Оценка возможностей орбитальных оптических средств по получению информации о космических объектах

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель исследования заключается в выборе оптимальных условий сбора некоординатной информации о космическом объекте орбитальным оптическим средством при прохождении обоими объектами окрестностей точек минимального расстояния между их орбитами. Для достижения указанной цели предложен количественный показатель, характеризующий меру возможности получения некоординатной информации о космическом объекте с требуемым уровнем качества. Аргументами функции, характеризующей вводимый показатель, являются: расстояние между объектами; относительная скорость объектов; фазовый угол освещенности космического объекта Солнцем по отношению к оптико-электронному средству; длительность интервала времени, в течение которого оба объекта находятся в окрестности точки минимума расстояния между их орбитами. Расчет величины показателя обеспечивается решением трех частных задач исследования. Первая задача – поиск окрестностей, включающих минимальные расстояния между орбитами космического объекта и орбитального оптического средства. Для ее решения используется быстрый алгоритм расчета минимального расстояния между орбитами, при этом осуществляется прогноз дрейфа найденных окрестностей на интервале времени до 60 часов. Вторая задача – оценка характеристик движения и условий оптической видимости космического объекта в окрестностях точек минимума расстояния между его орбитой и орбитой оптического средства. Решение данной задачи осуществляется средствами имитационного моделирования с использованием библиотеки прогноза движения космических объектов SGP4. Третья задача – обоснование и расчет показателя, характеризующего меру возможности получения некоординатной информации о космическом объекте. Для решения данной задачи разработана система правил нечеткого логического вывода, которая используется в качестве входных данных алгоритма Мамдани. Рассматриваемая методика реализована программно, в ходе вычислительного эксперимента проведена оценка возможности получения некоординатной информации по низкоорбитальным и геостационарным космическим объектам. Применение предложенного показателя обеспечивает повышение результативности процедуры сбора некоординатной информации о космических объектах за счет выбора наиболее информативных альтернатив контроля космических объектов из доступного множества возможных наблюдений на заданном интервале планирования сбора информации о космических объектах.

