Глава 10. Маневры орбитального перехода

Теория маневров орбитального перехода имеет свою предысторию, отсчет времени существования которой относится к 20-м годам прошлого столетия. Так, в частности, именно в эти годы было впервые введено получившее впоследствии широкое распространение понятие импульсных маневров, использованное в то время рядом авторов при исследовании проблем движения межпланетных аппаратов в сфере действия Солнца. Обоснованность введения гипотезы о мгновенном изменении величины и направления вектора скорости при выполнении такого маневpa базировалась на том, что время работы двигателя, требуемое для изменения скорости межпланетного аппарата на необходимую величину, мало по сравнению со временем перехода с орбиты одной планеты на орбиту другой.

Следующим фундаментальным результатом данной теории послужили исследования В. Гомана (В. Хоманна) [120] в области обоснования оптимальности так называемого «гомановского перехода» между компланарными ( ... Читать дальше »

РАЗДЕЛ IV. Межорбитальные и локальные маневры космических аппаратов



Решение практически любой задачи космического полета в той или иной степени сопряжено с необходимостью выполнения некоторой совокупности орбитальных маневров.

Маневр — это управляемое движение центра масс ЕА, в результате которого происходит целенаправленное изменение его движения. В зависимости от функционального назначения выполняемого в космосе маневра различают маневры орбитального перехода, корректирующие маневры и маневры сближения.

При выполнении маневра орбитального перехода (орбитального маневра) происходит такое изменение параметров движения, при котором КА переходит с заданной начальной на требуемую промежуточную или конечную орбиту. Частными случаями маневров орбитального перехода являются маневры, ст ... Читать дальше »

9.4. Синхронизация временных шкал

Без обсуждения проблемы высокоточной увязки используемых при навигационных определениях временных шкал (ВШ) вне поля зрения читателя останется важный момент, играющий одну ия ключевых ролей R обеспечении высокоточного определения местоположения и скорости потребителей НИ.

Отметим прежде всего, что измеряемые навигационные параметры и определяемые (оцениваемые) параметры движения объекта отсчитывают в различных системах координат. Измерения ведут в системе отсчета, связанной со спутником, место-определение же осуществляют в земных системах координат (геоцентрической или топоцентрических). Использование такой схемы навигационных определений возможно только в том случае, когда данные, полученные в различных координатах тем или иным способом, приводят к единой системе отсчета. Приемом, обеспечивающим такое приведение, служит передача на борт ПНИ эфемеридной информации. Поскольку НИСЗ не являются неподвижными относительно принятой ... Читать дальше »

9.3. Показатели точности навигационных определений

Точность навигационных определений зависит от многих факторов. С одной стороны, к ним следует отнести технические особенности организации процесса измерений и обработки полученных данных. Так как в СНС используют искусственно созданные физические поля и радиотехнические принципы приема и передачи информации, то точность навигационных определений сильно зависит от внешних условий и от условий распространения радиоволн. С другой стороны, большое влияние на потенциально достижимую точность навигационных определений оказывает соответствие принятой в НА математической модели реальному физическому процессу.

Неточное знание вероятностных характеристик измеряемых параметров, случайных шумов и возмущений вызывает появление ошибок при решении навигационных задач.

алгоритмические ошибки определения навигационных параметров условно разбивают на две группы. К первой группе относят ошибки, связанные с недостатками, п ... Читать дальше »

9.2. Понятия об алгоритмах решения навигационных задач по выборке одновременных измерений и выборке нарастающего объема

В СНС наибольшее распространение получили дальномер-ные (разностно-дальномерные) и доплеровские (дальномерно-доплеровские) радионавигационные системы.

Рассмотрим более подробно особенности организации вычислительной процедуры решения навигационной задачи при одновременных измерениях и использовании выборки нарастающего объема. В первом случае (см. выше) возможен как минималь-но-размерностный, так и избыточный состав измерений.

