автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.14, диссертация на тему:Формирование алгоритмов корабельных систем управления для сопровождения космических аппаратов на основе функциональной оптимизации и адаптации

ГОСУДАРСТВЕННОЕ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ "АЛЬТАИР"

РГВ Ой

2 2 ЛЕЙ гад

На правах рукописи УДК 629.7.052.9:621.396.676

КОНДРАТЬЕВ ВИКТОР МИХАЙЛОВИЧ

ФОРМИРОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ КОРАБЕЛЬНЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ СОПРОВОЖДЕНИЯ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ НА ОСНОВЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ И АДАПТАЦИИ

Специальность 05.13.14 -

"Системы обработки информации и управления"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата■технических наук

Москва - 2000

Работа выполнена в Государственном научно-производственном объединении "Альтаир".

Научный руководитель - кандидат технических наук,

старший научный сотрудник ГУСЕВ Б.М.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор, действительный член Академии Космонавтики МОСКАТОВ Г. К.

кандидат технических наук, старший научный сотрудник СУХОЙ Ю.Г.

Ведущая организация - Научно-производственное объединение

Измерительной техники.

Защита состоится • f2.- 2000 г. в f° • 00 на заседании

Диссертационного Совета Д 130.03.01 в ГосНПО "Альтаир"

273-{£4 ~(ГЗ

по адресу: 111024, Москва, Авиамоторная ул., д.57,тел.ЧШ=Зй-в1-.

Отзывы в 2-х экземплярах'с подписью, заверенной печатью, просим направлять по указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГосНПО "Альтаир".

Автореферат разослан 2t. ff. 2000 г. Ученый секретарь Диссертационного Совета д.т.н., профессор, т-1л.- Ле^.упародной академии

ЛИСТРАТОВ A.B.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1. Актуальность

Диссертационная работа посвящена решению задачи формирования пакета алгоритмов, реализующих оптимальное баллистическое и информационное обеспечение (оптимальную информационную среду) адаптивного управления наведением антенн корабельных радиотехнических комплексов (КРТК) на космические аппараты (КА).

Космический Флот - надводные корабли, оснащенные специальными радиотехническими комплексами для телеметрического контроля и контроля траекторий баллистических ракет (БР) и КА, решают 'следующие основные задачи:

1) обеспечение связи Центра управления полетом с экипажем пилотируемого космического аппарата на витках полета КА, находящихся вне зоны видимости наземных командно-измерительных комплексов (НКИК);

2) телеметрический и радиоконтроль траекторий головных частей БР при их запусках в заданный район акватории Тихого океана;

3) телеметрический контроль работы систем ракет-носителей вне зоны видимости НКИК при выведении на орбиты стационарных КА, КА типа "Молния", КА системы ГЛОНАСС, а также межпланетных КА;

4) телеметрический контроль работы систем КА "Буран" в орбитальном полете вне зоны видимости НКИК в акватории •Мирового океана;

5) телеметрический контроль работы систем ракет-носителей при выведении стационарных КА на орбиты в проектах типа "Морской старт" и др.

Развитие информационного, в т. ч. баллистического обеспечения управления наведением, средств и методов наведения антенн КРТК кораблей Космического Флота происходило по мере усложнения

и расширения круга задач, решаемых КРТК, и в соответствии с вводом новых кораблей Флота.

Обобщая данные развития информационного и баллистического обеспечения управления наведением антенн КРТК за период с 50-х гг по настоящее время, можно отметить:

1) внедрение программного баллистического обеспечения на корабельных ЭВМ осуществлялось, следуя традициям и достижениям технологии БО наведения РТС на измерительных пунктах наземного КИК. Программы баллистического обеспечения прогнозирования движения КА, расчета зон видимости, расчета целеуказаний для ручного наведения антенн и др., используемые на ЭВМ измерительных пунктов НКИК, внедрялись на корабельных ЭВМ практически без какой-либо модернизации;

2) разработка программ расчета целеуказаний для автоматизированного трехкоординатного наведения антенн КРТК производилась также в соответствии с традиционной "наземной" технологией расчета целеуказаний для двухкоординатного наведения антенн РТС НКИК. При этом программный угол поворота третьей оси антенны КРТК использовался при расчете целеуказаний только в коротком интервале зенитной области, где скорость сопровождения КА по азимуту (в двухкоординатном пространстве) начинала превышать максимальную скорость, обеспечиваемую силовым приводом антенны;-

3) обеспечивая выполнение требований ТЗ на разработку КРТК, в корабельном программном обеспечении реализовывались алгоритмы поиска КА, использующие формальные методы, не обеспечивающие необходимой надежности вхождения в связь с КА.

Таким образом, выявленные в процессе штатной эксплуатации недостатки корабельного баллистического обеспечения наведения антенн КРТК можно сформулировать следующим образом:

1) осуществлялось формальное внедрение в составе корабельного программного обеспечения математических моделей БО, используемых в НКИК, без учета особенностей функционирования БО КРТК;

2) внедрение в баллистическом обеспечении корабельных ЭВМ принципов метода "обхода зенитной области" антенн РТС наземного КИК не использовало всех возможностей трехкоординатного наведения с задействованием программного вращения оси НОЦ антенны КРТК в интервале всей зоны видимости КА, вследствие чего даже при разработке современных КРТК (корабль "Академик Николай Пилюгин") предусматривалась в зенитной области зона ограничения работы по углу места;

3) реализованные методы автоматического поиска КА не учитывали особенностей распределения погрешностей прогнозирования движения КА и не обеспечивали надежного вхождения в связь в зоне видимости;

4) вообще отсутствовали методы контроля точности трехкоординатного наведения антенн КРТК, позволяющие объективно оценивать точность и надежность трехкоординатного сопровождения КА в исходном двухкоординатном топоцентрическом пространстве.

Систематическая работа над устранением отмеченных недостатков привела к осмыслению целесообразности и необходимости проведения исследований с целью создания пакета алгоритмов, реализующих оптимальное и адаптивное управление трехкоординатным наведением антенн КРТК на КА.

1.2. Цель работы

Целью диссертационной работы является проведение необходимых исследований и разработка пакета алгоритмов, реализующих оптимальное адаптивное управление трехкоординатным наведением антенн КРТК на КА, в том числе:

1) обоснование и выбор математических моделей прогнозирования движения низкоорбитальных и высокоорбитальных КА, обеспечивающих необходимую точность расчета параметров движения КА на интервалах штатных технологических циклов БО;

2) исследование и разработка нового метода автоматического поиска КА в инерциальном пространстве, учитывающего особенности

распределения погрешностей прогнозирования движения КА и обеспечивающего надежное обнаружение и переход на программное сопровождение КА;

3) исследование и разработка математической модели оптимального адаптивного трехкоординатного наведения антенны КРТК на КА, обеспечивающей оптимальность закона управления наведением по критерию существенного снижения требуемых скоростей вращения осей антенной установки, а также его адаптивность к текущим управляющим и возмущающим воздействиям;

4) исследование и разработка алгоритма оценки погрешностей трехкоординатного наведения корабельной антенны на КА, обеспечивающего объективность оценки точности трехкоординатного наведения в исходном топоцентрическом пространстве.

