Рисунок 27 - Вкладка "Просмотр" программы для создания бортового каталога прибора

Рисунок 28 - Карта расположения звезд на стенде

Рисунок 29 - Параметры ориентации

Рисунок 30 - Параметры распознавания

Полученный файл звездного каталога подгружается в КИА прибора для дальнейшего тестирования точностных характеристик прибора.

3.1.7 Программа сортировки локализованных объектов

Программа предназначена для сортировки объектов, полученных в результате работы программы для получения координат локализованных объектов. В частности, данная программа позволяет выделить координаты определенной звезды на разных кадрах, что необходимо для дальнейшего анализа.

Вид главного окна программы представлен на рисунке:

Рисунок 31 - Главное окно программы сортировки локализованных объектов

Главное окно состоит из:

- поля для отображения выходных данных (1-й столбец - № звезды, 2-й № кадра, Y,X - соответствующие координаты энергетического центра звезды, Ярк - яркость звезды, mV - звездная величина);

- кнопки "Загрузить данные", при нажатии на которую появляется диалоговое окно, предоставляющее пользователю возможность выбрать файл входных данных, содержащий информацию о координатах локализованных звездным датчиком объектах;

- строки для задания близости координат соответствующей звезды на соседних кадрах (значения вводятся в пикселях);

- кнопки "Отбор", по нажатию на которую производится отбор координат соответствующей звезды;

- кнопки "Очистить экран", по нажатию на которую происходит очистка поля для отображения выходных данных.

Полученные в результате работы программы данные сохраняются в дефолтную директорию программы.

3.2 Алгоритмы управления стенда СМП

3.2.1 Алгоритм предварительной настройки СМП

Перед работой с СМП необходимо убедиться, что лазерные модули наведены в поле зрения ЗД.

Для проверки точности наведения используется специальная мишень, наконечник которой находится в центре поля зрения закрепленного на стенде ЗД. В случае если один или несколько лазерных модулей не попадают на наконечник мишени, их необходимо навести туда вручную. Для этого у крепления каждого лазерного модуля к стенду имеются три винта (рисунок 32). Нижний винт позволяет регулировать наведение лазера по вертикальной оси, а два боковых винта - по горизонтальной.



Рисунок 32 - Крепление лазерного модуля

Также перед работой с СМП необходимо визуально проверить фокусировку лазерных модулей. Размеры пучка лазерного излучения не должны превышать 5 мм.

В случае если один или несколько лазерных модулей не сфокусированы, их необходимо сфокусировать вручную вращением фокусирующей части модуля с линзой до получения необходимой фокусировки.

3.2.2 Алгоритм включения/выключения оборудования СМП

Под словами "включить СМП" в тексте следует понимать выполнение следующих операций, если иное не указано особо:

- на сетевом фильтре выключатель "СЕТЬ" установить в положение "I";

- на БУИС установить переключатель в положение "ВКЛ";

- откинуть крышку ПК СМП, нажать на ПК СМП кнопку "".

Под словами "выключить СМП" в тексте следует понимать выполнение следующих операций, если иное не указано особо:

- на БУИС установить переключатель в положение "ВЫКЛ";

- на рабочем столе Windows XP щелкнуть левой клавишей мыши по кнопке "Start" и в появившемся окне щелкнуть левой клавишей мыши, выбрав строку "Turn off computer". Выбрать позицию "Turn off" и щелкнуть левой клавишей мыши. Дождаться выключения ПК СМП. Закрыть крышку ПК СМП;

- на сетевом фильтре установить выключатель "СЕТЬ" в положение "О".

3.2.3 Алгоритм запуска и конфигурирования СПО СМП

Под словами "запустить СПО СМП" в тексте следует понимать выполнение следующих операций, если иное не указано особо:

- навести указатель мыши на ярлык "УпрБУИС", расположенный на рабочем столе ПК СМП;

- двойным щелчком по левой кнопке запустить программу управления ИЗНП;

- дождаться загрузки программы и появления окна "Управление БУИС";

- навести указатель мыши на ярлык "УПП", расположенный на рабочем столе ПК СМП;

- двойным щелчком по правой кнопке запустить программу управления поворотной платформой;

- дождаться загрузки программы и появления окна "Spaceship";

Удачным запуском СПО СМП считается появление главного окон обеих программ;

Наличие сообщений об ошибках говорит об отсутствии подключения БУИС, либо о неправильной конфигурации СПО СМП или ПК СМП.

