Management decision support algorithm for autonomous spacecraft’s control in the planet’s atmosphere

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Аннотация

A new algorithm for making autonomous decisions when controlling spacecraft carrying out descent in the atmosphere is developed, which allows to carry out stable control of the spacecraft relative to the nominal flight trajectories, which provide to reliably fulfill the targets of space missions. Analytical dependences are formed, with the help of which it is possible to obtain high-precision calculations of the parameters of the movement of a spacecraft in the atmosphere and determine corrective programs for controlling the apparatus. This makes it feasible to implement the movement of a spacecraft in the atmosphere along trajectories close to optimal, even under conditions of significant influence of disturbing factors on the dynamics of the flight of the vehicle. The authors give an estimate of the performance of the algorithm for making autonomous decisions on the example of parrying disturbing influences during the descent of a spacecraft in the atmospheres of Mars and Jupiter. It is shown that with complete qualitative agreement between the data calculated using the analytical dependences and the results of numerical integration, the computational errors do not exceed 3%. With the most unfavorable combinations of navigation errors and atmospheric density variations, the development of the corrective control programs developed in most cases ensures a qualitative coincidence of the disturbed and nominal trajectories. The developed algorithm for making autonomous decisions based on analytical dependencies can be effectively applied when a spacecraft moves in planetary atmospheres under various boundary conditions, constraints, design characteristics of the spacecraft and atmosphere models.

Авторлар туралы

Dmitry Orlov

RUDN University

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: orlov-da@rudn.ru
ORCID iD: 0000-0002-2733-4479
SPIN-код: 5313-6772
Scopus Author ID: 57193905914

Ph.D of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Mechanics and Control Processes, Academy of Engineering

6 Miklukho-Maklaya St, Moscow, 117198, Russian Federation

Sergei Kupreev

RUDN University

Email: kupreev-sa@rudn.ru
ORCID iD: 0000-0002-8657-2282
SPIN-код: 2287-2902
Scopus Author ID: 57201885865

Doctor of Sciences (Techn.), Professor of the Department of Mechanics and Control Processes, Academy of Engineering

6 Miklukho-Maklaya St, Moscow, 117198, Russian Federation

Oleg Samusenko

RUDN University

Email: samusenko@rudn.ru
ORCID iD: 0000-0002-8350-9384
SPIN-код: 6613-5152

Ph.D of Technical Sciences, Head of the Department of Innovation Management in Industries, Academy of Engineering

6 Miklukho-Maklaya St, Moscow, 117198, Russian Federation

Vitaly Melnikov

RUDN University

Email: vitalymelnikov45@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2114-7891
Scopus Author ID: 16646368100

Academician of the K.E. Tsiolkovsky Russian Academy of Cosmonautics and International Academy of Informatization, Doctor of Sciences (Techn.), Professor of the Department of Mechanics and Control Processes, Academy of Engineering

6 Miklukho-Maklaya St, Moscow, 117198, Russian Federation

Әдебиет тізімі

  1. Okhotsimskyi DE, Golubev YuF, Sykharulidze YuG. Algorithm of control of the spacecraft during reentry into the atmosphere. Moscow: Nauka Publ.; 1975. (In Russ.)
  2. Okhotsimskyi DE, Sykharulidze YuG. Fundamentals of space flight mechanics. Moscow: Nauka Publ.; 1990. (In Russ.)
  3. Anoshyn YuM, Bobylev AV, Yaroshevsky AYa. Trajectory control of a spacecraft with low aerodynamic quality during descent into the atmosphere. Uchenye Zapiski TsAGI. 2012;XLIII(5):79–92. (In Russ.)
  4. Omar S, Bevilacqua R. Guidance, navigation, and control solutions for spacecraft re-entry point targeting using aerodynamic drag. Acta Astronautica. 2019;155:389–405. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2018.10.016
  5. Sanyal A, Holguin L, Viswanathan SP. Guidance and control for spacecraft autonomous chasing and close proximity maneuvers. IFAC Proceedings Volumes. 2012;45(13):753–758. https://doi.org/10.3182/20120620-3-DK-2025.00068
  6. Ivanov NM, Martynov AI. Movement of spacecraft in the atmospheres of the planets. Moscow: Nauka Publ.; 1985. (In Russ.)
  7. Yaroshevsky VA. Approximate calculation of trajectories of entry into the atmosphere. Kosmicheskie Issledovaniya. 1964;2(4):15–21. (In Russ.)
  8. Chapman DR. An approximate analytical method of studying the entry of bodies into the atmospheres of planets. Moscow: Inostrannaya Literatura Publ.; 1962. (In Russ.)
  9. Sokolov NL, Zhivoglazov EG. An approximate analytical method for calculating trajectories of spacecraft motion in the atmosphere with a working propulsion system. Kosmicheskie Issledovaniya. 1989;27(4):520–527. (In Russ.)
  10. Ivanov NM, Martynov AI. Control of the movement of the spacecraft in the atmosphere of Mars. Moscow: Nauka Publ.; 1977. (In Russ.)
  11. Shkadov LM, Bukhanova RS, Illarionov VF, Plokhikh VP. Mechanics of optimal spatial movement of aircraft in the atmosphere. Moscow: Mashinostroenie Publ.; 1972. (In Russ.)
  12. Sokolov NL. An approximate analytical method for calculating spatial maneuvers of a spacecraft in the atmosphere. Space Studies. 1988;26(2):209. (In Russ.)
  13. Sokolov NL. Investigation of the optimal two-parameter control during spacecraft movement in the atmosphere. Kosmicheskie Issledovaniya. 1989;26(1):64–70. (In Russ.)
  14. Orlov DA, Kupreev SA, Samusenko OE, Melnikov VM, Burkova IV. A methodical approach to solving the problem of autonomous parrying of contingencies situations in spacecraft control. RUDN Journal of Engineering Research. 2023;24(1):17–29. (In Russ.) http://doi.org/10.22363/2312-8143-2023-24-1-17-29
  15. Lagona E, Hilton S, Afful A, Gardi A, Sabatini R. Autonomous trajectory optimization for intelligent satellite systems and space traffic management. Acta Astronautica. 2022;194:185–201. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2022.01.027
  16. LaVallee DB, Jacobsohn J, Olsen C, Reilly J. Intelligent control for spacecraft autonomy – an industry survey. Space 2006. Session: EX-1: Automation Technologies. San Jose, California, 19–21 September 2006. https://doi.org/10.2514/6.2006-7384
  17. Hao Z, Ashith Shyam RB, Rathinam A, Gao Y. Intelligent spacecraft visual GNC architecture with the state-of-the-art AI components for on-orbit manipulation. Frontiers in Robotics and AI. 2021;8:639327. https://doi.org/10.3389/frobt.2021.639327
  18. Pavlov AN, Kovtun VS. Cognitive-synergetic approach to the design of automated spacecraft with onboard systems with variability properties // Proceedings of Models and Methods for Researching Information Systems in Transport 2020 (St. Petersburg, 11–12 December 2020). 2021;2803:76–83. https://doi.org/10.24412/1613-0073-2803-76-83
  19. Bieliakov RO, Radzivilov HD, Fesenko OD, Vasylchenko VV, Tsaturian OG, Shyshatskyi AV, Romanenko VP. Method of the intelligent system construction of automatic control of unmanned aircraft apparatus. Radio Electronics, Computer Science, Control. 2019;(1):218–229.
  20. Wenzel ES. Operations research. Moscow: Sovetskoye Radio Publ.; 1972. (In Russ.)

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».