Методы математического моделирования в проектировании бортовых лазерных локационных систем космических аппаратов


https://doi.org/10.36027/rdeng.0321.0000195

Полный текст:


Аннотация

Для выполнения операций сближения и стыковки космических аппаратов (КА) необходимо обнаружение и измерение координат пассивного КА с помощью бортовых средств активного КА. Для этой цели кроме радиотехнических систем используются лазерные локационные системы (ЛЛС). Процесс проектирования бортовых ЛЛС для перспективных КА в настоящее время усложняется и требует учета многих факторов.

Авторами была разработана программа для персональных ЭВМ, предназначенная для оценки возможностей бортовых ЛЛС КА, работающих в импульсном режиме, при работе по близкорасположенным или удаленным космическим объектам, имеющим диффузно рассеивающую поверхность, а также снабженными уголковыми отражателями. Программа также позволяет рассчитать параметры ЛЛС, обеспечивающие безопасность для органов зрения при случайном облучении в спектральном диапазоне 0,81…1,5 мкм согласно требованиям, устанавливаемым ГОСТ Р 50723-94.

Энергия импульса подсветки и расходимость зондирующего пучка определяют дальность ЛЛС и дистанцию безопасного наблюдения, которые являются важнейшими показателями, характеризующими возможности бортовых ЛЛС. Для одновременного обеспечения наилучших характеристик по дальности и безопасности ЛЛС, необходимо решить задачу многокритериальной оптимизации.

В работе решена задача многокритериальной оптимизации для максимальной дальности ЛЛС и дистанции безопасного наблюдения с использованием множеств Парето, применение которых позволяет избежать неопределенности при выборе значимости критериев.

Полученные результаты показывают, что предложенные методы могут успешно применяться при разработке бортовых ЛЛС КА.


Об авторах

Е. И. Старовойтов
ОАО «РКК «Энергия» им. С.П. Королева», Королёв
Россия

Евгений Игоревич Старовойтов

Главный специалист, кандидат технических наук



Д. В. Савчук
ОАО «РКК «Энергия» им. С.П. Королева», Королёв
Россия
Дмитрий Владимирович Савчук


Список литературы

1. Lehr C.G. Laser tracking systems // Laser applications / Ed. by M. Ross. N.Y.: Academic Press, 1974. Vol. 2. P. 13.

2. Lowrey D.O., Adelman S. A 10.6 micron radar for space rendezvous and docking // 1975 Wescon professional program: Western electronic show and convention (San Francisco, CA, USA, September 16-19, 1975): Technical papers. Vol. 19. 1975. Pp. 9.1/1–9.1/7.

3. Flom T. Spaceborne laser radar // Applied Optics. 1972. Vol. 11. No. 2. Pp. 291- 299. DOI: 10.1364/AO.11.000291

4. Федосеев В.И. Автоматическая лазерная система контроля параметров сближения кооперируемых космических аппаратов // Оптический журнал. 1996. № 7. С. 66-70.

5. Christian J.A., Hinkel H., Maguire S., D’Souza C.N., Patangan M. The sensor test for Orion RelNav risk mitigation (STORRM) development test objective // AIAA Guidance, navigation and control conf. (Portland, OR, USA, August 8-11, 2011): Papers. AIAA, 2011. DOI: 10.2514/6.2011-6260

6. Roux Y., Da Cunha P. The GNC measurement system for the automated transfer vehicle. Режим доступа: http://www.issfd.org/ISSFD_2004/papers/P1010.pdf (дата обращения 30.09.2021).

7. Лазерная локация / И.Н. Матвеев, В.В. Протопопов, И.Н. Троицкий, Н.Д. Устинов; под ред. Н.Д. Устинова. М.: Машиностроение, 1984. 272 с.

8. Малашин М.С., Каминский Р.П., Борисов Ю.Б. Основы проектирования лазерных локационных систем: учеб. пособие. М.: Высшая школа, 1983. 207 с.

9. Лазерная дальнометрия / Л.А. Аснис, В.П. Васильев, В.Б. Волконский и др.; под ред. В.П. Васильева и Х.В. Хинрикус. М.: Радио и связь, 1995. 256 с.

10. Назаров В.Н., Балашов И.Ф. Энергетическая оценка импульсных лазерных дальномеров. Режим доступа: http://de.ifmo.ru/bk_netra/start.php?bn=27 (дата обращения 2.10.2021).

11. Мирошников М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов: учеб. пособие. 3-е изд. СПб.: Лань, 2010. 704 с.

12. Аллен К.У. Астрофизические величины: справочник: пер. с англ. М.: Мир, 1977. 446 с. [Allen C.W. Astrophysical quantities. 3rd ed. L.: Athlone Press, 1973. 310 p.].

13. Основы импульсной лазерной локации: учеб. пособие / В.И. Козинцев, М.Л. Белов, В.М. Орлов и др.; под ред. В.Н. Рождествина. 2-е изд. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. 571 с.

14. Ставров А.А., Поздняков М.Г. Импульсные лазерные дальномеры для оптико-локационных систем // Доклады БГУИР. 2003. Т. 1. № 2 . С. 59–65.

15. Измаилов А.Ф., Солодов М.В. Численные методы оптимизации: учеб. пособие. М.: Физматлит, 2003. 300 с.

16. Черноруцкий И.Г. Методы оптимизации в теории управления: учеб. пособие. СПб.: Питер, 2004. 256 с.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Старовойтов Е.И., Савчук Д.В. Методы математического моделирования в проектировании бортовых лазерных локационных систем космических аппаратов. Радиостроение. 2021;(3):13-35. https://doi.org/10.36027/rdeng.0321.0000195

For citation: Starovoitov E.I., Savchuk D.V. Mathematical Modeling Methods in Designing Onboard Laser-Ranging Systems of Spacecraft. Radio Engineering. 2021;(3):13-35. (In Russ.) https://doi.org/10.36027/rdeng.0321.0000195

Просмотров: 62

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2587-926X (Online)