Под словами "сконфигурировать СПО СМП" в тексте следует понимать выполнение следующих операций, если иное не указано особо:

- открыть окно "Настройка", выбрав пункт главного меню программы управления поворотной платформой "Настройка"; описание окна "Настройка" приведены в 3.1.2;

- в окне настройки с помощью кнопок "Право" и "Лево" определить начальное положение поворотного стола;

зафиксировать начальное положение поворотного стола нажатием на кнопку "Установить центр".

3.2.4 Алгоритм демонтажа и монтажа блока засветки

Монтаж блока засветки выполняется в следующих случаях перед выполнением проверок ЗД с имитацией засветки от дневного неба на поворотную платформу.

По окончании соответствующих проверок блок засветки демонтируется.

3.2.5 Алгоритм проверки работоспособности ИЗНП

Проверка функционирования ИЗНП проводится при помощи СМП. Перед началом проверки СМП должен быть введён в эксплуатацию, согласно РЭ СМП НРДК.440114.008РЭ.

Собрать схему рабочего места при проверке СМП в режимах штатной работы в соответствии со схемой электрических соединений.

Смонтировать ЗД на поворотный стол.

Включить СМП.

Запустить СПО СМП.

Сконфигурировать СМП.

С помощью программы управления ПП навести поворотный стол с закрепленным на ней звездным датчиком на произвольный участок ИЗНП, содержащий лазерные модули.

С помощью программы управления ИЗНП задать необходимую яркость лазерных модулей и, при необходимости, произвести включение/выключение определенных секторов ИЗНП.

Снять кадр с помощью СПО КИА звездного датчика.

Визуально убедиться в наличие объектов на полученных кадрах. Количество объектов должны соответствовать количеству лазерных модулей, закрепленных на текущем участке ИЗНП.

Закрыть СПО СМП.

Выключить СМП.

Разобрать схему.

3.2.6 Алгоритм формирования рабочего звёздного каталога при работе с ИЗНП

Рабочий каталог необходимо составлять отдельно для каждого ЗД, проверяемого на СМП после любых изменений в наведении и/или фокусировке лазерных модулей.

Собрать схему рабочего места при проверке СМП в режимах штатной работы в соответствии со схемой электрических соединений.

Смонтировать ЗД на поворотный стол.

Включить СМП.

Запустить СПО СМП.

Сконфигурировать СМП.

С помощью программы управления ИЗНП задать необходимую яркость лазерных модулей и, при необходимости, произвести включение/выключение определенных секторов ИЗНП.

С помощью программы управления ПП навести поворотный стол с закрепленным на ней звездным датчиком на край ИЗНП.

Снять кадр с помощью СПО КИА звездного датчика.

С помощью программы управления ПП повернуть поворотный стол с закрепленным на ней звездным датчиком на ~ 1°.

Повторять 2.2.8.9 - 2.2.8.10 до тех пор, пока поворотный стол с ЗД не развернется на противоположный край ИЗНП.

Закрыть СПО СМП.

Выключить СМП.

Разобрать схему.

Обработать полученные кадры в программе для получения координат локализованных объектов, предварительно задав в настройках программы параметры, соответствующие данному типу звездных датчиков: фокусное расстояние, размер ПЗС-матрицы и размер элемента-пикселя.

Обработать полученный в предыдущем пункте файл локализованных объектов в программе для создания бортового каталога прибора, предварительно выставив настройки параметров, характерные для текущего ЗД.

Загрузить полученные файлы бортового каталога прибора в КИА ЗД.

3.2.7 Алгоритм проверки СМП в режимах штатной работы

В режимах штатной работы с СМП оператору необходимо последовательно выполнить следующие процедуры:

- включение СМП;

- настройка СМП;

- передача изображений с ЗД;

- работа СМП в режиме "Локализация";

- работа СМП в режиме "Наведение";

- выключение СМП.

