gyroscopyГироскопия и навигацияGiroskopiya i Navigatsiya / Gyroscopy and Navigation0869-70352075-0927AO «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор»10.17285/0869-7035.00104gyroscopy-108Research ArticleСтатьиДекомпозированный алгоритм оценки ориентации космического аппарата в режиме астрокоррекцииDecomposed Algorithm for Spacecraft Attitude Estimation in Stellar Correction ModeГолованА. А.GolovanA. A.

Голован Андрей Андреевич, доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией управления и навигации; действительный член международной общественной организации «Академия навигации и управления движением» 

Москва

 Moscow 

МоргуноваС. Н.MorgunovaS. N.

Моргунова Светлана Николаевна, начальник группы 

Москва 

 Moscow 

СоловьевИ. В.Solov’evI. V.

Соловьев Игорь Валерьевич, кандидат технических наук, начальник отдела 

Москва

 Moscow 

ШатскийМ. А.ShatskiiM. A.

Шатский Михаил Александрович, кандидат технических наук, доцент, заместитель генерального конструктора 

Москва

 Moscow 

МГУ им. М.В. ЛомоносоваРоссияLomonosov Moscow State UniversityRussian FederationМОКБ «Марс» − филиал ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова»РоссияMoscow Experimental Design Bureau MOKB Mars – Branch of Dukhov Russian National Research Institute of AutomationRussian Federation2022200520253047186Copyright © Голован А.А., Моргунова С.Н., Соловьев И.В., Шатский М.А., 20252025Голован А.А., Моргунова С.Н., Соловьев И.В., Шатский М.А.Golovan A.A., Morgunova S.N., Solov’ev I.V., Shatskii M.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.gyroscopy.ru/jour/article/view/108

В статье рассматривается задача оценки ориентации космического аппарата и ее решение путем комплексирования измерительной информации информационно-избыточного гироприбора и астросистемы. Традиционные методы решения основаны на использовании фильтра Калмана порядка n + 3, где n > 3 – количество измерительных каналов (гироскопов или датчиков угловой скорости). Численная реализация соответствующего алгоритма на бортовом вычислителе требует значительных вычислительных затрат. Предлагается способ декомпозиции фильтра порядка n + 3 на три фильтра второго порядка и n − 3 фильтра 1 порядка, позволяющий существенно сократить вычислительную сложность алгоритма без потери точности.

The paper discusses the problem of a spacecraft attitude estimation and its solution by integrating the measurement data from an information-redundant gyro device and a stellar navigation system. The traditional solution methods are based on the use of Kalman filter of n+3 order, where n > 3 is the number of measurement channels (gyroscopes or angular rate sensors). The numerical implementation of the corresponding algorithm on an onboard computer requires significant computational efforts. To considerably reduce the computational complexity of the algorithm without losing the accuracy, it is proposed to use a method of decomposing the filter of n+3 order into three filters of the second order and n–3 filters of the first order.