При дальномерном или разности о-дал ьномерн ом способе навигационных определений используют уравнения, устанавливающие связь результатов измерений с координатами положения ИСЗ и определяющегося объекта в прямоугольной геоцентрической системе координат. Решение соответствующих навигационных нелинейных уравнений дает лишь оценку координат, так как измерения производят с ошибками, обусловленными различными факторами, нап ... Читать дальше »

9.1. Основы построения алгоритмов навигационных определений

В зависимости от типа СНС и определяющегося объекта, метода навигационных определений и состава аппаратуры навигационный алгоритм (НА) может включать, кроме собственно навигационных вычислений (решения навигационной задачи), еще ряд вспомогательных процедур. К ним относят определение времени обсервации и выбор рабочего созвездия спутников СНС, поиск и сопровождение приемной аппаратурой элементов рабочего созвездия (совместное или раздельное), организацию приема и декодировку служебной информации, предварительную обработку полученных данных (формирование рабочих массивов), опрсдслспис векторов фазового состояпня каждого элемента рабочего созвездия и при необходимости прогнозирование (экстраполяцию) их эфемерид на момент обсервации. Также к числу указанных вспомогательных процедур относят организацию необходимой индикации и выдачу (пересылку) полученной информации всем заинтересованным пользователям.

Большое ... Читать дальше »

Глава 9. Методы и точность решения навигационных задач с использованием СРНС

Содержанием навигационной задачи (НЗ), решаемой с использованием СРНС, как уже отмечалось, является определение пространственно-временных координат потребителей навигационной информации (НИ), а также составляющих его скорости. Помимо полной совокупности линейных фазовых координат относительно выбранной инерциальной (базовой) системы координат расширенный вектор состояния потребителя должен включать в себя также временную поправку шкалы времени потребителя относительно системной шкалы времени.

Вообще элементы вектора состояния потребителя не могут быть непосредственно измерены с помощью радиосредств. Принятый радиосигнал может характеризоваться лишь такими параметрами, как, например, задержка или доплеровское смещение частоты. В связи с этим измеряемый в интересах навигации параметр радиосигнала принято называть [115] радионавигационным (РНП), а соответствующий ему геометрический парам ... Читать дальше »

8.6. Влияние эволюций орбитальной структуры и управление СНС

На достаточно длительных интервалах активного функционирования СРНС претерпевает значительную эволюцию орбитальной структуры. Эволюция орбитальной структуры, как и изменения (уходы) орбиты одиночного КА, вызваны в основном двумя факторами. К ним относят внешние возмущения среды и возмущения, обусловленные вариациями начальных условий.

Последние, например, для СРНС ГЛОНАСС характеризуются [22] следующим предельным уровнем точности приведения спутника в заданную (рабочую) точку орбиты: по периоду обращения 0,5 с, по аргументу широты 1°, по эксцентриситету ±0,01, по наклонению плоскости орбиты ±0,3°.

Общая методика исследования возмущенного движения для каждого отдельно взятого спутника орбитальной структуры, рассмотренная в гл. 3, остается неизменной. Однако эволюции орбитальных структур спутниковых систем, тем более сетевых, имеют свои особенности, требующие учета [95].

8.5. Общая постановка задачи баллистического проектирования орбитальных структур СС

В отличие от рассмотренной выше упрощенной методики определения структуры орбитальной группировки геометрическим методом, гарантирующей, в лучшем случае, получение решения первого приближения, решение задачи баллистического проектирования позволяет увязать в рамках, единой логической схемы такие процедуры, как определение динамической устойчивости СС на заданном временном интервале ее функционирования, стратегии (закона) управления орбитальными параметрами космического сегмента системы, выбор варианта восполнения его структуры в случае выхода из строя (отказа) одного или нескольких ИСЗ и др.

При подобной достаточно общей постановке решение задачи баллистического проектирования СНС требует огромных затрат машинного времени при ... Читать дальше »

8.4. Упрощенное определение структуры орбитальной группировки геометрическим методом

При принятых исходных предположениях задача синтеза орбитальной структуры СНС может быть сформулирована следующим образом. Для заданной высоты h и угла обзора <р определить количество спутников в каждой из них, обеспечивающих заданное условие обзора.

При данной постановке к СС по существу предъявляют единственное требование, имеющее чисто геометрический покрытие зонами обзора земной поверхности (для систем глобального обзора) либо ее отдельного региона (для систем зонального обзора) с требуемой периодичностью. Подобный подход к определению (синтезу) орбитальных группировок СС получил максимальное освещение в литературе и др.

Определение количества спутников в системе и параметров орбит при принятых исходных предположениях и в заданной постановке рассмотрим отдельно для систем глобального обзора, построенных на базе полярных и наклонных орбит, и систем непрерывно ... Читать дальше »