Собрать схему подключения СМП в соответствии со схемой электрических соединений.

Включить СМП в соответствии с разделом 2.2.4 настоящего руководства.

Запустить СПО СМП с помощью ярлыков на рабочем столе Windows.

Проконтролировать появление интерфейса пользователя СПО СМП.

Провести настройку положения центра ПС с помощью программы управления ПП. Для этого:

- выбрать пункт верхнего меню "Настойка" для открытия окна настройки;

- в окне настройки с помощью кнопок "Право" и "Лево" определить начальное положение поворотного стола;

- зафиксировать начальное положение поворотного стола нажатием на кнопку "Установить центр".

Провести настройку яркости лазерных модулей и блока засветки с помощью программы управления ИЗНП.

Провести включение/выключение секторов ИЗНП с помощью программы управления ИЗНП.

Установить и закрепить проверяемый ЗД на поворотном столе.

Для проверки статических характеристик ЗД:

- с помощью программы управления ПП навести поворотный стол с закрепленным на ней звездным датчиком на произвольный участок ИЗНП, содержащий лазерные модули;

- снять кадр с помощью СПО КИА звездного датчика;

- визуально убедиться в наличие объектов на полученных кадрах. Количество объектов должны соответствовать количеству лазерных модулей, закрепленных на текущем участке ИЗНП.

Для проверки динамических характеристик ЗД:

- с помощью программы управления ПП навести поворотный стол с закрепленным на ней звездным датчиком на край ИЗНП;

- с помощью программы управления ПС задать необходимую скорость движения поворотного стола с закрепленным на ней звездным датчиком;

- снять кадры с помощью СПО КИА звездного датчика.

Закрыть СПО СМП.

Выключить СМП.

Разобрать схему.



Глава 4. Анализ работы стенда СМП

4.1 Анализ четкости получаемых изображений звезд

4.1.1 Изображения и особенности звёзд ИЗНП

ИЗНП моделирует изображение звёзд при помощи лазерных модулей.

Ввиду особенностей конструкции лазерных модулей, дефектов их оптических элементов, наличия светофильтров и стекол на пути следования лазерных лучей, получаемые изображения звёзд ИЗНП являются приемлемыми для работы ЗД, но могут отличаться от изображений реальных звёзд.

Среди особенностей изображений звёзд можно выделить:

- наличие паразитных бликов вблизи основного пятна звезды;

- искажение изображения звезды из-за дефектов объектива и конструкции лазерного модуля.

Вид звезды качественного лазерного модуля, полученной при помощи ЗД БОКЗ-МФ, представлен на рисунке 33, а ее характеристики в сравнении с другими звёздами в таблице 4.

Рисунок 33 - Изображение звезды, полученные при помощи ЗД БОКЗ-МФ (127 град. БУИС, фильтры ТС-3 и НС-8)



Таблица 4 - Характеристики звезды, полученной на БОКЗ-МФ

Параметр	Реальная звезда	Звезда ИЗНП с дефектами объектива	Звезда ИЗНП с дефектами объектива
Интегральная яркость (град. АЦП)		22243.414	51861.313
Полуширина (пикс.)		2.305	4.913
Полуширина (угл. с)
Максимальная яркость (град. АЦП)		4095	4095
Округлость		0.250	0.539
Фон среднее (град. АЦП)		210.501	207.354
Фон СКО (град. АЦП)		9.897	7.627

Вид звезды, качественного лазерного модуля, полученной при помощи АВУ, представлен на рисунке 34, а ее характеристики и сравнение с другими звёздами в таблице 5. На рисунках 35 и 36 приведены соответственно вертикальный и горизонтальный профиль звезды.