ориентациядекомпозированный алгоритмкосмический аппаратастрокоррекцияattitudedecomposed algorithmspacecraftstellar correctionReferencesLefferts, E.J., Markley, F.L., Shuster, M.D., Kalman Filtering for Spacecraft Attitude Estimation, Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 1982, vol. 5, no. 5, pp. 417–429.Lefferts, E.J., Markley, F.L., Shuster, M.D., Kalman Filtering for Spacecraft Attitude Estimation, Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 1982, vol. 5, no. 5, pp. 417–429.Аванесов Г.А., Бессонов Р.В., Куркина А.Н., Людомирский М.Б., Каютин И.С., Ямщиков Н.Е. Автономные бесплатформенные астроинерциальные навигационные системы: принципы построения, режимы работы и опыт эксплуатации // Гироскопия и навигация. 2013. № 3. С. 92–93.Аванесов Г.А., Бессонов Р.В., Куркина А.Н., Людомирский М.Б., Каютин И.С., Ямщиков Н.Е. Автономные бесплатформенные астроинерциальные навигационные системы: принципы построения, режимы работы и опыт эксплуатации // Гироскопия и навигация. 2013. № 3. С. 92–93.Ивонин А.Н., Камальдинова Р.А., Моргунова С.Н., Соколов В.Н., Соловьев И.В., Шатский М.А. Алгоритм оценки ориентации космического аппарата «Спектр-УФ» для режима прецизионного наведения оси телескопа // Авиакосмическое приборостроение. 2020. №12. С. 13–25.Ивонин А.Н., Камальдинова Р.А., Моргунова С.Н., Соколов В.Н., Соловьев И.В., Шатский М.А. Алгоритм оценки ориентации космического аппарата «Спектр-УФ» для режима прецизионного наведения оси телескопа // Авиакосмическое приборостроение. 2020. №12. С. 13–25.Черенков С.А., Худяков А.А. О перспективных астрокорректорах астроинерциальных навигационных систем // Труды Mосковского института электромеханики и автоматики (МИЭА). 2017. Вып. 18. С. 35–42. 5. LN-120G Stellar-Inertial-GPS Navigation (электронный ресурс). URL: https://www.northropgrumman.com/Capabilities/LN120GStellarInertialNavigationSystem/Documents/ln120g.pdfЧеренков С.А., Худяков А.А. О перспективных астрокорректорах астроинерциальных навигационных систем // Труды Mосковского института электромеханики и автоматики (МИЭА). 2017. Вып. 18. С. 35–42. 5. LN-120G Stellar-Inertial-GPS Navigation (электронный ресурс). URL: https://www.northropgrumman.com/Capabilities/LN120GStellarInertialNavigationSystem/Documents/ln120g.pdfPittelkau, M.E., Calibration and Attitude Determination with Redundant Inertial Measurements Units, AIAA Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 2005, vol. 28, no. 4, pp. 743–752.Pittelkau, M.E., Calibration and Attitude Determination with Redundant Inertial Measurements Units, AIAA Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 2005, vol. 28, no. 4, pp. 743–752.Емельянцев Г.И., А.П. Степанов. Интегрированные инерциально-спутниковые системы ориентации и навигации / под общей ред. акад. РАН В.Г. Пешехонова. СПб.: АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2016. 394 с.Емельянцев Г.И., А.П. Степанов. Интегрированные инерциально-спутниковые системы ориентации и навигации / под общей ред. акад. РАН В.Г. Пешехонова. СПб.: АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2016. 394 с.Голован А.А., Парусников Н.А. Математические основы навигационных систем. Часть II. Приложения методов оптимального оценивания к задачам навигации / 2-е издание, исправленное и дополненное. М.: МАКС Пресс, 2012. 172 с.Голован А.А., Парусников Н.А. Математические основы навигационных систем. Часть II. Приложения методов оптимального оценивания к задачам навигации / 2-е издание, исправленное и дополненное. М.: МАКС Пресс, 2012. 172 с.Александров В.В., Лемак С.С., Парусников Н.А. Лекции по механике управляемых систем. М.: КУРС. 2018. 288 с.Александров В.В., Лемак С.С., Парусников Н.А. Лекции по механике управляемых систем. М.: КУРС. 2018. 288 с.Gelb, A., Applied Optimal Estimation, The M.I.T. PRESS, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts, and London, England, 2001.Gelb, A., Applied Optimal Estimation, The M.I.T. PRESS, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts, and London, England, 2001.Grewal, M.S., Andrews, A.P., Kalman Filter: Theory and Practice, John Wiley & Sons, Inc., 2001.Grewal, M.S., Andrews, A.P., Kalman Filter: Theory and Practice, John Wiley & Sons, Inc., 2001.Kailath, T., Sayed A.H., Hassibi, B., Linear Estimation. Upper Saddle River, New Jersey: Prentice Hall, 2000.Kailath, T., Sayed A.H., Hassibi, B., Linear Estimation. Upper Saddle River, New Jersey: Prentice Hall, 2000.Голуб Дж., Ван Лоун Ч. Матричные вычисления / пер. с англ. М.: Мир, 1999.Голуб Дж., Ван Лоун Ч. Матричные вычисления / пер. с англ. М.: Мир, 1999.

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