Wie werden IMU-Positionen für Raketen und Raumfahrzeuge festgelegt?

Ich stelle mir vor, dass Ingenieure entscheiden müssen, wo eine Trägheitsmesseinheit (oder nur ein Beschleunigungsmesser, Kreisel usw.) in einer Rakete oder einem Raumfahrzeug platziert wird. Ich würde gerne wissen, wie diese Positionen entschieden werden? Bringen sie sie in Zonen mit den geringsten Vibrationen für das reibungsloseste Signal usw.? Wie würde man insbesondere bei der Sensorfusion über die Sensorposition für die beste Lageschätzung einer Rakete entscheiden? Danke für deinen Beitrag!

Kurze Antwort: Es ist ein Kompromiss.
@OrganicMarble Entschuldigung, aber das ist sehr vage. Wenn Sie sich auf diesem Gebiet auskennen, weisen Sie mich zumindest auf andere Quellen hin, wo ich erfahren kann, was ich frage.

Antworten (3)

Für Raumfahrzeuge ist es "wo sie passen und richtig ausgerichtet werden können". Kabelbaumbeschränkungen werden etwas berücksichtigt (wie bekommen Sie Drähte dazu) und thermische Beschränkungen können ziemlich wichtig sein (IR-Teleskope benötigen einen sehr kalten Detektor, damit alles, was Wärme erzeugt, so weit wie möglich entfernt ist), aber im Allgemeinen für Satelliten Alle Bewegungen sind ziemlich langsam, sodass Vibrationen kein großes Problem darstellen. Ich kann nicht über Raketendesign sprechen.

Für Trägerraketen können Vibrationen eine Rolle spielen. Die Shuttle-Bodenschwingungstests haben letztendlich etwas an den RGAs verändert. Ich kann mich nicht erinnern, ob sie einen Filter hinzugefügt oder die Pakete verschoben haben (ich glaube ersteres). Es wird hier auf Seite 329 ohne Details erwähnt ocw.mit.edu/courses/aeronautics-and-astronautics/…
@OrganicMarble, das scheint etwas zu sein, das als Kommentar zum Hauptbeitrag oder als Antwort gesetzt werden sollte, nicht als Kommentar zu meiner Antwort.
Ich würde, wenn ich mehr Details hätte.

Es kommt auf die Mission an. Idealerweise versuchen Sie, sie so nah wie möglich am Massenmittelpunkt zu platzieren, damit Sie sich nicht um diesen Versatz zwischen der IMU und dem Massenmittelpunkt kümmern müssen, aber heutzutage wird alles bis auf den Millimeter in CAD modelliert. auch das ist nicht mehr so ​​wichtig. In der Praxis setzt man ihn, sofern es keinen Missionstreiber gibt, dort an, wo es aus praktischen Gründen sinnvoll ist, etwa um die Massenverteilung auszugleichen.

"dem FLT64 nachempfunden"
@Dave Warum sollte dieser Offset wichtig sein? Ein starrer Körper hat im Prinzip an jedem Punkt die gleiche Winkelgeschwindigkeit und damit Position und Beschleunigung. In diesem Sinne sollte die Montage des Beschleunigungsmessers an einer beliebigen Stelle den gleichen Messwert liefern, oder? Außer Vibrationen...
@space_voyager, Kreisbewegungen erfordern Beschleunigung, egal ob es sich um eine Umlaufbahn oder um einen außeraxialen Punkt auf einem starren, rotierenden Körper handelt. Punkte, die weiter von der Achse entfernt sind, müssen bei gleicher Winkelgeschwindigkeit stärker beschleunigt werden. a c = r ω 2
Manchmal will man große Radien. STS hatte Rate-Gyro-Pakete auf den SRBs. science.ksc.nasa.gov/shuttle/technology/sts-newsref/…
@space_voyager Ein Beispiel dafür, wo es darauf ankommt, ist, wenn Sie eine Kamera auf einer Plattform montiert haben, Ihre IMU jedoch woanders montiert ist, sagen wir, Ihre Kamera befindet sich im Heck eines Flugzeugs und die IMU in der Nase. Die IMU wird Ihnen die Rotationen mitteilen, die sie erfährt; Stellen Sie sich Drehungen um das Zentrum der IMU vor. Wenn sich Ihr Flugzeug in einem XYZ-Koordinatensystem befindet, hat sich die IMU nur gedreht und ihre Koordinatenposition nicht geändert, die Kamera am Heck des Flugzeugs jedoch, und die Menge an Bewegung, die sie erfahren hat, geht mit der Länge zwischen ihnen ( der Hebelarm).
@space_voyager Sie können <a href=" applanix.com/media/downloads/articles_papers/… durch die Mathematik</a> gehen, und es ist nicht schwer, aber es wird mühsam, weil Sie für jeden Hebelarm eine Matrixtransformation haben. GPS sagt Ihnen die Position der Antenne, nicht der GPS-Einheit, also kommt der Hebelarm ins Spiel (wie in diesem PDF), wo Sie Ihre IMU an Ihrer Kamera montiert haben, also kein Hebelarm dort, sondern Ihre GPS-Antenne woanders montiert ist Wenn Sie eine automatisierte Präzisionskartierung von einer Ebene aus durchführen, müssen Sie alle Ihre Matrixelemente bestimmen.
Tut mir leid, ich bin neu bei StackExchange und gewöhne mich gerade an dieses Markdown-Zeug. verlinken .
@Dave Irgendwann sind wir alle neu. Sie können Ihre Kommentare fünf Minuten lang bearbeiten, nachdem Sie sie gepostet haben.

Siehe NASA Technical Note D-5869 . Dieses Dokument enthält eine Diskussion über die Wahl des Standorts der Navigationsinstrumente der Saturn-V-Rakete. Siehe die Abbildungen auf den Seiten 11 und 13 und den nebenstehenden Text (Seite 12).

Es wurden mehrere Überlegungen angestellt, darunter die Auswirkungen von Biegemodi und andere Umgebungsfaktoren möglicher Standorte, benötigte Kabellänge und so weiter.

Die Biegemodusformen zeigen die Größe der Verstärkung der lateralen Bewegung. Sie würden es vorziehen, Bewegungssensoren nicht an einer Position zu platzieren, die sich (stark) mit einer ähnlichen Frequenz biegt, um die Bewegungen der Rakete zu steuern, da die Biegung in den Regelkreis zurückfließen und zu Instabilität führen könnte.

Wie werden IMU-Positionen für Raketen und Raumfahrzeuge festgelegt?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v