К вопросу идентификации проектных параметров наноспутника в процессе полёта

К вопросу идентификации проектных параметров наноспутника в процессе полёта

Автор: Белоконов Игорь Витальевич, Ломака Игорь Андреевич

Журнал: Космическая техника и технологии @ktt-energia

Рубрика: Управление и обработка информации

Статья в выпуске: 3 (38), 2022 года.

Бесплатный доступ

В работе рассмотрена проблема формирования области применимости процедуры идентификации вектора проектных параметров наноспутника в процессе лётно-конструкторских испытаний. Вектор проектных параметров включает в себя безразмерные коэффициенты инерции и конструктивный коэффициент аэродинамического момента. Выбор состава вектора проектных параметров обусловлен их чувствительностью к изменениям конфигурации и массы наноспутника в процессе полёта. Представлены результаты статистического моделирования, позволяющие сформировать требования к бортовым измерительным средствам типового наноспутника, времени накопления выборки измерений, а также к бортовой математической модели динамики его углового движения. Для проведения моделирования была составлена модель проектно-баллистических характеристик типового наноспутника. Процедура идентификации вектора проектных параметров строилась на обработке измерительной информации, получаемой от двух измерительных средств - магнитометра и датчика угловой скорости. Статистическое моделирование было проведено для разных этапов реализации космической миссии (этап отделения от носителя и этап штатного функционирования). Выбран наиболее адекватный закон распределения погрешностей идентификации параметров наноспутника (логнормальный закон распределения). Получены аналитические зависимости параметров закона распределения в зависимости от типа и характеристик измерительных средств и времени накопления выборки измерений для типового наноспутника формата 3U. Эти зависимости могут быть использованы как на предварительном этапе проектирования наноспутника, так и на этапе оперативного формирования полётного задания для уже созданного наноспутника.

Еще

Наноспутник, идентификация, обработка измерений, алгоритм

Короткий адрес: https://sciup.org/143179478

IDR: 143179478

Список литературы К вопросу идентификации проектных параметров наноспутника в процессе полёта

