Система астровизирования

Изобретение относится к астроинерциальным навигационным системам. Отличительной особенностью заявленной системы астровизирования является то, что в блок обработки выходного сигнала телеблока дополнительно введены второй коммутатор, первым входом соединенный со вторым выходом циклического счетчика, вторым входом соединенный со вторым выходом накопителя, а выходом соединенный с четвертым входом сумматора-накопителя, а в блоке обнаружения звезды и определения ее координат второй выход первого блока сравнения соединен со вторым входом пятого блока сравнения, первый вход четвертого блока сравнения соединен с выходом блока запоминания координат звезды при прохождении выходного сигнала сумматора-накопителя блока обработки выходного сигнала телеблока через ноль, а второй и третий входы соответственно со вторыми выходами второго и третьего блоков сравнения, а третий выход четвертого блока сравнения соединен с первым входом вновь введенного шестого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом пятого блока сравнения, а выход соединен со входом вновь введенного блока определения координат визируемой звезды, выход которого соединен со входом блока формирования признака обнаружения визируемой звезды. Техническим результатом является повышение точности визирования звезды. 7 ил.

 

Изобретение относится к астроинерциальным навигационным системам, в которых основная навигационная информация (счисляемые координаты и курс) корректируется по сигналам, поступающим с выхода астровизирующего устройства.

Известна система астровизирования, представленная на фиг. 1, реализованная в телеблоке АВ-1СМ, входящем в состав серийной астроинерциальной системы Л41, состоящая из телеблока 1, управляемого следящими системами 2, обеспечивающими его нацеливание в расчетную точку по целеуказаниям, выдаваемым из бортовой вычислительной машины (ЦВМ) 3. Выход телеблока 1 подключен к последовательно соединенным блоку обработки выходного сигнала телеблока 4 и блоку обнаружения визируемой звезды и определения ее координат 5.

В известной системе астровизирования блок обработки выходного сигнала телеблока 4 состоит из аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 6, входом подключенного выходу телеблока 1, циклического счетчика 7, коммутатора 8, вход/выход которого подключен к первому входу/выходу счетчика 7, накопителя 9, состоящего из регистров, входом/выходом связанного со вторым входом/выходом счетчика 7, а выходом - со входом коммутатора 8, усилителя 10, входом связанного с выходом коммутатора 8, а выходом связанного с первым входом сумматора-накопителя 11, второй вход которого связан с первым выходом АЦП 6, а третий вход связан с выходом счетчика 7, связанного своим входом со вторым выходом АЦП 6.

Блок обнаружения визируемой звезды и определения ее координат 5 состоит из блоков сравнения 12, 13, 14, 15, 16, блока формирования логической переменной f 17, блока запоминания координат визируемой звезды 18, блока формирования логической переменной 20 и блока формирования признака обнаружения звезды 19. Первый блок сравнения 12 входом подключен к выходу сумматора-накопителя 11 блока обработки выходного сигнала телеблока 4, а первым выходом - к первому входу второго блока сравнения 13, выход которого подключен к входу третьего блока сравнения 14, выход которого подключен к входу блока запоминания координат визируемой звезды 18, выходом подключенному к входу блока формирования логической переменной 20. Второй выход первого блока сравнения 12 подключен к входу четвертого блока сравнения 15, первый выход которого подключен к входу пятого блока сравнения 16, выход которого подключен к входу блока формирования признака обнаружения звезды 19, а второй выход четвертого блока сравнения 15 подключен к входу блока формирования логической переменной 17.

Система работает следующим образом.

Выходной сигнал и телеблока 1, поступающий на вход АЦП 6, можно представить как суперпозицию шумовой составляющей, фоновой помехи и полезного сигнала от визируемой звезды при нахождении ее изображения в поле зрения телеблока.

где:

u - выходной сигнал телеблока,

uш - случайная составляющая, представляющая центрированный сигнал типа белый шум,

uф - фоновая помеха, которую можно считать постоянной величиной на временном этапе визирования звезды, но величина которой определяется внешними условиями, при которых производится визирование звезды,

uс - полезный сигнал от звезды при нахождении ее изображения в поле зрения телеблока, который с достаточной степенью точности можно аппроксимировать функцией с центральной точкой симметрии вида

где:

ρ - расстояние до центра кружка рассеяния,

σ - параметр, определяющий размеры кружка рассеяния.

Стандартным методом выделения полезного сигнала от звезды uс на фоне выходного сигнала телеблока, представленного в (1), является пороговый метод, заключающийся в том, что полезный сигнал от звезды фиксируется при превышении выходного сигнала телеблока порога u>L, где порог L представляет фиксированное значение, либо формируется по уровню фона при отсутствии звезды в поле зрения телеблока. Однако при наличии фоновой помехи, величина которой в сильной степени зависит от внешних условий визирования звезды, этот метод оказывается малоэффективным, а в ряде случаев вообще неприменимым. Поэтому главной задачей при решении задачи обнаружения звезды является задача компенсации фоновой помехи uф. Эта задача была решена на цифровом уровне вычислением свертки σs(t), представляющей интеграл произведения оцифрованного выходного сигнала телеблока на измерительный импульс c(t-τ).

