СИСТЕМА ОРИЕНТИРОВАНИЯ ПЕРЕМЕЩАЕМОЙ НА БОРТУ ПИЛОТИРУЕМОГО КОРАБЛЯ АППАРАТУРЫ
NAVIGATION SYSTEM FOR MOVABLE ON-BOARD MANNED SPACECRAFT EQUIPMENT

Изобретение относится к аэрокосмической технике и может быть использовано для обеспечения ориентирования экипажем пилотируемого корабля аппаратуры, перемещаемой относительно движущегося корабля.
6
Известна система управления телевизионным видеоспектральным комплексом КА (патент РФ 2068801, МПК  B64G 9/00), содержащая функциональные блоки автоматического наведения и отслеживания заданных целей, координаты которых вводятся в систему, функциональные блоки управления наведением поворотной платформы и переориентации комплекса аппаратуры от экипажа и функциональные блоки контроля и квитирования управляющей информации, в том числе система-прототип включает: автоматическую стабилизированную платформу с научной аппаратурой и телевизионной системой, блок задания параметров движения КА, блок задания текущей ориентации КА, блоки задания координат целей в инерциальной, орбитальной и гринвичской системах координат, наземную и бортовую телефонно-телеграфные системы, блок синхронизации приема телефонно-телеграфных сообщений, блоки формирования углового положения, блок определения угловой скорости наведения, блок формирования управляющих воздействий. Данная система реализует способ управления, 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 данной системы относится, в частности, то, что она 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 системы-прототипа выбрана система 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), включающая синхронизатор, блок определения пространственного положения прибора относительно пилотируемого аппарата, блок определения положения ориентира относительно прибора, блок расчета команд на поворот прибора, два приемопередающих устройства, установленные соответственно на пилотируемом аппарате и на приборе, блок определения текущего положения ориентира относительно пилотируемого аппарата, не менее чем три ультразвуковых излучателя и не менее чем один датчик температуры, установленные на приборе, не менее чем три ультразвуковых приемника и не менее чем один датчик температуры, установленные на пилотируемом аппарате, блок формирования команд управления излучателями, контроллеры, блок усиления сигналов, блок автоматической регулировки усиления, многоканальный аналого-цифровой преобразователь, блок измерения времени задержки сигналов и блок воспроизведения команд на поворот прибора, при этом входы ультразвуковых излучателей соединены с выходами блока формирования команд управления излучателями, вход которого соединен с первым выходом первого контроллера, второй выход и первый и второй входы которого соединены с соответственно входом и выходом приемопередающего устройства, установленного на приборе, и выходом датчика температуры, установленного на приборе, причем выходы ультразвуковых приемников соединены с входами блока усиления сигналов, выходы которого соединены с входами блока автоматической регулировки усиления, выходы которого соединены с входами многоканального аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом блока измерения времени задержки сигналов, второй вход которого соединен с выходом синхронизатора, который также соединен с первым входом второго контроллера, второй вход и первый и второй выходы которого соединены с соответственно выходом и входом приемопередающего устройства, установленного на пилотируемом аппарате, и первым входом блока определения пространственного положения прибора относительно пилотируемого аппарата, второй и третий входы и выход которого соединены с соответственно выходом блока измерения времени задержки сигналов, выходом датчика температуры, установленного на пилотируемом аппарате, и входом блока определения положения ориентира относительно прибора, другой вход и выход которого соединены с соответственно выходом блока определения текущего положения ориентира относительно пилотируемого аппарата и входом блока расчета команд на поворот прибора, выход которого соединен с входом блока воспроизведения команд на поворот прибора. Система-прототип обеспечивает возможность оператору выполнять ориентирование/наведение прибора, свободно перемещаемого внутри пилотируемого корабля и не имеющего с ним механической связи.
К недостаткам системы-прототипа относится, в частности, то, что она 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 скорости и точности ориентирования, включая перенос и поворот перемещаемой аппаратуры при одновременном обеспечении гарантированного управления функционированием аппаратуры, свободно перемещаемой относительно пилотируемого корабля и ориентируемой по задаваемым ориентирам.
