Программно-информационное обеспечение построения орбитальной группировки космических аппаратов наблюдения объектов с заданным интервалом времени

1. Дипломная работа на тему
Программно-информационное обеспечение
построения орбитальной группировки
космических аппаратов наблюдения
объектов с заданным интервалом времени
Московский авиационный институт
(Национальный исследовательский университет)
Руководитель: профессор, д.ф.-м.н. Ревизников Д.Л.
Дипломник 08-606: Прохоренко А.С.
Москва, 2015 год

2. Система КА
GPS ГЛОНАСС
Примеры:

3. Задача
Построить такую систему КА, чтобы
минимизировать время наибольшего разрыва
в наблюдении объекта

4. Метод №1
(геометрический)

5. Ширина зоны обзора на экваторе

6. Межвитковое расстояние

7. Расстановка КА

8. Моделирование

9. Наибольший интервал отсутствия
видимости объекта

10. Наибольший интервал отсутствия
видимости объекта

11. Наибольший интервал отсутствия
видимости объекта

12. Варьирование ∆𝜆
…для Δ𝑢 – аналогично
∆𝜆 =
𝜋
180
∆𝜆 =
2𝜋
𝑁
(где N – число КА
в системе)

13. Все варианты для 8 КА

14. Метод №2
(оптимизационный)

15. Целевая функция
(в неявном виде, так как использует результаты моделирования)
где 𝑡𝑖 и 𝑡𝑖−1 – соответственно конец и начало k-го временного
интервала, когда ни один НО не виден ни одним КА системы.
𝑓(∆𝜆, ∆𝑢) = min
𝑘
max
𝑖
(𝑡𝑖 − 𝑡𝑖−1) 𝑘,𝑘=1,…,𝑁,𝑖=2,…,𝑛 𝑘
Моделирование движения
системы КА с расчётом
интервалов видимости и
определение наибольшего
интервала отсутствия видимости
объекта наблюдения
∆𝜆, ∆𝑢 𝑓

16. Решение
Метод Монте-Карло
Метод Нелдера-Мида
Моделирование
Для каждого КА в системе
1) Формирование НУ
2) Прогноз движения ЦМ
3) Расчёт матрицы планирования

17. Результаты
Характеристики системы
Количество КА 8
Радиус орбит, км 7378
Наклонение орбит, град 82,5
Угол полураствора аппаратуры, град 60
Угловое перекрытие, град 22,5
Драконический период, c 6302,78949

18. Результаты
Наибольший интервал отсутствия видимости ОН
𝚫𝛌,
град
𝚫𝐮,
град
01:22:02 22,5 306,928
Геометрический метод:
Объект наблюдения был помещен на
экватор в точку (𝐵, 𝐿, 𝐻) = (0,0,0).

19. Результаты
Оптимизационный метод:
Наибольший интервал отсутствия видимости ОН
𝚫𝛌,
град
𝚫𝐮,
град
1:41:19 32 42
1:31:05 45,75 69
1:44:28 41,5 41
1:15:55 39 255
1:16:29 26 250
1:35:16 38 319
1:19:09 19 240
1:21:10 22 255
1:41:14 37 185
1:26:11 22,25 283,875