где:

Т - интервал интегрирования,

t - текущее время,

х - переменная интегрирования,

dτ - шаг интегрирования.

Заменяя операцию интегрирования в (3) операцией суммирования с частотой f=1/τ, получаем

где:

i - номер текущего измерения,

N - общее количество измерений, фигурирующих в сумме (4),

uj - текущее значение выходного сигнала телеблока при проведении j-того измерения,

ci-j - текущее значение измерительного импульса.

При этом измерительный импульс выбирался таким, чтобы интеграл его произведения на константу на временном интервале Т был бы равен нулю, т.е. должен иметь осевую симметрию с осью симметрии, совпадающей с направлением сканирования (интегрирования), что обеспечивает полное исключение фоновой помехи при выполнении условия ее постоянства. В качестве измерительного импульса, удовлетворяющего этому условию, выбран меандр синусоидального сигнала Sin[2π/(t-τ)],

Численное интегрирование свертки сводится к вычислению суммы (4), которая представляет сумму N выходных сигналов телеблока, из которых в силу выбора измерительного импульса (5) первые N/2 сигналов суммируются со знаком плюс, а остальные N/2 сигналов суммируются со знаком минус

На следующем i+1-м цикле работы системы свертка σs(i+1) будет иметь вид:

Из (6), (7) можно записать вычисление as в итерационном виде. Пусть на i-том шаге работы системы имели сумму σs(i). Тогда на i-том шаге сумма σs(i+1) будет иметь вид:

Для построения схемы вычисления суммы σs(i) по (8) вводится накопитель 9, содержащий N регистров для хранения последних N оцифрованных выходных сигналов телеблока, циклический счетчик 7, меняющийся от единицы до N, и коммутатор 8. На i-том цикле работы системы оцифрованный АЦП 6 выходной сигнал телеблока подается на вход сумматора-накопителя 11, в коммутаторе 8 формируется номер К регистра накопителя 9, из которого считывается информация по логике

К=i-N/2, если i>N/2

K=i+N/2, если i≤N/2

и через коммутатор 8 и усилитель 10 с коэффициентом усиления -2 подается на другой вход сумматора-накопителя 11. На третий вход сумматора-накопителя 11 подается содержимое последнего N-ного регистра накопителя 9, в результате чего его содержимое as меняется в соответствии с (8) или, что эквивалентно, в соответствии с (7), после чего значение циклического счетчика 7 меняется по закону

i=i+1, если i<N

i=1, если i=N

Таким образом, блок обработки выходного сигнала телеблока, построенный по описанной схеме и обеспечивающий каждый раз суммирование N последних выходных сигналов телеблока по (7) (или итерационно по (8)), полностью компенсирует фоновую помеху при условии ее постоянства. Кроме того, суммирование N сигналов обеспечивает снижение уровня случайной помехи в N1/2 раз при условии ее некоррелированности, что повышает отношение сигнал/шум.

При прохождении изображения звезды через интервал суммирования по (7) на выходе сумматора-накопителя 11 будет сформирован разнополярный импульс, как это показано на фиг. 2, 3 (на фиг. 2 изображен сформированный разнополярный импульс при отсутствии случайной помехи uш=0, на фиг. 3 - сформированный разнополярный импульс при наличии случайной помехи ), при этом момент (или точка) прохождения этого импульса через ноль совпадет с моментом совмещения максимального значения пятна рассеяния с центром интервала суммирования. Блок обнаружения визируемой звезды и определения ее координат представляет логическую структуру, задачей которой является определение этой точки. Поскольку при отсутствии полезного сигнала от звезды сумма as на выходе сумматора-накопителя 11 будет тождественно равна нулю или близка к этой величине при наличии случайной шумовой помехи, определение искомого нуля as строится по следующей схеме:

- вводятся верхний и нижний фиксированные уровни порога ±L и последовательно проверяется выполнение условия σs>L. При выполнении этого условия ищется пара соседних значений таких, что σs>0, σs+1<0, т.е. пара точек, между которыми σs пересекала ноль. В качестве искомой точки может быть взята любая из точек σs либо σs+1. Строго говоря, точность определения искомой точки может быть повышена, если искомая точка будет определяться интерполированием между точками σs и σs+1. Однако практика показывает, что при достаточно высокой частоте работы рассматриваемой системы и при существующих инструментальных ошибках системы в целом уточнение нуля σs путем интерполирования не дает сколько-нибудь существенных результатов в плане повышения точности.

После определения искомой точки проверяется выполнение условия σs<-L, которое является подтверждением того, что завизирован точечный источник и определены его координаты. Проверка этого условия обеспечивает дополнительную защиту от ложных захватов источников протяженных сигналов, например таких, как край облака, подсвеченного Солнцем, при работе системы в дневных условиях, что обеспечивает дополнительную помехоустойчивость системы.

