bsuirДоклады БГУИРDoklady BGUIR1729-76482708-0382БГУИР10.35596/1729-7648-2021-19-2-22-30bsuir-3031Research ArticleЭЛЕКТРОНИКА, РАДИОФИЗИКА, РАДИОТЕХНИКА, ИНФОРМАТИКАELECTRONICS, RADIOPHYSICS, RADIOENGINEERING, INFORMATICSМетод прогнозирования углов ориентации научной аппаратуры при съемке с борта международной космической станции с использованием платформы наведенияМethod for orientation angles forecasting of optical instruments from the international space station with orientation platformЛомакоА. А.LamakaА. A.

Ломако Алексей Андреевич - младший научный сотрудник 

Lamaka Aliaksei Andreevich -  Junior Researcher 

220045, Minsks, Kurchatov str., 7

tel. +375 29 190 65 60

alekseylomako@gmail.comСтанчикВ. В.StanchykV. V.

младший научный сотрудник  

Junior Researcher 

ЛитвиновичГ. С.LitvinovichН. S.

младший научный сотрудник

Junior Researcher

БручковскийИ. И.BruchkouskyI. I.

научный сотрудник

Researcher

БеляевБ. И.BelyaevВ. I.

д. ф-м. н., профессор, заведующий отделом 

D.Sc., Professor, Head of Department 

БеляевМ. Ю.BelyaevМ. Y.

д.т.н., профессор, заместитель руководителя

D.Sc., Professor, Deputy Head 

Институт прикладных физических проблем имени А.Н. Севченко Белорусского государственного университетаA.N. Sevchenko Institute of Applied Physical Problems of Belarusian State UniversityРакетно-космическая корпорация «Энергия» имени С.П. КоролёваS.P. Korolev Rocket and Space Public Сorporation Energia2021260320211922230Copyright © Ломако А.А., Станчик В.В., Литвинович Г.С., Бручковский И.И., Беляев Б.И., Беляев М.Ю., 20212021Ломако А.А., Станчик В.В., Литвинович Г.С., Бручковский И.И., Беляев Б.И., Беляев М.Ю.Lamaka А.A., Stanchyk V.V., Litvinovich Н.S., Bruchkousky I.I., Belyaev В.I., Belyaev М.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.bsuir.by/jour/article/view/3031

На борту Международной космической станции (МКС) в рамках эксперимента «Ураган» по исследованию Земли используются различные приборы наблюдения, в том числе фотографическая, фото- и видеоспектральная аппаратура, наведение которой проводится экипажем вручную через иллюминаторы. Однако на планирование таких экспериментов налагаются сильные ограничения, прежде всего связанные с необходимостью учета распорядка дня экипажа и наличия у него времени, выделенного на проведение научных экспериментов. Решением, позволяющим расширить возможности по проведению экспериментов, является использование автоматизированных платформ наведения (ПН). Одной из таких ПН является система ориентации видеоспектральной аппаратуры СОВА-1-426. В работе представлен метод вычисления углов ориентации научной аппаратуры для наведения на заранее заданные объекты земной поверхности с использованием СОВА-1-426. При этом в описанном методе помимо координат центра масс учитывается текущая ориентация МКС, что позволяет сделать прогноз более точным. Учет ориентации МКС достигается за счет использования кватерниона разворота МКС для наведения платформы в автоматическом режиме. Представленный метод расчета углов ориентации научной аппаратуры при съемке с борта МКС с использованием СОВА-1-426 позволяет с точностью не более 7 км осуществлять наведение на объекты земной поверхности с борта МКС. Описанный метод реализован программно и в настоящее время используется в ПН СОВА-1-426 на борту МКС для съемки объектов земной поверхности.

Onboard the International Space Station (ISS), as a part of the “Uragan” Earth exploration experiment, various observation devices are used, including photo and video spectral equipment, the orientation of which is carried out manually by the crew through the portholes. However, severe limitations are imposed on the planning of such experiments, primary related to the necessity taking into account the crew’s daily routine and the availability of time allocated for scientific experiments. The solution for expanding the ability to conduct experiments is the employing of automated orientation platforms (OP). One of these OPs is the video spectral equipment orientation system SOVA-1-426. A method for orientation angles forecasting of optical instruments for pointing at predefined objects on the Earth’s surface with SOVA-1-426 is presented. Moreover, in the described method, in addition to the coordinates of the center of mass, the current orientation of the ISS is taken into account, which makes it possible to perform the forecast with better precision. Taking into account the ISS orientation is carried out through the use of the ISS rotation quaternion to control the platform in automatic mode. The presented method for the orientation angles forecasting of high-resolution photo-camera aboard the ISS by employing SOVA-1-426 allows its automatic alignment on the Earth’s surface objects with accuracy up to seven kilometers. The described method is implemented in software and is currently used in the SOVA-1-426 OP aboard the ISS for the remote sensing of the Earth’s surface.

