Determining the small spacecraft Aist-2D attitude motion by measurements of the equipment KMU-1

Abstract

АннотацияПриведены результаты реконструкции вращательного движения малого спутника «Аист-2Д» по данным бортовых измерений векторов угловой скоро-сти и напряженности магнитного поля Земли (МПЗ), полученным летом 2016 г. Методика реконструкции основана на кинематических уравнениях вращатель-ного движения твердого тела. В рамках этой методики данные измерений обоих типов, собранные на некотором отрезке времени, обрабатываются совместно. Измерения угловой скорости интерполируются кусочно-линейными функция-ми, которые подставляются в кинематические дифференциальные уравнения для кватерниона, задающего переход от приборной системы координат спутни-ка к инерциальной системе координат. Полученные таким образом уравнения представляют собой кинематическую модель вращательного движения спутни-ка. Решение этих уравнений, аппроксимирующее фактическое движение, нахо-дится из условия наилучшего (в смысле метода наименьших квадратов) согла-сования данных измерений вектора напряженности МПЗ с его расчетными зна-чениями. При этом уточняются начальные условия аппроксимирующего реше-ния, постоянные смещения в измерениях угловой скорости и углы, задающие матрицы перехода от собственных систем координат магнитометров к прибор-ной системе координат спутника (в ней заданы измерения угловой скорости). Описанная методика позволяет реконструировать фактическое вращательное движение спутника одним решением кинематических уравнений на интервалах времени продолжительностью более 10 часов. The reconstruction is based on processing the measurements of two vectors: the spacecraft angular rate and the strength of the Earth magnetic field. The processing technique uses kinematical equations of the attitude motion of a rigid body. In its framework, the measurement data of both types, collected on a time interval, are processed jointly. The angular rate data are interpolated by piecewise linear functions and those functions are substituted in kinematical equations for components of the quaternion, which defines a transformation of the spacecraft coupled coordinate system to the inertial one. The equations obtained present the kinematical model of a spacecraft attitude motion. The solution of the equations, which approximates the real motion, is found by the least squares method from the condition of the best agreement between measured and calculated data of the magnetic strength. The technique allows reconstructing the attitude motion on time intervals more than 10 hours. На борту МКА установлены: целевая оптико-электронная аппаратура ди-станционного зондирования Земли «Аврора» среднего разрешения и комплекс научной аппаратуры (НА), включающий аппаратуру КМУ-1 (Компенсатор Микро Ускорений). Аппаратура КМУ-1 является результатом совместной раз-работки Института космического приборостроения Самарского университета им. С.П.Королева и АО «РКЦ «Прогресс».Функционирование НА в орбитальном полете поддерживается бортовыми обеспечивающими системами: системой контроля и управления, системой энергопитания, системой обеспечения теплового режима, системой управ...