Компенсация возможных систематических ошибок при определении координат визируемой звезды достигается сканированием в прямом и обратном направлении и последующим вычислением среднеарифметического значения полученных результатов.

Блок обнаружения визируемой звезды и определения ее координат 5 в известной системе (фиг. 1) работает следующим образом.

В блоке сравнения 12 анализируется логическая переменная f, принимающая значение f=0 либо f=1. Исходное значение f=0. При f=0 анализируется блок сравнения 15, определяющий выполнение условия σs>L, и при выполнении этого условия в блоке 17 формируется логическая переменная f=1. При последующих циклах работы блока 5 анализируются два блока сравнения 13 и 14, определяющие выполнение условия σs>0, σs+1<0, т.е. прохождение выходной суммы as сумматора-накопителя 11 через ноль, и при выполнении этого условия в блоке 18 запоминается координата х′ визируемой звезды, а значение f устанавливается равным нулю. При последующих циклах работы блока 5 анализируется блок сравнения 16, определяющий выполнение условия σs<-L, и при выполнении этого условия в блоке 19 формируется признак обнаружения визируемой звезды и определения ее координат, т.е. завершения работы системы.

При использовании известных телеблоков с единственным чувствительным элементом и малым полем зрения поиск и визирование звезды проводились физическим сканированием визирной оси телеблока в некоторой заданной области небесного пространства с одновременной обработкой выходного сигнала телеблока по описанной схеме, при этом малое поле зрения телеблоков позволяло сделать допущение о постоянстве фоновой помехи. При использовании телеблока, построенного на ПЗС-матрицах, имеющих поле зрения порядка десятка угл. мин и более, экспонируется (фотографируется) целая область небесного пространства с последующим сканированием этой области, что значительно упрощает и ускоряет процедуру определения координат визируемой звезды. Но при наличии достаточно большого поля зрения роль градиента фоновой помехи, который может меняться в достаточно широких пределах, существенно возрастает. На фиг. 4 представлено в виде диаграммы изображение участка звездного неба и кружок рассеяния, полученный от изображения звезды при наличии градиента фоновой помехи и отсутствии шумовой помехи. На фиг. 5 представлено в виде диаграммы изображение того же участка звездного неба при наличии шумовой помехи при отношении шумовой помехи к амплитудному значению полезного сигнала, равном 0.2. Градиент фоновой помехи приводит к возникновению постоянной составляющей на выходе сумматора-накопителя 11, что делает решение задачи установки порога L весьма проблематичным.

Основное внимание заявленного изобретения направлено на решение такой задачи, как компенсация постоянной составляющей на выходе сумматора-накопителя 11, вызываемой градиентом фоновой помехи, что позволяет достичь такого технического результата, как повышение точности визирования звезды за счет компенсации градиента форовой помехи.

Технический результат достигается тем, что система астровизирования состоит из телеблока, управляемого следящими системами, обеспечивающими его нацеливание в расчетную точку по целеуказаниям, выдаваемым из бортовой вычислительной машины, выход которого подключен к последовательно соединенным блоку обработки выходного сигнала телеблока и блоку обнаружения визируемой звезды и определения ее координат, при этом блок обработки выходного сигнала телеблока состоит из аналого-цифрового преобразователя, входом соединенного с выходом телеблока, циклического счетчика, первого коммутатора, вход/выход которого соединен с первым входом/выходом циклического счетчика, накопителя, состоящего из регистров и соединенного входом/выходом со вторым входом/выходом циклического счетчика, а первым выходом со входом первого коммутатора, усилителя, входом соединенного с выходом первого коммутатора, а выходом с первым входом сумматора-накопителя, второй вход которого соединен с первым выходом аналого-цифрового преобразователя, а третий вход соединен с первым выходом циклического счетчика, соединенного своим входом со вторым выходом аналого-цифрового преобразователя, блок обнаружения визируемой звезды и определения ее координат состоит из блоков сравнения, блока запоминания координат звезды при прохождении выходного сигнала сумматора-накопителя блока обработки выходного сигнала телеблока через ноль, блока формирования логической переменной и блока формирования признака обнаружения звезды, при этом вход первого блока сравнения соединен с выходом сумматора-накопителя блока обработки выходного сигнала телеблока, первый выход соединен с последовательно соединенными вторым, третьим блоками сравнения посредством их первых входов и блоком запоминания координат звезды при прохождении выходного сигнала сумматора-накопителя блока обработки выходного сигнала телеблока через ноль, при этом, четвертый блок сравнения соединен первым выходом с первым входом пятого блока сравнения, а вторым выходом с блоком формирования логической переменной, причем согласно изобретению с целью повышения точности определения координат визируемой звезды в блок обработки выходного сигнала телеблока дополнительно введены второй коммутатор, первым входом соединенный со вторым выходом циклического счетчика, вторым входом соединенный со вторым выходом накопителя, а выходом соединенный с четвертым входом сумматора-накопителя, а в блоке обнаружения звезды и определения ее координат второй выход первого блока сравнения соединен со вторым входом пятого блока сравнения, первый вход четвертого блока сравнения соединен с выходом блока запоминания координат звезды при прохождении выходного сигнала сумматора-накопителя блока обработки выходного сигнала телеблока через ноль, а второй и третий входы соответственно со вторыми выходами второго и третьего блоков сравнения, а третий выход четвертого блока сравнения соединен с первым входом вновь введенного шестого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом пятого блока сравнения, а выход соединен со входом вновь введенного блока определения координат визируемой звезды, выход которого соединен со входом блока формирования признака обнаружения визируемой звезды.