наведение на объекты наблюденияМеждународная космическая станцияподвижные платформы наведениякосмические экспериментымодель SGP4кватернионы разворотаtargeting to the Earth objectsInternational Space Station (ISS)mobile orientation platformsspace experimentsSGP4 modelrotation quaternionsReferencesБеляев Б.И., Беляев М.Ю., Десинов Л.В., Роговец А.В., Рязанцев В.В., Сармин Э.Э., Сосенко В.А. Летная отработка исследовательской аппаратуры «Фотоспектральная система» на борту Российского сегмента Международной космической станции. Космическая техника и технологии. 2014;1:22-28.Belyaev B.I., Belyaev M.Y., Desinov L.V., Rogovets A.V., Ryazantsev V.V., Sarmin E.E., Sosenko V.А. [Flight testing of research equipment “Photospectral system” onboard the Russian Segment of International Space Station]. Space Engineering And Technology. 2014;1:22-28. (In Russ.)Беляев Б.И., Беляев М.Ю., Сармин Э.Э., Гусев В.Ф., Десинов Л.В., Иванов В.А., Крот Ю.А., Мартинов А.О., Рязанцев В.В., Сосенко В.А. Устройство и летные испытания научной аппаратуры «Видеоспектральная система» на борту российского сегмента МКС. Космическая техника и технологии. 2016;2:12-20.Belyaev B.I., Belyaev M.Y., Sarmin E.E., Gusev V.F., Desinov L.V., Ivanov V.А., Krot Y.А., Martinov А.О., Ryazantsev V.V., Sosenko V.А. [Design and flight tests of science hardware video-spectral system onboard the Russian Segment of the ISS]. Space Engineering And Technology. 2016;2:12-20. (In Russ.)Беляев Б.И., Беляев М.Ю., Боровихин П.А., Голубев Ю.В., Ломако А.А., Рязанцев В.В., Сармин Э.Э., Сосенко В.А. Система автоматической ориентации научной аппаратуры в эксперименте «Ураган» на Международной космической станции. Космическая техника и технологии. 2018;4(23):70-80.Belyaev B.I., Belyaev M.Y., Borovikhin P.A., Golubev Yu.V, Lamaka А.А., Ryazantsev V.V., Sarmin E.E., Sosenko V.А. [Automatic positioning system for science hardware in Uragan experiment оn the ISS]. Space Engineering And Technology. 2018;4(23):70-80. (In Russ.)Беляев М.Ю., Десинов Л.В., Караваев Д.Ю., Сармин Э.Э., Юрина О.А. Аппаратура и программноматематическое обеспечение для изучения земной поверхности с борта Российского сегмента Международной космической станции по программе «Ураган». Космонавтика и ракетостроение. 2015;1:63-70.Belyaev M.Y., Desinov L.V., Karavaev D.Y., Sarmin E.E., Yourina О.А. [Hardware and software for studying the Earth’s surface onboard the Russian Segment of the ISS under the Uragan program]. Cosmonautics And Rocket Engeneering. 2015;1:63-70. (In Russ.)Беляев М.Ю., Виноградов П.В., Десинов Л.В., Кумакшев С.К., Секерж-Зенькович С.Я. Идентификация источника океанских кольцевых волн около острова Дарвин по фотоснимкам из космоса. Известия РАН. Теория и системы управления. 2011;1:70-81.Belyaev M.Y., Vinogradov P.V., Desinov L.V., Kumakshev S.К., Sekerzh-Zenkovich S.Y. [Identification of the source of ocean ring waves near the island of Darwin from photographs from space]. Journal of Computer and Systems Sciences International. 2011;1:70-81. (In Russ.)Беляев М.Ю., Десинов Л.В., Караваев Д.Ю., Легостаев В.П. Использование съемки земной поверхности с МКС в интересах топливно-энергетического комплекса. Известия РАН. Энергетика. 2013;4:75-90.Belyaev M.Y., Desinov L.V., Karavaev D.Y., Legostaev V.P. [Use of ground surface survey from the ISS for the benefit of Fuel&Energy Complex]. Thermal Engeneering. 2013;4:75-90. (In Russ.)Беляев Б.И., Беляев М.Ю., Десинов Л.В., Катковский Л.В., Крот Ю.А., Сармин Э.Э. Результаты испытаний фотоспектральной системы на МКС. Исследование Земли из космоса. 2014;6:27-39.Belyaev B.I., Belyaev M.Y., Desinov L.V., Katkovsky L.V., Sarmin E.E. [Processing spectra and images from the photospectral system in the space experiment “Uragan” on the ISS]. Issledovanie Zemli iz Kosmosa. 2014;6:27-39. (In Russ.)Архипова Н.А., Золотой С.А., Корзун В.М., Костюченко В.Д., Куприянец О.Э., Соболь А.Л. Автоматизированная система оперативного анализа реализуемости дистанционного зондирования Земли. Системный анализ и прикладная информатика. 2016;3:4-11.Arkhipova N., Zolotoy S., Korzun V., Kastsiuchenka V., Kupryianets V., Sobal A. [Automated system of the operational analysis of the feasibility of Earth remote sencing]. System analysis and applied information science. 2016;3:4-11. (In Russ.)Ватульян А.О. Кватернионы. Соросовский образовательный журнал. 1999;5:117-120.Vatulyan A.O. [Quaternions]. Soros Educational Journal. 1999;5:117-120. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.