А.Ю. Федоринов1

1 Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения
  (Санкт-Петербург, Россия)

1 fedorinov.aleksey@mail.ru

Постановка проблемы. Быстро развивающаяся отрасль малых космических аппаратов выдвигает новые требования к алгоритмам и подходам управления такими объектами. Появляются новые задачи, связанные с реализацией групповых полетов. На данный момент нет единого подхода к решению проблемы поддержания формации группы малых космических аппаратов.

Цель. Разработать алгоритм установления связи между малыми космическими аппаратами для обеспечения группового полета с поддержанием четкой формации строя на низкой околоземной орбите с использованием машинного зрения и последующей обработкой информации нейросетью.

Результаты. Создана модель алгоритма с выделенными основными блоками, реализация которых позволит обеспечивать связь между аппаратами и реализацию дальнейшего группового полета малых космических аппаратов.

Практическая значимость. При успешном воплощении алгоритма будет возможность оперативно налаживать связь между группой космических аппаратов, использующих для этого камеры и алгоритмы машинного зрения. После этапа установки связи и синхронизации объектов в группу будет получена возможность непосредственного управления формацией этих объектов. Подключение нейросетей к процессу определения положения в пространстве позволит автоматизировать процесс и повысить точности в наведении и последующих маневрах.

Федоринов А.Ю. Исследование алгоритма установления связи между малыми космическими аппаратами с использованием машинного зрения для обеспечения группового полета с поддержанием четкой формации строя // Информационно-измерительные и управляющие системы. 2024. Т. 22. № 6. С. 23−31. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700814-202406-03

