Обсуждение разношерстных вопросов по спутникам

[спец]

К слову, даже если звездные датчики есть, это не избавляет от необходимости иметь ДУС, чтобы теперь уже "искать" звезды. Ибо в произвольной ориентации звездник может быть уперт в Землю и не видеть их.

Верно говорите. Из истории, на МИРе было два типа звездных датчиков - 161К и ОЗД на платформе, которая была на модуле Д. Первый ориенитровался "на звезду" (Канопус, например) и по неф корректировал ИСК, второй (производства ГДР) ориентировался на платформе и работал по наблюдаемому полю звездного неба, карта была зашита в память обрабатывающей ОЗД БЦВМ.

[спец]

На современных КА датчики ИКВ испрльзуются очень редко. Обычно звездные датчики.

Где-то в углу горько заплакала вся линейка ТПК "Союз", на всех кораблях которой присутствовало и присутствует ДВЕ ИКВ и ни одного звездного датчика. 

на паровозах инжектор не используют и что

То, что на паровозах инжектор не используют. И что? 

[спец]

На паровозах и ИКВ не используют и реактивные двигатели. И что?

[спец]

И космонавтов в скафандрах, передвигающихся в паровозах я тоже не наблюдал? Странно, правда?

[Старый]

Я что-то не представляю как ориентировать по звёздам аппарат в орбитальной системе координат. 

[cross-track]

Я что-то не представляю как ориентировать по звёздам аппарат в орбитальной системе координат.

Добавь известное положение аппарата на орбите (по измерениям GPS) в момент определения ориентации по звездам, и угловое положение центра Земли тогда легко находится, равно как и две другие оси ОСК.

[Старый]

Добавь известное положение аппарата на орбите (по измерениям GPS)

Это уже слишком сложно. Требуются вычислительные мощности, на худой конец требуется сама  GPS. И главное - в следующий момент ориентация изменится.

[cross-track]

Добавь известное положение аппарата на орбите (по измерениям GPS)

Это уже слишком сложно. Требуются вычислительные мощности, на худой конец требуется сама  GPS. И главное - в следующий момент ориентация изменится.

GPS сейчас практически неотъемлемая принадлежность любого спутника. И именно по такому алгоритму спутники ДЗЗ находят цель на Земле, которую они должны снять. На входе - координаты GPS и кватернионы звездных датчиков через небольшие интервалы времени, а на выходе - правильная ориентация телескопа спутника.

[Старый]

И именно по такому алгоритму спутники ДЗЗ находят цель на Земле, которую они должны снять.

Подозреваю чтотпо такому алгоритму определяются координаты снятых объектов. А находят их спутники по совсем другому алгоритму. 

[cross-track]

И именно по такому алгоритму спутники ДЗЗ находят цель на Земле, которую они должны снять.

Подозреваю чтотпо такому алгоритму определяются координаты снятых объектов. А находят их спутники по совсем другому алгоритму.

Координаты объектов обычно задаются заранее, и они находятся в базе данных целей, откуда выбираются предпочтительные, срочные и т.д. Спутник при съемке наводится на выбранную цель именно по такому алгоритму. А в дальнейшем, при пост-обработке, координаты снятых целей уточняются тоже по записанным данным от GPS и звездных датчиков.
Уточню, какова роль звездных датчиков при съемке. Ориентация спутника перед съемкой вполне определена, и она замораживается, а затем повороты спутника происходят относительно осей замороженной СК. При этом работают гиродины (или другие аналогичные устройства), и в процессе поворотов происходит постоянная коррекция гиродинов по рассогласованию сигналов со звездных датчиков. Без этого нельзя достигнуть хорошей точности съемки, и хорошего качества изображений.,

[Старый]

Спутник при съемке наводится на выбранную цель именно по такому алгоритму

Подозреваю что спутник наводится программными разворотами в ОСК за счёт инерциальных датчиков без использования внешних датчиков. 
А описанное тобой в управлении не участвует а служит лишь для точного определения координат с целью привязки снимков. Так делалось ещё в незапамятные времена, когда человечество ещё не знало слов "GPS" и "звёздный датчик", а просто фоьографировали на плёнку звёздное небо одновременно с землёй. Увидеть звёздное небо можно было только после проявки плёнки, а ОСК строилась как я тебе рассказал. 
 

[Старый]

Без этого нельзя достигнуть хорошей точности съемки, и хорошего качества изображений.,

Высокая точность наведения на объект съёмки абсолютно не требуется. Отклонение в километр вполне допустимо.  А точная привязка делается потом, хоть после проявки плёнки. Поэтому описанный мной способ ориентации вполне допустим и широко применялся. А если задачей стоит не съёмка а например сход с орбиты то применяется и до сих пор. 

[Старый]

Спутник при съемке наводится на выбранную цель именно по такому алгоритму

По какому "такому"? По обработке изображения звёздного неба на борту КА в реальном времени или по такому как я тебе рассказал? 

[cross-track]

Спутник при съемке наводится на выбранную цель именно по такому алгоритму

По какому "такому"? По обработке изображения звёздного неба на борту КА в реальном времени или по такому как я тебе рассказал?