Рисунок 34 - Изображение звезды ИЗНП (АВУ)

Таблица 5 - Параметры реальных звёзд и звёзд ИЗНП

Параметр	Реальная звезда *	Звезда ИЗНП с дефектами объектива **	Звезда ИЗНП с дефектами объектива ***
Звездная величина	4.0	-0.8	-0.7
Интегральная яркость (град. АЦП)	19388.588	1439004.500	1246584.750
Полуширина (пикс.)	2.117	7.490	13.483
Полуширина (угл. с)	23.7	84.0	151.28
Максимальная яркость (град. АЦП)	5744	34105	10821
Округлость ****	0.017	0.183	0.488
Фон среднее (град. АЦП)	2002.285	2007.276	2030.419
Фон СКО (град. АЦП)	13.679	16.455	19.371

* кадр 30.07.2011 001553(343)_0_0_7216_5412_1000_13.dat звезда SAO 2851

** кадр 25.06.2013 143823(070) 0 0 7216 5412 500 139.dat звезда X= 2324, Y= 2611

*** кадр 25.06.2013 143823(070) 0 0 7216 5412 500 139.dat звезда X= 2750, Y= 3790

**** параметр определяет степень округлости звезды; значение 0 означает, что звезда идеальная окружность, 0.1 - звезда вытянута в одном направлении на 10%.

Рисунок 35 - Вертикальный профиль звезды ИЗНП

Рисунок 36 - Горизонтальный профиль звезды ИЗНП

Вблизи основного пятна звезды ИЗНП наблюдаются паразитные блики. На рисунке 37 приведены часть кадра с основным пятном звезды и паразитными бликами (цифрами указаны значения максимальных яркостей в каждом пятне). На рисунке 38 приведён профиль яркостей на прямой, проходящей через ярчайшие пиксели звезды и вторичного блика.

Расстояние между центрами основного пятна и бликами зависит от положения звезды в поле зрения ЗД и составляет:

- около 3 угл. мин. между центрами основного пятна и пятна первичного блика;

- около 15 угл. мин. между центрами основного пятна и пятна вторичного блика.

Наличие паразитных бликов вызвано переотражением лазерного луча от поверхностей сфетофильтров и отражающего стекла блока засветки.

Наличие паразитных бликов не влияет на локализацию объектов и работу ЗД.

Рисунок 37 - Паразитные блики звезды ИЗНП (указаны значения максимальных яркостей и фона)

Рисунок 38 - Профиль яркостей, проведённый через блик и ярчайший пиксель звезды ИЗНП

Недостаточно качественное изготовление оптических элементов лазерного модуля, а также ошибки в положении лазерного диода внутри корпуса вносят искажения в получаемые изображения звёзд. Подобные лазерные модули не могут быть отфокусированы для получения идеальных изображений. На рисунке 39 и рисунке 40 приведены изображения искажённых звёзд.

Общее количество звёзд с дефектами объектива составляет около 12 шт. на весь ИЗНП.

Искажения, вносимые некачественной оптикой и лазерным диодом, не влияют на работу СМП.

Рисунок 39 - Изображения звёзд ИЗНП с дефектами объектива (ЗД БОКЗ-МФ)

Рисунок 40 - Изображения звёзд ИЗНП с дефектами объектива и конструкции (АВУ)

4.2 Определение точностных характеристик стенда СМП

4.2.1 Общие положения

Для определения точностных характеристик многоколлиматорного поворотного стенда были проведены следующие эксперименты:

- аналитическое определение точности стенда;

- практическое определение точности стенда.

Аналитическое определение точности проводилось с использованием программного пакета MATHCAD для моделирования предсказаний координат звезд, а практическое - с использованием КИА АВУ.

4.2.2 Аналитическое определение точности СМП

В качестве исходных данных для аналитического определения точности СМП использовались:

- матрицы ориентации по кадрам, полученные при составлении звездного каталога (А(i)), то есть матрицы перехода из ИСК в ПСК;

- координаты звезд из полученного звездного каталога, измеряемые в пикселях;

- координаты звезд из файла локализованных объектов с указанием номера кадра и условного номера звезды, полученного в результате обработки кадров звездного неба при вращении датчика БОКЗ МФ вокруг визирующей оси на скорости 4 угл.мин./сек.;

- время съемки кадров звездного неба при вращении датчика БОКЗ МФ вокруг визирующей оси на скорости 4 угл.мин./сек., необходимое для определения скорости вращения.