1.3. Методы исследования

Для решения задачи формирования оптимальной информационной среды управления наведением антенны КРТК на КА в работе используется следующий математический аппарат:

1) в математической модели движения высокоорбитальных КА (ММДКА) реализован метод аналитического расчета вариаций кепле-ровых элементов орбиты на данном витке полета КА с последующим прогнозированием движения в кеплеровых элементах;

2) при исследовании оптимизации функций трехкоординатного наведения антенны КРТК на КА обоснованный выбор значения свободного параметра системы (угла наклона оси цапф) с целью оптимизации законов горизонтального и вертикального наведения определяется минимизацией указанных функций, осуществляемой классическим способом;

3) математическая модель возмущенного трехкоординатного наведения представляет систему аналитических соотношений, полученную в возмущенном пространстве качающейся палубы корабля;

4) точность трехкоординатного наведения антенны КРТК на КА оценивается в исходном двухкоординатном топоцентрическом прост-

ранстве, при этом осуществляется преобразование параметров наведения из возмущенной палубной системы в стабилизированную то-поцентрическую систему координат.

1.4. Научная новизна

В диссертационной работе:

1) предложен метод управления трехкоординатным наведением корабельной антенны на КА, реализующий оптимальность закона управления наведением и его адаптивность к текущим управляющим и возмущающим воздействиям.

Под оптимизацией закона трехкоординатного наведения понимается такой выбор значения свободного параметра системы - угла "наклона оси цапф (НОЦ) на начальном этапе наведения, который позволяет в интервале всей зоны видимости КА максимально снизить скорости и ускорения вращения осей антенны по углам горизонтального и вертикального наведения и, следовательно, уменьшить динамические ошибки силовых приводов при наведении.

Адаптивность алгоритма наведения к текущим возмущающим и управляющим воздействиям состоит в текущем адаптивном распределении диапазона углов НОЦ (значений свободного параметра системы) ;

2) предложена методология оценки точности корабельных математических моделей движения высокоорбитальных и низкоорбитальных КА, заключающаяся в адаптации БО КРТК к штатным технологическим циклам (ТЦ) БО КА, принятым в БЦ. Показано, что объективной оценкой точности прогнозирования движения КА с использованием корабельных ММДКА на интервалах штатных ТЦ БО является результат сравнения прогнозируемых НУ движения КА относительно уточненных НУ, получаемых из БЦ;

3) предложен метод автоматического поиска КА в инерциальном пространстве, учитывающий особенности распределения погрешностей прогнозирования движения КА и обеспечивающий надежное обнаружение и переход на программное сопровождение КА;

4) предложен аналитический алгоритм в конечных соотношениях преобразования параметров наведения из возмущенного трехкоорди-натного пространства палубной системы в стабилизированную топо-центрическую систему координат, обеспечивающий объективность оценки точности трехкоординатного наведения в исходном топо-центрическом пространстве;

5) предложен метод функциональной оптимизации трехкоординатного наведения, на основе которого осуществляется обоснованный выбор закона оптимального наведения трехосной корабельной антенны на КА.

1.5. Практическая значимость и внедрение результатов исследований

При разработке программно-алгоритмического обеспечения системы реального времени ЕСУА "Зенит" корабля "Академик Николай Пилюгин", выполнявшейся ГосНПО "Альтаир", использованы результаты диссертационной работы, при этом:

1) внедрены алгоритмы и программный пакет математических моделей движения высокоорбитальных и низкоорбитальных КА;

2) усовершенствована технология БО КА в условиях КРТК, при этом определены и реализованы основные принципы БО КРТК при его взаимодействии с БО БЦ.

В составе программно-алгоритмического обеспечения наведения антенн радиотехнических комплексов кораблей проекта "Селена-М" внедрены следующие результаты работы:

1) математическая модель движения высокоорбитальных КА;

2) метод поиска КА в инерциальном пространстве;

3) метод оптимального трехкоординатного наведения на КА антенны радиотехнического комплекса "Ромашка";

4) усовершенствованная технология БО КРТК с учетом штатных ТЦ БО КА, используемых в БЦ.

При разработке программно-алгоритмического обеспечения наведения антенн КРТК кораблей "Селена-М" в рамках проекта "Морс-

кой старт", обеспечивающего выведение на орбиты стационарных связных КА при запусках ракет-носителей из экваториальной акватории Мирового океана, внедрен метод оптимального трехкоорди-натного наведения антенны КРТК "Ромашка" на активном участке траектории ракеты-носителя.

1.6. Публикации

По основному содержанию работы имеется 29 публикаций, в том числе научно-технические статьи, материалы отчетов по НИР и ОКР, доклад на XX НТК ЦНИИ "Комета".

1.7. Основные положения, представляемые к защите:

1) выбор и обоснование математических моделей движения низкоорбитальных и высокоорбитальных КА в системе корабельного баллистического обеспечения управления наведением антенн КРТК, оценка точности этих моделей на интервалах штатных технологических циклов БО КА;

2) новый метод автоматического поиска КА в инерциальном орбитальном пространстве, учитывающий особенности распределения погрешностей прогнозирования движения КА;

3) математическая модель трехкоординатного наведения антенны КРТК на КА, включающая функциональную оптимизацию трехкоординатного наведения и обеспечивающая снижение динамических нагрузок на привода наведения антенны;

4) математическая модель возмущенного трехкоординатного наведения, исследование которой подтверждает высокую эффективность разработанной оптимальной адаптивной модели для любых условий наблюдения КА;

5) метод оценки точности возмущенного трехкоординатного наведения относительно исходного двухкоординатного стабилизированного топоцентрического пространства.

1.8. Структура и объем диссертационной работы

Диссертационная работа изложена на 129 страницах машинописного текста, иллюстрируется 4 рисунками и 8 таблицами и состоит из введения. 4-х разделов, заключения, перечня сокращений, списка литературы из 65 наименований, 2-х приложений на 59 страницах.

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность диссертационной работы, формулируется цель исследований.

Приводятся обобщенные данные развития информационного и баллистического обеспечения управления наведением антенн КРТК.

Формулируются выявленные в процессе штатной эксплуатации недостатки корабельного баллистического обеспечения управления наведением антенн КРТК.

Формулируются основные результаты работы.

В разделе 1 "Исследование математической модели баллистического обеспечения управления наведением корабельных антенн на КА" рассматриваются вопросы обеспечения баллистическими данными наведения антенн КРТК на КА, как единого технологического процесса в системе "БЦ - КРТК".

Разработка оптимальной математической модели Б0 наведения антенн КРТК на КА включает:

1) рассмотрение особенностей корабельной технологии Б0, основанной на использовании штатных технологических циклов Б0 КА;

2) выбор и обоснование математических моделей прогнозирования движения высокоорбитальных и низкоорбитальных КА;

3) анализ точности прогнозирования движения КА в выбранных математических моделях на интервалах штатных технологических циклов Б0 КА;

- 11 -

4) разработку нового метода поиска КА в инерциальном пространстве, основывающегося на использовании особенностей распределения погрешностей прогнозирования движения КА.

В рассматриваемой модели движения высокоорбитальных КА осуществляется аналитический расчет вариаций кеплеровых элементов орбиты по данным уточненных НУ полета КА, полученных из БЦ, с последующим прогнозированием движения в кеплеровых элементах на заданное в соответствии с ТЦ БО количество витков.

При расчете вариаций кеплеровых элементов в данной модели рассматривается влияние следующих возмущающих факторов:

- влияние атмосферы Земли в перигее орбиты КА,

- влияние зональных гармоник 32, Л.Ж 18 гравитационного 'потенциала Земли,

- гравитационное влияние Луны и Солнца.

Указанные возмущающие факторы в основном определяют вековые и долгопериодические возмущения орбиты высокоорбитального КА.

В рассматриваемой математической модели движения низкоорбитальных КА учитывается возмущающее влияние нецентральности гравитационного поля и атмосферы Земли.