По обработке изображения звёздного неба на борту КА в реальном времени -  коррекция гиродинов по рассогласованию сигналов со звездных датчиков.
Но мы отклонились от поставленного тобой вопроса:

Я что-то не представляю как ориентировать по звёздам аппарат в орбитальной системе координат.

Теперь понятно?

[cross-track]

Так делалось ещё в незапамятные времена, когда человечество ещё не знало слов "GPS" и "звёздный датчик", а просто фоьографировали на плёнку звёздное небо одновременно с землёй. Увидеть звёздное небо можно было только после проявки плёнки, а ОСК строилась как я тебе рассказал.

Т.е. ты считаешь, что и сейчас ОСК строится только с использованием ИВК, а звездные датчики не используются в принципе? Это почему?
Все таки интересна твоя логика: давайте построим заведомо неточную ОСК, пусть при этом ошибемся в привязке снимка на километры, но зато не будем напрягать вычислительные мощности КА? Так?

[ОАЯ]

Прошу отнестись с юмором:
Дилетантский поиск в гугле показывает, что наверное 90% аппаратов используют «звездные датчики». Но не все так безоблачно:

Например, большинство звездных трекеров неработоспособны в пределах 60 градусов от Солнца, и ни один не работает в пределах 30 градусов.
Стр. 2
https://bpb-us-e1.wpmucdn.com/sites.psu.edu/dist/4/32637/files/2018/04/Takugo-AmyThe-Design-and-Operational-Principle-of-Star-Trackers-Finaldraft-1k5e4lp.pdf

(наверное, это можно устранить множественным числом датчиков)


Карданный подвес позволяет оптической системе иметь более широкое эффективное поле o
типов звездных трекеров, позволяя космическим аппаратам выполнять более сложные маневры и ориентации (рисунок 4). Однако механическая природа карданного подвеса сокращает срок службы датчика по сравнению со звездными сканерами и головными звездными трекерами...
Космические аппараты, которые не вращаются и остаются инерциально фиксированными (например, геостационарные спутники), часто используют карданные звездные трекеры. Нацеливание карданного звездного трекера на несколько звезд может привести к ошибкам, таким как нацеливание на неправильную звезду или воздействие остаточного света, например, от мусора космического аппарата.

Стр. 3
https://bpb-us-e1.wpmucdn.com/sites.psu.edu/dist/4/32637/files/2018/04/Takugo-AmyThe-Design-and-Operational-Principle-of-Star-Trackers-Finaldraft-1k5e4lp.pdf

Однако из-за природы светочувствительной матрицы она подвержена ошибкам и шуму из-за радиации и магнитных полей. Несмотря на это, звездные трекеры головные могут похвастаться высокой чувствительностью и механической прочностью из-за отсутствия движущихся частей. Точность во многом зависит от поля зрения трекера. Большее поле зрения более подвержено ошибкам; однако меньшее поле зрения требует, чтобы датчик был чувствителен к более тусклым звездам.

Стр. 4
https://bpb-us-e1.wpmucdn.com/sites.psu.edu/dist/4/32637/files/2018/04/Takugo-AmyThe-Design-and-Operational-Principle-of-Star-Trackers-Finaldraft-1k5e4lp.pdf

Современные (около 2019 г.) звездные трекеры и камеры OPNAV способны определять ориентацию с ошибками порядка 1–10 угловых секунд [56–58]. Оценка ориентации на этом уровне требует, чтобы сенсорная система была снабжена инерциальной скоростью транспортного средства (относительно системы отсчета звездного каталога), чтобы
устранить смещение ориентации, вызванное звездной аберрацией [59], которая может составлять около 26 угловых секунд для космического аппарата на низкой околоземной орбите.
Стр. 4.
file:///C:/Users/Oleg/Downloads/sensors-19-04064-v3.pdf

Космические лучи — высокоэнергетическое излучение, исходящее из Вселенной и от солнечных вспышек на нашем Солнце, — иногда приводили к появлению «артефактов» или ложных сигналов в наблюдениях «Евклида». Эти ложные сигналы периодически преобладали над реальными звёздами, и датчик «Евклида» не мог распознать звёздные узоры, необходимые для навигации.  Это привело к интересным результатам тестирования!

https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Euclid/Guide_stars_found_as_Euclid_s_navigation_fine_tuned


И гимн в полезности «звездных датчиков»:

Существуют звёздные трекеры, звёздные сканеры, солнечные трекеры, датчики Солнца, а также датчики и трекеры планетарных лимбов. Многие современные устройства для определения ориентации по небесным телам обладают высокой интеллектуальностью, например, автоматически распознают наблюдаемые объекты на основе встроенных каталогов звёзд. Система AACS «Вояджера» использует данные от датчика Солнца для определения ориентации по рысканию и тангажу. Его система ориентации по звёздам постоянно отслеживает одну яркую звезду (Канопус), расположенную под прямым углом к Солнцу. «Галилео» ориентировался по звёздному сканеру, который вращался вместе с вращающейся частью космического аппарата, а для использования в манёврах был доступен солнечный датчик. «Магеллан» использовал звёздный сканер для фиксации двух ярких звёзд во время специального манёвра раз в одну-две орбиты, а на каждой из его солнечных панелей был установлен солнечный датчик.