Из матриц ориентации А(i) были получены матрицы поворота rot(i,j):

Далее для матриц поворота были получены углы поворота (i,j):

и направляющие косинусы оси вращения в ПСК c1(i,j), c2(i,j),c3(i,j):

Скорость поворота датчика вокруг визирующей оси определялась как:

где , а - значения времени для i-го и j-го кадров соответсвенно.

Далее проводилось прогнозирование поворота датчика по двум крайним снятым кадрам:

- угол вращения на момент времени t;

- матрица поворота на момент времени t;

- прогноз по 8-му и 95-му кадру с учетом того, что нумерация кадров идет с "0".

Также при прогнозировании использовались следующие вспомогательные формулы:

- переход от пикселей к милиметрам

- определение параметров l, m, n для изображений звезд из локализованных объектов

-определение l, m, n для звезд из каталога

- l, m, n прогнозируемые для звезд из локализованных объектов

- углы ИСК для прогнозируемых звезд

- угол между векторами прогнозируемой звездой и каталожной

- углы между векторами прогнозируемой звездой и каталожной

- определение прогнозируемых X и Y в милиметрах

- перевод прогнозиремых координат в пиксели

С использованием этих формул были получены следующие результаты:

Рисунок 41 - Рассогласование по оси альфа между прогнозируемой и каталожной звездами

Рисунок 42 - Рассогласование по оси дельта между прогнозируемой и каталожной звездами

Рисунок 43 - Рассогласование по азимуту между прогнозируемой и каталожной звездами

Для отдельных звезд получаются следующие результаты: обобщенная ошибка определения координат звезды и ошибки определения координат по осям и , выраженные в угловых секундах.

Для десятой звезды получены следующие результаты:

Рисунок 44 - Обобщенная ошибка определения координат 10-й звезды

Рисунок 45 - Ошибка определения координаты по оси 10-й звезды

Рисунок 46 - Ошибка определения координаты по оси 10-й звезды

Для тридцатой звезды получены следующие результаты:



Рисунок 47 - Обобщенная ошибка определения координат 30-й звезды

Рисунок 48 - Ошибка определения координаты по оси 30-й звезды

Рисунок 49 - Ошибка определения координаты по оси 30-й звезды

Для пятидесятой звезды получены следующие результаты:

Рисунок 10 - Обобщенная ошибка определения координат 50-й звезды

Рисунок 11 - Ошибка определения координаты по оси 50-й звезды

Рисунок 12 - Ошибка определения координаты по оси 50-й звезды

4.2.3 Практическое определение точности стенда

Практическое определение точности стенда определялось с использованием блока прогнозирования, встроенного в КИА АВУ.

В качестве входных данных использовались те же файлы звездного каталога, что и при аналитическом определении точности, а также кадры, снятые БОКЗ МФ в процессе поворота БОКЗ МФ вокруг визирующей оси (две серии) на скорости 4 угл. мин./сек. с известным временем снятия каждого кадра.

Звездный аталог был загружен в КИА АВУ, после чего для анализа были взяты кадры первой серии, снятые с помощью КИА БОКЗ МФ при повороте БОКЗ МФ вокруг визирющей оси на скорости 4 угл. мин./сек.

Для корректной работы с кадрами, снятыми БОКЗ МФ на КИА АВУ в настройках КИА АВУ были выставлены следующие параметры:

Рисунок 53 - Настройки КИА АВУ: вкладка "Подключение"

Рисунок 54 - Настройки КИА АВУ: вкладка "Съемка"

Рисунок 55 - Настройки КИА АВУ: вкладка "Распознавание"

Далее были получены матрицы ориентации первого и последнего кадра в серии, для которых определились матрицы ориентации, то есть в которых присутствовало более трех звезд.

В данном случае это были 5-й и 102-й кадры соответственно.

По полученным матрицам ориентации и времени снятия кадров были вычиследы угловые скорости поворота поворотной платформы с закрепленным на ней прибором, как показано на рисунке 56.

