Соловьев В.А., Лысенко Л.Н., Любинский В.Е. Управление космическими полетами. Часть 2 (2010) (1246993), страница 13
Текст из файла (страница 13)
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОРБИТЫ И ВЕКТОРА СОСТОЯНИЯ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ВНЕШНЕ- ТРАЕКТОРНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ В практике космических полетов наибольшее распространение патучило определение орбит и параметров движения КА по внешнетраекторным измерениям (ВТИ). Появление понятия ВТИ объясняется тем, что получаемая в результате измерительная информация прямо или косвенно связана с траекторией движения либо параметрами орбит КА.
Определение орбит КА по результатам ВТИ имеет богатую предысторию и опирается на многолетний опыт использования "ебесной механики и астрономии, накопленный в ходе расчетов орбит естественных небесных тел. Математические методы решения подобного рода задач, разработанные Гауссом и Лапласом более 10 ее 100 лет назад (для орбит малых планет), работоспособны и в настоящее время качаем ~зобРетенис в 1940-х годах радиолокатора и применение его в дачи оп естве измерительного средства изменило саму постановку заопределения орбит и математические методы ее решения.
рван отея н Для совокупности возможных вариантов комбинированных иавигаци„ ехнических измерений, реализующих позиционный метод анин Рб), были разработаны соответствующие алгоритмы, вовы отаюааны материалы, предоставленные д-ром техн, наук, проф. В.В. Бета- 93 Гчиви 14. Олределеняе дввжеяая л:1 по излкренахи ТИП опирающиеся и на известные классические математические вьь числительные схемы (например метод Лапласа). и на специальца созданные 117, 34]. Искомые параметры движения КА находят в результате матема тической обработки данных измерений на современных быстродей ствующих ЗВМ.
В общем случае для расчета вектора состояния КА в момент времени й нужно иметь шесть независимых соотношений связывающих составляющие вектора скорости и координаты с ре, зультатами измерений. Но это сп]жвелливо. если все измерения дев; товерны, а формулы связи точны. На практике такие условия щ' блюсти весьма сложно. На полученные результаты накладывают(]йэ различные случайные погрешности измерений, которые в процес~~~' математической обработки должны быть нивелированы. а гру64~ ошибки по возможности выявлены и исключены.
Другое отличие~~': избыточность получаемых измерительных данных — связано с оа~ бенностями реальной работы технических средств. Указанные ощ~ бенности делают задачу определения орбиты КА нелетерминир(]х ванной, поэтому для ее решения используют разные методы мат~! матической статистики. В практике оперативного БНО управзевв](.' час го встречаются при ограниченностя их числа сеансы с аномак$,' но большим количеством ошибок измерений, без выявления кота,",.' рых невозможна автоматизация опрелелення вектора состояния Щ~ с достаточной точностью. ,;::".е Наконец, в связи с пересмотром концепции построения иаз4(~ ного автоматизированного комплекса управления (НАКУ) ЯЧ вгх1; ник еще один аспект обсуждаемой проблемы.
Сравнительно й6' давно универсальные многопунктные схемы измерений текуввв1 навигационных параметров движения КА, в том числе с нспользп ванием плавучих КИК, считались основными. В настоящее вреяФ их начинают рассматривать как неоправданные излишества. СпРВ ведливости ради отметим, что если от плавучих КИК отказалвФ давно, то к однопунктным схемам не перешли окончательно п1Ф всей нх привлекательности в условиях наметившейся дезинтег1я1' ции управления отдельными типами объектов, прежде всего гФ' стационарных КА.
Оставляя в стороне вопросы очевидной экономической эффек"' тивности, укажем [100] на ряд причин, подтверждающих целеФ' образность перехода на схему однопунктных измерений: — высокая загрузка существующих средств ВТИ универсальна го НАКУ, близкая к насыщению; , знчне ограничении по углу места (зоне радиовидимости) прл ~оя-тенин геосгалнонарного КА в зоне радиовидимости ~дяько одного НИП.- применение экспериментальных геостационарных КА, ори,р, ванных на использование уникальных траекторных измериеятнр' сре~зК возможность срь1ва процесса измерений при возникновении датной сытуалди в резкп тате работы по многопунктной штатаси ст~ Йе Вчесте с тем обработка результатов измерений для однопунктц, схем характеризуется некоторыми особенностями, отсутсттщп шн в вариантах задействования многопунлтных штатных с,,ем, что требует дополнитеаьногообсуждения.
142 ЛНЛ.ЗИЗ ТЕХНИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗУЕМОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ ПЛРАМЕТРОВ СОСТОЯНИЯ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА РЛЗ.ЧИЧНЬ)й1И СРЕДСТВАМИ В настоящее время находят широкое применение разные типы систем (радиотехнические, оптические„гравиметрические, магниточетрнческие) дзя измерения практически любых требуемых параметров определенна текушего состояния КА и фактической траектории его движения.
