Preview

Приборы и методы измерений

Расширенный поиск

Моделирование работы навигационного приёмника для сверхмалого космического аппарата

https://doi.org/10.21122/2220-9506-2019-10-4-331-340

Полный текст:

Аннотация

В настоящее время к сверхмалым космическим аппаратам предъявляются жёсткие требования в части точности определения положения спутника на орбите, при этом на спутник накладываются ограничения по массе, габаритам и потребляемой мощности. Целью данной работы являлось моделирование работы навигационного приёмника сверхмалого космического аппарата с ограничениями по энергопотреблению и вычислительным ресурсам.

Рассмотрены условия эксплуатации и определены требования к бортовому навигационному приёмнику сверхмалого космического аппарата. Описана работа на начальной стадии эксплуатации навигационного приёмника, тестирование работоспособности, детектирование ошибок, анализ достоверности решения задачи навигационно-временного определения.

Разработана структура задач проектной баллистики по прогнозированию орбит сверхмалого космического аппарата и навигационных спутников, интервалов радиовидимости для систем ГЛОНАСС и GPS, а также параметров навигационных сигналов.

Для предполагаемой орбиты спутника СubeBel-1 проведено численное моделирование орбитального движения относительно спутников систем GPS и ГЛОНАСС. Рассчитана динамика доплеровского сдвига частоты сигналов спутника GPS в приёмнике без ограничений по относительной скорости движения за одни сутки. Для спутников систем GPS и ГЛОНАСС рассчитаны интервалы радиовидимости и определены оптимальные условия для холодного старта навигационного приёмника с ограничением по относительной скорости (Vотн < 500 м/c) за 1 ч работы как при отдельной, так и при совместной работе по обеим системам.

Для отработки методов верификации экспериментальных данных спутника СubeBel-1 исследована работа навигационного приёмника спутника Nsight по данным принимаемой телеметрии от начала его полёта до момента выхода в стабильный режим работы. Показано, что данные телеметрии навигационного приёмника на этапе тестирования имели существенную ошибку. После программной корректировки навигационный приёмник работал стабильно в течении всей недели наблюдения, ошибка измерений долготы и широты не превышала 0,2°.

Об авторах

А. А. Спиридонов
Белорусский государственный университет
Беларусь

Адрес для переписки: А.А. Спиридонов – Белорусский государственный университет, ул. Курчатова, 5, г. Минск 220045, Беларусь      e-mail: sansan@tut.by



Д. В. Ушаков
Белорусский государственный университет
Беларусь
ул. Курчатова, 5, г. Минск 220045


В. А. Саечников
Белорусский государственный университет
Беларусь
ул. Курчатова, 5, г. Минск 220045


Список литературы

1. Фортескью, П. Разработка систем космических аппаратов / П. Фортескью, Г. Суайнерда, Д. Старка // Москва: Альпина Паблишер, 2017. – 762 с.

2. Bouwmeester, J. Survey of worldwide picoand nanosatellite missions, distributions and subsystem technology / J. Bouwmeester, J. Guo // Acta Astronautica.– 2010. – Vol. 67. – P. 854–862. DOI: 10.1016/j.actaastro.2010.06.004

3. Kestilä, A. Aalto-1 nanosatellite – technical description and mission objectives / A. Kestilä [et al.] // Geoscientific Instrumentation Methods and Data Systems. – 2013. – Vol. 2. – P. 121–130. DOI: 10.5194/gi-2-121-2013

4. Scholz, A. Flight results of the COMPASS-1 picosatellite mission / A. Scholz [et al.] // Acta Astronautica. – 2010. – Vol. 67. – P. 1289–1298. DOI: 10.1016/j.actaastro.2010.06.040

5. Jochim, E.F. GPS Based Onboard and Onground Orbit Operations for Small Satellites / E.F. Jochim [et al.] // Acta Astronautica. – 1996. – Vol. 39, no. 9–12. – P. 917–922. DOI: 10.1016/S0094-5765(97)00077-5

6. Gill, E. The BIRD Satellite Mission as a Milestone Towards GPS-based Autonomous Navigation / E. Gill, O. Montenbruck, H. Kayal // Navigation Journal of the Institute of Navigation. – 2001. – Vol. 48, no. 2. – Р. 69– 75. DOI: 10.1002/j.2161-4296.2001.tb00229.x

7. Rush, J. Current issues in the use of the Global Positioning System aboard satellites / J. Rush // Acta Astronautica. – 2000. – Vol. 47, no. 2–9. – P. 377–387. DOI: 10.1016/S0094-5765(00)00079-5

8. Перов, А.И. Глонасс. Принципы построения и функционирования / А.И. Перов, В.Н. Харисов // Москва: Издательство «Радиотехника», 2010. – 800 с.

9. Куницин, В.Е. Радиотомография ионосферы / В.Е. Куницин, Е.Д. Терещенко, Е.С. Андреева // М.: Физматлит, 2007. – 336 с.

10. Куницин, В.Е. Спутниковое радиозондирование и радиотомография ионосферы / В.Е. Куницин, Е.Д. Терещенко, Е.С. Андреева, И.А. Нестеров // Успехи физических наук. – 2010. – Т. 180, № 5. – С. 548–553.

11. Wang, R. Propagation errors analysis of TLE data / R. Wang, J. Liu, Q. Zhang // Advances in Space Research. – 2009. – Vol. 43, no. 7. – P. 1065–1069. DOI: 10.1016/j.asr.2008.11.017

12. Ali, I. Doppler characterization for LEO satellites / I. Ali, N. Al-Dhahir, J.E. Hershey // IEEE Transactions on Comm. – 1998. – Vol. 46, no. 3. – P. 309– 313. DOI: 10.1109/26.662636

13. Borio, D. Impact of GPS acquisition strategy on decision probabilities / D. Borio, L. Camoriano, L. Presti // IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. – 2008. – Vol. 44, no. 3. – P. 996–1011. DOI: 10.1109/TAES.2008.4655359

14. Kovář, P. Cold Start Strategy of the CubeSat GPS / P. Kovář, S. Jelen // Advances in Electrical and Computer Engineering. – 2014. – Vol. 14, no. 2. – P. 29– 34. DOI: 10.4316/AECE.2014.02005


Для цитирования:


Спиридонов А.А., Ушаков Д.В., Саечников В.А. Моделирование работы навигационного приёмника для сверхмалого космического аппарата. Приборы и методы измерений. 2019;10(4):331-340. https://doi.org/10.21122/2220-9506-2019-10-4-331-340

For citation:


Spiridonov A.A., Ushakov D.V., Saechnikov V.A. Simulation of Navigation Receiver for Ultra-Small Satellite. Devices and Methods of Measurements. 2019;10(4):331-340. (In Russ.) https://doi.org/10.21122/2220-9506-2019-10-4-331-340

Просмотров: 42


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2220-9506 (Print)
ISSN 2414-0473 (Online)