Для того, чтобы БВМ верно рассчитал ориентацию конструктора спутника ОрбиКрафт 3D и корректно управлял ориентацией, показания всех бортовых приборов следует привести к некоторой единой системе координат. Этой системой координат является строительная система координат конструктора спутника ОрбиКрафт 3D. Она совпадает с системой координат модуля БВМ (бортовой вычислительный модуль). На этом модуле установлены магнитометр и датчик угловой скорости. У блока маховиков и солнечного датчика имеются свои системы координат - приборные, направление осей которых не совпадают со строительной системы координат. Для того, чтобы привести показания приборов к единой системе координат, требуется дать БВМ информацию о том, как именно расположены датчики и маховики на корпусе конструктора. Для этого требуется составить матрицу соответствия (или “матрицу установки”) блока маховиков и солнечных датчиков. Как правило, одноименные оси модулей в конструкторе располагаются либо под углом 90⁰, либо 180⁰. В соответствии с этим, значения элементов этой матрицы будут равны -1, 0 или 1.

Матрица установки составляется отдельно для каждого блока (кроме блока ПН) и записывается в память БВМ . Для конструктора ОрбиКрафт 3D мы получим две матрицы – одну для модуля солнечного датчика, другую – для блока маховиков.

Давайте посмотрим, как выглядит система координат для конструктора и солнечных датчиков, где OXcYcZc – строительная система координат, а OXYZ – приборная система координат солнечного датчика. Возьмем систему координат модуля БВМ как строительную систему координат (рисунок 1):

Рисунок 1. Системы координат модулей БВМ и СД

Для приведения показаний модуля солнечных датчиков к единой системе координат конструктора следует составить матрицу 3х3. Для этого, мы накладываем оси координат модулей СД и БВМ друг на друга. Строки матрицы:

• первая строка – ось X строительная
• вторая строка – ось Y строительная
• третья строка – ось Z строительная

При наложении осей, ось Хс совпадает с осью Z модуля СД, направленную в противоположную сторону. Следовательно, первая строка матрицы принимает вид (0 0 -1). Направление оси Yс у конструктора и оси Y модуля солнечных датчиков совпадают, следовательно, вторая строка матрицы принимает значения (0 1 0). Ось Zc у конструктора совпадает по направлению с осью X модуля СД, следовательно, третья строка матрицы имеет вид (1 0 0). В результате, получаем матрицу вида: Фактически, в строки матрицы соответствия записываются координаты орт векторов осей приборной системы координат, полученные в строительной системе координат.

Маховик не имеет трехмерной системы координат, а только направляющий вектор, направление которого совпадает с направлением оси вращения маховика. Следовательно, для приведения к единой системе, мы получим вектор. В трехосном ОрбиКрафт 3D три маховика образуют трехмерную систему координат. Для определения направляющего вектора применяется «Правило буравчика». Вектор маховика расположен следующим образом (рисунок 2):

Рисунок 2. Система координат блока маховиков

Для маховика с индексом 0 направлением вектора является ось Х, для маховика с индексом 1 – ось Y, для маховика с индексом 2 – ось Z.

При наложении систем координат модуля БВМ и блока маховиков получаем, что:

• Ось Х блока маховиков совпадает с осью Yc модуля БВМ, но имеют разное направление. Следовательно, получаем вектор { 0 -1 0} (для маховика с индексом 0);
• Ось Y блока маховиков совпадает с осью Zc модуля БВМ. Следовательно, получаем вектор {0 0 1} (для маховика с индексом 1);
• Ось Z блока маховиков совпадает с осью Xc модуля БВМ. Следовательно, получаем вектор {-1 0 0} (для маховика с индексом 2).

После получения матрицы, необходимо зайти в Houston Application и выбрать команду 5-F042 set_ss_inst_matrix и ввести данные из матрицы, где index – номер солнечного датчика. В Орбикрафт 3D имеется один солнечный датчик, следовательно, его индекс равен 0 (рисунок 3):

Рисунок 3. Ввод коэффициентов матрицы соответствия для СД в Houston Application

Выберите команду 5-F041 set_wheel_direction. Укажите index маховика, к которому обращается Houston Application – 0, 1 или 2. Введите данные, полученные из расчета вектора системы координат (рисунок 4):

• Index 0: x=0, y=-1, z=0
• Index 1: x=0, y=0, z=-1
• Index 2: x=-1, y=0, z=0

Рисунок 4. Ввод данных матрицы соответствия для блока маховиков в Houston Appication