Задача компенсации постоянной составляющей, вызываемой градиентом фоновой помехи в заявленном изобретении, решается соответствующим формированием измерительного импульса c(t-τ) свертки (3). Например, если в качестве измерительного импульса выбрать

то постоянная составляющая, порождаемая градиентом фоновой помехи, будет равна нулю. Действительно, подставляя в (3) линейную функцию u0+kτ в качестве входного сигнала и (9) в качестве измерительного импульса, получим

Представив, как и выше, свертку (10) в виде суммы

получим итерационное соотношение для вычисления (11)

Для формирования суммы по (12), отличающейся от суммы (8) дополнительным слагаемым 2ur, блок обработки выходного сигнала телеблока, представленный на фиг. 1, дополняется вновь введенным коммутатором 22, первым входом подключенным ко второму выходу циклического счетчика 7, вторым входом ко второму входу накопителя 9, а выходом подключенным к четвертому входу сумматора-накопителя 11 (фиг. 6). При этом принцип работы схемы обработки выходного сигнала телеблока практически не меняется за исключением того, что добавляется дополнительный четвертый вход сумматора-накопителя и меняется логика формирования переменных коммутаторов (логика выборки регистров накопителя):

k=i-N/4, если i>N/4

k=i+3N/4, если i≤N/4

r=i-3N/4, если i>3N/4

r=i+N/4, если i≤3N/4

На фиг. 7 представлен (в виде диаграммы) результат вычисления по (12) свертки (10) с измерительным импульсом (9) при отношении полезного сигнала к шуму, равном 5. Как видно из приведенных результатов, постоянная, порождаемая градиентом фоновой помехи, практически (с точностью до случайной составляющей помехи) равна нулю, а на выходе сумматора-накопителя при прохождении через изображение звезды формируется импульс с тремя точками экстремума. Импульс достигает максимального значения, когда изображение звезды полностью симметрично интервалу суммирования. В связи с тем, что изменилась форма выходного сигнала сумматора-накопителя 11, меняется логика работы и схема блока обнаружения визируемой звезды и определения ее координат. Визируемая звезда считается обнаруженной, если выходной сигнал сумматора-накопителя 11 по своей абсолютной величине превысил некоторый заданный порог, а ее координаты определяются как среднее арифметическое координат двух ближайших к экстремальному значению сигнала σs точек, в которых значение этого сигнала будет равно нулю.

Задача решается подключением входа блока сравнения 15 блока обнаружения визируемой звезды и определения ее координат 5 к выходам блоков сравнения 13, 14 и блока запоминания координаты визируемой звезды 18. Выход блока сравнения 15 подключен, как и в известной схеме, к входу блока формирования логической переменной 17, и вводом дополнительных блока сравнения 23, вход которого подключен к выходу блока сравнения 16, а выход подключен к входу вновь введенного блока определения координат визируемой звезды 24, выход которого подключен к входу блока формирования признака обнаружения звезды 19.

Блок обнаружения визируемой звезды и определения ее координат работает следующим образом.

Работа блока начинается с анализа логической переменной f в блоке сравнения 12. При f=0 (исходное состояние логической переменной f) последовательно анализируются блоки сравнения 13 и 14, фиксирующие выполнение неравенств σs>0, σs+1<0, т.е. прохождение выходной суммы σs сумматора-накопителя 11 через ноль, и при выполнении этого условия в блоке 18 запоминается координата х′ визируемой звезды, после чего анализируется блок сравнения 15, определяющий выполнение условия , и при выполнении этого условия в блоке 17 формируется логическая переменная f=1. Таким образом, в блоке 18 будет запомнена координата визируемой звезды, ближайшая к максимальному значению σs при которой σs=0. При f=1 анализируются блоки сравнения 16 и 23, аналогичные блокам 13, 14, и при выполнении условий σs>0, σs+1<0 (вторая точка, ближайшая к максимальному значению as в которой σs=0), в блоке 24 запоминается координата х′′ визируемой звезды и вычисляется истинная координата звезды как среднее арифметическое точек х′ и х′′

,

а в блоке 19 формируется признак обнаружения визируемой звезды и определения ее координат.