БЦ с периодичностью штатных ТЦ БО выдает на корабль уточненные НУ движения КА.

Отметим, что периодичность штатного ТЦ БО составляет (при отсутствии динамических операций БО):

- по пилотируемым КА - до 7-10 суток;

- по связным КА типа "Молния" - до 30 суток;

- по-стационарным связным КА - до 30 суток;

- по КА навигационно-связной системы ГЛОНАСС - до 7 суток.

Основной составляющей погрешности прогнозирования движения

КА является ошибка вдоль траектории, т.е. ошибка расчетного движения КА по времени, не превышающая (на интервале ТЦ БО):

- для пилотируемого КА - 15 с;

- для КА системы ГЛОНАСС - 3 с;

- для КА типа "Молния" - 170 с;

- 12 -

- для стационарного КА - 190 с;

Погрешность прогнозирования в боковом направлении, выраженная в ошибке угла наведения, мала по сравнению с ошибкой вдоль траектории и не превышает:

- для пилотируемого КА - 10 угл. мин;

- для КА системы ГЛОНАСС - 1 угл. мин;

- для КА типа "Молния" - 15 угл. мин;

- для стационарного КА - 1 угл. мин.

Учитывая полученные результаты, можно предложить такой поиск КА, который будет представлять фактически ожидание появления КА в определенной точке его орбиты в инерциальном пространстве, при этом ось диаграммы направленности антенны КРТК постоянно направляется в указанную точку инерциального пространства в течение всего времени этого "поиска".

Отметим, что возможны ситуации, когда в сеансах связи погрешности прогнозирования движения КА в боковом направлении могут выходить за пределы диаграммы направленности антенны, например, в сеансах связи с КА на первых витках полета после выведения КА на орбиту, когда программное наведение определяется параметрами не опытной, а расчетной орбиты, соответствующей расчетной трубке траекторий выведения ракеты-носителя.

В качестве метода, решающего задачу поиска КА в указанных условиях, предлагается метод горизонтального сканирования оси диаграммы узконаправленной антенны КРТК относительно расчетной точки целеуказаний в инерциальном пространстве.

В разделе 2 "Функциональная оптимизация трехкоординатного наведения корабельных антенн на КА" рассматриваются:

1) основные принципы реализации трехкоординатного наведения антенны КРТК на КА, при этом программный угол наклона оси цапф (НОЦ) определяется как свободный параметр системы трехкоординатного наведения;

2) основные критерии использования программного угла НОЦ в модели оптимального трехкоординатного наведения;

3) функциональная оптимизация горизонтального (ГН) и вертикального (ВН) наведения в палубном пространстве, обеспечивающая максимальную эффективность реализации соответствующих законов наведения.

В оптимальной модели трехкоординатного наведения программный угол НОЦ - АЕо на начальном этапе наведения выбирается в качестве свободного параметра трехкоординатной системы, а параметры ГН и ВН определяются на этом этапе как функции углов визирования КА (азимута и угла места) и программного угла НОЦ. ■

Под обеспечением оптимальности (оптимизацией) трехкоординатного наведения антенны КРТК на КА понимается такой выбор на начальном этапе наведения свободного параметра системы, который позволяет максимально снизить скорости и ускорения вращения осей антенны по углам горизонтального и вертикального наведения во всем диапазоне условий наблюдения КА.

Обоснованный выбор значения свободного параметра АЕо с целью оптимизации законов трехкоординатного наведения

определяется минимизацией указанных функций, осуществляемой классическим способом

а бМ, VII / а АЕо = 0 .

В разделе 3 "Исследование математической модели управления оптимальным трехкоординатным наведением корабельных антенн на КА" рассматриваются:

1) основные факторы, учитываемые при расчете параметров наведения в невозмущенной модели;

2) концепция модели оптимального трехкоординатного наведения, определяющая структуру закона наведения в виде последовательности 3-х характерных интервалов в зоне видимости КА;

3) математическая модель эквивалентной динамической схемы вращательного движения антенны относительно каждой из 3-х осей;

4) исследование математической модели трехосного наведения для различных условий наблюдения КА.

Для проведения исследований имеем математический аппарат в виде совместно взаимодействующих следующих математических моделей:

1) модели оптимального наведения трехосной АУ;

2) математической модели механической системы АУ, с достаточной строгостью описывающей динамику вращательного движения АУ при наведении.

Выбор вариантов условий наблюдения КА.

Наибольшая динамичность в поведении параметров визирования соответствует низким орбитам КА.

Для орбиты пилотируемого КА (высота орбиты составляет 400 км) можно следующим образом проиллюстрировать динамику различных условий наблюдения (в точке "параметра" зоны радиовидимости) :

1) для УМшах = 90 град - Атах = оо град/с;

2) для УМшах = 70 град - Атах = 2,88 град/с;

3) для УМшах = 50 град - Атах =1,27 град/с;

4) для УМшах = 30 град - Атах =0,65 град/с;

5) для УМтах =10 град - Атах =0,29 град/с.

Указанные варианты наблюдения пилотируемого КА рассматриваются в качестве основных вариантов наблюдения при анализе математической модели наведения трехосной АУ.

В качестве формальных критериев удовлетворительной реализации наведения трехосной АУ рассматривались следующие:

1) одновременная сходимость процесса наведения по каждой из 3-х осей АУ при его отработке на модели;

2) рассогласование по каждому из 3-х углов поворота трехосной АУ во всем интервале зоны радиовидимости не должно превышать 1 угл. мин.

Результаты моделирования процесса наведения для различных условий наблюдения КА иллюстрируются в таблице 1.

Таблица 1

1 1 Вариант 1 наблюдения 1 1 Атах 1 [град/с] 1 1 С11тах [град/с] 1 1 1

1 УМшах 1 [град] АЕо = 1 8 град I АЕо = 1 10 град I АЕо = I 15 град 1

1 90 1 сю 4,48 I 3,53 | 2,49 I

1 70 2,88 1 1,43 I 1

1 50 1,27 1 0,83 I 1

1 30 0,65 1 0,50 I 1

1 10 0,29 1 1 0.27 I 1

Представляет также интерес оценить максимально допустимый "темп" управления - дискретность выдачи управляющего воздействия (значения вращающего момента исполнительного двигателя) на силовой привод каждой из осей трехосной АУ.

Результаты этой оценки приведены в таблице 2.

Таблица 2

I Вариант I ЛТтах управления I I наблюдения I [с] I

I УМтах [град] I (АЕо = 10 град) I

1 90 1 <= 0,4 1

1 70 1 1 <= 0,5 1

1 50 1 <= 0,8 I

1 30 1 <= 1,0 1

1 10 1 <= 2,0 1

В разделе 4 "Исследование математической модели управления возмущенным трехкоординатным наведением корабельных антенн на КА" рассматриваются:

1) построение оптимального адаптивного алгоритма трехкоор-динатного наведения в возмущенном пространстве;

2) математическое моделирование трехкоординатного возмущенного наведения для различных условий наблюдения КА;

3) алгоритм оценки точности трехкоординатного возмущенного наведения, обеспечивающий объективность оценки погрешностей трехкоординатного наведения в исходном двухкоординатном стабилизированном топоцентрическом пространстве.

Исследуется математическая модель возмущенного трехкоординатного наведения, в общем виде:

СИ = СИ ( Ен/в, СЛн/в, БК, КК );

Уй = УИ ( Ен/в, СИн/в, УИн/в, БК, КК );

Е = Е ( Ен/В, СШ/В, И!. БК, КК ).