Рисунок 56 - Определение угловых скоростей первой серии кадров

После этого была проведена обработка кадров серии в режиме Текущей Ориентации, в котором были вырезаны окна величиной 100 на 100 пикселей по предсказанным координатам звезд в текущем кадре.

Так, для рассматриваемой ранее 10-й звезды были получены следующие результаты:

Рисунок 57 - Окна с 10-й звездой для первой серии кадров



Рисунок 58 - Сумма кадров с 10-й звездой для первой серии кадров

После этого по матрицам ориентации, полученным для первой серии кадров, был проведен анализ второй серии кадров.

Для этого время для матриц ориентации 5-го и 102-го кадра первой серии было заменено на время, соответствующее 5-му и 102-му кадру второй серии соответственно.

После этого были вычислены новые угловые скорости, которые несколько отличаются от скоростей первой серии за счет неоднородности количества времени, необходимого для снятия кадра (особенности используемого ПО).

Таким образом были получены новые угловые скорости:

Рисунок 19 - Определение угловых скоростей второй серии кадров

Далее была проведена обработка кадров серии в режиме Текущей Ориентации, в котором были вырезаны окна величиной 100 на 100 пикселей по предсказанным координатам звезд в текущем кадре.

Для 10-й звезды были получены следующие результаты:



Рисунок 60 - Окна с 10-й звездой для второй серии кадров

Рисунок 61- Сумма кадров с 10-й звездой для второй серии кадров

Как можно видеть, на втором прогоне, также, как и на первом, звезда попала в центр окна, что говорит о том, что точность стенда практически не меняется для разных серий кадров.



4.3 Определение точности наведения поворотного стола

4.3.1 Подтверждение точностных характеристик ПП СМП

Целью проведённых экспериментов было подтверждение работоспособности СМП с реальным прибором.

Для подтверждения точностных характеристик СМП были проведены три серии испытаний:

- вращение прибора вокруг визирующей оси на 360° на разных скоростях с разным количеством шагов;

- вращение прибора вокруг визирующей оси на 180° на разных скоростях с разным количеством шагов;

- вращение прибора вокруг визирующей оси с шагом в 1° для определения точности наведения при малых углах вращения.

4.3.2 Вращение прибора вокруг визирующей оси на 360°

Вращение прибора вокруг визирующей оси на 360° проводилось на скоростях 4°/с, 2°/с, 1°/с.

Были проведены две серии экспериментов: вращение прибора на 360° за один шаг, т.е. без остановок, и за 10 шагов, т.е. с остановками после каждых 36°.

До и после поворота были сняты кадры, по рассогласованию в положении звезд на которых можно сделать вывод о точности наведения платформы.

Далее полученные кадры обрабатывались попарно (до и после поворота) с использованием методологии, аналогичной пункту 4.2.2.

В результате выполнения проверок по поворотам на 360° были получены следующие результаты (Таблица 6):

Таблица 6 - Результаты проверок по поворотам на 360°

Описание	Среднее рассогласование, угл.сек.	СКО, угл.сек.	График
Для кадров, снятых до и после поворота на 360 градусов за 1шаг на скоростях 1, 2, 4 градуса в секунду	810.216	78.03	*1,2,3 - звезды с кадров со скоростью 1 гр./сек., 4,5,6 - звезды с кадров со скоростью 2 гр./сек., 7,8,9 - звезды с кадров со скоростью 2 гр./сек.
Для кадров, снятых до и после поворота на 360 градусов за 10 шагов на скоростях 1, 2, 4 градуса в секунду	854.564	15.182	*1,2,3 - звезды с кадров со скоростью 1 гр./сек., 4,5,6 - звезды с кадров со скоростью 2 гр./сек., 7,8,9 - звезды с кадров со скоростью 2 гр./сек.

Достаточно высокие показатели рассогласования, полученные в результате проверок обусловлены накручиванием кабелей, подсоединенных к прибору на поворотный стол и могут быть уменьшены путем устранения накручивания.

4.3.3 Вращение прибора вокруг визирующей оси на 180°

Вращение прибора вокруг визирующей оси на 180° проводилось на скоростях 4°/с, 2°/с, 1°/с.

