния геостационарной орбиты некооперируемого космического аппарата (КА). Моделирование выполнено на основе измерений углового положения этого орбитального объекта относительно звезд, осуществляемых с помощью бортовых оптико-электронных приборов (ОЭП) сервисного космического робота. Оценка параметров движения центра масс некооперируемого КА получена с применением рекуррентного метода наименьших квадратов при обработке измерений углов „звезда–КА“, выполняемых ОЭП космического робота. Установлено, что задача определения параметров движения КА может быть решена с погрешностями менее ±0,6 м по координатам и ±0,2 мм/с — по составляющим вектора скорости. Для достижения указанных характеристик бортовой комплекс управления космического робота должен содержать ОЭП, среднеквадратическое отклонение погрешностей измерений углов „звезда–КА“ которого не превышает 1′′.

Using mathematical modeling, the accuracy of estimating motion parameters of the center of mass of a nonoperated spacecraft located in the vicinity of established standing point of the geostationary orbit, is investigated. The simulation is performed on the basis of measurements of the orbital object angular position relative to the stars, carried out with the use of on-board optoelectronic devices of a service space robot. The estimation of the motion parameters of the non–operated spacecraft center of mass is obtained using the recurrent least squares method when processing measurements of the star-spacecraft angles performed by the space robot optoelectronic devices. It is established that the problem of determining the parameters of spacecraft motion can be solved with errors of less than ± 0.6 m in coordinates and ± 0.2 mm/s in the velocity vector components. To achieve these characteristics, the on–board control system of the space robot must contain optoelectronic equipment that provides a standard error of measuring the starspacecraft angles, not exceeding 1”.

сервисный космический роботгеостационарный некооперируемый космический аппаратточность оцениванияпараметры движенияоптико-электронный приборservice space robotgeostationary non-operated spacecraftestimation accuracymotion parametersoptoelectronic deviceReferencesГрадовцев А. А., Кондратьев А. С., Лопота А. В. Средства робототехнического обеспечения функций перспективной космической инфраструктуры // Научно-технические ведомости СПбГПУ. 2013. № 1. С. 111–118.Gradovtsev A.A., Kondratyev A.S., Lopota A.V. St. Petersburg State Polytechnical University Journal. Computer Science. Telecommunications and Control Systems, 2013, no. 1, pp. 111–118. (in Russ.)Даляев И. В., Кузнецова Е. М., Шардыко И. В. Перспектива создания роботизированных сервисных спутников для технического обслуживания и продления сроков активного существования космических аппаратов // Робототехника и техническая кибернетика. 2015. № 3. С. 27–31.Dalyaev I.Yu., Kuznetsova E.M., Shardyko I.V. Robotics and Technical Cybernetics, 2015, no. 3, pp. 27–31. (in Russ.)Силантьев С. И., Фоминов В. И., Королев С. Ю. Роботы на орбите // Воздушно-космическая сфера. 2016. № 2(87). С. 118–123.Silantiev S.I., Fominov V.I., Korolev S.Yu. Vozdushno-kosmicheskaya sfera, 2016, no. 2(87), pp. 118–123. (in Russ.)Белоножко П. П. Космическая робототехника для монтажа и сервиса: потенциальные задачи, концепции перспективных систем // Воздушно-космическая сфера. 2019. № 2(99). С. 85–95.Belonozhko P.P. Vozdushno-kosmicheskaya sfera, 2019, no. 2(99), pp. 85–95. (in Russ.)Сасункевич А. А. Оценивание параметров ориентации орбитального объекта по результатам наблюдения космическим роботом с использованием алгоритмов технического зрения // Изв. вузов. Приборостроение. 2023. Т. 66, № 4. С. 297–305.Sasunkevich A.A. Journal of Instrument Engineering, 2023, no. 4(66), pp. 297–305, DOI: 10.17586/0021-3454-2023-66-4-297-305. (in Russ.)Сомов Е. И., Бутырин С. А., Сомов С. Е. Дополнительное выведение и сближение космического робота для обслуживания геостационарного спутника // Изв. Самарского научного центра РАН. 2021. Т. 23, № 2. С. 75–83.Somov E.I., Butyrin S.A., Somov S.E. Izvestia of Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, 2021, no. 2(23), pp. 75–83. (in Russ.)Сомов Е. И., Бутырин С. А., Сомов С. Е., Сомова Т. Е. Динамика причаливания и стыковки космического робота-манипулятора с геостационарным спутником // Изв. Самарского научного центра РАН. 2022. Т. 24, № 4. С. 155–160.Somov E.I., Butyrin S.A., Somov S.E., Somovа T.E. Izvestia of Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, 2022, no. 4(24), pp. 155–160. (in Russ.)