СИСТЕМА ТЕХНІЧНОГО ЗОРУ ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ ВЗАЄМНОГО ПОЛОЖЕННЯ КОСМІЧНИХ АПАРАТІВ ПРИ ЗБЛИЖЕННІ ТА СТИКУВАННІ
DOI:
https://doi.org/10.15407/scine17.02.050Ключові слова:
системи технічного зору, положення та орієнтація космічних апаратів, некооперовані космічні апарати, еліпсоїдальне оцінки, нелінійні динамічні системи, обернені задачі, методи розпізнавання з навчаннямАнотація
Вступ. У країнах-лідерах космічної галузі інтенсивно ведуться роботи зі створення сервісних космічних апаратів для інспекції та обслуговування некооперованих космічних апаратів, які не оснащено спеціальними засобами для стикування. Застосування оптичних систем, так званих систем технічного зору, визначення положення дозволяють здійснити автоматичне зближення і стикування з некооперованим космічним апаратом.
Проблематика. На сьогодні проблема розпізнавання за відеозображенням взаємного положення космічних апаратів при зближенні і стикуванні, ще не має ефективного розв’язання. Під ефективністю розуміється виконання технічних вимог до бортової системи технічного зору за точністю та швидкодією при допустимих обсягах обчислень і збереження інформації. Тому актуальним є побудова системи технічного зору, створення відповідного математичного, алгоритмічного та програмного забезпечення з перевіркою запропонованих рішень у стендових випробуваннях. Систему призначено для автоматичного зближення і стикування з некооперованим космічним апаратом.
Мета. Розробка науково-технічних основ побудови системи технічного зору та методів розв’язання задачі визначення положення космічного апарата відносно некооперованого космічного апарата, створення математичного опису процесу зближення та стиковки, а також програмно-алгоритмічного забезпечення системи технічного зору, що задовольняє задані вимоги.
Матеріали й методи. Використано методи фільтрації та обробки цифрових зображень, комп’ютерної графіки, динаміки космічних апаратів, методи еліпсоїдального оцінювання стану нелінійних динамічних систем, методи розв’язування систем нелінійних рівнянь, методи теорії графів та навчання.
Результати. Створено математичне, алгоритмічне та програмно-технічне забезпечення системи технічного зору для визначення положення та орієнтації космічного апарата відносно некооперованого космічного апарата, придатне для практичного застосування.
Висновки. Проведені випробування системи технічного зору на стенді показали працездатність запропонованих науково-технічних рішень та можливість використання їх на практиці.
Посилання
Gubarev, V. F., Boyun, V. P., Melnychuk, S. V., Salnikov, N. N., Simakov, V. A., Godunok, L. A., Komisarenko, V. I., Dcont¬rol systemrovolskyy, V. Yu., Derkach, S. V., Matviyenko, S. A. (2016). Using vision systems for determining the parameters of relative motion of spacecrafts. Journal of Automation and Information Sciences, 11, 23-39. https://doi.org/10.1615/JAutomatInfScien.v48.i11.30
Melnychuk, S. V., Gubarev, V. F., Salnikov, N. N. (2017). Using information features in computer vision for 3D pose estimation in space. Cybernetics and computer engineering, 4, 32-54. https://doi.org/10.15407/kvt190.04.033
Simakov, V. A., Gubarev, V. F., Melnichuk, S. V., Salnikov, N. N. (2016). Using videoimages for determining relative disposition of two spacecrafts. Cybernetics and computer engineering, 185, 35-47. https://doi.org/10.15407/kvt185.03.035
Gubarev, V. F., Melnychuk, S. V., Salnikov, N. N. (2018). Ellipsoidal Pose Estimation of an Uncooperative Spacecraft from Video Image Data. Control Systems: Theory and Applications. (Eds. Kuntsevich V.M., Gubarev V.F., Kondratenko Yu., et al.). Series in Automation, Control and Rcontrol systemotics. Danmark: River Publishers, 169-195.
Vassilieva, N. S. (2009). Content-based Image Retrieval Methods. Programming and Computer Software, 35(3), 158- 180. https://doi.org/10.1134/S0361768809030049
Canny, J. A. (1986). Computational Approach to Edge Detection. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 8(6), 679-698. https://doi.org/10.1109/TPAMI.1986.4767851
Adzhian, A. P., Akim, E. L., Alifanov, O. M., …, Shuvalova, T. V. (2012). Rocket and space technology. Iss. IV-22. (Eds. Legostaev V.P.). Mechanical engineering. Encyclopedia. In 40 Vol. (Eds. Frolov K.V.). Moscow: Mashinostroenie, Book 1. 925 p. [in Russian].
Ivanov, N. M., Lysenko, L. N. (2004). Spacecraft ballistics and navigation. Moscow: Drofa, 544 p. [in Russian].
Ovchinnikov, M. Yu. (2016). Introduction to space flight dynamics. Moscow: MIPT, 208 p. [in Russian].
Ermilov, Yu. A., Ivanova, E. E, Patyushin, S. V. (1977). Spacecraft Proximity Control. Moscow: Nauka. 448 p. [in Russian].
Volosov, V. V., Khlebnikov, M. V., Shevchenko, V. N. (2011). Algorithm of precision control of spacecraft orientation under action of uncontrollable disturbance. Journal of Automation and Information Sciences, 43(3), 59-66. https://doi.org/10.1615/JAutomatInfScien.v43.i3.60
Zubov, N. E. (1990). The algorithm for automatic control of the rotational and translational motion of the spacecraft in the approximation process. Engineering cybernetics, 3, 166-178.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Положення про авторські права Автори, які публікуються у журналі «Наука та інновації», погоджуються на такі умови: Автори зберігають авторські права та надають журналу право першої публікації. Автори можуть вступати в окремі, додаткові договірні угоди для не ексклюзивного розповсюдження надрукованої у журналі «Наука та інновації» версії своєї роботи (статті) (наприклад, розмістити її в інституційному сховищі або опублікувати в своїй книзі), із підтвердженням її первинної публікації у журналі «Наука та інновації». Авторам дозволено розміщувати свою роботу в Інтернеті (наприклад, в інституційних сховищах або на їх веб-сайті).
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