Технический результат достигается тем, что система ориентирования перемещаемой на борту пилотируемого корабля аппаратуры, включающая блок определения команд на поворот перемещаемой аппаратуры, блок воспроизведения команд на поворот перемещаемой аппаратуры, блок определения текущего положения ориентира относительно пилотируемого корабля, блок определения положения перемещаемой аппаратуры относительно пилотируемого корабля и блок определения положения ориентира относительно перемещаемой аппаратуры, в отличие от прототипа дополнительно содержит блок формирования командной информации на перенос и поворот перемещаемой аппаратуры, содержащий упомянутый блок определения команд на поворот перемещаемой аппаратуры, блок воспроизведения командной информации на перенос и поворот перемещаемой аппаратуры, содержащий упомянутый блок воспроизведения команд на поворот перемещаемой аппаратуры, блок определения скорости и точности переноса и поворота перемещаемой аппаратуры, блок определения текущего и прогнозируемого положений ориентира относительно пилотируемого корабля, содержащий упомянутый блок определения текущего положения ориентира относительно пилотируемого корабля, блок определения требуемого местоположения перемещаемой аппаратуры, блок сравнения требуемого и текущего местоположений перемещаемой аппаратуры, блок определения моментов достижения требуемого положения перемещаемой аппаратуры, содержащий упомянутый блок определения положения ориентира относительно перемещаемой аппаратуры, и блок формирования команд управления перемещаемой аппаратурой, при этом выход блока определения положения перемещаемой аппаратуры относительно пилотируемого корабля соединен с первыми входами блока формирования командной информации на перенос и поворот перемещаемой аппаратуры, блока определения скорости и точности переноса и поворота перемещаемой аппаратуры, блока сравнения требуемого и текущего местоположений перемещаемой аппаратуры, блока определения моментов достижения требуемого положения перемещаемой аппаратуры и блока определения требуемого местоположения перемещаемой аппаратуры, второй вход и выход которого соединены с соответственно выходом блока определения текущего и прогнозируемого положений ориентира относительно пилотируемого корабля и вторыми входами блока сравнения требуемого и текущего местоположений перемещаемой аппаратуры и блока формирования командной информации на перенос и поворот перемещаемой аппаратуры, третий, четвертый и пятый входы и выход которого соединены с соответственно выходом блока сравнения требуемого и текущего местоположений перемещаемой аппаратуры, выходом блока определения текущего и прогнозируемого положений ориентира относительно пилотируемого корабля, выходом и вторым входом блока определения скорости и точности переноса и поворота перемещаемой аппаратуры, причем второй, третий и четвертый входы и выход блока определения моментов достижения требуемого положения перемещаемой аппаратуры соединены с соответственно выходом блока определения текущего и прогнозируемого положений ориентира относительно пилотируемого корабля, выходом блока сравнения требуемого и текущего местоположений перемещаемой аппаратуры, выходом блока формирования командной информации на перенос и поворот перемещаемой аппаратуры и входами блока определения текущего и прогнозируемого положений ориентира относительно пилотируемого корабля и блока формирования команд управления перемещаемой аппаратурой, выход которого связан с перемещаемой аппаратурой, а выход блока формирования командной информации на перенос и поворот перемещаемой аппаратуры также связан с блоком воспроизведения командной информации на перенос и поворот перемещаемой аппаратуры.
Изобретение поясняется фиг. 1÷4.
На фиг. 1 представлена блок-схема, поясняющая предлагаемую систему.
На фиг. 2 представлена схема, поясняющая определение требуемого местоположения перемещаемой аппаратуры (ПА) относительно пилотируемого корабля (ПК).
На фиг. 3 представлена схема, поясняющая формирование командной информации на перенос перемещаемой аппаратуры.
На фиг. 4 представлена схема, поясняющая формирование командной информации на поворот 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 определения скорости и точности переноса и поворота перемещаемой аппаратуры;
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 текущего и прогнозируемого положений ориентира относительно пилотируемого корабля;
9 - блок определения требуемого местоположения перемещаемой аппаратуры;
10 - блок сравнения требуемого и текущего местоположений перемещаемой аппаратуры;
11 - блок определения моментов достижения требуемого положения перемещаемой аппаратуры;
12 - блок формирования команд управления перемещаемой аппаратурой;
13 - блок определения текущего и прогнозируемого положений ориентира относительно оси ориентирования перемещаемой аппаратуры;
14 - блок сравнения параметров требуемого и определенного положений ориентира относительно оси ориентирования перемещаемой аппаратуры.
