СПОСОБ ОРИЕНТИРОВАНИЯ ПЕРЕМЕЩАЕМОЙ НА БОРТУ ПИЛОТИРУЕМОГО КОРАБЛЯ АППАРАТУРЫ Российский патент 2019 года по МПК F41G3/00 B64G1/66 

Изобретение относится к аэрокосмической технике и может быть использовано для обеспечения ориентирования экипажем пилотируемого корабля аппаратуры, перемещаемой относительно движущегося корабля.

Известен способ наведения линии визирования прибора, вращающегося вокруг своей оси относительно основания, на источник лазерного излучения (заявка на изобретение РФ №94000376/28, 05.01.1994, МПК 6: F41G 3/00, G05D 3/00), в котором грубо определяют угловое положение источника излучения относительно связанного с основанием базового направления, проверяют соответствие излучения типу лазерный целеуказатель, поворачивают основание до точного определения углового положения источника излучения, после чего поворачивают прибор наведения до наведения его линии визирования на источник излучения.

К недостаткам данного способа относится требование идентификации цели по излучаемому целью излучению, что ограничивает возможности его использования.

Известен способ наведения телевизионного видеоспектрального комплекса, реализуемый системой управления телевизионным видеоспектральным комплексом космического аппарата (КА) (патент РФ №2068801, МПК 6: B64G 9/00), который включает наведение и отслеживание целей, при которых выполняется переориентация оси визирования установленной на поворотной платформе телевизионной и научной аппаратуры на выбираемую в реальном времени по ТВ-изображению цель с последующим автоматическим отслеживанием цели, в том числе выполняется определение пространственного положения прибора наведения относительно КА, задание координат целей, определение положения целей относительно прибора наведения, расчет углов поворота прибора наведения и повороты прибора наведения.

К недостаткам данного способа относится, в частности, то, что он позволяет наводиться только на цели, с одной стороны, ограниченные диапазоном углов поворота поворотной платформы, а с другой стороны, ограниченные попаданием в текущий кадр ТВ-изображения, который, кроме упомянутого ограничения по диапазону углов поворота поворотной платформы, имеет ограниченный охват, определяемый полем зрения ТВ-камеры. При этом сам факт размещения аппаратуры наведения на поворотной платформе ограничивает свободу перемещения аппаратуры при ее нацеливании и сопровождении цели экипажем КА.

В качестве способа-прототипа выбран способ ориентирования перемещаемого в пилотируемом аппарате прибора (патент РФ 2531781, заявка №2012134959/11 от 16.08.2012, МПК (2006.01): F41G 3/00 B64G 1/66 - прототип), согласно которому осуществляют формирование управляющих команд на излучение импульсных ультразвуковых сигналов не менее, чем тремя ультразвуковыми излучателями, размещенными в разнесенных точках на свободно перемещаемом относительно пилотируемого аппарата приборе, осуществляют прием излученных импульсных ультразвуковых сигналов не менее, чем тремя ультразвуковыми приемниками, размещенными в разнесенных точках на пилотируемом аппарате, по излученным и принятым ультразвуковым сигналам измеряют время задержки ультразвуковых сигналов, при этом синхронизацию моментов излучения и приема импульсных ультразвуковых сигналов осуществляют по радиоканалу, осуществляют измерение температуры в местах размещения ультразвуковых излучателей и в местах размещения ультразвуковых приемников, по полученным временам задержки принятия ультразвуковых сигналов и измерениям температуры определяют расстояния от размещенных на приборе ультразвуковых излучателей до размещенных на пилотируемом аппарате ультразвуковых приемников, при этом пространственное положение прибора относительно пилотируемого аппарата определяют по определенным расстояниям от размещенных на приборе ультразвуковых излучателей до размещенных на пилотируемом аппарате ультразвуковых приемников, определяют текущее положение ориентиров относительно пилотируемого аппарата, пространственное положение ориентиров относительно прибора определяют по текущему положению ориентиров относительно пилотируемого аппарата и определенному пространственному положению прибора относительно пилотируемого аппарата, выполняют расчет углов поворота прибора для его ориентирования по ориентирам, после чего воспроизводят команды на поворот прибора, соответствующие рассчитанным значениям углов поворота прибора. Способ прототип обеспечивает возможность оператору выполнять ориентирование/наведение прибора, свободно перемещаемого внутри пилотируемого аппарата (корабля) и не имеющего с ним механической связи.