1. Волгин Д.А. Перспективы развития малых космических аппаратов // Молодой ученый. 2023. № 40 (487). URL: https://moluch.ru/archive/487/106412/ (дата обращения: 06.10.2023).
2. Небылов А.В., Перлюк В.В., Леонтьева Т.С. Исследование технологии взаимной навигации и ориентации малых космических аппаратов в группе // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2019. № 1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-tehnologii-vzaimnoy-navigatsii-i-orientatsii-malyh-kosmicheskih-apparatov-v-gruppe (дата обращения: 14.10.2023).
3. Joe H., Schaub H., Parker G.G. Formation Dynamics of Coulomb Satellites // 6th Int. Conf. Dyn. Control Syst. Struct. Sp. 2004. P. 79−90.
4. Палкин М.В. Концептуальные вопросы создания и применения космических аппаратов группового полета // Машиностроение и компьютерные технологии. 2015. № 8. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/kontseptualnye-voprosy-sozdaniya-i-primeneniya-kosmicheskih-apparatov-gruppovogo-poleta (дата обращения: 14.10.2023).
5. Федоринов А.Ю., Перлюк В.В., Епринцев М.А., Карпенко В.В. Методы позиционирования малых космических аппаратов в пространстве на околоземной орбите с использованием искусственного интеллекта // Сб. докладов четвертой Междунар. научная конф. «Аэрокосмическое приборостроение и эксплуатационные технологии». Санкт-Петербург. 04−21 апреля 2023 г. В 2-х частях. Ч. 2. Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения. 2023. С. 151–153. DOI 10.31799/978-5-8088-1820-0-2023-4-2-151-153. EDN EIDKBP.
6. Cappelletti C., Guarducci F., Paolillo F., Ridolfi L., Battagliere M.L., Graziani F., Piergentili F., Santoni F. Группировка микроспутников для обнаружения космического мусора // Труды МАИ. 2009. № 34. URL: https://cyberleninka.ru/ article/n/gruppirovka-mikrosputnikov-dlya-obnaruzheniya-kosmicheskogo-musora (дата обращения: 14.10.2023).
7. Федоринов А.Ю., Перлюк В.В. Разработка системы управления движением малых космических аппаратов в группе на основе методов имитационного моделирования // Материалы ХXIV конф. молодых ученых с международным участием «Навигация и управление движением». Санкт-Петербург. 15−18 марта 2022 г. Санкт-Петербург: «Концерн «Центральный научно-исследовательский институт «Электроприбор». 2022. С. 184–185. EDN AYMWDL.
8. Аристов А.А., Хрипунков К.И., Епринцев М.А. и др. Сб. материалов Всерос. молодежной научно-практич. конф. «Исследование технологии взаимной навигации и ориентации малых космических аппаратов в группе» // «Орбита молодежи» и перспективы развития российской космонавтики: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева». 2018. С. 81–84. EDN YWTXKX.
9. Аристов А.А., Епринцев М.А. Применение алгоритма «efficient-perspective-n-points» при использовании оптического метода определения пространственной ориентации микроспутников в группе // Материалы ХXIV конф. молодых ученых с международным участием «Навигация и управление движением». Санкт-Петербург. 15−18 марта 2022 г. Санкт-Петербург: «Концерн «Центральный научно-исследовательский институт «Электроприбор». 2022. С. 195–198. EDN PBHIRR.
10. Гордиенко М.В., Семёнкин Е.С. Об исследовании эффективности сверточных нейронных сетей в задачах классификации визуальных данных // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2020. №. URL:https://cyberleninka.ru/article/n/ob-issledovanii-effektivnosti-svyortochnyh-neyronnyh-setey-v-zadachah-klassifikatsii-vizualnyh-dannyh (дата обращения: 17.04.2024).
11. Амплиев А.Е. Перспективы открытых лазерных систем связи в режиме счета фотонов // Евразийский Союз Ученых. 2016. № 5-2 (26). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/perspektivy-otkrytyh-lazernyh-sistem-svyazi-v-rezhime-scheta-fotonov (дата обращения: 30.09.2023).
12. Сокольников А.М., Сидоркина И.Г. Способ реализации централизованной grid-системы, ускоряющий горизонтальное увеличение вычислительной мощности // Вестник ЧГУ. 2017. № 1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sposob-realizatsii-tsentralizovannoy-grid-sistemy-uskoryayuschiy-gorizontalnoe-uvelichenie-vychislitelnoy-moschnosti (дата обращения: 30.09.2023).
13. Гаврилина Е.А. Подход к построению системы управления подводного аппарата повышенной маневренности, работоспособной во всем диапазоне углов ориентации // Подводные исследования и робототехника. 2022. № 2(40). С. 39–53. DOI 10.37102/1992-4429_2022_40_02_05. EDN PSXAXC.
14. Аристов А.А., Епринцев М.А., Мамедова Л.С. Исследование технологии взаимной навигации и ориентации малых космических аппаратов в группе // Материалы ХXI конф. молодых ученых с международным участием «Навигация и управление движением». Санкт-Петербург. 19−22 марта 2019 г. / Под общей ред. В.Г. Пешехонова. Санкт-Петербург: «Концерн «Центральный научно-исследовательский институт «Электроприбор». 2019. С. 116–118. EDN TFHLQJ.
15. Мирошников Д.Ю., Симонова Е.В. Распределенное мультиагентное планирование выполнения задач в группе устройств // Известия Самарского научного центра РАН. 2016. № 4-4. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/raspredelennoe-multiagentnoe-planirovanie-vypolneniya-zadach-v-gruppe-ustroystv (дата обращения: 30.09.2023).
16. Ершов Н.М. Разработка и исследование распределенных алгоритмов управления системами роевого интеллекта // Computational nanotechnology. 2022. № 2. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/razrabotka-i-issledovanie-raspredelennyh-algoritmov-upravleniya-sistemami-roevogo-intellekta (дата обращения: 14.10.2023).
17. Майоров Н.Н., Костин А.С. Исследование аппаратных комплексов для автономной идентификации мест посадки беспилотных авиационных систем // Датчики и системы. 2022. № 5(264). С. 42–49. DOI 10.25728/datsys.2022.5.8.
18. Коноплев А.С., Смахтин А.П. Физические основы выбора типа и параметров подсистем лазерной системы передачи энергии в космосе // Инженерный журнал: наука и инновации. 2016. № 8 (56). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/fizicheskie-osnovy-vybora-tipa-i-parametrov-podsistem-lazernoy-sistemy-peredachi-energii-v-kosmose (дата обращения: 14.10.2023).
19. Гансвинд И.Н. Малые космические аппараты – новое направление космической деятельности // МНИЖ. 2018. № 12-2 (78). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/malye-kosmicheskie-apparaty-novoe-napravlenie-kosmicheskoy-deyatelnosti (дата обращения: 14.10.2023).
20. Федоринов А.Ю., Перлюк В.В., Карпенко В.В. Разработка метода позиционирования малых летательных аппаратов вокруг охраняемого объекта // Системный анализ и логистика. 2022. № 3(33). С. 3–6. DOI 10.31799/2077-5687-2022-3-3-6. EDN OCXFBA.
21. Голяков А.Д., Ричняк А.М. Точность автономной навигации взаимным методом при групповом полете малых космических аппаратов // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2018. № 2. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/tochnost-avtonomnoy-navigatsii-vzaimnym-metodom-pri-gruppovom-polyote-malyh-kosmicheskih-apparatov (дата обращения: 14.10.2023).
22. Добровольская А.А., Майоров Н.Н., Фетисов В.А. Теория транспортных процессов и систем. Паромные маршруты и морские пассажирские порты: Учеб. пособие. Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения. СПб: ГУАП. 2022. 98 c.
23. Городецкий В.И., Карсаев О.В. Самоорганизация группового поведения кластера малых спутников распределенной системы наблюдения // Известия ЮФУ. Технические науки. 2017. № 2 (187). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/samoorgani zatsiya-gruppovogo-povedeniya-klastera-malyh-sputnikov-raspredelennoy-sistemy-nablyudeniya (дата обращения: 14.10.2023).
24. Федоринов А.Ю., Перлюк В.В. Разработка системы управления движением малых космических аппаратов в группе на основе методов имитационного моделирования с использованием роевого интеллекта // Сб. статей XXV Междунар. научной конф «Волновая электроника и инфокоммуникационные системы». Санкт-Петербург. 30 мая 2022 г. В 3-х частях. Ч. 3. СПб: Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения. 2022. С. 256−259. EDN KACLJR.