Бутырин С. А., Сомов Е. И., Сомов С. Е., Сомова Т. Е. Управление роботом-манипулятором при смене топливных баков двигательной установки геостационарного спутника // Изв. Самарского научного центра РАН. 2022. Т. 24, № 4. С. 96–104.Butyrin S.A., Somov E.I., Somov S.E., Somovа T.E. Izvestia of Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, 2022, no. 4(24), pp. 96–104. (in Russ.)Конин В. В., Шишков Ф. А. Автономная навигация космических сервисных аппаратов на геостационарной орбите по сигналам ГНСС // Изв. вузов. Радиоэлектроника. 2016. № 12(654). С. 43–49.Konin V., Shyshkov F. Radioelectronics and Communications Systems, 2016, no. 12(59), pp. 562–566.Кружков Д. М., Ким Р. В. Модификация алгоритмов функционирования бортовой интегрированной навигационной системы автономного космического аппарата // Труды МАИ. 2013. № 68.Kruzhkov D.M., Kim R.V. Trudy MAI, 2013, no. 68.Калабин П. В., Сасункевич А. А., Фоминов И. В. Анализ влияния ошибок формирования начальных относительных параметров движения сервисного космического робота на траекторию пассивного периодического облета некооперируемого космического аппарата // Труды ВКА им. А.Ф. Можайского. 2019. № 666. С. 208–217.Kalabin P.V., Sasunkevich A.A., Fominov I.V. Proceedings of the Mozhaisky Military Space Academy, 2019, no. 666, pp. 208–217. (in Russ.)Эльясберг П. Е. Введение в теорию полета искусственных спутников Земли. М.: Наука, 1965. 540 с.Elyasberg P.E. Vvedeniye v teoriyu poleta iskusstvennogo sputnika Zemli (Introduction to the Theory of Flight of an Artificial Satellite of the Earth), Moscow, 1965, 540 р. (in Russ.)Аншаков Г. П., Голяков А. Д., Петрищев В. Ф., Фурсов В. А. Автономная навигация космических аппаратов. Самара: ГНП РКЦ „ЦСКБ-Прогресс“, 2011. 486 с.Anshakov G.P., Golyakov A.D., Petrishchev V.F., Fursov V.A. Avtonomnaya navigatsiya kosmicheskikh apparatov (Autonomous Navigation of Spacecraft), Samara, 2011, 486 р. (in Russ.)Голяков А. Д., Ананенко В. М., Фоминов В. И. Системы навигации космических аппаратов. СПб: ВКА им. А.Ф. Можайского, 2017. 269 с.Golyakov A.D., Ananenko V.M., Fominov V.I. Sistemy navigatsii kosmicheskikh apparatov (Spacecraft Navigation Systems), St. Petersburg, 2017, 269 р. (in Russ.)Федосеев В. И., Карелин А. Ю., Короткова Е. Л. Калибровка угломерных оптических приборов космических аппаратов по звездам // Оптический журнал. 1995. № 9. С. 26–31.Fedoseev V.I., Karelin A.Yu., Korotkova E.L. Opticheskii Zhurnal, 1995, no. 9, pp. 26–31. (in Russ.)Федосеев В. И., Колосов М. П. Оптико-электронные приборы ориентации и навигации космических аппаратов. М.: Логос, 2007. 248 с.Fedoseev V.I., Kolosov M.P. Optiko-elektronnyye pribory oriyentatsii i navigatsii kosmicheskikh apparatov (Optical-Electronic Devices for Orientation and Navigation of Spacecraft), Moscow, 2007, 248 р. (in Russ.)Бессонов Р. В. и др. Звездные датчики ориентации в астроинерциальных системах летательных аппаратов // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2018. Т. 15, № 6. С. 9–20.Bessonov R.V., Belinskaya E.V., Brysin N.N., Voronkov S.V., Kurkina A.N., Forsh A.A. Sovremennye problemy distantsionnogo zondirovaniya Zemli iz kosmosa, 2018, no. 6(15), pp. 9–20. (in Russ.)Эльясберг П. Е. Определение движения по результатам измерений. М.: Наука, 1976. 416 с.Elyasberg P.E. Opredeleniye dvizheniya po rezul’tatam izmereniy (Determination of Motion Based on Measurement Results), Moscow, 1976, 416 р. (in Russ.)Михайлов Н. В. Автономная навигация космических аппаратов при помощи спутниковых радионавигационных систем. СПб: Политехника, 2014. 362 с.Mikhailov N.V. Avtonomnaya navigatsiya kosmicheskikh apparatov pri pomoshchi sputnikovykh radionavigatsionnykh sistem (Autonomous Navigation of Spacecraft Using Satellite Radio Navigation Systems), St. Petersburg, 2014, 362 р. (in Russ.)Порфирьев Л. Ф., Смирнов В. В., Кузнецов В. И. Аналитические оценки точности автономных методов определения орбит. М.: Машиностроение, 1987. 279 с.Porfiryev L.F., Smirnov V.V., Kuznetsov V.I. Analiticheskiye otsenki tochnosti avtonomnykh metodov opredeleniya orbit (Analytical Assessments of the Accuracy of Autonomous Methods for Determining Orbits), Moscow, 1987, 279 р. (in Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.