  • Arifin J. Study of CUBESAT systems for IoT // 12th International Renewable Engineering Conference, Amman, Jordan. 2021. P. 1-3.
  • Spiller D., Magionami E., Schiattarella V., Curti F., Facchinetti C., Ansalone L., Tuozzi A. On-orbit recognition of resident space objects by using star trackers // Acta Astronautica. 2020. V. 177. P. 478-496.
  • Riano-Rios C., Bevilacqua R., Dixon W. AdaPtive control for differential drag-based rendezvous maneuvers with an unknown target // Acta Astronautica. 2021. V. 181. P. 733-740.
  • Han N, Luo J., Ma W, Yuan J. Integrated identification and control for nanosatellites reclaiming failed satellite // Acta Astronautica. 2018. V. 146. P. 387-398.
  • Farrag A., Othman S., Mahmoud T.Y., ELRaffiei A.Y. Satellite swarm survey and new concePtual design for Earth observation aPPlications // The EgyPtian Journal of remote sensing and sPace science. 2021. V. 24. P. 47-54.
  • Santilli G., Vendittozzi C., CaPPelletti C., Battistini S., Gessini P. CubeSat constellations for disaster management in remote areas // Acta Astronautica. 2018. V. 145. P. 11-17.
  • Guerra A., Ferreira A.S., Costa M., Nodar-LoPez D., Agelet F.A. Integrating small satellite communication in an autonomous vehicle network: A case for oceanograPhy // Acta Astronautica. 2018. V. 145. P. 229-237.
  • LiPPe C., D'Amico S. OPtimal sPacecraft swarm reconfiguration through chief orbit refinement // Acta Astronautica. 2021. V. 183. P. 162-175.
  • Koenig A.W., D'Amico S. Robust and safe N-sPacecraft swarming in Perturbed near-circular orbits // Journal of guidance, control and dynamics. 2021. V. 41. P. 1643-1662.
  • Koenig A WW., D'Amico S. Safe sPacecraft swarm dePloyment and acquisition in Perturbed near-circular orbits subject to oPerational constraints // Acta Astronautica. 2018. V. 153. P. 297-310.
  • Lim Y. In-Plane formation reconfiguration with radial maneuvers // Journal of guidance control and dynamics. 2020. V. 43. P. 1881-1892.
  • Баринова Е.В., Болтов Е.А., Ели-сов Н.А., Ломака И.А. Уточнённая оценка аэродинамических характеристик наноспутника сложной геометрии // Инженерный журнал: наука и инновации. 2021. № 10(118). С. 1-15.
  • Belokonov I.V., Kramlikh A.V., Melnik M.E. Analysis of the influence of the error of the nanosatellite design and dynamic Performances on the quality of angular motion control Processes // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Samara, Russia. 2020. V. 984. P. 1-7.
  • Белецкий В.В., Зонов Ю.В. Вращение и ориентация третьего советского спутника // Искусственные спутники Земли. 1961. № 7. С. 32-55.
  • Belokonov I.V., Kramlikh A.V., Lomaka I.A., Nikolaev P.N. Reconstruction of a sPacecraft's attitude motion using the data on the current collected from solar Panels // Journal of comPuter and systems sciences international. 2019. V. 58. № 2. P. 286-296.
  • Belyaev M.Y., Matveeva T.V., Monakhov M.I., Rulev D.N., Sazonov V.V. Reconstruction of rotational motion of the Progress sPacecraft in the mode of one-axis solar orientation according to solar array current measurements // Cosmic research. 2021. V. 59. P. 126-141.
  • Bulanov D.M., Sazonov V.V. A study of the evolution of the rotational motion of the Foton M-2 // Cosmic research. 2020. V. 58. P. 256-269.
  • Abrashkin V.I., Voronov K.E., Dorofeev A.S., Piyakov A.V., Puzin Yu.Ya., Sazonov V.V., Semkin N.D, FiliPPov A.S., Chebukov S.Yu. Detection of the rotational motion of the AIST-2D small sPacecraft by magnetic measurements // Cosmic research. 2019. V. 57. P. 48-60.
  • Abrashkin V.I., Voronov K.E., Piyakov A.V., Puzin Yu.Ya., Sazonov V.V., Semkin N.D., FiliPPov A.S., Chebukov S.Yu. Uncontrolled rotational motion of the Aist small sPacecraft PrototyPe // Cosmic research. 2017. V. 55. P. 128-141.
  • Abrashkin V.I., Voronov K.E., Piyakov A.V., Puzin Yu.Ya., Sazonov V.V., Semkin N.D, FiliPPov A.S., Chebukov S.Yu. Uncontrolled attitude motion of the small satellite Aist // Cosmic research. 2015. V. 53. P. 360-373.
  • Myung H.S., Yong K.K., Bang H. Unscented Kalman filtering for hybrid estimation of sPacecraft attitude dynamics and rate sensor // Advances in sPacecraft technologies. 2011. P. 197-212.
  • Bordany R.E., Steyn W.H., Crawford M. In-Orbit estimation of the inertia matrix and thruster Parameters of UoSAT-12, 14th AIAA/USU Conference on Small Satellites. 2000. Logan, Utah, USA. P. 1-10.
  • HumPhreys T.E., Psiaki M.L., Klatt E.M., Powell S.P., Kintner Jr. P.M. Magnetometer-based attitude and rate estimation for sPacecraft with wire booms // Journal of guidance, control and dynamics. 2005. V. 28. P. 584-593.
  • Bellar A., Mohammed M.A. Satellite inertia parameters estimation based on extended Kalman filter // Journal of aerospace technology and management. 2019. V. 11. P. 1-11.
  • Nakka Y.K., Chung S.J., Allison J.T., Aldrich J.B., Alvarez-Salazar O.S. Nonlinear attitude control of a spacecraft with distributed actuation of solar arrays // Journal of guidance, control and dynamics. 2019. V. 42. P. 458-475.
  • Aslanov V.S. Chaotic attitude dynamics of a LEO satellite with flexible panels // Acta Astronautica. 2021. V. 180. P. 538-544.
  • Sun R., Riano-Rios C., Bevilacqua R., Fitz-Coy N.G., Dixon W.E. Cube Sat adaptive attitude control with uncertain drag coefficient and atmospheric density // Journal of guidance, control and dynamics. 2021. V. 44. P. 379-388.
  • Golpashin A.E., Yeong H.C., Ho K., Namachchivaya N.S. Spacecraft attitude control: a consideration of thrust uncertainty // Journal of guidance, control and dynamics. 2020. V. 43. P. 2349-2365.
  • Pichuzhkina A.V., Roldugin D.S. Geomagnetic field models for satellite angular motion // Keldysh Institute Preprints. 2016. № 87. 25 p.
  • Poghosyan A., Golkar A. CubeSat evolution: Analyzing CubeSat capabilities for conducting science missions // Progress in aerospace sciences. 2017. V. 88. P. 59-83.
  • Villela T., Costa C.A., Brandao A.M., Bueno F.T., Leonardi R. Towards the thousandth CubeSat: a statistical overview // International Journal of aerospace engineering. 2019. V. 2019. P. 1-13.
  • Белоконов И.В., Тимбай И.А., Николаев П.Н., Оразбаева У.М. Анализ движения наноспутника SamSat-218Д по траекторным измерениям // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2019. Т. 18. № 4. С. 18-28.
  • Bernal C.A., van Bolhuis M. Releasing the cloud: a deployment system design for the QB50 cubesat mission // Proceedings of 26th Annual AIAA/USU Conference on Small Satellites, 2012. Режим доступа: https://digitalcommons.usu.edu/ cgi/viewcontent.cgi ?article = 1054&context =smallsat (дата обращения 01.10.2021 г.).
  • Белоконов И.В., Ломака И.А. Методика параметрической идентификации модели углового движения наноспут-ника // Космонавтика и ракетостроение. 2020. № 6. С. 134-145.
  • Johnson N.L., Kotz S., Balakrishnan N. Continuous univariate distributions. V. 1. 2nd Edition. New York: Wiley, 1994. 784 p.
  • Belokonov I.V., Lomaka I.A. Methodology for identifying the parameters of a mathematical model of the angular motion of a nanosatellite under a priori uncertainty // Proceedings of the International Astronautical Congress, IAC. 2020. V. October 2020.
  • Belokonov I.V., Lomaka I.A. In-flight calibration of nanosatellites inertia tensor: The algorithm and requirements for on-board sensors // Proceedings of the International Astronautical Congress, Bremen, Germany. 2018. V. October 2018.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp