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 с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».