К недостаткам способа прототипа относится, в частности, то, что он предусматривает ручное управление работой перемещаемой ориентируемой аппаратуры, что может привести к ошибочному или несвоевременному функциональному задействованию аппаратуры, что в свою очередь может привести к потере уникальных данных и/или регистрации аппаратурой данных, которые являются неликвидными. Такая ситуация может возникать как следствие, например, возможной технологической несогласованности в функциональной работе перемещаемой аппаратуры и используемых бортовых систем пилотируемого корабля.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является обеспечение высокоточного ориентирования перемещаемой на борту пилотируемого корабля аппаратуры.

Технический результат, достигаемый при осуществлении настоящего изобретения, заключается в учете погрешности определения положения ориентира относительно пилотируемого корабля при одновременном обеспечении гарантированного управления функционированием аппаратуры, свободно перемещаемой относительно пилотируемого корабля и ориентируемой по задаваемым ориентирам.

Технический результат достигается тем, что в способе ориентирования перемещаемой на борту пилотируемого корабля аппаратуры, включающем определение положения ориентира и перемещаемой аппаратуры относительно пилотируемого корабля, определение положения ориентира относительно перемещаемой аппаратуры, определение и воспроизведение командной информации, в отличие от прототипа дополнительно измеряют и прогнозируют плотность атмосферы на высоте орбиты пилотируемого корабля, измеряют и прогнозируют положение центра масс и угловое положение пилотируемого корабля, с учетом погрешностей определения и прогнозирования положения центра масс и углового положения пилотируемого корабля определяют текущие и прогнозируемые на задаваемом интервале времени границы области расположения ориентира относительно пилотируемого корабля, определяют и воспроизводят командную информацию последовательно на перенос перемещаемой аппаратуры в требуемое местоположение и на поворот перемещаемой аппаратуры в требуемые угловые положения, при этом требуемое местоположение перемещаемой аппаратуры определяют в системе координат пилотируемого корабля как вершину конуса, боковая поверхность которого касается области расположения ориентира относительно пилотируемого корабля и отстоит не менее чем на задаваемое расстояние от элементов конструкции пилотируемого корабля, непрозрачных для регистрируемого перемещаемой аппаратурой излучения, а требуемые угловые положения перемещаемой аппаратуры определяют положениями оси визирования перемещаемой аппаратуры относительно пилотируемого корабля и выбирают исходя из условия покрытия полем зрения перемещаемой аппаратуры области расположения ориентира относительно пилотируемого корабля, в моменты нахождения оси визирования перемещаемой аппаратуры в области, охватываемой упомянутым конусом, формируют команды на управление перемещаемой аппаратурой.

Изобретение поясняется фиг. 1÷3.

На фиг. 1 представлена блок-схема системы, поясняющей предлагаемый способ.

На фиг. 2 представлена схема, поясняющая определение требуемого местоположения перемещаемой аппаратуры.

На фиг. 3 представлена схема, поясняющая определение требуемых угловых положений перемещаемой аппаратуры.

На фиг. 1 введены обозначения:

1 - перемещаемая аппаратура;

2 - блок определения положения перемещаемой аппаратуры относительно пилотируемого корабля;

3 - блок формирования командной информации на перенос и поворот перемещаемой аппаратуры;

4 - блок приема-передачи информации;

5 - блок передачи информации по радиоканалу, установленный на пилотируемом корабле;

6 - блок приема информации по радиоканалу, установленный на перемещаемой аппаратуре;

7 - блок воспроизведения командной информации на перенос и поворот перемещаемой аппаратуры;

8 - блок определения границ области расположения ориентира относительно пилотируемого корабля;

9 - блок определения требуемого местоположения перемещаемой аппаратуры;

10 - блок сравнения требуемого и текущего местоположений перемещаемой аппаратуры;

11 - блок определения требуемых угловых положений перемещаемой аппаратуры;

12 - блок определения моментов пересечения поля зрения перемещаемой аппаратуры с областью расположения ориентира;

13 - блок формирования команд управления перемещаемой аппаратурой.

14 - блок измерения плотности атмосферы на высоте орбиты пилотируемого корабля;

15 - блок измерения положения центра масс и ориентации пилотируемого корабля;

16 - блок моделирования параметров границ области расположения ориентира относительно пилотируемого корабля.

