Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка систем автономной навигации и управления движением на этапах выведения, удержания в рабочей точке и коррекции орбиты космических аппаратов на геостационарной орбите с использованием перспективных методов и аппаратных средств.

Номер контракта: 14.574.21.0100

Руководитель: Красильщиков Михаил Наумович

Должность: заведующий кафедрой

Организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)"
Организация докладчика: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
национальная информационная спутниковая система, геостационарная орбита, автономное функционирование, гнсс глонасс, интегрированные системы навигации и управления.

Цель проекта:
1. Реализация проекта направлена на решение проблемы снижения эксплуатационных затрат на поддержание и развертывание компонент Национальной информационной спутниковой системы на геостационарной орбите (ГСО). 2. Разработка перспективных методов и средств высокоточной навигации и управления движением космических аппаратов, обеспечивающих: -Повышение автономности функционирования компонент Национальной информационной спутниковой системы на геостационарной орбите (ГСО) за счет использования в составе бортовой аппаратуры КА многоканальных ГНСС-приемников, ориентированных на характеристики ГЛОНАСС нового поколения в части использования межспутниковых и беззапросных измерений, а также автономного уточнения параметров вращения Земли; -Снижение нагрузки на наземную инфраструктуру в процессе развертывания и поддержания компонент Национальной информационной спутниковой системы на ГСО и ВЭО вследствие повышения автономности их функционирования; -Повышение эффективности функционирования целевой аппаратуры этих компонент за счет более высокой, по сравнению с достигнутой, точности позиционирования, ориентации и стабилизации КА на ГСО вследствие использования ГНСС-приемников, ориентированных на ГЛОНАСС нового поколения.

Основные планируемые результаты проекта:
1. Перспективные методы и средства высокоточной навигации и управления движением космических аппаратов на ГСО, обеспечивающие повышение точности автономных навигационных определений до единиц метров по положению и единиц угловых секунд по угловой ориентации и автономность функционирования космических аппаратов на геостационарной орбите до 1 года;
2. Технические решения в области средств высокоточной навигации и управления движением космических аппаратов;
3. Информационная технология формирования архитектуры интегрированных систем навигации и управления движением, аппаратного состава и требований к аппаратуре, алгоритмам функционирования системы, а также основным характеристикам интегрированных систем навигации, ориентации и управления движением центра масс КА на ГСО;
4. Функционально-программный прототип перспективной интегрированной системы высокоточной навигации и управления движением космического аппарата на ГСО;
5. Программно-аппаратный комплекс для моделирования процессов позиционирования и управления движением центра масс путем использования функционально-программного прототипа интегрированной системы навигации и управления движением центра масс КА на ГСО;
6. Результаты экспериментальных исследований перспективных методов и средств высокоточной навигации и управления движением космических аппаратов с использованием программно-аппаратного комплекса;
7. Оценка эффективности полученных результатов в сравнении с современным научно-техническим уровнем;
8. Рекомендации по использованию результатов проведенных ПНИ в реальном секторе экономики;
9. Технические требования к проведению последующих опытно-конструкторских и технологических работ.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1. Алгоритмы управления и навигации, реализованные на базе разрабатываемых методов в составе программно-аппаратного комплекса моделирования процессов функционирования интегрированной системы навигации, ориентации, стабилизации и управления КА на ГСО позволят достичь следующих характеристик точности и автономности компонент Национальной информационной спутниковой системы на ГСО: точность позиционирования центра масс не хуже единиц метров, точность оценки углов ориентации – не хуже единиц угловых минут, автономность функционирования КА не менее 1 года.
2. Новизна предполагаемых результатов определяется фактом использования ГНСС в качестве интеллектуального ядра и основана на интегрированных бортовых системах навигации и управления движением целевых КА, использующих в качестве аппаратных средств многоканальные ГНСС-приемники, оптико-электронные средства и инерциальные чувствительные элементы. Проводимая в настоящее время модернизация Российской ГЛОНАСС (использование межспутниковых линий связи, беззапросных измерений, автономного уточнения параметров вращения Земли) позволит повысить точность эфемеридного обеспечения и существенно увеличить автономность систем на ГСО, что и определяет новизну предлагаемых научно-технических решений и одновременно является необходимой предпосылкой для достижения поставленных целей.
3. Насколько известно авторам, в том числе на основе результатов аналитического обзора литературы и патентных исследований, аналогичных работ в настоящее время не проводится.
4. Для достижения результатов создается программно-аппаратный комплекс (ПАК), с использованием которого будут апробированы разработанные методы и алгоритмы навигации и управления движением КА на ГСО на всех этапах его жизненного цикла. ПАК ограничен используемыми при его разработке математическими моделями. Вызванный этим риск некорректного моделирования нивелируется максимально возможной детализацией моделей и использованием только самых достоверных из них.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Решение поставленных задач будет способствовать созданию на территории РФ, а также на территориях, представляющих интерес для государственных органов РФ, единого информационного пространства, образуемого системами: мониторинга земной поверхности с целью оперативного обеспечения потребителей актуальной картографической информацией; мониторинга земной поверхности с целью пре-дупреждения и/или минимизации последствий стихийных бедствий и техногенных катастроф; метеона-блюдений; кадастрового учета земель РФ; информационной поддержки судоходства, в том числе в арктических районах; оперативного обмена информацией между службами и подразделениями государственных органов РФ, в том числе в удаленных районах; обеспечения телевизионного вещания, телефонной связи и доступа к глобальной сети Интернет для любых потребителей на территории РФ, в том числе Арктической зоне, включая шельф Северного морского пути, а также анклавах РФ, вне зависимости от степени развитости наземной инфраструктуры.
2. Перспективы практического внедрения определяются, главным образом, фактом проведения соответствующих работ по совершенствованию ГЛОНАСС, включая внедрение НКА поколения ГЛОНАСС-К, межспутниковых каналов связи, беззапросных измерений и технологии автономного уточнения ПВЗ на борту НКА. Все перечисленные работы направлены, в конечном счете, на повышение точности эфемеридно-временного обеспечения ГЛОНАСС и, как следствие, на повышение точности и достоверности навигационного решения, получаемого с помощью ГНСС-приемника на всех этапах жизненного цикла КА на ГСО.
3. Полученные научные результаты будут, по нашему мнению, способствовать расширению объема и углублению содержания работ на предприятии – Индустриальном партнере по обеспечению автономности функционирования КА на ГСО, в том числе, в рамках проводимых в настоящее время НИР и ОКР.
4. Полученные результаты планируются к коммерциализации Индустриальным партнером и не подлежат вовлечению в процесс совместных международных исследований и разработок, так как представляют собой закрытую интеллектуальную ценность. Однако, рост соответствующих показателей российского космического сектора будет только способствовать международному интересу.