Система астровизирования, состоящая из телеблока, управляемого следящими системами, обеспечивающими его нацеливание в расчетную точку по целеуказаниям, выдаваемым из бортовой вычислительной машины, выход которого подключен к последовательно соединенным блоку обработки выходного сигнала телеблока и блоку обнаружения визируемой звезды и определения ее координат, при этом блок обработки выходного сигнала телеблока состоит из аналого-цифрового преобразователя, входом соединенного с выходом телеблока, циклического счетчика, первого коммутатора, вход/выход которого соединен с первым входом/выходом циклического счетчика, накопителя, состоящего из регистров и соединенного входом/выходом со вторым входом/выходом циклического счетчика, а первым выходом со входом первого коммутатора, усилителя, входом соединенного с выходом первого коммутатора, а выходом с первым входом сумматора-накопителя, второй вход которого соединен с первым выходом аналого-цифрового преобразователя, а третий вход соединен с первым выходом циклического счетчика, соединенного своим входом со вторым выходом аналого-цифрового преобразователя, блок обнаружения визируемой звезды и определения ее координат состоит из блоков сравнения, блока запоминания координат звезды при прохождении выходного сигнала сумматора-накопителя блока обработки выходного сигнала телеблока через ноль, блока формирования логической переменной и блока формирования признака обнаружения звезды, при этом вход первого блока сравнения соединен с выходом сумматора-накопителя блока обработки выходного сигнала телеблока, первый выход соединен с последовательно соединенными вторым, третьим блоками сравнения посредством их первых входов и блоком запоминания координат звезды при прохождении выходного сигнала сумматора-накопителя блока обработки выходного сигнала телеблока через ноль, при этом четвертый блок сравнения соединен первым выходом с первым входом пятого блока сравнения, а вторым выходом с блоком формирования логической переменной, отличающаяся тем, что с целью повышения точности определения координат визируемой звезды в блок обработки выходного сигнала телеблока дополнительно введены второй коммутатор, первым входом соединенный со вторым выходом циклического счетчика, вторым входом соединенный со вторым выходом накопителя, а выходом соединенный с четвертым входом сумматора-накопителя, а в блоке обнаружения звезды и определения ее координат второй выход первого блока сравнения соединен со вторым входом пятого блока сравнения, первый вход четвертого блока сравнения соединен с выходом блока запоминания координат звезды при прохождении выходного сигнала сумматора-накопителя блока обработки выходного сигнала телеблока через ноль, а второй и третий входы соответственно со вторыми выходами второго и третьего блоков сравнения, а третий выход четвертого блока сравнения соединен с первым входом вновь введенного шестого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом пятого блока сравнения, а выход соединен со входом вновь введенного блока определения координат визируемой звезды, выход которого соединен со входом блока формирования признака обнаружения визируемой звезды.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в системах обнаружения воздушных объектов искусственного происхождения, перемещающихся в атмосфере Земли.

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано при создании систем автоматического управления (САУ) изделиями и объектами ракетно-космической техники (РКТ) и робототехнических комплексов (РТК), работающих в экстремальных внешних условиях.

Изобретение относится к системам автономной навигации и ориентации космического аппарата (КА). Технический результат - расширение функциональных возможностей.

Изобретение относится к области навигационного приборостроения и может найти применение в системах астроориентации и астронавигации космических аппаратов и авиационной техники.

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при создании космических средств и систем обзора космического пространства для наблюдения и обнаружения небесных объектов - звезд, галактик, квазаров и тел Солнечной системы, прежде всего астероидов и комет, опасных для Земли.

Изобретение относится к области навигационных систем. .

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в бортовых системах управления космическими аппаратами (КА) для определения автономных оценок орбиты и ориентации КА.

Изобретение относится к мореходной астрономии и может быть использовано для определения координат места по наблюдению светил. .

Изобретение относится к глобальным информационным космическим системам мониторинга Земли и околоземного пространства. .

Изобретение относится к космонавтике и, в частности, к системам астрокоррекции азимута пуска ракет-носителей. .

Изобретение относится к астроинерциальным навигационным системам, в которых основная навигационная информация корректируется по сигналам, поступающим с выхода астровизирующего устройства. Характеризуется тем, что для обнаружения визируемой звезды при наличии фоновой помехи высокого уровня формируется накопитель, состоящий из N регистров для хранения N последних выходных сигналов телеблока, и циклический счетчик, меняющийся от единицы до N на каждом цикле поступления выходного сигнала телеблока. Текущий выходной сигнал телеблока запоминается в регистре накопителя, номер которого определяется значением циклического счетчика. Для повышения точности определения координат визируемой звезды, при наличии градиента фоновой помехи высокого уровня, номер регистра накопителя определяется как текущее значение циклического счетчика и 3/4 числа N регистров накопителя, взятое по модулю N. Техническим результатом является повышение точности визирования звезды за счет компенсации градиента фоновой помехи. 6 ил.