Основными видами ВТИ являются радиотехнические н оптические. Проведение радиотехнических и оптических измерений связано с опредезением некоторых геометрических и кинематических характеристик нзи временнйх сдвигов, отнесенных к фиксированным в пространстве точкам. Такие точки называют базисными или опорнымн.
обшем случае они не совпадают с местонахождением измеельных средств. Базисными точками могут быль, в частности, рнтель стацио тельн шонарные (на суше), корабельные или самолетные измериподс "ые пункты, естественные ориентиры, радиомаяки, звезды, виднмь пу™аховые точки или центры касания линий визирования мых дисков планет. йств и алнотехннческие измерения основаны на использовании изменения характеристик радиосигнала.
обусловленного енение лр„"ем параметров движения аппарата; оптические — свойств молнне""енности распространения света в однородной среде. Глава 14. Опредеяеняе двизкения Ю ло измерениям ТНП Каждый вид измерений имеет свои преимущества и недостат. ки. Радиотехнические измерения могуг быть проведены при лю. бых погодных условиях на значительных удалениях КА от базис. ных точек.
Радиотехнические и оптические измерения возмояпзы при условии прямой видимости аппарата из базисных точек, а як проведение вблизи Земли связано с необходимостью учета реф. ракции [! 7, 84]. Наземными средствами, расположенныл~и на одном изи не, скольких НИП, могут измеряться: — наклонная дальность от измерительного пункта до КА; — радиальная скорость КА относительно измерительного пункта; — сумма или разность наклонных дальностей до КА с двух яз. мерительных пунктов; — производные от суммы или разности наклонных дальностей до КА; — направляющие косинусы линии визирования КА, а также узлы, определяющие ориентацию этой линии относительно направ лений, неизменно связанных с поверхностью Земли (в частности, осей пунктовой системы координат); — угловые скорости линии визирования КА относительно узззанных направлений; — углы линии визирования КА относительно направлений на звезды или планеты.
Измеряемым параметрам положения КА может быть поставле. на в соответствие некоторая поверхность, на которой в момент измерений находится аппарат. Ее называют поверхностью поло. жения, или координатной поверхностью. Условию постоянства наклонной дальности соответствует поверхность положения в виде сферы с центром в базисной точке; разности и сумме наклоннзп дальностей — поверхности двухполостного гиперболоида и эллипсоида вращения с фокусами, расположенными в базисных точках: азимуту — вертикальная плоскость, проходящая через базисная точку; углу места — поверхность прямого кругового конуса с вер' шиной в базисной точке [17, 26). В зависимости от принципа действия используемые радиотех нические системы делят на угломерные, дальномерные, суммарие' дальномерные, разностно-дальномерные. Широко распространены также смешанные способы измерен~ координат, когда используют поверхности положения разного яя да.
Так, при измерении сферических координат КА положеиа" 96 . Рягя опре.зеляется точко<З пересечения сферы (измерение навои зальностн). конуса <измерение угла места) и вертикальг-фаин -, плоскости (измерение аз«згута) 117, 26). ь<етозы разнотехввтческ<гх измерений, позволяющие опредепо.юженне ЕА в глзостранстве основаны на регистрации изменений хармчеристиь радиосигнала (посланного и принятого) ~ „аряктер«стихам радиосигнала изменение которых можно свя., с изменением параметров движения аппарата, относят ампли- ~„фазу частоту и время распространения сигнала. Соответст~ияо различают амлз<лудные.
фазовые, частотные и импульсноРечеиные четозь< раднотехнических изл<ерений. )(аждае конкретное радиотехническое средство может измерять <и одного ло шести параметров. Есяи число измеряемых параметров Равно <лести. то обычно три из ннх характеризуют положение центра масс КА. а оставшиеся три -- скорость его движения. Раднглехнические измерения применяют для контроля движеияя ЕЛ на разных этапах полета. при этом ограничения в применении есть лишь дзя атмосферного участка спуска (в диапазоне высот, где плазменные абразован<гя вокруг аппарата исключают устойчивую работу измерительных средств).
143. СХЕМА ИЗМЕРЕНИЙ Обозначим через зт (! = 1, 2, ..., т) любой из измеряемых пара- метров, тогда у — «<-мерный вектор измеряемых параметров, ~Я. Уъ ..., у ), характеризующий их состав. Параметры дви- женил )(А обозначим через х, а характеристики моделей движения алпараза — через 1„ Щ, ~'ункцноназьные зависимости вида у<(<) = «<(х, ),1), ! = 1, яез - » м. называют «змеряемым«фтяц«я««, которые связывакзт ер"емые параметры с параметрами движения и характерис- тиками, Необ вкя<очени есбходимо также учитывать ряд постоянных параметров.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