Об авторах

В. Я Пророк

Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского

Email: val_prorok@mail.ru
улица Ждановская 13

А. А Карытко

ВКА имени А.Ф. Можайского

Email: kurok134@yandex.ru
улица Ждановская 13

А. С Горянский

Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского

Email: gorynskiy@mail.ru
улица Ждановская 13

Е. С Емельянова

Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского

Email: emelyanova1998es@gmail.com
улица Ждановская 13

Список литературы

  1. Фотометрия ИСЗ на ММТ в течение 5 лет. URL: http://mmt9.ru/article/ (дата обращения: 07.06.2020).
  2. Алешин В.И., Астраханцев М.В., Афанасьева Т.И. Мониторинг техноген-ного засорения околоземного пространства и предупреждение об опасных ситуациях, создаваемых космическим мусором // М.: ЦНИИмаш. 2015. 244 с.
  3. Шилов Л.Б., Федосеев А.А. «О работах АО «РКЦ «ПРОГРЕСС» по вопросам методологии и средствам космического базирования для наблюдения кос-мических объектов» // Сб. тр. Всероссийской научн. конф. с междунар. участ. “Космический мусор: фундаментальные и практические аспекты угрозы”. 2019. С. 110–116.
  4. Okasha M., Park C., Park S.-Y. Guidance and control for satellite in-orbit-self-assembly proximity operations // Aerospace Science and Technology. 2015. vol. 41. pp. 289–302.
  5. Jianbin H. et al. Docking mechanism design and dynamic analysis for the GEO tumbling satellite // Assembly Automation. 2019. vol. 39. no. 3. pp. 432–444.
  6. Вахитов Э.В., Лагуткин В.Н., Лукьянов А.П. Исследование эффективности управления движением космического датчика, фотографирующего низко-орбитальные космические объекты // Вопросы радиоэлектроники. 2018. № 3. С. 40–44.
  7. Боев С.Ф. Концепция интегрированной системы ракетно-космической обо-роны России // Вопросы радиоэлектроники. 2019. № 3. C. 7-11.
  8. Capolupo F., Labourdette P. Receding-Horizon Trajectory Planning Algorithm for Passively Safe On-Orbit Inspection Missions // Journal of Guidance, Con-trol, and Dynamics. 2019. vol. 42. no. 5. pp. 1–10.
  9. Лагуткин В.Н., Лукьянов А.П. Возможности фотографирования низкоорби-тальных космических объектов из космоса на пролете // Радиопромышлен-ность, 2016. № 1. С. 109–117.
  10. Шилин В.Д. и др. Вопросы применения космических информационных средств для контроля космических объектов // Вопросы радиоэлектроники. 2018. № 3. С. 85–89.
  11. Миронов В.И., Миронов Ю.В., Хегай Д.М. Оптимальное определение орби-ты космических объектов по угловым измерениям наземных оптико-электронных станций // Труды СПИИРАН. 2019. Т. 18№. 5. С. 1239–1263.
  12. Охтилев М.Ю., Соколов Б.В., Юсупов, Р.М. Теоретические и технологиче-ские основы концепции проактивного мониторинга и управления сложны-ми объектами // Известия южного федерального университета. Техниче-ские науки. 2015. Т. 162. № 1. С. 162–174.
  13. Curtis D.H., Cobb R.G. Free Access Satellite Articulation Tracking Using Com-puter Vision // Journal of Spacecraft and Rockets. 2019. vol. 56. no. 5. pp. 1478–1491.
  14. Gui H., DeRuiter A.H.J. Quaternion Invariant Extended Kalman Filtering for Spacecraft Attitude Estimation // Journal of Guidance, Control, and Dynamics. 2018. vol. 41. no. 4. pp. 863–878.
  15. Богачёв С.А., Ерхова Н.Ф., Перцов А.А., Ульянов А.С. Оптическая камера для наблюдения космических объектов с использованием аппаратов типа «Кубсат» // Космонавтика и ракетостроение: Центральный научно-исследовательский институт машиностроения. 2020. № 1. С. 98–107.
  16. Tweddle B.E., Saenz-Otero A. Relative computer vision-based navigation for small inspection spacecraft // Journal of guidance, control, and dynamics. 2015. vol. 38. pp. 969–978.
  17. Fourie D., Tweddle B.E., Ulrich S., Saenz-Otero A. Flight Results of Vision-Based Navigation for Autonomous Spacecraft Inspection of Unknown Objects // Journal of spacecraft and rockets. 2014. vol. 51. pp. 2016–2026.
  18. Opromolla R., Fasano G., Rufino G., Grassi M. A review of cooperative and uncooperative spacecraft pose determination techniques for close-proximity operations // Progress in Aerospase Sciences. 2017. vol. 93. pp. 53–72.
  19. Sternberg D., Sheerin T.F., Urbain G. INSPECT Sensor Suite for On-Orbit Inspection and Characterization with Extravehicular Activity Spacecraft // 45th International Conference on Environmental Systems. 2015. 17 p.
  20. Gunter`s Space Page. URL: https://space.skyrocket.de/doc_sdat/sj-12.htm (да-та обращения: 07.06.2020).
  21. Горшков О.А., Муравлёв В.А., Шагайда А.А. Холловские и ионные плаз-менные двигатели для космических аппаратов // М.: Машиностроение. 2008. 280 с.
  22. Aerospace security. URL: https://aerospace.csis.org/data/unusual-behavior-in-geo-sj-17/ (дата обращения: 10.02.2020).
  23. Хеллман О. Введение в теорию оптимального поиска // М.: Наука. 1985. 248 с.
  24. Mikryukov D.V., Baluev R.V. Fast error-controlling MOID computation for confocal elliptic orbits // Astronomy and Computing. 2018. vol. 27. pp. 11–22.
  25. Hedo J.M., Ruız M., Pelaez J. On the minimum orbital intersection distance computation: a new effective method // Monthly Notices of the Royal Astro-nomical Society. 2018. vol. 479. no. 3. pp. 3288–3299.
  26. Деревянка А.Е. Быстрая оценка минимального расстояния между двумя конфокальными гелиоцентрическими орбитами // Вестник Самарского гос-ударственного технического университета. Серия физико-математические науки. 2014. № 4(37). С. 144–156.
  27. space-track.org. URL: https://www.space-track.org (дата обращения: 16.02.2020).
  28. Hoots F.R., Ronald L. Roehrich. Spacetrack report N 3. Models for Propagation of NORAD Element Sets. 1988. pp. 87.
  29. Haingja S., Ho J., Yongjun S., Yongseok L., Yongseok O. The Photometric Brightness Variation of Geostationary Orbit Satellite // Journal of Astronomy and Space Sciences. 2013. vol. 30. no. 3. pp. 179–185.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).