Изобретение относится к высокоточным астроинерциальным навигационным системам для применения в составе пилотируемых и беспилотных летательных аппаратов. Астронавигационная система, установленная на летательном аппарате, содержит бесплатформенную инерциальную навигационную систему, включающую акселерометры, гироскопы, приемник спутниковой радионавигационной системы, навигационный вычислитель, автономный источник питания, астровизирующее устройство с вычислителем, определяющим угловые параметры визирования звезд, навигационный вычислитель, блок градиентометров, жестко связанный с бесплатформенной инерциальной навигационной системой, для возможности синхронного перемещения с летательным аппаратом и параллельно плоскости горизонта. Вычислитель бесплатформенной инерциальной навигационной системы выполнен в виде последовательно соединенных программного модуля вычисления матрицы градиентов, программного модуля счисления скорости, программного модуля счисления координат и программного модуля коррекции. Технический результат - повышение точности параметров астроинерциальной системы путем использования косвенных значений градиента вектора напряженности гравитационного поля Земли. 1 ил.

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при создании космических средств и систем обзора космического пространства для обнаружения астероидов и комет, опасных для Земли. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Изобретение включает способ обзора космического пространства между Солнцем и Землей, из-за засветки Солнцем недоступного для наблюдения с Земли или околоземных орбит. Обзор этой части космического пространства производится с одного или двух космических аппаратов, расположенных на орбите Земли на постоянном расстоянии от нее. Обзор космического пространства производится в пределах наблюдаемого с космического аппарата контура конуса с вершиной в центре Земли и осью, направленной на Солнце, ограниченного со стороны Солнца углом засветки Солнцем аппаратуры наблюдения космического аппарата. Полный или частичный обзор данной области космического пространства может осуществляться либо в режиме покадровой съемки с заданной экспозицией, либо в режиме сканирования по полосам с заданной угловой скоростью с использованием матричных фотоприемных приборов с зарядовой связью со считыванием сигналов в режиме с временной задержкой и накоплением. Получаемая информация передается на наземные средства приема информации для ее последующей обработки. 12 з.п.ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение в высокоточных астроинерциальным навигационных системах летательных аппаратов (ЛА). Технической результат - повышение точности выходных параметров за счет учета в процессе измерений в реальном времени изменения гравитационных составляющих ускорения силы тяжести. Для этого в астронавигационную систему ЛА дополнительно вводят гравиметры, блок высотомеров для измерения вертикального ускорения летательного аппарата, вычислитель ускорения силы тяжести и сумматоры, при этом гравиметры устанавливают на отдельной платформе, выполненной с возможностью синхронного перемещения с перемещением летательного аппарата и параллельно плоскости горизонта, причем выходы гравиметров и блока высотомеров для измерения вертикального ускорения летательного аппарата соединяют с входами вычислителя ускорения силы тяжести, выходы которого подключены через сумматоры к навигационному вычислителю бесплатформенной инерциальной навигационной системы, а выходы акселерометров соединяют с вторыми входами сумматоров. 1 ил.

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при создании космических средств и систем обзора космического пространства для наблюдения и обнаружения небесных объектов, прежде всего астероидов и комет, опасных для Земли, летящих к Земле со всех направлений, в том числе и со стороны Солнца, определения времени и района падения небесного тела на Землю и выдачи заблаговременного сообщения органам государственного управления и заинтересованным абонентам для предотвращения угрожающего события или принятия мер по снижению катастрофических последствий от возможного столкновения. Технический результат – расширение функциональных возможностей. Для этого космическая система обзора небесной сферы для наблюдения небесных объектов и обнаружения опасных для Земли небесных тел - астероидов и комет - включает в себя наземный информационно-управляющий центр и два космических комплекса. Наземный информационно-управляющий центр системы управляет всеми средствами космической системы, организует обзор космического пространства одновременно двумя космическими комплексами и осуществляет обработку поступающей от них информации. Первый космический комплекс с космическим аппаратом (аппаратами), установленным на геостационарной или близкой к ней геосинхронной орбите, регулярно осматривает всю небесную сферу, кроме околосолнечной области, которую невозможно наблюдать из-за засветки Солнцем аппаратуры наблюдения. Второй космический комплекс с космическим аппаратом (аппаратами), установленным на орбите Земли на расстоянии от 40 млн км до 80 млн км, регулярно осматривает сбоку пространство между Солнцем и Землей, недоступное для наблюдения с Земли. Это пространство представляет собой конус, вершина которого расположена в центре Земли, с осью, направленной на центр Солнца, и углом при вершине, равным углу засветки Солнцем аппаратуры наблюдения космического аппарата первого космического комплекса. Обзор этого конуса ограничивается углом засветки Солнцем аппаратуры наблюдения космического аппарата второго комплекса. Космическая система может быть использована также для исследований космического пространства по различным научным программам. 8 ил.