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 - точка, направление из которой на ориентир в течение задаваемого интервала времени 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 направления из точки С на ориентир;
L - направление из точки С на ориентир.
На фиг. 3 введены обозначения:
OX, OY - оси строительной системы координат пилотируемого корабля;
0
М - начальное местоположение перемещаемой аппаратуры (местоположение перемещаемой аппаратуры на момент формирования и воспроизведения определяемой командной информации на перенос перемещаемой аппаратуры);
T
М - требуемое местоположение перемещаемой аппаратуры;
0
K - командная информация на перенос перемещаемой аппаратуры по кратчайшему маршруту;
X
Y
К, K - командная информация на перенос перемещаемой аппаратуры по маршруту, состоящему из двух сегментов, отложенных вдоль осей строительной системы координат пилотируемого корабля.
На фиг. 4 введены обозначения:
0
А - начальное угловое положение оси визирования перемещаемой аппаратуры (угловое положение оси визирования перемещаемой аппаратуры на момент формирования и воспроизведения определяемой командной информации на поворот перемещаемой аппаратуры);
1
A - угловое положение оси визирования перемещаемой аппаратуры на момент начала выполнения поворота перемещаемой аппаратуры;
T
А - требуемое угловое положение оси визирования перемещаемой аппаратуры;
0
1
2
О, О, О - направления на ориентир соответственно в момент начального углового положения оси визирования перемещаемой аппаратуры, в момент начала выполнения поворота перемещаемой аппаратуры, в момент окончания поворота перемещаемой аппаратуры;
К - командная информация на поворот перемещаемой аппаратуры.
Предлагаемая система содержит блок определения положения перемещаемой аппаратуры относительно пилотируемого корабля 2, блок формирования командной информации на перенос и поворот перемещаемой аппаратуры 3, блок определения скорости и точности переноса и поворота перемещаемой аппаратуры 4, блок воспроизведения командной информации на перенос и поворот перемещаемой аппаратуры 7, блок определения текущего и прогнозируемого положений ориентира относительно пилотируемого корабля 8, блок определения требуемого местоположения перемещаемой аппаратуры 9, блок сравнения требуемого и текущего местоположений перемещаемой аппаратуры 10, блок определения моментов достижения требуемого положения перемещаемой аппаратуры 11 и блок формирования команд управления перемещаемой аппаратурой 12.
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 определения скорости и точности переноса и поворота перемещаемой аппаратуры 4, блока сравнения требуемого и текущего местоположений перемещаемой аппаратуры 10, блока определения моментов достижения требуемого положения перемещаемой аппаратуры 11 и блока определения требуемого местоположения перемещаемой аппаратуры 9.
Второй вход и выход блока определения требуемого местоположения перемещаемой аппаратуры 9 соединены с соответственно выходом блока определения текущего и прогнозируемого положений ориентира относительно пилотируемого корабля 8 и вторыми входами блока сравнения требуемого и текущего местоположений перемещаемой аппаратуры 10 и блока формирования командной информации на перенос и поворот перемещаемой аппаратуры 3.
Третий, четвертый и пятый входы и выход блока формирования командной информации на перенос и поворот перемещаемой аппаратуры 3 соединены с соответственно выходом блока сравнения требуемого и текущего местоположений перемещаемой аппаратуры 10, выходом блока определения текущего и прогнозируемого положений ориентира относительно пилотируемого корабля 8, выходом и вторым входом блока определения скорости и точности переноса и поворота перемещаемой аппаратуры 4.
Второй, третий и четвертый входы и выход блока определения моментов достижения требуемого положения перемещаемой аппаратуры 11 соединены с соответственно выходом блока определения текущего и прогнозируемого положений ориентира относительно пилотируемого корабля 8, выходом блока сравнения требуемого и текущего местоположений перемещаемой аппаратуры 10, выходом блока формирования командной информации на перенос и поворот перемещаемой аппаратуры 3 и входами блока определения текущего и прогнозируемого положений ориентира относительно пилотируемого корабля 8 и блока формирования команд управления перемещаемой аппаратурой 12.