На фиг. 2 введены обозначения:

OXYZ - система координат пилотируемого корабля;

А - текущее местоположение перемещаемой аппаратуры;

В - граница элементов конструкции пилотируемого корабля, непрозрачных для регистрируемого перемещаемой аппаратурой излучения (граница/край иллюминатора);

С - вершина конуса, боковая поверхность которого касается области расположения ориентира относительно пилотируемого корабля и отстоит не менее чем на задаваемое расстояние от элементов конструкции пилотируемого корабля, непрозрачных для регистрируемого перемещаемой аппаратурой излучения;

D - расстояние от элементов конструкции пилотируемого корабля, непрозрачных для регистрируемого перемещаемой аппаратурой излучения, до боковой поверхности конуса;

L - боковая поверхность конуса;

Е - область расположения ориентира относительно пилотируемого корабля.

На фиг. 3 дополнительно обозначено:

F - поле зрения перемещаемой аппаратуры в начальном угловом положении оси визирования перемещаемой аппаратуры;

N₁, N₂ - поля зрения перемещаемой аппаратуры в последовательных требуемых угловых положениях оси визирования перемещаемой аппаратуры;

М - направление перемещения поля зрения перемещаемой аппаратуры при повороте оси визирования перемещаемой аппаратуры из начального углового положения в последовательные требуемые угловые положения оси визирования перемещаемой аппаратуры;

P₁ - плоскость, проходящая через начальное положение оси визирования перемещаемой аппаратуры и требуемое угловое положение оси визирования перемещаемой аппаратуры;

Р₂ - плоскость, проходящая через два требуемых угловых положения оси визирования перемещаемой аппаратуры.

Опишем действия предлагаемого способа на примере функционирования поясняющей предлагаемый способ системы.

В качестве перемещаемой аппаратуры (ПА) рассматриваем оптический прибор, ось визирования (чувствительности) которого требуется наводить на задаваемые ориентиры (цели) - например, съемочную аппаратуру для выполнения визуально-инструментальных наблюдений задаваемых ориентиров (например, исследуемых наземных объектов) через иллюминатор пилотируемого корабля (ПК).

Система содержит блок определения положения перемещаемой аппаратуры относительно пилотируемого корабля 2, блок формирования командной информации на перенос и поворот перемещаемой аппаратуры 3, блок приема-передачи информации 4, блок воспроизведения командной информации на перенос и поворот перемещаемой аппаратуры 7, блок определения границ области расположения ориентира относительно пилотируемого корабля 8, блок определения требуемого местоположения перемещаемой аппаратуры 9, блок сравнения требуемого и текущего местоположений перемещаемой аппаратуры 10, блок определения требуемых угловых положений перемещаемой аппаратуры 11, блок определения моментов пересечения поля зрения перемещаемой аппаратуры с областью расположения ориентира 12, блок формирования команд управления перемещаемой аппаратурой 13.

Выход блока определения положения перемещаемой аппаратуры относительно пилотируемого корабля 2 соединен с первыми входами блока формирования командной информации на перенос и поворот перемещаемой аппаратуры 3, блока сравнения требуемого и текущего местоположений перемещаемой аппаратуры 10, блока определения моментов пересечения поля зрения перемещаемой аппаратуры с областью расположения ориентира 12 и блока определения требуемого местоположения перемещаемой аппаратуры 9.

Выход блока определения границ области расположения ориентира относительно пилотируемого корабля 8 соединен со вторыми входами блока определения моментов пересечения поля зрения перемещаемой аппаратуры с областью расположения ориентира 12, блока определения требуемого местоположения перемещаемой аппаратуры 9 и первым входом блока определения требуемых угловых положений перемещаемой аппаратуры 11.

Выход блока определения требуемого местоположения перемещаемой аппаратуры 9 соединен со вторыми входами блока формирования командной информации на перенос и поворот перемещаемой аппаратуры 3, блока сравнения требуемого и текущего местоположений перемещаемой аппаратуры 10 и блока определения требуемых угловых положений перемещаемой аппаратуры 11.

Выход блока сравнения требуемого и текущего местоположений перемещаемой аппаратуры 10 соединен с третьими входами блока формирования командной информации на перенос и поворот перемещаемой аппаратуры 3 и блока определения моментов пересечения поля зрения перемещаемой аппаратуры с областью расположения ориентира 12.

Выход блока определения требуемых угловых положений перемещаемой аппаратуры 11 соединен с четвертыми входами блока формирования командной информации на перенос и поворот перемещаемой аппаратуры 3 и блока определения моментов пересечения поля зрения перемещаемой аппаратуры с областью расположения ориентира 12.