Изобретение относится к области комплексных навигационных систем, систем управления и наведения летательных аппаратов (ЛА). Технический результат изобретения - повышение точности и быстродействия оптимального оценивания и коррекции всех измеряемых инерциальной навигационной системой (ИНС) навигационных и пилотажных параметров в обеспечение эффективного решения навигационных, боевых и специальных задач. Способ оценивания ошибок инерциальной информации и ее коррекции по измерениям спутниковой навигационной системы заключается в том, что используют традиционную процедуру оптимальной фильтрации и идентификации Калмана, для чего сигналы измерения оптимального фильтра-идентификатора формируют посредством сравнения одноименных географических координат местоположения и горизонтальных составляющих абсолютной линейной скорости в проекциях на оси опорного трехгранника гироплатформы (ГП) ИНС, сформированных по измерениям спутниковой навигационной системы (СНС), а его структуру синтезируют в соответствии с традиционной для ИНС моделью ошибок, при этом характер полета методически организуют таким образом, что после 270 секунд прямолинейного горизонтального полета, на котором реализуют точное «горизонтирование» гироплатформы и оценивают хорошо наблюдаемые параметры горизонтальных каналов ИНС, осуществляют маневр, типа «змейки», координированного или боевого разворотов, после чего активную фазу процедуры оптимальной фильтрации и идентификации приостанавливают и фильтр-идентификатор переводят в режим долгосрочного - до следующего сеанса коррекции, прогноза, для реализации которого сигналы измерения обнуляют, а значения оценок на момент завершения активной фазы процедуры оценивания используют в качестве начальных условий в процедуре прогноза, при этом сам прогноз осуществляют в соответствии с дискретными уравнениями расчета априорных оценок ошибок ИНС, а коррекцию выходных параметров ИНС - географических координат местоположения и составляющих абсолютной линейной скорости, реализуют в разомкнутой схеме ИНС, для чего используют текущие прогнозируемые значения оценок параметров состояния ИНС. При этом модель ошибок ИНС расширяют за счет включения в нее математического описания координат ее местоположения относительно антенного блока (АБ) СНС и представляют их в виде системы трех взаимосвязанных дифференциальных уравнений первого порядка в проекциях на оси опорного трехгранника ГП ИНС, которые одновременно описывают аддитивно входящие в скоростные сигналы измерения кинематические составляющие относительной скорости движения ИНС, а при формировании сигналов измерения и матрицы наблюдения используют кинематические соотношения, связывающие ошибки Δϕ, Δλ, Δχ счисления географических координат местоположения и угла азимутальной ориентации опорного трехгранника ГП ИНС с погрешностями выдерживания вертикали αx, αy и углом αz азимутального ухода ГП ИНС с точностью до величин второго порядка малости относительно таких параметров, как Δϕ, Δλ, αх, αy, αz, обеспечивают определение текущих значений элементов матриц сообщения и наблюдения. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при создании космических систем обзора космического пространства для наблюдения и обнаружения опасных астероидов и комет, летящих к Земле со стороны Солнца. Технический результат – расширение функциональных возможностей. Для этого система включает один или более космических аппаратов, расположенных на орбите Земли на постоянном расстоянии от нее, и наземные средства управления, приема информации с космических аппаратов и обработки получаемой информации. Космические аппараты осуществляют постоянный обзор той части космического пространства между Солнцем и Землей, которая из-за засветки Солнцем недоступна для наблюдения с Земли и околоземных орбит. Эта область представляет собой конус с вершиной на Земле, с осью, направленной на Солнце, и углом при вершине, равным углу засветки Солнцем оптической аппаратуры наблюдения, размещенной на Земле и на околоземных орбитах. Наземный информационно-управляющий центр (НИУЦ) формирует и передает на космический аппарат (аппараты) команды управления, программы сканирования космического пространства и времена радиовидимости с наземными средствами приема информации. Космический аппарат (аппараты) ежесуточно на интервалах времени радиовидимости с наземных средств передает на них информацию, получаемую как в реальном времени, так и запомненную при наблюдениях вне интервалов радиовидимости. Наземный Центр обработки информации, входящий в состав НИУЦ, осуществляет обработку полученной информации и вырабатывает окончательную информацию об обнаруженных небесных телах. В случае обнаружения потенциально опасных небесных тел НИУЦ выдает через блок связи с абонентами системы в согласованном формате эту информацию органам государственного управления, МЧС и другим организациям, входящим в состав внешних абонентов предлагаемой космической системы. Данная космическая система может быть использована также для проведения астрономических научных исследований. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Автогидирующая оптико-механическая система со встречной засветкой оптоволокна содержит оптическое волокно, соединяющее входную и оптическую системы спектрографа и детектор смещения изображения центра звезды с входного торца оптического волокна. При этом вход оптического волокна вклеен по центру одной из граней оптической призмы. Причем перед оптической призмой по ходу луча расположены два компенсирующих оптических элемента, выполненных в виде плоскопараллельных пластин, каждый из которых имеет возможность вращения вокруг своей оси. Оси оптических элементов расположены в ортогональных плоскостях, а их приводы выполнены в виде электродвигателей, управляемых с помощью персонального компьютера посредством специального алгоритма. Технический результат заключается в упрощении конструкции и технологии изготовления автогидирующей оптико-механической системы оптоволоконного спектрографа, основанной на встречной засветке оптоволокна. 1 ил.