При исследовании математической модели возмущенного наведения приняты законы изменения возмущений, соответствующие данным

- 17 -

технического проекта кораблей "Селена-М".

Весь конструктивно-технический диапазон углов НОЦ адаптивно распределяется для выполнения 2-х задач:

- обеспечения требуемого значения программного угла и

- обеспечения компенсации возмущений в режиме косвенной пространственной стабилизации антенной установки.

Под адаптивностью алгоритма возмущенного трехкоординатного наведения антенны КРТК на КА понимается его способность так компенсировать текущие возмущающие воздействия при выработке управляющих сигналов, что обеспечивается оптимальность закона наведения на КА по каждой из трех осей.

Текущее максимально возможное значение программного угла НОЦ, обеспечивающего оптимизацию законов изменения параметров СИ и определяется следующим образом:

Ен/в = АЕ = Ешах - Ек. где Ешах - диапазон возможных значений угла НОЦ,

Ек - обеспечивает текущую компенсацию возмущений от качек и рыскания.

В этом и заключается адаптивность алгоритма наведения к текущим возмущающим воздействиям, которая состоит в текущем адаптивном распределении диапазона углов НОЦ для обеспечения оптимизации наведения и компенсации возмущений.

Объективной оценкой точности трехкоординатного возмущенного наведения является результат оценки фактического углового положения антенны в палубной системе координат относительно исходного стабилизированного топоцентрического пространства.

Предложен алгоритм обратного преобразования параметров возмущенной системы СИ, VII, Е в параметры стабилизированного пространства КУо/п. УМо/п, Ао/п, в общем виде: КУо/п = КУо/п ( Е^И. VN.BK.KK ); УМо/п = УМо/п ( Е.й!^ УИ,КУо/п, БК, КК ); Ао/п = КУо/п + К .

Моделирование трехкоординатного возмущенного наведения для различных условий наблюдения КА с использованием разработанного

оптимального адаптивного алгоритма показало, что погрешности трехкоординатного наведения, оцененные в стабилизированном то-поцентрическом пространстве, не превышают 10 угл. мин.

В приложениях приведены результаты программной реализации разработанных математических моделей:

- математической модели движения высокоорбитальных КА и

- математической модели возмущенного трехкоординатного наведения.

3. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Основным итогом выполненных исследований является формирование пакета алгоритмов, реализующих оптимальное баллистическое и информационное обеспечение (оптимальную информационную среду) адаптивного управления сопровождением корабельными антеннами космических аппаратов.

При выполнении работы получены следующие результаты:

1. Усовершенствована технология баллистического обеспечения КА на кораблях, при этом отмечается, что:

- технология БО КА на кораблях адаптируется к штатным технологическим циклам БО КА в Баллистических Центрах, при этом прогнозирование движения КА по данным уточненных НУ. полученных из БЦ, осуществляется в условиях КРТК на интервалах штатных ТЦ БО КА;

- контролируется точность прогнозирования движения КА на интервалах штатных ТЦ БО сравнением параметров прогнозируемых НУ с параметрами очередных уточненных НУ, полученных из БЦ. При этом, если погрешности прогнозирования превышают допустимые значения, оперативно решается вопрос с БЦ об уменьшении длительности интервала ТЦ БО для данного КРТК.

2. Предложены для использования на кораблях модели движения низкоорбитальных и высокоорбитальных КА. которые обеспечивают достаточную точность расчета параметров движения для осуществления надежного поиска и сопровождения КА антеннами КРТК.

Модели реализованы на IBM PC/AT, при этом оперативность прогнозирования движения КА на 1000 витков полета на IBM РС/АТ-586 составляет:

- для высокоорбитального КА - 7 с.

- для низкоорбитального КА - 5 с.

3. Определено, что в соответствии с разработанными принципами технологии баллистического обеспечения КА на кораблях процесс автоматического управления наведением современных узконаправленных корабельных антенн на КА складывается из этапов:

- поиска КА по данным расчетных целеуказаний;

- программного сопровождения КА по данным расчетных ЦУ с коррекцией программы наведения по результатам поиска и фактического сопровождения.

Предложен метод поиска КА в инерциальном пространстве орбитального движения, который практически является адаптацией идеи поиска КА к особенностям распределения погрешностей прогнозирования движения КА.

Предложенный метод поиска КА в инерциальном пространстве обеспечивает надежный поиск любого КА на геоцентрической орбите.

4. Рассматривая технологию штатного БО КА в более широком функциональном аспекте, отмечено, что возможны ситуации, когда в сеансах связи погрешности прогнозирования движения КА в боковом направлении могут превышать значения, соответствующие ширине диаграммы направленности антенны.

В качестве метода, решающего задачу поиска КА в указанных условиях, предложен, как развитие идеи поиска в инерциальном пространстве, метод горизонтального сканирования оси диаграммы узконаправленной антенны КРТК относительно расчетной точки целеуказаний в инерциальной системе координат на входе в зону видимости.

На основании проведенного анализа в качестве оптимального для пилотируемого КА выбран вариант поиска, в котором обеспечивается за время прохождения КА зоны поиска 6-кратное пересече-

-готе диаграммой направленности антенны траектории космического аппарата. При этом время каждого пересечения составляет от 0,5 с до нескольких секунд, что обеспечивает установление связи КРТК с КА с учетом интегрального накопления сигналов.

Предложенный метод является универсальным, и его можно рекомендовать к использованию в качестве метода поиска КА радиотехническими средствами наземного командно-измерительного комплекса.

5. Отмечается, что реализация топоцентрического двухкоорди-натного визирования КА при наведении в трехкоординатном пространстве корабельной антенны имеет множество решений.

Обоснованный выбор закона оптимального наведения трехосной корабельной антенны на КА осуществлен на основе функциональной оптимизации трехкоординатного наведения.

Результаты функциональной оптимизации трехкоординатного наведения позволяют сделать следующий вывод:

- оптимизация трехкоординатного наведения обоснованным выбором свободного параметра системы - программного угла НОЦ позволяет максимально уменьшить скорости и ускорения вращения осей антенны по углам горизонтального и вертикального наведения и, следовательно, снизить динамические ошибки силовых приводов при наведении.

6. Предложенная модель оптимального трехосного наведения обеспечивает высокоточное наведение АУ по каждой из 3-х осей во всем возможном диапазоне условий наблюдения КА.

Использование в модели трехосного наведения программного угла НОЦ является универсальным средством получения оптимальных законов наведения по каждой из осей, успешно отрабатываемых реальными приводами.

Практическое приложение полученных при этом оценок допустимого "темпа" управления силовыми приводами трехосной АУ иллюстрирует возможность оптимизации дискретности цифрового управления силовыми приводами в реальном времени в автоматизированных системах управления наведением корабельных АУ.

7. Предложенный алгоритм трехкоординатного возмущенного наведения обеспечивает оптимальность закона управления наведением корабельной антенны на КА и его адаптивность к текущим управляющим и возмущающим воздействиям.

8. Предложенный алгоритм оценки точности трехкоординатного возмущенного наведения обеспечивает объективность оценки погрешностей трехкоординатного наведения в исходном стабилизированном топоцентрическом пространстве.

9. По результатам моделирования трехкоординатного возмущенного наведения для пилотируемого КА можно утверждать, что оценки погрешностей трехкоординатного наведения во всем возможном диапазоне условий наблюдения КА, полученные в исходном топоцентрическом пространстве, не превышают 10 угл. мин.