Выход блока формирования командной информации на перенос и поворот перемещаемой аппаратуры 3 соединен с пятым входом блока определения моментов пересечения поля зрения перемещаемой аппаратуры с областью расположения ориентира 12 и также связан с блоком воспроизведения командной информации на перенос и поворот перемещаемой аппаратуры 7 (через блок приема-передачи информации 4).

Выход блока определения моментов пересечения поля зрения перемещаемой аппаратуры с областью расположения ориентира 12 соединен со входом блока формирования команд управления перемещаемой аппаратурой 13.

Выход блока формирования команд управления перемещаемой аппаратурой 13 связан с перемещаемой аппаратурой 1 (через блок приема-передачи информации 4).

Блок приема-передачи информации 4 содержит блок передачи информации по радиоканалу 5, установленный на пилотируемом корабле, и блок приема информации по радиоканалу 6, установленный на перемещаемой аппаратуре. Входами и выходами блока приема-передачи информации 4 являются соответственно входы блока передачи информации по радиоканалу 5, установленного на пилотируемом корабле, и выходы блока приема информации по радиоканалу 6, установленного на перемещаемой аппаратуре.

Блок передачи информации по радиоканалу 5 включает контроллер и передающее радиоустройство.

Блок приема информации по радиоканалу 6 включает контроллер и приемное радиоустройство.

Блок определения границ области расположения ориентира относительно пилотируемого корабля 8 содержит блок измерения плотности атмосферы на высоте орбиты пилотируемого корабля 14, блок измерения положения центра масс и ориентации пилотируемого корабля 15 и блок моделирования параметров границ области расположения ориентира относительно пилотируемого корабля 16. Выходы блока измерения плотности атмосферы на высоте орбиты пилотируемого корабля 14 и блока измерения положения центра масс и ориентации пилотируемого корабля 15 соединены со входами блока моделирования параметров границ области расположения ориентира относительно пилотируемого корабля 16, выход которого является выходом блока определения границ области расположения ориентира относительно пилотируемого корабля 8.

Посредством блока определения положения перемещаемой аппаратуры относительно пилотируемого корабля 2 определяют текущее положение (местоположение и угловое положение) ПА относительно ПК. Данный блок может быть реализован на базе ультразвуковой системы определения положения перемещаемой аппаратуры, в которой для измерения шести координат пространственного положения ПА - трех линейных и трех угловых параметров - используются не менее трех ультразвуковых излучателей, размещенных на ПА, и не менее трех ультразвуковых приемников, размещенных на ПК. Ультразвуковые излучатели размещены в разнесенных точках с известными координатами в связанной с ПА системе координат. Ультразвуковые приемники размещены в разнесенных точках с известными координатами в связанной с ПК системе координат. В начале каждого кадра измерения вырабатывается синхронизирующий импульс запуска, поступающий на блок формирования команд управления излучателями, который последовательно формирует управляющие импульсы с фиксированной временной задержкой т между ними, которые поступают на ультразвуковые излучатели, которые поочередно вырабатывают импульсные ультразвуковые сигналы. Излученные ультразвуковые сигналы принимаются размещенными на ПК ультразвуковыми приемниками (временная задержка т определяется максимально возможным расстоянием от размещенных на ПА ультразвуковых излучателей до каждого из размещенных на ПК ультразвуковых приемников), а периодичность выработки синхронизирующих импульсов запуска определяется данной временной задержкой τ и общим количеством ультразвуковых излучателей. Принятые ультразвуковые сигналы отделяются от помех и вычисляются временные задержки между импульсом запуска и принятыми рабочими сигналами (поскольку излученные импульсные ультразвуковые сигналы разнесены по времени, то в каждом из приемников принятые рабочие сигналы также разнесены по времени), по которым рассчитываются расстояния между ультразвуковыми излучателями и ультразвуковыми приемниками, причем текущая скорость распространения ультразвуковых сигналов между излучателями и приемниками определяется с учетом текущей температуры среды распространения сигналов, измеренной датчиком температуры, размещенном на ПА и/или ПК, и по полученным расстояниям рассчитываются параметры пространственного положения ПА относительно ПК (линейные и угловые координаты ПА в связанной с ПК системе координат).