Изобретение относится к способам определения ориентации по координатам наблюдаемых звезд, преимущественно для навигационных целей. В частности, для космической навигации путем определения положения космического аппарата относительно изображений звезд, наблюдаемых на небесной сфере. Способ определения ориентации по изображениям участков звездного неба заключается в том, что предварительно составляют и запоминают бортовой каталог координат звезд, ограничивая выбор звезд звездной величиной, отображаемой используемой системой наблюдения. Затем в процессе определения ориентации формируют изображение участка звездного неба, выбирают наиболее яркую звезду в центральной части поля зрения, выбирают соседние с ней звезды. Далее определяют попарные расстояния на изображении от выбранной центральной звезды до выбранных соседних звезд, а затем сравнивают измеренные на полученном изображении расстояния между звездами с расстояниями, полученными из бортового каталога. При совпадении всех этих расстояний отождествляют выбранную центральную звезду на изображении с соответствующей звездой из каталога и определяют ориентацию, учитывая положение этой звезды на изображении в приборной системе координат. При этом каждую звезду при составлении бортового каталога дополнительно характеризуют значениями расстояний до двух ближайших к ней звезд и расстоянием между самими этими звездами или до трех ближайших к ней звезд и по результатам этих определений формируют трехкоординатное признаковое пространство. В процессе определения ориентации, для выбранной на изображении звезды, по указанным измеренным расстояниям определяют положение этой звезды в признаковом пространстве, а затем по ее каталожным координатам на звездном небе определяют ее положение и находят ориентацию аппарата. Техническим результатом заявленного способа является повышение эффективности работы используемых датчиков звездной ориентации. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области астроинерциальных навигационных систем, в которых основная навигационная информация корректируется по сигналам, поступающим с телеблока. Технический результат - повышение точности и помехозащищенности. Для этого поставленная задача решается посредством системы астроинерциальной навигации, состоящей из телеблока, помещенного в рамки двухосного карданова подвеса, снабженного датчиками его углов по азимуту и высоте, двигателями отработки углов его выставки по азимуту и высоте и установленного в рамках внешнего карданова подвеса - повторителя горизонта, бортовой ЦВМ, блока следящих систем отработки углов наведения телеблока, содержащего первую и вторую разностные схемы, первого и второго блоков коррекции, блока вычисления угловых поправок, бортовая ЦВМ первым и вторым выходом подключена к первым входам первой и второй разностных схем, второй вход первой разностной схемы подключен к выходу датчика угла карданова подвеса телеблока по высоте, второй вход второй разностной схемы - к выходу датчика угла карданова подвеса телеблока по азимуту, а выходы - к входам первого и второго корректирующих блоков, выход первого блока коррекции подключен к входу двигателя отработки угла выставки карданова подвеса телеблока по азимуту, выход второго блока коррекции - к входу двигателя отработки угла выставки карданова подвеса телеблока по высоте, а блок вычисления угловых поправок первым входом подключен к выходу двигателя отработки угла выставки телеблока по азимуту, а вторым - к выходу двигателя отработки угла выставки телеблока по высоте, третьим - к третьему выходу бортовой ЦВМ, выходом подключен к входу блока вычисления абсолютной величины разницы между расчетными и фактическими координатами визируемой звезды, выход которого подключен к входу блока сравнения, первый выход которого подключен к входу блока вычисления ошибок корректируемой системы и формирования признака готовности корректирующих поправок, а другой выход которого подключен к входу блока формирования признака неготовности корректирующих поправок. 3 ил.

Изобретение относится к астроинерциальным навигационным системам. Отличительной особенностью заявленной системы астровизирования является то, что в блок обработки выходного сигнала телеблока дополнительно введены второй коммутатор, первым входом соединенный со вторым выходом циклического счетчика, вторым входом соединенный со вторым выходом накопителя, а выходом соединенный с четвертым входом сумматора-накопителя, а в блоке обнаружения звезды и определения ее координат второй выход первого блока сравнения соединен со вторым входом пятого блока сравнения, первый вход четвертого блока сравнения соединен с выходом блока запоминания координат звезды при прохождении выходного сигнала сумматора-накопителя блока обработки выходного сигнала телеблока через ноль, а второй и третий входы соответственно со вторыми выходами второго и третьего блоков сравнения, а третий выход четвертого блока сравнения соединен с первым входом вновь введенного шестого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом пятого блока сравнения, а выход соединен со входом вновь введенного блока определения координат визируемой звезды, выход которого соединен со входом блока формирования признака обнаружения визируемой звезды. Техническим результатом является повышение точности визирования звезды. 7 ил.

Наверх