10. Основные результаты диссертационной работы использованы при разработке и внедрении программного баллистического и информационного обеспечения управления наведением антенн КРТК на КА, в том числе:

1) в составе программного обеспечения ЕСУА "Зенит" корабля "Академик Николай Пилюгин" и IBM PC/AT кораблей проекта "Селе-на-М" внедрена предложенная в диссертации математическая модель движения высокоорбитальных КА, обеспечивающая достаточную точность и оперативность прогнозирования движения КА;

2) в составе БО IBM PC/AT кораблей проекта "Селена-М" внедрены:

- метод поиска КА в инерциальном пространстве,

- метод оптимального трехкоординатного наведения антенны КРТК на КА,

обеспечившие в рейсе корабля "Космонавт Павел Беляев" (1994 г.) надежное обнаружение и переход на программное сопровождение КА, а также заметное снижение требуемых скоростей вращения осей АУ и повышение точности наведения антенны КРТК "Ромашка" в реальных условиях наблюдения КА;

3) в составе БО IBM PC/AT кораблей проекта "Селена-М" внедрен метод оптимального трехкоординатного наведения корабельной

антенны на активном участке траектории ракеты-носителя при выведении на орбиту стационарных КА в проекте "Морской старт". Реализованное наведение корабельной антенны на активном участке траектории РН проверено на аппаратных средствах кораблей в сентябре 1997 г.

4. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ:

1. Яворский B.C., Кондратьев В.М. и др. Баллистическое обеспечение РТС "Фотон" и "Мезон": Отчет о НИР / МО СССР, 1970.-206 с.

2. Яворский B.C., Кондратьев В.М. и др. Разработка баллистических задач на ЭВМ "Минск-32" для судов ОМКИК: Отчет о НИР / МО СССР. 1971.-124 с.

3. Крюкова 0.П., Кондратьев В.М. и др. Изделие "Программ-ник". Специальное математическое обеспечение формирования программы наведения антенны РТС "Подснежник". Техническое описание / ГосНПО "Альтаир", 1976.-123 с.

4. Лохов В.М., Кондратьев В.М. и др. Анализ и оценка БО ОНИП'ов и КРТК НАКУ в 1979 г: Отчет ОИР / МО СССР. 1979. -154 с.

5. Лохов В.М., Кондратьев В.М. и др. Анализ и оценка БО ОНИП'ов и КРТК НАКУ в 1981 г: Отчет ОИР / МО СССР, 1981. -152 с.

6. Лохов В.М.. Кондратьев В.М. и др. Анализ и оценка БО ОНИП'ов и КРТК НАКУ в 1982 г: Отчет ОИР / МО СССР, 1982. -184 с.

7. Яворский B.C., Кондратьев В.М. и др. Разработка баллистического обеспечения ОНИП'а на ЕС ЭВМ: Отчет о НИР т. 1 / МО СССР, 1983.-87 С.

8. Яворский B.C., Кондратьев В.М. и др. Разработка баллистического обеспечения ОНИП'а на ЕС ЭВМ: Отчет о НИР т.2 / МО СССР, 1983.-107 С.

9. Лохов В.М., Кондратьев В. М. и др. Анализ и оценка БО ОНИП'ов и КРТК НАКУ в 1983 г: Отчет ОИР / МО СССР, 1983. -192 с.

10. Лохов В.М., Кондратьев В.М. и др. Анализ и оценка БО ОНИП'ов и КРТК НАКУ в 1984 г: Отчет ОИР / МО СССР, 1984. -156 с.

И. Лохов В.М., Кондратьев В.М. и др. Испытания и совершенствование БО ОНИП'ов и ОМКИК НАКУ в 1985 г: Отчет ОИР / МО СССР, 1985.-25 С.

12. Лохов В.М., Кондратьев В.М. и др. Испытания и совершенствование БО ОНИП'ов и ОМКИК НАКУ в 1986 г: Отчет ОИР / МО СССР, 1986.-29 с.

13. Любарец И.Ф., Кондратьев В.М. и др. Испытания и совершенствование БО ОНИП'ов и ОМКИК НАКУ в 1987 г: Отчет ОИР / МО СССР, 1987.-16 с.

14. Янчик А.Г., Кондратьев В.М. и др. Алгоритмы баллистического обеспечения ОНИП'ов и ОМКИК НАКУ. Учебное пособие, кн.3 / МО СССР, 1988.-138 с.

15. Янчик А.Г., Кондратьев В.М. и др. Алгоритмы баллистического обеспечения ОНИП'ов и ОМКИК НАКУ. Учебное пособие, кн.4 / МО СССР, 1988.-133 с.

16. Янчик А.Г., Кондратьев В.М. и др. Испытания и совершенствование средств БО ОНИП'ов и ОМКИК НАКУ в 1988 г: Отчет ОИР / МО СССР, 1988.-101 с.

17. Янчик А.Г., Кондратьев В.М. и др. Точность прогнозирования КА "Молния-3": Отчет о НИР / МО СССР, 1989.-16 с.

18. Гусев Б.М., Кондратьев В.М. Исследование математической модели силового привода наведения на КА трехосной корабельной антенны. -М., 1997. -14 с. -Деп. в ВИНИТИ, N 2550-В97.

19. Гусев Б.М., Кондратьев В.М. Минимизация функционала вариаций параметров трехкоординатного наведения корабельной антенны на КА. -М., 1997. -8 с. -Деп. в ВИНИТИ, N 2795-В97.

20. Янчик А.Г., Кондратьев В.М. и др. Испытания и совершенствование средств БО ОНИП'ов и ОМКИК НАКУ в 1989 г: Отчет ОИР / МО СССР, 1989.-119 С.

21. Янчик А.Г., Кондратьев В.М. и др. Испытания и совершенствование средств БО ОНИП'ов и ОМКИК НАКУ в 1990 г: Отчет ОИР / МО СССР, 1990.-114 с.

22. Специальное баллистическое программное обеспечение "Гранит": Отчет о НИР / Кондратьев В. М., Козин Р.Г., Тишкин В.А. И др. / МНИЦ MC РФ, 1991.-243 С.

23. Кондратьев В.М. Изделие ЕСУА. Программное баллистическое обеспечение. Руководство оператора / ГосНПО "Альтаир", 1992.-58 с.

24. Кондратьев В.М. Изделие ЕСУА. Программное баллистическое обеспечение. Описание программы / ГосНПО "Альтаир", 1992.-89 с.

25. Кондратьев В.М. Изделие ЕСУА. Программное баллистическое обеспечение. Текст программы / ГосНПО "Альтаир". 1992. -377 с.

26. Кондратьев В.М. Инерциальный поиск КА при наведении корабельных антенн. -М., 1997. -И с. -Деп. в ВИНИТИ, N 658-В97.

27. Кондратьев В.М. Метод установления связи со связными спутниками наземных радиотехнических комплексов // XX научно-техническая конференция ЦНИИ "Комета": Тез. докл. -М., 1997.

28. Кондратьев В.М., Бодрова А.Г., Комарова-Т. В. Разработка программы расчета целеуказаний на ПЭВМ для системы управления антенной ВОЗО "Вега": Отчет о НИР / НПО ИТ. 1997.-194 с.

29. Гусев Б.М., Кондратьев В.М. Исследование математической модели возмущенного трехкоординатного наведения корабельной антенны на КА. -М., 1998.-12 с. -Деп. в ВИНИТИ, N 504-В98.

Введение

1. Исследование математической модели баллистического обеспечения управления наведением корабельных антенн на КА

1.1. Особенности технологии баллистического обеспечения КА.

1.2. Математическая модель движения высокоорбитальных КА

1.3. Математическая модель движения низко орбитальных КА.-.