Осуществляют выбор ориентира для реализации штатной работы с перемещаемой аппаратурой и посредством блока определения границ области расположения ориентира относительно пилотируемого корабля 8 определяют расчетные (прогнозируемые) параметры, описывающие границы области, задаваемой относительно ПК, в которой будет находиться ориентир в течение задаваемого интервала времени.

В качестве ориентира для реализации штатных операций с ПА выбирают, например, некоторый текущий ориентир из перечня возможных ориентиров, заданного каталогом ориентиров.

Определение прогнозируемых значений указанных параметров выполняется с использованием навигационных измерений орбиты ПК и измерения текущих и расчета прогнозируемых параметров плотности атмосферы на высоте орбиты ПК, по которым осуществляют прогнозирование положения центра масс и углового положения ПК. При этом используется прогнозирование циклограммы ориентации ПК, по которой осуществляется прогнозирование значений миделя ПК, используемых при выполнении указанного прогнозирования движения ПК, а также определяются величины погрешностей определения и прогнозирования положения центра масс и углового положения ПК, которые учитываются при указанном определении границ области расположения ориентира относительно ПК. При этом указанная область определяется как минимальная область, охватывающая/содержащая все возможные точки местоположений ориентира относительно ПК, - область, образованная множеством местоположений относительно ПК, в которых может находиться ориентир с учетом всех указанных погрешностей определения и прогнозирования положения центра масс и углового положения ПК.

Посредством блока определения требуемого местоположения перемещаемой аппаратуры 9 из множества точек, пригодных для размещения в них перемещаемой аппаратуры, определяют в системе координат ПК точку (например, ближайшую к текущему местоположению перемещаемой аппаратуры), которая является вершиной конуса, боковая поверхность которого касается области расположения ориентира относительно пилотируемого корабля и отстоит не менее чем на задаваемое расстояние от элементов конструкции пилотируемого корабля, непрозрачных для регистрируемого перемещаемой аппаратурой излучения:

D≥D_min,

где D - расстояние от элементов конструкции ПК, непрозрачных для регистрируемого ПА излучения, до боковой поверхности конуса;

D_min - задаваемое минимальное расстояние от элементов конструкции ПК, непрозрачных для регистрируемого перемещаемой аппаратурой излучения, до боковой поверхности конуса.

Например, в качестве непрозрачных для излучения, регистрируемого перемещаемой оптической аппаратурой, рассматриваем оптически непрозрачные элементы конструкции ПК - все элементы конструкции ПК, за исключением иллюминаторов (см. фиг. 2).

Посредством блока сравнения требуемого и текущего местоположений перемещаемой аппаратуры 10 сравнивают текущие определяемые координаты местоположения ПА с координатами данной точки и по результатам сравнения проверяют данную точку на ее совпадение с текущим местоположением ПА.

В случае расхождения данной точки и текущего местоположения ПА посредством блока формирования командной информации на перенос и поворот перемещаемой аппаратуры 3 определяют параметры командной информации на перенос ПА из текущего местоположения в данную точку.

Данную командную информацию через блок передачи информации по радиоканалу 5, установленный на ПК, и блок приема информации по радиоканалу 6, установленный на ПА, передают на блок воспроизведения командной информации на перенос и поворот перемещаемой аппаратуры 7, посредством которого воспроизводят данную командную информацию.

Командную информацию воспроизводят посредством технических средств воспроизведения, например, в визуальном или звуковом формализованных форматах, приспособленных для восприятия экипажем ПК. Данные технические средства воспроизведения могут быть размещены непосредственно на перемещаемой аппаратуре. Например, воспроизведение командной информации может быть реализовано отображением на средствах визуального отображения, выводящих изображение, например, на дисплей или очки, командной информации в графическом представлении или аудио воспроизведением на звуковоспроизводящей аппаратуре, выводящей звук, например, на динамики или наушники, командной информации в звуковом представлении.

В качестве воспроизводимой командной информации на перенос ПА могут выступать, например, параметры местоположения ПА относительно ПК, графически отображаемые величиной линейных отклонений местоположения ПА от ее требуемого местоположения, отсчитываемых вдоль направлений, задаваемых в связанной с ПК системе координат.

Оператор воспринимает воспроизведенную командную информацию и в соответствии с ней перемещает (изменяет местоположение) ПА в ее требуемое местоположение относительно ПК.

В процессе изменения местоположения ПА посредством блока определения положения перемещаемой аппаратуры относительно пилотируемого корабля 2 определяют текущее местоположение ПА относительно ПК.