Выход блока формирования команд управления перемещаемой аппаратурой 12 связан с перемещаемой аппаратурой 1.
Выход блока формирования командной информации на перенос и поворот перемещаемой аппаратуры 3 также связан с блоком воспроизведения командной информации на перенос и поворот перемещаемой аппаратуры 7.
Блок передачи информации по радиоканалу 5 включает контроллер и передающее радиоустройство.
Блок приема информации по радиоканалу 6 включает контроллер и приемное радиоустройство.
Блок определения моментов достижения требуемого положения перемещаемой аппаратуры 11 включает блок определения текущего и прогнозируемого положений ориентира относительно оси ориентирования перемещаемой аппаратуры 13 и блок сравнения параметров требуемого и определенного положений ориентира относительно оси ориентирования перемещаемой аппаратуры 14.
Входами блока определения моментов достижения требуемого положения перемещаемой аппаратуры 11 являются входы блока определения текущего и прогнозируемого положений ориентира относительно оси ориентирования перемещаемой аппаратуры 13, выход которого соединен со входом блока сравнения параметров требуемого и определенного положений ориентира относительно оси ориентирования перемещаемой аппаратуры 14, выход которого является выходом блока определения моментов достижения требуемого положения перемещаемой аппаратуры 11.
В качестве перемещаемой аппаратуры (ПА) рассматриваем оптический прибор, ось 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).
Опишем функционирование предлагаемой системы.
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 τ 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 т 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).
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 ориентирования ПА от ее требуемого положения и азимутального угла, определяющего направление отсчета данного отклонения в плоскости, перпендикулярной оси 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. 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. 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.
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 выступают, например, параметры местоположения ПА относительно ПК (например, графически отображается величина линейных отклонений местоположения ПА от ее требуемого местоположения, отсчитываемых вдоль направлений, задаваемых в связанной с ПК системе координат) и параметры положения оси ориентирования (визирования, чувствительности) ПА относительно направления от ПА на ориентир - например, графически отображается величина углового отклонения направления на ориентир от оси ориентирования ПА и величина азимутального угла, определяющего направление отсчета данного отклонения в плоскости, перпендикулярной оси ориентирования ПА.
В процессе изменения положения ПА посредством блока определения положения перемещаемой аппаратуры относительно пилотируемого корабля 2 определяют текущее положение ПА относительно ПК.
Посредством блока определения скорости и точности переноса и поворота перемещаемой аппаратуры 4 сравнивают расчетные моделируемые и текущие параметры положения (местоположение и угловое положение) ПА относительно ПК и по результатам данного сравнения определяют скорость и точность переноса и поворота ПА. 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.
Дальнейшее функционирование системы осуществляется при реализации штатных операций с ПА.
Посредством блока определения текущего и прогнозируемого положений ориентира относительно пилотируемого корабля 8 определяют текущие и расчетные прогнозируемые на задаваемом интервале времени, предназначенном для реализации штатных операций с ПА, параметры положения ориентира относительно ПК. В качестве ориентира для реализации штатных операций с ПА выбирают, например, некоторый текущий ориентир из перечня возможных ориентиров, заданного каталогом ориентиров. Например, прогнозирование указанных параметров может быть выполнено с использованием навигационных измерений, по которым определяют текущие и расчетные прогнозируемые на рассматриваемом интервале времени параметры положения центра масс ПК и ориентации ПК, по которым определяют текущие и расчетные прогнозируемые положения (координаты) ориентира относительно 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), направление из которой на ориентир в течение задаваемого интервала времени отстоит не менее чем на задаваемое расстояние от элементов конструкции ПК, непрозрачных для регистрируемого перемещаемой аппаратурой излучения:
min
D≥D,
где D - расстояние от элементов конструкции ПК, непрозрачных для регистрируемого перемещаемой аппаратурой излучения, до направления из данной точки на ориентир;
min
D - задаваемое минимальное расстояние от элементов конструкции ПК, непрозрачных для регистрируемого перемещаемой аппаратурой излучения, до направления из данной точки на ориентир.
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, при этом указанные параметры командной информации определяют с учетом определенных скорости и точности переноса ПА.