Вращение проводилось от 0° до 180° с последующим возвращением поворотной платформы на исходную позицию.

Были проведены три серии экспериментов: вращение прибора на 180° за один шаг, т.е. без остановок, и за 10 шагов, т.е. с остановками после каждых 36° и за 90 шагов, т.е. с остановками через каждые два градуса.

До и после поворота были сняты кадры, по рассогласованию в положении звезд на которых можно сделать вывод о точности наведения платформы.

Далее полученные кадры обрабатывались попарно (до и после поворота) с использованием методологии, аналогичной представленной в пункте 4.2.2.

В результате выполнения проверок по поворотам на 360° были получены следующие результаты (Таблица7):

Таблица 7 - Результаты проверок по поворотам на 180°

Описание	Среднее рассогласование, угл.сек.	СКО, угл.сек.	График
Для кадров, снятых до и после поворота на 180 градусов за 1 шаг на скоростях 1, 2, 4 градуса в секунду	6.316	6.197	*1,2,3 - звезды с кадров со скоростью 1 гр./сек., 4,5,6 - звезды с кадров со скоростью 2 гр./сек., 7,8,9 - звезды с кадров со скоростью 2 гр./сек.
Для кадров, снятых до и после поворота на 180 градусов за 5 шагов на скоростях 1, 2, 4 градуса в секунду	15.744	7.018	*1,2,3 - звезды с кадров со скоростью 1 гр./сек., 4,5,6 - звезды с кадров со скоростью 2 гр./сек., 7,8,9 - звезды с кадров со скоростью 2 гр./сек.
Для кадров, снятых до и после поворота на 180 градусов за 90 шагов на скоростях 1, 2, 4 градуса в секунду	18.127	4.09	*1,2,3 - звезды с кадров со скоростью 1 гр./сек., 4,5,6 - звезды с кадров со скоростью 2 гр./сек., 7,8,9 - звезды с кадров со скоростью 2 гр./сек.

Как можно видеть, при выполнении данной серии проверок были получены результаты, гораздо меньшие, чем в предыдущем пункте. Наилучшие результаты были получены при вращении поворотной платформы со скоростью 1°/с, при увеличении скорости вращения рассогласование возрастает.

В целом, полученные значения удовлетворяют значениям рассогласования по ТЗ и значениям, указанным в техпаспорте привода поворотной платформы.

4.3.4 Вращение прибора вокруг визирующей оси с шагом в 1°

Вращение прибора вокруг визирующей оси с шагом в 1° для определения точности наведения поворотной платформы при малых углах вращения.

Для проведений этой серии проверок была выбрана одна конкретная звезда. Все дальнейшие вычисления проводились относительно нее.

Изначально поворотная платформа с закрепленным на ней звездным датчиком была сориентирована так, чтобы выбранная звезда попадала в поле зрения прибора и находилась при этом в ~30-40 пикселях от правогокрая поля зрения. Это положение поворотной платформы было принято за точку отсчета. Далее в этом положении с помощью прибора был снят один кадр кадр. После этого поворотная платформа смещалась на 1° для получения нового кадра. Таким образом, звезда по снятым кадрам "сопровождалась" до достижения ею левого края поля зрения, после чего по аналогичной процедуре она возвращалась на исходную позицию. Таким образом, были получены серии кадров со смещением звезды на 1° по полю зрения прибора на скоростях 1'/c, 2'/c, 4'/c, 6'/c, 10'/c, 2°/с, 1°/с.

Далее анализировалось рассогласование между заданным покадровым смещением звезды на 1° и реальным ее смещением. Результаты данной серии проверок представлены в таблице 8.