Текущие результаты проекта:
В результате выполнения проекта были получены следующие результаты. На первом этапе выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативно-технической, методической литературы в области современных методов и средств автономной навигации и систем управления движением КА на ГСО; обоснован выбор направления исследований, методов и средств разработки интегрированных систем навигации и управления КА на ГСО на основе перспективных методов и средств высокоточной навигации и управления движением космических аппаратов с использованием ГНСС-технологий; развита концепция формирования перспективных методов и выбора средств высокоточной навигации и управления движением космических аппаратов на ГСО; предложены методы высокоточной навигации и управления движением КА на ГСО, позволяющие повысить автономность функционирования, основанные на использовании современных и перспективных методов обработки навигационной информации и комплексирования навигационных данных из различных источников; разработаны технические требования к условиям моделирования процессов автономного выведения, удержания в рабочей точке и коррекции орбиты КА на геостационарной орбите, а также к алгоритмам позиционирования, ориентации, стабилизации и управления движением центра масс КА; выполнен отчет о патентных исследованиях в соответствии с ГОСТ 15.011-96.
На втором этапе выполнения проекта разработаны математические модели функционирования перспективных систем высокоточной навигации и управления движением космических аппаратов; разработаны алгоритмы навигации и управления, включающих алгоритмы позиционирования, ориентации, стабилизации и управления движением центра масс КА на ГСО; выполнена разработка компьютерной модели интегрированной системы навигации, ориентации и стабилизации, а также управления движением центра масс КА на ГСО, движения КА на ГСО, бортовых исполнительных систем КА на ГСО; разработаны методы оптимальной фильтрации навигационных измерений и алгоритмов комплексирования навигационной информации, обеспечивающие повышение точности навигационных определений и автономность функционирования КА на ГСО; разработаны технические требования к методам и аппаратным средствам для моделирования процессов автономного выведения, удержания в рабочей точке и коррекции орбиты КА на геостационарной орбите, с учетом особенностей алгоритмов позиционирования, ориентации, стабилизации и управления движением центра масс КА.
На третьем этапе выполнения проекта разработаны варианты технических решений для высокоточной навигации и управления движением космических аппаратов, подготовлены программа и методики экспериментальных исследований процесса функционирования интегрированной системы навигации, ориентации, стабилизации и управления КА на ГСО.