1.4. Анализ точности прогнозирования движения КА

1.5. Метод поиска КА в инерциальном пространстве.

1.6. Поиск КА в инерциальном пространстве при наличии значительных погрешностей прогнозирования движения КА в боковом направлении

1.7. Математическая модель расчета параметров целеуказаний

Выводы.

2. Функциональная оптимизация трехкоординатного наведения корабельных антенн на КА.

2.1. Постановка задачи

2. 2. Функциональная оптимизация наведения в плоскости ГН.

- 3

2.3. Функциональная оптимизация наведения в плоскости ВН.

Выводы.

3. Исследование математической модели управления оптимальным трехкоординатным наведением корабельных антенн на КА.

3.1. Основные факторы, учитываемые при расчете параметров наведения

3.2. Концепция модели оптимального трехкоординатного наведения.

3.3. Математическая модель силового привода вращения оси в трехосной антенной установке

3.4. Исследование математической модели управления оптимальным наведением для различных условий наблюдения КА.•.

Выводы.

4. Исследование математической модели управления возмущенным трехкоординатным наведением корабельных антенн на КА

4.1. Математическая модель управления возмущенным трехкоординатным наведением.

4.2. Оптимальный адаптивный алгоритм управления наведением корабельных антенн на КА в возмущенном трехкоординатном пространстве

4.3. Оценка точности трехкоординатного наведения в исходном топоцентрическом пространстве

Выводы

- 4

Уже с первых запусков межконтинентальных баллистических ракет, а затем и запусков искусственных спутников Земли (ИСЗ) определилась необходимость в Космическом Флоте - надводных кораблях, оснащенных специальными корабельными радиотехническими комплексами (КРТК) для телеметрического контроля и контроля траекторий баллистических ракет (БР) и ИСЗ.

Космический Флот в настоящее время решает следующие основные задачи [5, 36, 37]:

1) обеспечение связи Центра управления полетом с экипажем пилотируемого космического аппарата (КА) на витках полета КА, находящихся вне зоны видимости наземных командно-измерительных комплексов (НКИК);

2) телеметрический и радиоконтроль траекторий головных частей БР при их запусках в заданный район акватории Тихого океана;

3) телеметрический контроль работы систем ракет-носителей вне зоны видимости НКИК при выведении на орбиты стационарных КА, КА типа "Молния", КА системы ГЛОНАСС, а также межпланетных КА;

4) телеметрический контроль работы систем КА "Буран" в орбитальном полете вне зоны видимости НКИК в акватории Мирового океана;

5) телеметрический контроль работы систем ракет-носителей при выведении стационарных КА на орбиты в проектах типа "Морской старт" и др.

При этом необходимо отметить, что важнейшей составной

частью информационного обеспечения КРТК для решения указанных задач является баллистическое обеспечение.

Баллистическое обеспечение КРТК включает решение следующей совокупности взаимосвязанных задач:

- прием из БЦ и контроль достоверности уточненных начальных условий движения КА в соответствии с технологическим циклом работы БЦ по данному КА;

- прогнозирование движения КА на интервале технологического цикла работы с записью прогнозируемых НУ соответствующего интервала витков полета КА в архив ЭВМ;

- расчет параметров зон видимости КА по заданным координатам корабля для планируемых сеансов связи с КА;

- расчет целеуказаний (азимута и угла места КА) в топоцент-рической стабилизированной системе координат корабля для формирования программного наведения антенны КРТК в сеансе связи;

- предварительная обработка и оценка навигационных измерений КА (при наличии соответствующих радиотехнических измерительных систем на корабле) с выдачей данных измерений в БЦ для уточнения орбиты КА.

Итак, развитие информационного, в т.ч. баллистического обеспечения управления наведением, средств и методов наведения антенн КРТК кораблей Космического Флота происходило по мере усложнения и расширения круга задач, решаемых КРТК, и в соответствии с вводом новых кораблей Флота:

1. 50-е годы. Корабли Атлантической флотилии (проект "Селена") - "Моржовец", "Кегостров", "Боровичи", "Невель"; корабли Тихоокеанской гидрографической экспедиции ТОГЭ-4 - "Чажма", "Чумикан", "Сибирь" и др.

Корабли оснащены телеметрическими КРТК двухкоординатного наведения. Корабли ТОГЭ-4 также оснащены высокоточным комплексом радиоконтроля траектории - станцией "Арбат" двухкоординат-ного наведения. Наведение антенн КРТК осуществляется вручную по данным целеуказаний, передаваемым на корабль в виде радиограммы из Баллистического Центра (БЦ) НКИК [39,40,41].

Двухкоординатное программное наведение антенны КРТК осуществляется в топоцентрической системе координат по угловым координатам в вертикальной (угол места) и горизонтальной (азимут) плоскостях.

Следует отметить, что при двухкоординатном наведении антенны в связи с ограниченным значением скорости вращения оси реального силового привода, осуществляющего сопровождение КА по азимуту, наблюдается вынужденная потеря сопровождения и связи с КА в зенитной области антенны [38]. При этом параметры этой области зависят от максимально возможного значения скорости вращения оси силового привода антенны- и условий наблюдения КА.

Указанное обстоятельство учитывается при планировании технологических операций управления в сеансе связи с КА [38].

2. 60-е годы. Корабль "Космонавт Владимир Комаров" ("КВК").

Оснащен КРТК "Кретон" двухкоординатного наведения с команд-но-траекторной и телеметрической радиолиниями (аналог РТС "Сатурн" наземного КИК). Наведение антенн КРТК осуществляется от программника Н524Т по данным целеуказаний на перфоленте. На корабле установлена ЭВМ "Минск-2". Программное баллистическое обеспечение ЭВМ осуществляет прогнозирование движения КА, расчет и выдачу целеуказаний на перфоленту. Прогнозирование движения КА осуществляется по данным начальных условий (НУ) движения, передаваемым на корабль из БЦ НКИК [44,45].

Следует отметить, что отсутствие специально разработанного

БО наведения антенн корабельных РТК, учитывающего специфические особенности его эксплуатации, привело к необходимости формального использования на корабле БО ЭВМ "Минск-2" наземных измерительных пунктов НКИК.

Математическая модель движения КА ближнего космоса (БК) представляла систему дифференциальных уравнений движения в нормальном гравитационном поле Земли с учетом возмущающего действия атмосферы, решаемую численным интегрированием [5].

Математическая модель движения КА среднего космоса (СК) представляла полуэмпирическую аналитическую модель движения, первоначально ориентированную на прогнозирование движения КА типа "Молния" [36,37].

Автоматизированный поиск КА для обеспечения вхождения в связь, предполагающий формирование на перфоленте данных режима поиска совместно с данными целеуказаний режима программного наведения с последующей автоматизированной отработкой данных перфоленты программником, не был реализован.

3. Начало 70-х годов. Корабли "Космонавт Юрий Гагарин" ("КЮГ") и "Академик Сергей Королев" ("АСК"). Оснащены КРТК "Фотон" и "Мезон" трехкоординатного наведения [46,47,48].

Трехкоординатное наведение антенны КРТК рассматривается в трехкоординатном пространстве качающейся палубной системы координат, в котором осуществляется:

- горизонтальное наведение - в плоскости палубы,

- вертикальное наведение - в поскости, перпендикулярной оси вертикального наведения,

- наклон оси цапф - управление наклоном оси вертикального наведения.

