Определение ориентации орбитального телескопа на основе обработки бортовой измерительной информации

Keywords

stellar sensors, optoelectronic devices, space vehicle, orientation,

coordinate system.

Системы дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) используются

для картографирования земной поверхности, мониторинга состояния

лесов и рек, поиска полезных ископаемых и т.п., при этом требуют-

ся высококачественные фотоснимки, главным достоинством которых

должна быть точная привязка ключевых точек к наземным координа-

там. Для получения качественного результата требуется точное ориен-

тирование направления камеры аппаратуры ДЗЗ [1]. Ориентация ви-

зирной оси аппаратуры ДЗЗ в пространстве требует высокоточных на-

вигационных измерений, выполняемых полностью автономными сред-

ствами, установленными на борту космического аппарата. Традицион-

но такими средствами являются звездные датчики (ЗД), измерения

которых позволяют определить угловые параметры ориентации и на-

вигации. Звездные датчики, использующие принцип ориентации по

группе звезд, позволяют стабильно вычислять углы трехосной ори-

ентации приборной системы координат относительно инерциальной

системы координат (ИСК). Однако любой, даже самый высокоточный

ЗД сo среднеквадратической погрешностью не более 1. . . 3 угл. с. по-

перек оси визирования (

X,Y

), обладает недостатком, что вокруг оси

визирования погрешность

составляет

∼

угл. с. ввиду малой ба-

зы измерений [2]. Сравнительные характеристики нескольких моделей

современных отечественных и зарубежных ЗД приведены в таблице.

Точность геометрической модели съемки определяется точным

учетом навигационных данных вместе с геометрической моделью

снимка, что позволит получить точность привязки на Земле до де-

сятков и, возможно, единиц метров. Поэтому для получения высоко-

точной привязки снимков ДЗЗ и автономной коррекции положения

космического аппарата требуется использовать несколько ЗД, измере-

ния которых следует подвергать математической обработке.

Такие вычисления требуют точного знания взаимного расположе-

ния ЗД. При установке ЗД на аппаратуру измеряется взаимное распо-

ложение базовых поверхностей ЗД и их положение относительно при-

борной системы координат (ПСК), материализованной базовой куб-

призмой с помощью высокоточных измерительных приборов, полу-

ченные данные используются в алгоритме вычисления уточняющих

поправок взаимного расположения ЗД.

Для решения поставленной задачи необходимо использовать не

менее двух ЗД, сориентированных таким образом, что их визирные

оси взаимно перпендикулярны. Это оптимальное расположение дат-

чиков, позволяющее вычислить равноточную трехосную ориентацию

(рис. 1) [3].

Связь системы координат ЗД с ИСК.

В системе координат ЗД

ось

ЗД

параллельна оси визирования, оси

ЗД

лежат в плос-

16 ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Приборостроение”. 2015. № 2