Двухголовый звездный датчик ориентации. Алгоритм функционирования и режимы работы

Подал: Дементьев Владимир Юрьевич (очно)

Авторы
Дементьев В.Ю., Василейская А.Н.
Организации
Институт космических исследований РАН
Секция
Космическое приборостроение и эксперимент
Подсекция
Двухголовый звёздный датчик
Текст тезисов
Для определения углового положения космического аппарата используются различные типы звездных
датчиков. В настоящее время широкое распространение получили приборы с многоблочным представлением, когда в одном приборе сочетается сразу несколько звездных датчиков. Конструктивная особенность таких устройств заключается в разделении оптической и вычислительной части между собой. При таком исполнении применяется сразу несколько оптических головок (ОГ), подключаемых к одному блоку обработки данных (БОД). Такая реализация в комплексе с другими мерами обеспечивает высокую надежность, точность и помехозащищенность прибора. Функционирование прибора гарантируется даже в тех случаях, когда одна из ОГ становится временно дисфункциональной, например, от ослепления Солнцем. В этом случае поддержание ориентации осуществляется за счет других работающих ОГ, не подверженных ослеплению.
Двухголовый звездный датчика ориентации представляет собой современную разработку института космических исследований (ИКИ РАН). В состав такого устройства входят один БОД и две ОГ, образующих два независимых измерительных полукомплекта. Каждая ОГ содержит светосильный объектив, однокаскадную бленду и матрицу на КМОП-основе.
Алгоритм работы двухголового звездного датчика состоит в следующем. После экспозиции на матрице прибора запечатлевается видимое изображение звездного неба. На полученном снимке ищутся группы связанных пикселей, возвышающиеся над уровнем фона и составляющие единый объект. Для найденных объектов определяются координаты их центров, величина блеска и взаимные угловые расстояния. После отождествления выбранных объектов с астрономическим атласом неба каждый полукомплект прибора формирует и передает в бортовой комплекс управления (БКУ) информацию об ориентации в виде кватерниона ориентации.
В докладе описаны различные режимы двухголового звездного датчика ориентации. Представлена блок-схема режима работы с предварительно известной априорной ориентации, задаваемой с различной степенью точности. Время выдачи ориентации в этом режиме минимизировано при наличии безошибочной априорной информации. Это дает возможность практически мгновенно восстановить работоспособность ОГ после кратковременной потери ориентации. Также в докладе представлены возможности алгоритма, позволяющие сохранять высокую точность измерений прибора при длительной эксплуатации в космосе. Рассматриваются вопросы пересчета параметров оптической модели и обнаружение дефектных пикселей непосредственно в полете.