Задуманная вначале как средство компенсации возмущений (качек и рыскания корабля) при наведении, как средство стабилизации положения осей программного наведения в условиях действия указанных возмущений (принцип косвенной стабилизации), трехосная подвеска антенны КРТК в дальнейшем оказалась мощным средством достижения существенного облегчения работы наиболее нагруженного силового привода горизонтального наведения и обеспечения гарантированного сопровождения КА во всем диапазоне условий наблюдения.

Наведение антенн КРТК осуществляется аналоговой системой "Вега", использующей данные качки и рыскания корабля от навигационного комплекса и данные программного наведения на КА от программника АВПК "Абрис". На кораблях установлены ЭВМ "Минск-32", на которых прогнозирование движения КА, расчет и выдача целеуказаний на перфоленту для программника осуществляются по данным НУ, выдаваемым из БЦ НКИК [36, 37].

В составе программного БО ЭВМ "Минск-32" были разработаны математические модели движения КА БК и СК, соответствующие математическим моделям корабля "КВК" [37].

В техническом проекте КРТК предусматривался автоматизированный поиск КА по спирали Архимеда в картинной плоскости наведения, который при разработке программного обеспечения ЭВМ "Минск-32" реализован не был.

Здесь также следует отметить, что при разработке программного баллистического обеспечения ЭВМ "Минск-32" указанных кораблей был реализован метод управления программным трехкоор-динатным наведением в зенитной области антенны КРТК [37].

Этот метод основывался на классических принципах метода "обхода зенитной области" антенн РТС наземного КИК [38], которые определяют необходимость коррекции программного наведения тогда, когда скорость сопровождения КА по азимуту начинает превышать максимально возможную скорость вращения оси соответствующим силовым приводом.

В результате реализованный метод трехкоординатного наведения не обеспечивал в зенитной области существенной разгрузки работы силовых приводов антенны и надежного наведения, из-за чего даже при разработке КРТК последнего времени (КРТК корабля "Академик Николай Пилюгин") предусматривалась в зенитной области зона ограничения работы по углу места.

4. Конец 70-х годов. Корабли проекта "Селена-М" - "Космонавт Виктор Пацаев", "Космонавт Георгий Добровольский", "Космонавт Павел Беляев", "Космонавт Владислав Волков".

Оснащены телеметрическими КРТК "Ромашка" трехкоординатного наведения. Первоначально на кораблях были установлены ЭВМ "Минск-32", при этом баллистическое обеспечение наведения, средства и методы наведения антенны КРТК соответствовали аналогичным средствам и методам кораблей "КЮГ" и "АСК".

5. 80-е годы. Корабли Тихоокеанского флота "Маршал Неделин" и "Маршал Крылов".

Оснащены КРТК трехкоординатного наведения. Наведение антенн осуществляется системой управления СУА "Зефир-А", использующей данные качки и рыскания корабля от навигационного комплекса и данные программных целеуказаний в виде перфоленты [28].

На кораблях установлены ЭВМ ЕС-1033 и ЕС-1045, на которых осуществляется по данным НУ прогнозирование движения КА, расчет целеуказаний по КА и головным частям БР, выдача целеуказаний на перфоленту для СУА "Зефир-А".

В качестве математической модели движения КА БК и СК была принята модель на основе численного интегрирования системы диф

- и ференциальных уравнений движения в гравитационном поле Земли. Учет необходимых возмущений в модели обеспечивал достаточную для целеуказаний точность расчета движения КА, но в целом оперативность расчета баллистических данных для наведения была невысокой.

В программном обеспечении СУА "Зефир-А" предусмотрен автоматизированный поиск КА и ГЧ БР в картинной плоскости наведения по спирали Архимеда. Но следует отметить, что в практике проведения данными кораблями специальных работ указанный поиск не использовался, поскольку этот способ не обеспечивал надежное обнаружение и переход на автоматизированное сопровождение объектов.

6. 90-е годы.

В начале 90-х годов на кораблях "КЮГ", J,ACK" и кораблях проекта "Селена-М" были установлены ЭВМ IBM PC/AT, для которых первоначально было разработано программное баллистическое обеспечение наведения, реализующее принятую на указанных кораблях технологию наведения антенн КРТК [55].

При этом, в качестве математической модели движения КА СК автором была внедрена новая аналитическая модель движения, обеспечивающая высокую точность и оперативность прогнозирования движения КА [55].

В 1994 г. в составе программного БО ЭВМ IBM PC/AT автором был внедрен новый, предлагаемый в данной работе метод программного трехкоординатного наведения антенн КРТК, существенно разгружающий силовой привод горизонтального наведения в интервале всей зоны видимости и обеспечивающий надежное сопровождение КА в любых условиях наблюдения.

И, наконец, в 1997 г. в составе программного БО ЭВМ IBM

PC/AT автором была внедрена реализация вышеуказанного нового метода программного трехкоординатного наведения антенны КРТК "Ромашка" для активного участка траектории ракеты-носителя при выведении стационарных КА в проекте "Морской старт" [63].

Строительство корабля "Академик Николай Пилюгин" (прекращено в 1994 г.).

В соответствии с проектом предполагалось оснащение корабля КРТК "Протон" трехкоординатного наведения.

Наведение антенн должно было осуществляться системой управления реального времени ЕСУА "Зенит", также использующей при обеспечении наведения в реальном времени данные качки и рыскания корабля от навигационного комплекса и данные программных целеуказаний в виде файла данных текущих значений азимута и угла места КА.

На корабле предполагалось установить спецвычислитель или ЭВМ IBM PC/AT, на которых должно было осуществляться по данным НУ прогнозирование движения КА, расчет целеуказаний на суточном интервале и формирование их в виде файла в памяти ЭВМ.

Разработанное автором программное баллистическое обеспечение для спецвычислителя [56,57,58] включало математические модели движения КА БК и СК, реализованные на ЭВМ IBM PC/AT для кораблей проекта "Селена -М".

В техническом проекте КРТК "Протон" были предусмотрены для реализации 2 варианта автоматизированного поиска КА в картинной плоскости наведения:

- по спирали Архимеда,

- в заданном пространственном секторе (аналог технологии телевизионного растра).

Обобщая данные развития информационного баллистического обеспечения наведения антенн КРТК, можно отметить:

1. Начиная с корабля "КВК", на котором была установлена ЭВМ "Минск-2", на корабли начинает внедряться программное баллистическое обеспечение (БО) наведения антенн КРТК, решающее, как было отмечено, следующие основные задачи:

1) по данным НУ движения КА, получаемым из БЦ НКИК, прогнозирование движения КА БК и СК на интервалах штатных технологических циклов БО КА;

2) расчет параметров зоны видимости на заданном витке полета КА и других данных для группы управления КРТК;

3) расчет целеуказаний для автоматизированного наведения антенн КРТК, в том числе для автоматизированного поиска КА в зоне видимости;

4) расчет целеуказаний для ручного наведения антенн, подстраховывающего автоматизированное наведение, а также с целью визуального контроля отработки автоматизированного наведения;

5) предварительную обработку и оценку результатов измерения текущих навигационных параметров орбиты КА (для КРТК, имеющих соответствующие системы) с последующей передачей данных в БЦ НКИК для уточнения орбиты КА.

2. Внедрение программного баллистического обеспечения на корабельных ЭВМ осуществлялось, следуя традициям и достижениям технологии БО наведения РТС измерительных пунктов наземного КИК. Программы баллистического обеспечения прогнозирования движения КА, расчета зон видимости, расчета целеуказаний для ручного наведения антенн и др., используемые на ЭВМ измерительных пунктов НКИК, внедрялись на корабельных ЭВМ практически без какой-либо модернизации [36,37].