Посредством блока 10 продолжают сравнивать текущие определяемые координаты местоположения перемещаемой аппаратуры относительно ПК с координатами вышеупомянутой точки.

Начиная с момента совпадения (с задаваемой точностью) данной точки и текущего местоположения ПА посредством блока определения требуемых угловых положений перемещаемой аппаратуры 11 определяют требуемые угловые положения ПА относительно ПК. Данные положения задают положениями оси визирования ПА относительно ПК, которые выбирают исходя из условия покрытия полем зрения ПА области расположения ориентира относительно ПК.

На фиг. 3 представлена схема, поясняющая определение требуемых угловых положений перемещаемой аппаратуры исходя из условия покрытия полем зрения ПА области расположения ориентира относительно ПК (данная схема отображена в плоскости, перпендикулярной оси ориентирования перемещаемой аппаратуры). Поскольку покрытие полем зрения ПА области расположения ориентира относительно ПК можно реализовать разным образом, то рекомендуется, например, минимизировать набор плоскостей, проходящий через текущее начальное положение оси визирования ПА и положения оси визирования ПА, определяемые искомыми требуемыми угловыми положениями ПА. Такой выбор требуемых угловых положений ПА обеспечит минимальные ошибки при реализации поворотов ПА.

Посредством блока формирования командной информации на перенос и поворот перемещаемой аппаратуры 3 определяют параметры командной информации на поворот ПА относительно ПК из текущего углового положения до достижения данных требуемых угловых положений ПА относительно ПК. При этом выполняют определение текущих и расчетных прогнозируемых на задаваемом интервале времени параметров углового положения области расположения ориентира относительно оси ориентирования ПА.

Данную командную информацию через блок передачи информации по радиоканалу 5, установленный на ПК, и блок приема информации по радиоканалу 6, установленный на ПА, передают на блок воспроизведения командной информации на перенос и поворот перемещаемой аппаратуры 7, посредством которого воспроизводят данную командную информацию.

В качестве воспроизводимой командной информации на поворот ПА могут выступать, например, параметры положения оси визирования (ориентирования) ПА относительно направления от ПА на ориентир -например, графически отображается величина углового отклонения направления на ориентир от оси визирования (ориентирования) ПА и величина азимутального угла, определяющего направление отсчета данного отклонения в плоскости, перпендикулярной оси визирования (ориентирования) ПА.

Оператор воспринимает воспроизведенную командную информацию и в соответствии с ней поворачивает (изменяет угловое положение) ПА в требуемую ориентацию относительно ПК.

В процессе изменения углового положения ПА посредством блока определения положения перемещаемой аппаратуры относительно пилотируемого корабля 2 определяют текущее угловое положение ПА относительно ПК.

Посредством блока определения моментов пересечения поля зрения перемещаемой аппаратуры с областью расположения ориентира 12 определяют моменты нахождения (с задаваемой точностью) оси визирования ПА в упомянутом конусе, боковая поверхность которого касается области расположения ориентира относительно ПК и отстоит не менее чем на задаваемое расстояние от элементов конструкции ПК, непрозрачных для регистрируемого ПА излучения. При этом указанная точность определяется требуемыми на момент применения ПА характеристиками положения ориентира относительно оси визирования ПА.

В моменты нахождения оси визирования перемещаемой аппаратуры в области, ограниченной данным конусом, посредством блока формирования команд управления перемещаемой аппаратурой 13 формируют командную информацию на управление ПА.

Данную командную информацию через блок передачи информации по радиоканалу 5, установленный на ПК, и блок приема информации по радиоканалу 6, установленный на ПА, передают на перемещаемую аппаратуру 1. В соответствии с поступившей командной информацией осуществляется реализация необходимого управления ПА - например, автоматическая реализация циклов включений и выключений ПА для выполнения съемки или иной регистрации данных.

После реализации поворотов ПА в требуемые угловые положения ПА относительно ПК описанные действия повторяют, начиная с выбора следующего ориентира для реализации штатных операций с ПА.

В предлагаемом способе определение командной информации на перенос и поворот перемещаемой аппаратуры может осуществляться с учетом предварительно определенных скорости и точности переноса и поворота перемещаемой аппаратуры.

