8.3. Требования, предъявляемые к орбитальной структуре СНС

Задача выбора баллистического облика орбитальной структуры навигационных спутников требует рассмотрения совокупности научно-технических проблем и задач, определяемых уровнем требований к создаваемой системе. Прежде всего к ним относят:

► требуемую точность определения места в единой (всемирной) системе координат;

► границы зоны обслуживания потребителей (региональная СНС или глобальная);

► заданную частоту обсерваций (дискретную или непрерывную) при высоком уровне оперативности;

► число одновременно определяющихся объектов;

► высокую помехозащищенность от естественных и искусственных помех.

Кроме перечисленных основных требований, которым должна удовлетворять орбитальная СНС, существует еще ряд требований, связанных с функционированием бортовой аппаратуры, расположением командно-измерительных комплексов (КИК) и т. д.

Специфика задач, выполняемых СНС, сказывается на ... Читать дальше »

8.2. Кинематические характеристики СНС

Параметры орбит как отдельных ИСЗ, так и спутников, образующих сетевую систему, могут быть сведены к совокупности орбитальных параметров и кинематических характеристик, отражающих характер решаемой спутниковой системой (СС) целевой задачи. Нахождение кинематических характеристик является начальным этапом баллистического проектирования СС. Однако прежде необходимо дать определение общего понятия «баллистические характеристики СС», под которым принято понимать совокупность (множество) параметров, определяющих процесс выведения ИСЗ на рабочие орбиты, орбитальные параметры и кинематические характеристики (трассы ИСЗ, зоны видимости, параметры взаимного положения рабочих орбит в СС и т. д.). Структура орбит СНС в общем случае может быть определена совокупностью 6N кепдеровых элементов в центральном поле тяготения без учета возмущающих факторов

8.1. Структура, основные элементы и общая характеристика СНС

Размещение радиотехнической аппаратуры на борту ИСЗ, т. е., по существу, замена наземных радионавигационных точек (РНТ) с известными координатами навигационными ИСЗ приводит к существенным изменениям традиционной структурной схемы построения радионавигационной системы. Помимо РНТ, выполненных в виде НИСЗ, и потребителей навигационной информации (ПНИ) она будет включать (рис. 8.1) также наземный командно-измерительный комплекс (НКИК). НКИК объединяет сеть разнесенных в пространстве измерительных пунктов (ИП) и координационно-вычислительный центр (КВЦ). Структура НКИК может быть как моноцентральной, так и региональной. В моноцентральных КИК данные измерений со всех ИП передают по широкополосным каналам линий связи (JIC) в единый КВЦ, осуществляющий централизованную обработку данных измерений параметров НИСЗ с целью получения информации о положении и скорости перемещения их относительно земной поверхности. В р ... Читать дальше »

Глава 8. Общие принципы построения и элементы баллистического обеспечения спутниковых навигационных систем

Возможность эффективного применения ИСЗ для решения навигационных задач в значительной степени обусловлена их способностью быть видимыми с обширных территорий поверхности Земли или околоземного пространства. Это обстоятельство позволяет существенно расширить зону видимости объектов, выступающих в качестве потребителей навигационной информации, до размеров зоны видимости спутника и тем самым обеспечить проведение навигационных определений объектов относительно объектов с известными координатами (реперов), находящихся на достаточно большом удалении от определяемого объекта. Для этого необходимо, чтобы и определяемый объект, и реперы находились одновременно в пределах зоны видимости спутника.

Использование наземных измерительных пунктов (НИПов) с известными координатами может быть исключено, если вместо них использовать сами спутники. Конструкция бортовой ап ... Читать дальше »

РАЗДЕЛ III. Введение в теорию спутниковой навигации



Появление и широкое использование нового направления навигации подвижных объектов, в том числе и космических средств, получившего название спутниковой навигации, в отличие от традиционных, стало возможным благодаря двум свершениям, во многом определившим научно-технический прогресс XX в.

Речь идет о возникновении практической космонавтики, ... Читать дальше »

7.3. Прогнозирование движения межпланетных КА

Для прогнозирования траекторий движения межпланетных КА используют оба типа методов, описанных в § 7.1, 7.2: аналитические и численные. С учетом специфики задач исследования межпланетных участков полета КА разработаны и используются специализированные методы решения:

► численное интегрирование уравнений движения КА в прямоугольной системе координат;

► численное интегрирование уравнений движения КА в оскулирующих элементах;

► расчет параметров траектории методом малых вариаций уравнений кеплерового движения.