Инерциальная система отсчёта: небесные ориентиры не всегда доступны или уместны. Гироскопы обычно используются в качестве инерциальных систем отсчёта для передачи сигналов ориентации в AACS в те периоды, когда небесные ориентиры не используются. В случае с «Магелланом» это происходило почти постоянно; небесные ориентиры использовались только во время определённых маневров по сканированию звёзд раз в одну-две орбиты. Другие космические аппараты, такие как «Галилео», «Вояджер» и «Кассини», были сконструированы таким образом, чтобы использовать небесную систему координат практически постоянно, и они полагаются на инерциальные системы ориентации только во время относительно коротких маневров, когда небесная система координат недоступна.
В любом случае к данным гироскопа следует относиться с долей скептицизма:

На момент написания этой статьи современное состояние дел лучше всего
представлено Gaia Data Release 2 [77], чьи астрометрические данные могут производить единичные векторы линии прямой видимости
(LOS) звезд с ошибками пеленга менее 0,1 мсд [11].

Стр. 5.
https://www.mdpi.com/1424-8220/19/19/4064

[Старый]

.е. ты считаешь, что и сейчас ОСК строится только с использованием ИВК, а звездные датчики не используются в принципе?

Как сейчас не знаю но как я описал делалось массово и применяется до сих пор. Сейчас, конечно, могут действовать и по принципу "зачем просто когда можно сложно?"

[Старый]

пусть при этом ошибемся в привязке снимка на километры, но зато не будем напрягать вычислительные мощности КА? Так?

Умышленно подтасовываешь. Я же тебе ясно сказал: привязка снимка осуществляется по фотографиям звёздного неба. Как на фотоплёнку так и звёздными датчиками. Ты,делаешь вид что ге понял? 
 Однако существует множество космических аппаратов которым не требуется точная привязка, от космических кораблей до метеоспутников. Что у тебя с ними? 
 И наконец, речь была как с помощью одной только инфравертикали получить ОСК. Ты заявил что этотневозможно. Что осталось непонятным? 

[Наименьший квадрат]

Спутник при съемке наводится на выбранную цель именно по такому алгоритму

Подозреваю что спутник наводится программными разворотами в ОСК за счёт инерциальных датчиков без использования внешних датчиков.
А описанное тобой в управлении не участвует а служит лишь для точного определения координат с целью привязки снимков. Так делалось ещё в незапамятные времена, когда человечество ещё не знало слов "GPS" и "звёздный датчик", а просто фоьографировали на плёнку звёздное небо одновременно с землёй. Увидеть звёздное небо можно было только после проявки плёнки, а ОСК строилась как я тебе рассказал.
 

Старый слишком старый, он помнит только незапамятные времена Если сейчас кто-то предложит делать КА ДЗЗ без звездных датчиков и GPS - его сочтут профнепригодным. Да, когда-то так было. Но сейчас звездные датчики слишком хороши, чтобы от них отказаться. А GPS слишком автономен, чтобы не использовать его, а повесить все на наземные станции за обслуживание и эксплуатацию которых еще платить надо... Не говоря уже о больших группировках. Но да Бог с ним. Сейчас делается все просто. На борту стоит ДУС, стоит звездный датчик. Их измерения комплексируются, в результате чего получается хорошая точность знания ориентации и угловой скорости, чего достаточно для управления аппаратом. Зная время, положение и вектор скорости по GPS мы автоматически имеем орбитальную СК относительно инерциальной СК. Звездные датчики дают знание КА относительно инерциальной СК. Вот и все, осталось выдать команду на разворот таким образом, чтобы совместить оси КА с ОСК. Современные звездные датчики дают измерения ориентации с случайной составляющей погрешности в несколько угловых секунд. Если таких датчиков несколько (а это так), то совместная обработка снижает еще эту погрешность. Алгоритм комплексирования данных с ДУС и звездников автоматически калибрует уходы гироскопов, входящих в ДУС, а также позволяет точно выставить сам гироприбор, т.е как говорят "уточнить гироинерциальный базис". Работать ли только на ДУС в процессе съемки, или комплексировать данные с звездниками и работать по обобщенной информации, или только по звездным датчикам - это можно выбирать. Надежнее всего совместная их работа. 

Что же касается о промахе в километр... Ну то такое, если поле зрения 4 км... И уверяю, там кроме ошибки определения ориентации найдется за счет чего промазать.

[Старый]

Все таки интересна твоя логика: давайте построим заведомо неточную ОСК, пусть при этом ошибемся в привязке снимка на километры, но зато не будем напрягать вычислительные мощности КА? Так?

Зато можем ориентировать КА в 60-70-е гг не имея на борту вычислительной машины и звёздных датчиков.  И именно так и делали и делают. Ты заявил что это невозможно. И что теперь? Вместо "спасибо за объяснение" на что переводишь стрелки? На напряжение вычислительных мощностей?