X
Y
На фиг. 3 приведен пример формирования командной информации на перенос перемещаемой аппаратуры и показано, что командная информация на перенос ПА может быть рассчитана для переноса ПА по разным маршрутам, отличающимся, в том числе, точностью переноса ПА. Например, перенос ПА по кратчайшему маршруту Ко может выполняться оператором с худшей точностью, чем по маршруту, состоящему из двух сегментов К, K, отложенных вдоль осей строительной системы координат ПК, в частности потому, что оператор с наибольшей точностью выдерживает направления и расстояния, отсчитываемые вдоль осей строительной системы ПК - осей с хорошо опознаваемой и отслеживаемой привязкой к конструктивным элементам (интерьеру) ПК. Для выполнения переноса ПА выбирается командная информация, наиболее хорошо удовлетворяющая текущим предъявляемым требованиям и критериям на перенос 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. Оператор воспринимает воспроизведенную командную информацию и в соответствии с ней изменяет местоположение ПА 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 определения скорости и точности переноса и поворота перемещаемой аппаратуры 4 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.
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 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 требуемого углового положения ПА относительно ПК - положения, при котором ось ориентирования ПА совмещена с направлением на ориентир. При этом выполняют определение текущих и расчетных прогнозируемых на задаваемом интервале времени параметров углового положения ориентира относительно оси ориентирования ПА, а указанные параметры командной информации определяют с учетом определенных скорости и точности поворота ПА.
На фиг. 4 приведен пример формирования командной информации на поворот перемещаемой аппаратуры и показано, что командная информация на поворот перемещаемой аппаратуры рассчитывается с учетом времени задержки начала выполнения поворота перемещаемой аппаратуры относительно момента формирования и воспроизведения данной командной информации.
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 изменяет угловое положение ПА 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 скорости и точности переноса и поворота перемещаемой аппаратуры 4 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.
Посредством блока определения моментов достижения требуемого положения перемещаемой аппаратуры 11 определяют текущее и прогнозируемое положения ориентира относительно оси ориентирования перемещаемой аппаратуры, сравнивают параметры требуемого положения ориентира относительно оси ориентирования ПА с параметрами текущего и расчетного прогнозируемого положения ориентира относительно оси ориентирования ПА и по результатам данного сравнения определяют моменты достижения требуемого положения ориентира относительно оси ориентирования перемещаемой аппаратуры.
Посредством блока формирования команд управления перемещаемой аппаратурой 12 к моменту совпадения (с задаваемой точностью) параметров требуемого и текущего положений ориентира относительно оси ориентирования ПА формируют командную информацию на управление перемещаемой аппаратурой. При этом указанная точность совпадения определяется требуемыми на момент применения ПА характеристиками положения 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 перемещаемую аппаратуру 1. В соответствии с поступившей командной информацией осуществляется своевременная реализация необходимого управления перемещаемой аппаратурой - например, автоматическая реализация циклов включений и выключений перемещаемой аппаратуры для выполнения съемки или иной регистрации данных.
Далее повторяют описанные действия, начиная с выбора следующего ориентира для реализации штатных операций с ПА и определения посредством блока определения текущего и прогнозируемого положений ориентира относительно пилотируемого корабля 8 текущих и расчетных прогнозируемых на задаваемом интервале времени параметров положения ориентира относительно ПК, после чего продолжают работу системы по вышеописанной процедуре.
Опишем технический эффект предлагаемого изобретения.
Предложенное техническое решение обеспечивает учет скорости и точности ориентирования, включая перенос и поворот перемещаемой аппаратуры при одновременном обеспечении гарантированного управления функционированием аппаратуры, свободно перемещаемой относительно пилотируемого корабля и ориентируемой по задаваемым ориентирам.
В том числе, предлагаемое техническое решение обеспечивает исключение/недопущение возможности ошибочного/несвоевременного функционального задействования аппаратуры, что в свою очередь исключает возможность потери уникальных данных и/или регистрации аппаратурой данных, которые являются неликвидными. Также предлагаемое техническое решение позволяет устранить негативное влияние такого фактора как возможная технологическая несогласованность в функциональной работе перемещаемой аппаратуры и используемых бортовых систем корабля.
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 качества зарегистрированных аппаратурой данных, а с другой стороны, регистрируемые данные обладают уникальностью и их потеря или несвоевременная регистрация 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.