gyroscopyГироскопия и навигацияGiroskopiya i Navigatsiya0869-70352075-0927AO «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор»10.17285/0869-7035.0005gyroscopy-251Research ArticleСтатьиНавигация окололунных космических аппаратов по измерениям от навигационных систем ГЛОНАСС, GPS, Galileo, BeiDouCircumlunar Spacecraft Navigation Using the Measurements from Global Navigation Satellite Systems GLONASS, GPS, Galileo and BeiDouМикринЕ. А.MikrinE. A.

Микрин Евгений Анатольевич. Доктор технических наук, академик РАН, генеральный конструктор. Действительный член общественного объединения «Академия навигации и управления движением».

МихайловМ. В.MikhailovM. V.

Михайлов Михаил Васильевич. Доктор технических наук, профессор, начальник сектора. Действительный член общественного объединения «Академия навигации и управления движением».

ОрловскийИ. В.OrlovskiiI. V.

Орловский Игорь Владимирович. Руководитель научно-технического центра

РожковС. Н.RozhkovS. N

Рожков Сергей Николаевич. Ведущий инженер-программист

СемёновА. С.SemenovA. S.

Семёнов Александр Сергеевич. Ведущий инженер-математик

КраснопольскийИ. А.Krasnopol’skiiI. A.

Краснопольский Илья Андреевич. Инженер-математик

ПАО «Ракетно-космическая корпорация «Энергия» (Московская обл., г. Королёв).РоссияS.P. Korolev Rocket and Space Public Corporation Energia (RSC Energia), Korolev, Moscow Region, RussiaRussian Federation201917112025273317Copyright © Микрин Е.А., Михайлов М.В., Орловский И.В., Рожков С.Н., Семёнов А.С., Краснопольский И.А., 20252025Микрин Е.А., Михайлов М.В., Орловский И.В., Рожков С.Н., Семёнов А.С., Краснопольский И.А.Mikrin E.A., Mikhailov M.V., Orlovskii I.V., Rozhkov S.N., Semenov A.S., Krasnopol’skii I.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/251

Исследована возможность решения задачи навигации окололунных космических аппаратов (КА) по измерениям глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) ГЛОНАСС, GPS, Galileo, BeiDou. Разработаны алгоритмы определения орбиты низкоорбитальных и высокоорбитальных окололунных КА, основанные на методе динамической фильтрации измерений псевдодальностей «обратных» навигационных спутников (НС) ГНСС. Проведено моделирование решения навигационной задачи как по измерениям четырех навигационных систем, так и по измерениям НС ГЛОНАСС и GPS. Определены точностные и динамические характеристики получаемых решений, проведено сравнение с аналогичными решениями для геостационарных КА.

The study makes an approach to the problem of circumlunar spacecraft navigation using the measurements from the global navigation satellite systems (GNSS) GLONASS, GPS, Galileo and BeiDou. Algorithms have been developed for determining the orbits of low- and high-orbit circumlunar spacecraft, based on the method of dynamic filtering of pseudo-range measurements from "reverse" navigation satellites (NS). The solution to the navigation problem has been simulated by the measurements from four GNSS, and by those from the NS of GLONASS and GPS only. Accuracy and dynamic characteristics of the obtained solutions have been determined and compared to similar solutions for geostationary spacecraft.