Таблица 8 - Результаты проверок по поворотам на малые углы

Описание	Среднее рассогласование, угл.сек.	СКО, угл.сек.	График
Для кадров, снятых во время движения туда и обратно со сдвигом поля зрения прибора на один градус на скорости 4 градуса	24.68	46.861	* На графиках представлено рассогласование, выраженное в угловых минутах
Для кадров, снятых во время движения туда и обратно со сдвигом поля зрения прибора на один градус на скорости 2 градуса	22.488	54.365	*На графиках представлено рассогласование, выраженное в угловых минутах
Для кадров, снятых во время движения туда и обратно со сдвигом поля зрения прибора на один градус на скорости 1 градус	27.786	46.571	*На графиках представлено рассогласование, выраженное в угловых минутах
Для кадров, снятых во время движения туда и обратно со сдвигом поля зрения прибора на один градус на скорости 10 минут	25.421	49.094	*На графиках представлено рассогласование, выраженное в угловых минутах
Для кадров, снятых во время движения туда и обратно со сдвигом поля зрения прибора на один градус на скорости 6 минут	22.153	48.193	*На графиках представлено рассогласование, выраженное в угловых минутах
Для кадров, снятых во время движения туда и обратно со сдвигом поля зрения прибора на один градус на скорости 2 минуты	22.028	49.072	*На графиках представлено рассогласование, выраженное в угловых минутах
Для кадров, снятых во время движения туда и обратно со сдвигом поля зрения прибора на один градус на скорости 1 минута	22.039	48.914	*На графиках представлено рассогласование, выраженное в угловых минутах

Как можно видеть, при выполнении данной серии проверок были получены результаты, говорящие о независимости рассогласования от скорости вращения поворотной платформы с прибором на малых углах поворота.

Тем не менее, полученные результаты удовлетворяют значениям, указанным в техпаспорте привода поворотной платформы.



Заключение

В работе рассмотрен процесс ввода в эксплуатацию нового многоколлиматорного поворотного стенда для наземной отработки датчиков звездной ориентации, гассмотрены алгоритмы управления данным стендом и проведен анализ его работы.

Были рассмотрены теоретическая база процесса наземной отработки звездных датчиков, принципы работы существующих стендов для наземной отработки. Исходя из анализа существующих стендов наземной отработки было принято решение о необходимости создания нового стенда наземной отработки для обхода существующих ограничений на применение таких стендов.

Далее в работе рассматривались принципы работы многоколлиматорного поворотного стенда, а также уделено внимание его отдельным составляющим с подробным описаниеми разбором их функционирования.

После этого были представлены алгоритмы управления многоколлиматорным поворотным стендом, в том числе алгоритм предварительной настройки стенда, от реализации которого зависит целесообразность дальнейшей эксплуатации и алгоритм составления бортового каталога датчиков звездной ориентации при работе со стендом СМП с описанием всего использующегося в процессе работы специального программного обеспечения стенда, в числе которого программа для составления бортового каталога датчиков звездной ориентации, программы управления стендом и вспомогательные программы, необходимые для анализа точностных характеристик стенда.

Далее проводился анализ точностных характеристик стенда с использованием СПО СМП, результаты которого представлены в соответствующей главе. Исходя из результатов анализа можно сделать вывод, что новый многоколлиматорный поворотный стенд обладает достаточной точностью для применения его при наземной отработке приборов звездной ориентации.

Говоря о проделанной работе в целом, стоит отметить, что эксперимент с попыткой введения в эксплуатацию нового стенда для наземной отработки приборов звездной ориентации можно считать успешным. Новый стенд обладает неоспоримыми преимуществами перед использовавшимися ранее: он позволяет одновременно совмещать перемещение звёзд и физическое вращение прибора и получать изображение звёзд, близкое к реальным звездам на дневном небе. На данный момент стенд проверялся только для одного типа звездных датчиков, но в дальнейшем запланировано его использование и с другими типами датчиков звездной ориентации, в том числе приборов с датчиками угла поворота.



Литература

1. Звелто О., "Принципы лазеров", - М.: Издательство "Мир", 1990

2. Ж. Аш, "Датчики измерительных систем", - М: Издательство "Мир", 1992

3. Стенд многоколлиматорный поворотный (СМП). Руководство по эксплуатации. НРДК.468212.033РЭ

4. Сборник трудов "Современные проблемы определения ориентации и навигации космических аппаратов", - М: Ротапринт ИКИ РАН, 2009

Размещено на Allbest.ru