Для реализации этого перед выполнением штатной работы с перемещаемой аппаратурой посредством блока формирования командной информации на перенос и поворот перемещаемой аппаратуры 3 формируют командную информацию задаваемого набора операций по переносу и повороту ПА относительно ПК для достижения расчетных моделируемых положений ПА относительно ПК, начиная с ее начального текущего положения. В качестве данных моделируемых положений ПА рассматриваются положения, в которых будет находиться ПА в процессе выполнения операций из задаваемого набора операций переноса и поворота ПА, начиная с ее начального текущего положения.

В качестве операций, входящих в задаваемый набор возможных операций по переносу и повороту ПА относительно ПК, могут рассматриваться, например, операции переноса ПА, описываемые (формулируемые) линейными величинами отклонения центральной точки или центра масс ПА от требуемого местоположения центральной точки или центра масс ПА и направлениями, задаваемыми в связанной с ПК системе координат, вдоль которых отсчитываются данные отклонения; операции поворота ПА, описываемые (формулируемые) угловыми величинами отклонения связанной с ПА системы координат от ее требуемого углового положения, заданного в связанной с ПК системе координат, например, угловыми величинами отклонения оси визирования (ориентирования) ПА от ее требуемого положения и азимутального угла, определяющего направление отсчета данного отклонения в плоскости, перпендикулярной оси визирования (ориентирования) ПА, и др.

Данную командную информацию через блок передачи информации по радиоканалу 5, установленный на ПК, и блок приема информации по радиоканалу 6, установленный на ПА, передают на блок воспроизведения командной информации на перенос и поворот перемещаемой аппаратуры 7, посредством которого воспроизводят данную командную информацию.

Оператор воспринимает воспроизведенную командную информацию и в соответствии с ней последовательно перемещает (изменяет местоположение) ПА в ее требуемое местоположение и поворачивает (изменяет угловое положение) ПА в требуемую ориентацию относительно ПК.

В процессе изменения положения ПА посредством блока определения положения перемещаемой аппаратуры относительно пилотируемого корабля 2 определяют текущее положение ПА относительно ПК.

В блоке формирования командной информации на перенос и поворот перемещаемой аппаратуры 3 сравнивают расчетные моделируемые (прогнозируемые) и текущие параметры положения (местоположение и угловое положение) ПА относительно ПК и по результатам данного сравнения определяют скорость и точность переноса и поворота перемещаемой аппаратуры.

Определяемые скорость и точность переноса и поворота ПА определяются для каждой операции из задаваемого набора операций переноса и поворота ПА. Определяемые скорости переноса и поворота ПА определяются как переменные во времени величины, циклограммы изменения которых определяются с учетом времени реакции (задержки реакции) на воспроизводимую командную информацию. Определяемые точности переноса и поворота ПА определяются как точности достижения требуемых положений ПА, определяемые с учетом времени реакции (задержки реакции) на воспроизводимую командную информацию, точности отработки линейных и угловых параметров операций и точности отработки направлений, вдоль которых отсчитываются линейные и угловые параметры операций переноса и поворота ПА.

После этого при выполнении штатной работы с перемещаемой аппаратурой параметры командной информации на перенос и поворот перемещаемой аппаратуры определяют с учетом определенных скорости и точности переноса и поворота перемещаемой аппаратуры. При этом указанные скорость и точность переноса и поворота перемещаемой аппаратуры могут корректировать по результатам сравнения прогнозируемых и текущих параметров положения перемещаемой аппаратуры относительно пилотируемого корабля при штатной работе с перемещаемой аппаратурой.

Для реализации этого в процессе выполнения операций переноса ПА сравнивают расчетные моделируемые параметры местоположения ПА относительно ПК (соответствующие местоположениям, через которые проходит ПА в процессе выполнения данной операции переноса ПА) и текущие параметры местоположения ПА относительно ПК и по результатам данного сравнения корректируют (уточняют) скорость и точность переноса ПА, а в процессе выполнения операций поворота ПА сравнивают расчетные моделируемые параметры углового положения ПА относительно ПК (соответствующие положениям, через которые проходит ПА в процессе выполнения данной операции поворота ПА) и текущие параметры углового положения ПА относительно ПК и по результатам данного сравнения корректируют (уточняют) скорость и точность поворота ПА.

Опишем технический эффект предлагаемого изобретения.

Предложенное техническое решение обеспечивает учет погрешности определения положения ориентира, наблюдаемого посредством перемещаемой аппаратуры, относительно пилотируемого корабля при одновременном обеспечении гарантированного управления функционированием аппаратуры, свободно перемещаемой относительно пилотируемого корабля и ориентируемой по задаваемым ориентирам.

