XX.A.114
Перспективные решения основных проблем определения ориентации по снимкам звезд
Барке В.В. (1), Венкстерн А.А. (1), Котцов В.А. (1)
(1) Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
С появлением звездных датчиков на основе твердотельных матричных фотоприемников ориентация по звездам стала основным способом космической навигации. Определение ориентации осуществляют отождествлением конфигураций звезд, наблюдаемых на изображениях, используя в качестве основного признака межзвездные расстояния. Для этого звездные датчики снабжены процессорным блоком с бортовым каталогом звездных данных. Проблема определения ориентации заключается в необходимости перебора большого объема данных бортового каталога для нахождения наблюдаемых звезд. Для её решения предложено формировать многомерное признаковое пространство бортового каталога на основе межзвездных расстояний и находить в нем наблюдаемые звезды. В этом случае, измеряя межзвездные расстояния на полученном изображении, мы можем сразу найти необходимую информацию, не делая перебора каталога [1,2]. Вторая проблема заключается в необходимости использования значительного объема памяти для организации хранения данных о звездах в бортовом каталоге, хотя сами звезды на небе существенно разрежены. Для её решения предложено использовать модулярную арифметику, переходя в используемом признаковом пространстве к представлению координат остатком по модулю выбранного оптимального числа [3,4]. Экспериментальная проверка показала двадцатикратное уменьшение объема каталога. Третья проблема возникает из-за противоречия в необходимости наблюдения в широком поле зрения для гарантированного нахождения достаточного числа ярких звезд, тогда как для достижения высокой точности определений необходимо выполнять наблюдения с высоким разрешением, то есть в узком поле зрения. Она решается при одновременном наблюдении с широким и узким полем зрения. Изображение с широким полем зрения обеспечивает определение ориентации с необходимым числом ярких звезд. А изображение с узким полем зрения, но высоким разрешением, позволяет существенно повысить точность ориентации, опираясь на уже полученные результаты [5]. Эффективность предложенных решений подтверждаются результатами экспериментальной проверки при наблюдениях реальных звезд.
Ключевые слова: космическая навигация, звездный датчик, бортовой каталог звезд, определение ориентации по звездам, признаковое пространство, повышение точности определений.Литература:
- Барке В.В., Венкстерн А.А., Захаров А.И., Котцов В.А. Способ определения ориентации по изображениям участков звездного неба: Патент РФ 638077 // Б.И. 2017. № 35.
- Венкстерн А.А., Захаров А.И., Котцов В.А., Барке В.В. Быстрый поиск звезд при навигационных определениях // 3-я Всероссийская научно-техническая конференция «Навигация, наведение и управление летательными аппаратами». Тезисы докладов. Москва: Научтехлитиздат, 2017. Т. 1. с. 170–171
- Барке В.В., Венкстерн А.А., Котцов В.А. Способ определения ориентации по изображениям участков звездного неба: Патент РФ 2749580 // Б.И. 2021. №17.
- Барке В.В., Венкстерн А.А., Котцов В.А., Тавров А.В., Юдаев А.В. Быстрый алгоритм идентификации кадра звездного датчика по звездным конфигурациям, не требующий перебора. Вариант бортовой реализации // Гироскопия и навигация, 2021 том 29, № 3, с. 80-95
- Барке В.В., Венкстерн А.А., Котцов В.А. Способ определения ориентации по изображениям участков звездного неба. Заявка на изобретение. 2022.
Презентация доклада
Ссылка для цитирования: Барке В.В., Венкстерн А.А., Котцов В.А. Перспективные решения основных проблем определения ориентации по снимкам звезд // Материалы 20-й Международной конференции «Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса». Москва: ИКИ РАН, 2022. C. 18. DOI 10.21046/20DZZconf-2022aМетоды и алгоритмы обработки спутниковых данных
18