Определение ориентации космического корабля ⇐ Васина Википедия

[wiki_en]

«Определение ориентации космического корабля» - это процесс определения ориентации (геометрии)|ориентации космического корабля (автомата или спутника). Это необходимое условие для управления ориентацией космического корабля. Для определения относительного и абсолютного положения используются различные датчики.

== Датчики ==

===Датчики относительного положения===
Многие датчики генерируют выходные данные, которые отражают скорость изменения отношения. Для этого требуется известное исходное отношение или внешняя информация, чтобы использовать их для определения отношения. Многие датчики этого класса имеют некоторый шум, приводящий к неточностям, если их не исправить датчиками абсолютного положения.

====Гироскопы====
Гироскопы — это устройства, которые определяют вращение в трехмерном пространстве, не полагаясь на наблюдение внешних объектов. Классически гироскоп состоит из вращающейся массы, но существуют также «лазерные кольцевые гироскопы | кольцевые лазерные гироскопы», использующие когерентный свет, отраженный по замкнутой траектории. Другой тип «гироскопа» - это гироскоп с полусферическим резонатором | гироскоп с полусферическим резонатором, в котором хрустальная чашка в форме бокала для вина может приводить в колебание так же, как бокал для вина «поет», когда палец потирает его край. Ориентация колебаний фиксирована в инерциальном пространстве, поэтому измерение ориентации колебаний относительно космического корабля можно использовать для определения движения космического корабля относительно инерциального пространства.
====Опорные единицы движения====
Эталонные устройства движения — это своего рода инерциальные измерительные устройства с одно- или многоосными датчиками движения. Они используют гироскопы с вибрирующей структурой#MEMS-гироскопы|MEMS-гироскопы. Некоторые многоосные MRU способны измерять шесть степеней свободы: крен, тангаж, рысканье и качка. У них есть приложения за пределами авиационной сферы, например:
* антенна (радио)|Компенсация движения и стабилизация антенны
* Динамическое позиционирование
* Активная компенсация подъема|Компенсация подъема морских кранов
* Высокоскоростные системы управления и демпфирования движения судна
* Гидроакустическое позиционирование
* Компенсация движения однолучевых и многолучевых эхолотов
* Измерения океанских волн
* Мониторинг движения морских сооружений
* Измерения ориентации и ориентации на автономных подводных аппаратах и ​​дистанционно управляемых подводных аппаратах
* Мониторинг движения корабля

===Датчики абсолютного положения===
Этот класс датчиков определяет положение или ориентацию полей, объектов или других явлений за пределами космического корабля.

====Датчик горизонта====
«Датчик горизонта» — это оптический прибор, который обнаруживает свет из «краба» земной атмосферы, то есть на горизонте. Инфракрасное#Тепло|Тепловое инфракрасное зондирование часто используется, которое определяет сравнительное тепло атмосферы по сравнению с гораздо более холодным космическим микроволновым фоновым излучением|космическим фоном. Этот датчик обеспечивает ориентацию относительно Земли вокруг двух ортогональных осей. Он имеет тенденцию быть менее точным, чем датчики, основанные на наблюдениях за звездами. Иногда его называют датчиком Земли.
====Орбитальный гирокомпас====
Подобно тому, как земной гирокомпас использует маятник для определения местной гравитации и заставляет свой гироскоп выравниваться с вектором вращения Земли и, следовательно, указывать на север, «орбитальный гирокомпас» использует датчик горизонта для определения направления к центру Земли. и гироскоп для определения вращения вокруг оси, нормальной к плоскости орбиты. Таким образом, датчик горизонта обеспечивает измерения тангажа и крена, а гироскоп — рыскание.
====Датчик солнца====
«Солнечный датчик» — это устройство, которое определяет направление на Солнце. Это может быть как просто несколько солнечных батарей и солнцезащитных очков, так и сложное, например, управляемый телескоп, в зависимости от требований миссии.

====Датчик земли====
«Датчик Земли» — это устройство, которое определяет направление на Землю. Обычно это инфракрасная камера; в настоящее время основным методом определения ориентации является звездный трекер, но датчики Земли по-прежнему интегрируются в спутники из-за их низкой стоимости и надежности.

====Звездный трекер====

«Звездный трекер» — это оптическое устройство, которое измеряет положение(я) звезды(й) с помощью фотоэлемента(ов) или камеры.
====Магнетометр====
«Магнетометр» — это устройство, которое измеряет силу магнитного поля и, при использовании в трехосной триаде, направление магнитного поля. В качестве навигационного средства космического корабля измеренная напряженность и направление поля сравниваются с картой магнитного поля Земли, хранящейся в памяти бортового или наземного компьютера управления. Если известно положение космического корабля, можно определить его положение.
== Оценка ==
Отношение нельзя измерить напрямую с помощью какого-либо отдельного измерения, поэтому оно должно рассчитываться (или оцениваться) на основе набора измерений (часто с использованием разных датчиков). Это можно сделать либо статически (рассчитывая ориентацию, используя только доступные на данный момент измерения), либо с помощью статистического фильтра (чаще всего фильтра Калмана), который статистически объединяет предыдущие оценки ориентации с текущими измерениями датчика для получения оптимальной оценки нынешнее отношение.

=== Методы оценки статического отношения ===
Методы статической оценки отношения являются решением проблемы Вахбы. Было предложено множество решений, в частности q-метод Давенпорта, QUEST, ТРИАДА и разложение по сингулярным значениям.
Крассидис, Джон Л. и Джон Л. Джанкинс. Чепмен и Холл/CRC, 2004.

=== Методы последовательной оценки ===
Фильтрацию Калмана можно использовать для последовательной оценки положения, а также угловой скорости. Поскольку динамика положения (комбинация уравнений Эйлера (динамика твердого тела) | динамика твердого тела и кинематика положения) нелинейна, линейного фильтра Калмана недостаточно. Поскольку динамика отношения не очень нелинейна, расширенного фильтра Калмана обычно достаточно (однако Крассидис и Маркели продемонстрировали, что можно использовать фильтр Калмана без запаха, который может обеспечить преимущества в случаях, когда первоначальная оценка плохая).
== Определение позиции/местоположения ==
Для некоторых датчиков и приложений (например, космических кораблей, использующих магнитометры) также необходимо знать точное местоположение. Пока позирую
==См. также==
*Метод триады

Аэрокосмическая техника
Орбиты
Концепции космических полетов
Динамика (механика)

Подробнее: https://en.wikipedia.org/wiki/Spacecraf ... ermination