Учет погрешности определения положения наблюдаемого ориентира относительно пилотируемого корабля обеспечивает возможность гарантированного покрытия полем зрения перемещаемой аппаратуры всей области расположения ориентира относительно пилотируемого корабля, что обеспечивает гарантированное получение данных по задаваемым ориентирам.

Особенно важность указанного положительного эффекта проявляется при применении предлагаемого технического решения на КА в полете, когда, с одной стороны, отсутствует или существенно ограничена (как технически, так и организационно) оперативная возможность проверки зарегистрированных аппаратурой данных (в том числе проверки попадания ориентира в поле зрения аппаратуры), а с другой стороны, регистрируемые данные обладают уникальностью и их потеря или несвоевременное включение аппаратуры для их регистрации могут нести невосполнимый ущерб (как научный, так и экономический).

Промышленное исполнение существенных признаков, характеризующих изобретение, не является сложным и может быть выполнено по известным технологиям.

Изобретение относится к аэрокосмической технике и может быть использовано для обеспечения ориентирования экипажем пилотируемого корабля аппаратуры, перемещаемой относительно движущегося корабля. Ориентирование перемещаемой на борту пилотируемого корабля (ПК) аппаратуры включает определение положения ориентира и перемещаемой аппаратуры (ПА) относительно ПК, определение положения ориентира относительно ПА, определение и воспроизведение командной информации. Дополнительно измеряют и прогнозируют плотность атмосферы на высоте орбиты ПК, измеряют и прогнозируют положение центра масс и угловое положение ПК, с учетом погрешностей определения и прогнозирования положения центра масс и углового положения ПК определяют текущие и прогнозируемые на задаваемом интервале времени границы области расположения ориентира относительно ПК, определяют и воспроизводят командную информацию последовательно на перенос ПА в требуемое местоположение и на поворот ПА в требуемые угловые положения. Требуемое местоположение ПА определяют в системе координат ПК как вершину конуса, боковая поверхность которого касается области расположения ориентира относительно ПК и отстоит не менее чем на задаваемое расстояние от элементов конструкции ПК, непрозрачных для регистрируемого ПА излучения. Требуемые угловые положения ПА определяют положениями оси визирования ПА относительно ПК и выбирают исходя из условия покрытия полем зрения ПА области расположения ориентира относительно ПК. В моменты нахождения оси визирования ПА в области, охватываемой упомянутым конусом, формируют команды на управление ПА. Обеспечивается учет погрешности определения положения ориентира относительно пилотируемого корабля при одновременном обеспечении гарантированного управления функционированием аппаратуры, свободно перемещаемой относительно пилотируемого корабля и ориентируемой по задаваемым ориентирам. 3 ил.

Способ ориентирования перемещаемой на борту пилотируемого корабля аппаратуры, включающий определение положения ориентира и перемещаемой аппаратуры относительно пилотируемого корабля, определение положения ориентира относительно перемещаемой аппаратуры, определение и воспроизведение командной информации, отличающийся тем, что дополнительно измеряют и прогнозируют плотность атмосферы на высоте орбиты пилотируемого корабля, измеряют и прогнозируют положение центра масс и угловое положение пилотируемого корабля, с учетом погрешностей определения и прогнозирования положения центра масс и углового положения пилотируемого корабля определяют текущие и прогнозируемые на задаваемом интервале времени границы области расположения ориентира относительно пилотируемого корабля, определяют и воспроизводят командную информацию последовательно на перенос перемещаемой аппаратуры в требуемое местоположение и на поворот перемещаемой аппаратуры в требуемые угловые положения, при этом требуемое местоположение перемещаемой аппаратуры определяют в системе координат пилотируемого корабля как вершину конуса, боковая поверхность которого касается области расположения ориентира относительно пилотируемого корабля и отстоит не менее чем на задаваемое расстояние от элементов конструкции пилотируемого корабля, непрозрачных для регистрируемого перемещаемой аппаратурой излучения, а требуемые угловые положения перемещаемой аппаратуры определяют положениями оси визирования перемещаемой аппаратуры относительно пилотируемого корабля и выбирают исходя из условия покрытия полем зрения перемещаемой аппаратуры области расположения ориентира относительно пилотируемого корабля, в моменты нахождения оси визирования перемещаемой аппаратуры в области, охватываемой упомянутым конусом, формируют команды на управление перемещаемой аппаратурой.