ГЛОНАССGPSGalileoBeiDouнавигацияизмерениемодельспутниковая навигация на Луне.GLONASSGPSGALILEOBeiDounavigationmeasurementmodelsatellite navigation on the Moon.ReferencesМикрин Е.А., Михайлов М.В. Навигация космических аппаратов по измерениям от глобальных спутниковых навигационных систем. Москва: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017. С. 345.Mikrin, E.A. and Mikhailov, M.V., Navigatsiya kosmicheskikh apparatov po izmereniyam ot global’nykh sputnikovykh navigatsionnykh sistem (Spacecraft Navigation Using Measurements from Global Navigation Satellite Systems), Moscow: MGTU im. N.E. Baumana, 2017.Микрин Е.А., Михайлов М.В. Ориентация, выведение, сближение и спуск космических аппаратов по измерениям от глобальных спутниковых навигационных систем. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017. С. 357.Mikrin, E.A. and Mikhailov, M.V., Orientatsiya, vyvedenie, sblizhenie i spusk kosmicheskikh apparatov po izmereniyam ot global’nykh sputnikovykh navigatsionnykh sistem (Orientation, Ascent, Rendezvous and Descent of Spacecraft Based on Measurements from Global Navigation Satellite Systems), Moscow: MGTU im. N.E. Baumana, 2017.Михайлов Н. В. Автономная навигация космических аппаратов при помощи спутниковых радионавигационных систем. СПб.: Политехника, 2014. 362 с.Mikhailov, N.V., Avtonomnaya navigatsiya kosmicheskikh apparatov pri pomoshchi sputnikovykh radionavigatsionnykh sistem (Autonomous Navigation of Spacecraft Using Satellite Radio Navigation Systems), St. Petersburg: Politekhnika, 2014.Gordienko, E.S., Ivashkin, V.V., Simonov, A.V., Analysis of Stability of Orbits of Artificial Lunar Satellites and Configuring of a Lunar Satellite Navigation System, Solar System Research, 2017, vol. 51, issue 7, p. 654. DOI: 10.1134/S0038094617070061.Gordienko, E.S., Ivashkin, V.V. and Simonov, A.V., Analyzing stability of orbits of artificial satellites of the Moon and choosing the configuration of the lunar navigation satellite system, Solar System Research, 2017, vol. 51, no. 7, p. 654. DOI: 10.1134/S0038094617070061.Чеботарев В.Е., Кудымов В.И., Звонарь В.Д., Внуков А.А., Владимиров А.В. Концепция окололунной навигации // Исследования наукограда. 2014. № 4 (10). С. 14–20.Chebotarev, V.E., Kudymov, V.I., Zvonar’, V.D., Vnukov, A.A. and Vladimirov, A.V., The concept of circumlunar navigation, Issledovaniya naukograda, 2014, vol. 10, no. 4, pp. 14–20.Микрин Е.А., Орловский И.В., Михайлов М.В, Рожков С.Н., Краснопольский И.А. Спутниковая навигация космических аппаратов на лунной орбите // Космическая техника и технологии. 2018. №2 (21). С. 63–70.Mikrin, E.A., Orlovskii, I.V., Mikhailov, M.V., Rozhkov, S.N. and Krasnopol’skii, I.A., Satellite navigation of spacecraft in lunar orbit, Kosmicheskaya tekhnika i tekhnologii, 2018, vol. 21, no. 2, pp. 63–70.Winkler, S., Ramsey, G., Frey, C., Chapel, J., Chu, D., Freesland, D., Krimchansky, A., Concha, M., GPS Receiver On-Orbit Performance for the GOES-R Spacecraft, Proceedings of the 10th International ESA Conference on Guidance, Navigation & Control Systems, Salzburg, Austria, Jun. 2017.Winkler, S., Ramsey, G., Frey, C., Chapel, J., Chu, D., Freesland, D., Krimchansky, A. and Concha, M., GPS receiver on-orbit performance for the GOES-R spacecraft, Proc. 10th International ESA Conference on Guidance, Navigation & Control Systems, Salzburg, Austria, 2017.Назаров А.Е., Евграфов А.Е. Использование системы автономной навигации на геостационарном космическом аппарате «Электро-Л» // Многофункциональная космическая платформа-навигатор. Посвящается 80-летию Научно-производственного объединения имени С.А. Лавочкина и 60-летию космической эры. Химки, 2017. С. 313–331.Nazarov, A.E. and Evgrafov, A.E., Using an autonomous navigation system on geostationary spacecraft Electro-L, Multifunctional Space Navigator Platform. On the occasion of the 80th anniversary of Lavochkin Research and Production Association and the 60th anniversary of the space era, Khimki, Moscow, 2017, pp. 313–331.Марарескул Д.И. Способ повышения доступности навигационного обеспечения высокоорбитальных космических аппаратов по ГЛОНАСС // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетнева. 2013. № 6 (52). С. 82–88.Marareskul, D.I., The method of increase of availability of high orbit spacecraft navigation support by GLONASS, Bulletin of Academician M.F. Reshetnev Siberian Aerospace University, 2013, vol. 52, no. 6, pp. 82–88.Бартенев В.А., Гречкосеев А.К., Марарескул Д.И. Применение ГЛОНАСС и GPS для навигации космических аппаратов на геостационарных и высокоэллиптических орбитах. Методы навигации, построение аппаратуры и технология испытаний // Космонавтика и ракетостроение. 2007. Вып. 3 (48).Bartenev, V.A., Grechkoseev, A.K. and Marareskul, D.I., GLONASS and GPS application for navigation of geostationary and high-elliptical spacecraft: Navigation methods, equipment configuration and test techniques, Kosmonavtika i raketostroenie, 2007, vol. 48, no. 3, pp. 23–30.Саporali, А., Nicolini, L., Comparison broadcast and precise orbits: GPS, GLONASS, Galileo and Beidou, EUREFAnalysis Centres Workshop, Brussels, Belgium, October 25-26, 2017.Саporali, А. and Nicolini, L., Comparison between broadcast and precise orbits: GPS, GLONASS, Galileo and BeiDou, EUREF Analysis Centres Workshop, Brussels, Belgium, 2017.Circi, Ch., Romagnoli, D., Fumenti, F., Halo orbit dynamics and properties for a lunar global positioning system design, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2014, vol. 442, pp. 3511–3527. DOI: 10.1093/mnras/stu1085.Circi, Ch., Romagnoli, D. and Fumenti, F., Halo orbit dynamics and properties for a lunar global positioning system design, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2014, vol. 442, pp. 3511–3527. DOI: 10.1093/mnras/stu1085.Микрин Е.А., Михайлов М.В., Орловский И.В., Рожков С.Н., Краснопольский И.А. Спутниковая навигация окололунных космических аппаратов и объектов на поверхности Луны // Гироскопия и навигация. 2019. №1 (27). С. 22–32. DOI: 10.17285/0869-7035.2019.27.1.022-032.Mikrin, E.A., Mikhailov, M.V., Orlovskii, I.V., Rozhkov, S.N. and Krasnopol’skii, I.A., Satellite navigation of lunar orbiting spacecraft and objects on the lunar surface, Gyroscopy and Navigation, 2019, vol. 10, no. 2, pp. 54–61.Yang, Y., Gao, W., Guo, S., Mao, Y., Yang, Y., Introduction to BeiDou‐3 navigation satellite system, Navigation, 2019, vol. 66, pp. 7–18. DOI: 10.1002/navi.291.Yang, Y., Gao, W., Guo, S., Mao, Y., Yang, Y., Introduction to BeiDou‐3 navigation satellite system, Navigation, 2019, vol. 66, pp. 7–18.Jing, S., Zhan, X., Lu, J., Feng, S., Ochieng, W., Characterisation of GNSS Space Service Volume, Journal of Navigation, 2015, no. 68 (1), pp. 107-125. DOI: 10.1017/S037346331400047.Jing, S., Zhan, X., Lu, J., Feng, S., Ochieng, W., Characterisation of GNSS space service volume, Journal of Navigation, 2015, vol. 68, no. 1, pp. 107–125.

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