Траекторию полета КА разбивают на ряд характерных участков (в соответствии с методикой сфер действия, описанной в разд. I). Расчет производят последовательно для геоцентрического (в поле тяготения Земли), гелиоцентрического (в центральном поле тяготения Солнца) и планетоцентрического (в поле тяготения планеты) участков движения КА. При этом на геоцентрическом участке необходимо рассчитывать возму ... Читать дальше »

7.2. Аналитические методы прогнозирования движения ИСЗ

В общем случае система дифференциальных уравнений движения ИСЗ в конечном виде не интегрируется. Поэтому при разработке аналитических методов прогнозирования применяют различные способы получения приближенных решений. Для этих целей обычно используют методы приближенного интегрирования уравнений Лагранжа или стремятся найти такой вид потенциальной функции (потенциала тяготения), аппроксимирующей гравитационное поле Земли, которая допускала бы решение дифференциальных уравнений в квадратурах (через конечные аналитические зависимости). Получить решение в квадратурах удалось пока только в'некоторых частных случаях — для потенциалов тяготения, довольно полно учитывающих полярное сжатие Земли и частично аномалии поля сил притяжения.

При решении многих практических задач точность аналитических методов, построенных с использованием потенциала, оказывается недостаточной. В таких случаях найденные решения можно рас ... Читать дальше »

7.1. Прогнозирование движения ИСЗ методами численного интегрирования

Движение ИСЗ можно описать в различных системах координат. От выбора конкретной системы координат, используемой для математического описания движения ИСЗ, зависит как сложность алгоритма вычисления правых частей дифференциальных уравнений движения, так и удобство расчетных формул для определения параметров орбит. В итоге выбор системы координат определяет быстродействие используемого метода точного расчета элементов орбиты ИСЗ.
Для ИСЗ, движение которого можно рассматривать без учета влияния Луны и Солнца, наибольшее применение имеет относительная гринвичская система прямоугольных координат. К основным преимуществам этой системы относят несложный алгоритм вычисления правых частей дифференциальных уравнений и простоту формул для расчета различных параметров орбиты. Однако для обеспечения требуемой точности расчета необходимо выбирать небольшой шаг интегрирования (для численного интегрирования дифференц ... Читать дальше »

Глава 7. Прогнозирование движения космических аппаратов

Прогнозирование движения КА является неотъемлемой составной частью любых баллистико-навигационных расчетов как на этапе проектно-баллистического обоснования, так и в процессе полета. В результате прогнозирования определяют параметры траекторного движения КА, оценивают возможный успех полета, принимают решения о необходимости каких-либо срочных действий (проведение незапланированного маневра объекта, изменение времени проведения коррекции, преждевременное прекращение полета ИСЗ и т. д.). Можно сказать, что прогнозирование движения КА является основным звеном всего баллистико-навигационного обеспечения, особенно при управлении полетом автоматических и пилотируемых КА.

Успешное решение практических задач ракетно-космической техники зависит от правильности выбора, от точности и схожести используемых методов прогнозирования движения. Эффективность этих методов наиболее наглядно отражается в процессе управ ... Читать дальше »

6.9. Методы определения вектора состояния КА по измерениям текущих навигационных параметров

Периодическое определение вектора текущего состояния КА в течение всего срока его активного существования необходимо для поддержания требуемой точности баллистико-навигацион-ных расчетов, используемых в процессе оперативного управления полетом КА.

По результатам определения вектора состояния КА решают задачи прогнозирования, расчета данных на коррекцию орбиты и другие задачи технологического цикла оперативного БНО (ОБНО) управления полетом КА, в частности, задачу формирования целеуказаний для наведения антенн радиотехнических средств ВТИ в последующих циклах уточнения орбиты.

При прогнозировании вектора состояния КА обсуждаемую задачу трактуют как «задачу уточнения начальных условий» на основе результатов измерений.

Как правило, при решении задачи определения параметров движения (ОПД) КА накладывают ограничения на:

► количество используемых сеансов ... Читать дальше »