3. Разработка программ расчета целеуказаний для автоматизированного трехкоординатного наведения антенн КРТК производилась также в соответствии с традиционной "наземной" технологией расчета целеуказаний для двухкоординатного наведения антенн РТС НКИК. При этом программный угол поворота третьей оси антенны КРТК использовался при расчете целеуказаний только в коротком интервале зенитной области, где скорость сопровождения КА по азимуту (в двухкоординатном пространстве) начинает превышать максимальную скорость, обеспечиваемую силовым приводом антенны [37]. Такой подход являлся вынужденным, но выглядел вполне естественным.

4. Обеспечивая выполнение требований ТЗ на разработку КРТК, в корабельном программном обеспечении реализуются алгоритмы поиска КА, использующие формальные методы, не обеспечивающие необходимой надежности вхождения в связь с КА. Понимая это, корабельные дежурные смены при проведении специальных работ не используют реализованный автоматизированный поиск КА, предпочитая подстраховываться для обеспечения вхождения в связь ручной коррекцией параметров наведения [51,53,54].

Таким образом, выявленные в длительном процессе штатной эксплуатации существенные недостатки корабельного баллистического обеспечения наведения антенн КРТК можно сформулировать следующим образом:

1) осуществлялось формальное внедрение в составе корабельного БО математических моделей движения КА БК и СК, используемых в БО НКИК, без учета особенностей функционирования БО КРТК;

2) первоначальное отсутствие специально разработанного БО наведения антенн корабельных РТК, учитывающего специфические особенности его эксплуатации, приводило к необходимости формального использования на кораблях БО наведения антенн РТС измерительных пунктов НКИК, что помимо того длительное время оказывало нежелательное влияние в методологическом отношении;

3) внедрение в баллистическом обеспечении корабельных ЭВМ программной реализации принципов метода "обхода зенитной области" антенн РТС наземного КИК не использовало всех возможностей оптимального трехкоординатного наведения с задействованием программного вращения оси НОЦ подвески антенны КРТК в интервале всей зоны видимости КА, вследствие чего даже при разработке современных КРТК предусматривалась в зенитной области зона ограничения работы по углу места;

4) реализованные методы автоматизированного поиска КА не учитывали особенностей распределения погрешностей прогнозирования движения КА и не обеспечивали надежного вхождения в связь в зоне видимости. Поэтому, как правило, при проведении специальных работ эти методы не использовались. Штатным режимом эксплуатации попрежнему оставался ручной поиск КА. Ограниченные возможности метода ручного поиска приводили в ряде случаев к потере связи с КА и даже к срыву отдельных сеансов работы [39].

5) вообще отсутствовали методы контроля точности трехкоординатного наведения антенн КРТК, позволяющие объективно оценивать точность и надежность трехкоординатного сопровождения КА относительно исходного двухкоординатного топоцентрического пространства [36,37].

Из основных работ, опубликованных в последнее время по теоретическим вопросам сопровождения космических аппаратов корабельными радиотехническими комплексами, следует отметить кандидатские диссертации Стаценко A.C. (1995 г.) и Темиркановой Р.В. (1998 г.), относящиеся к реализации режимов сопровождения КА.

В работе Стаценко A.C. [35] основное направление исследований состояло в разработке метода математического синтеза контура наведения антенны КРТК на КА с оптимизацией по критерию точности для вариантов прямой и косвенной стабилизации антенны.

Проведенная в работе структурно-параметрическая оптимизация контура обеспечила существенное снижение ошибок наведения антенны КРТК в зенитной области зоны видимости КА.

В работе Стаценко A.C. также разработан алгоритм упрощенного вычисления возмущений углов наведения за счет действия качки корабля. Полученные выражения используются автором в представленной работе в качестве первого приближения возмущений угловых параметров на начальном этапе сопровождения КА- в модели возмущенного трехкоординатного наведения.

В работе Темиркановой Р. В. [65] в результате выполненных исследований предложен метод математического синтеза высокоточного контура сопровождения КА на основе принципа инвариантности САУ и критерия Д.Ньютона, при этом обеспечивается работа контура в режимах автосопровождения КА и автокоррекции программного наведения.

В работе Темиркановой Р. В. также разработан алгоритм косвенной стабилизации антенной установки в условиях качки с использованием матричных преобразований. Полученный компактный алгоритм реализуется на ЭВМ и может найти применение при разработке систем управления корабельным наведением на КА в реальном времени.

Место авторской работы среди существующих исследований по данной проблеме определяется тем, что в ней впервые сформирована оптимальная информационная среда для обеспечения реализации алгоритмов сопровождения КА в корабельных условиях и разработаны адаптивные алгоритмы управления наведением корабельных антенн на КА.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Систематическая работа над устранением отмеченных недостатков информационного обеспечения управления наведением антенн КРТК привела к осмыслению целесообразности и необходимости проведения исследований с целью создания пакета алгоритмов, реализующих информационное и баллистическое обеспечение управления оптимальным адаптивным трехкоординатным наведением антенн КРТК на КА, в том числе:

1) обоснование и выбор математических моделей прогнозирования движения низкоорбитальных и высокоорбитальных КА, обеспечивающих необходимую точность расчета параметров движения КА на интервалах штатных ТЦ БО;

2) разработка нового метода автоматического поиска КА в инерциальном пространстве, учитывающего особенности распределения погрешностей прогнозирования движения КА и обеспечивающего надежное обнаружение и переход на программное сопровождение КА;

3) разработка математической модели оптимального адаптивного трехкоординатного наведения антенны КРТК на КА, обеспечивающей оптимальность закона управления наведением по критерию существенного снижения скоростей вращения осей АУ, а также его адаптивность к текущим управляющим и возмущающим воздействиям;

4) разработка алгоритма оценки погрешностей трехкоординатного наведения корабельной антенны на КА, обеспечивающего объективность оценки точности трехкоординатного наведения в исходном топоцентрическом пространстве.

Разработка и оценка вышеперечисленных математических моделей и алгоритмов завершается их внедрением и реализацией в составе корабельного программного обеспечения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В настоящей работе на основе многолетнего опыта эксплуатации корабельного программного обеспечения систематизированы недостатки баллистического и информационного обеспечения управления наведением антенн КРТК на КА и даны пути их преодоления.

Предложены и математически обоснованы новые, более эффективные способы решения задач информационного обеспечения наведения.

Проведено математическое моделирование, подтвердившее существенные преимущества предложенных способов решения основных задач информационного обеспечения наведения корабельных КРТК на КА по сравнению с используемыми ранее.

Предложен и рассмотрен новый метод автоматического поиска КА, при котором луч антенны КРТК автоматически и непрерывно наводится в заданную точку орбитального инерциального пространства и удерживается в ней до появления сигнала, после чего осуществляется захват и последующее сопровождение КА по уточненным координатам.

На защиту выносятся следующие результаты:

1) выбор и обоснование математических моделей движения низкоорбитальных и высокоорбитальных КА в системе баллистического обеспечения управления наведением антенн КРТК, оценка точности этих моделей на интервалах штатных технологических циклов БО КА;

2) новый метод автоматического поиска КА. в инерциальном орбитальном пространстве, учитывающий особенности распределения погрешностей прогнозирования движения КА и обеспечивающий надежное обнаружение и переход на программное сопровождение КА;

3) математическая модель трехкоординатного наведения антенны КРТК на КА, включающая функциональную оптимизацию трехкоординатного наведения и обеспечивающая снижение динамических нагрузок (управляющих значений скоростей и ускорений вращения осей антенны) на привода наведения антенны. Математическое моделирование функциональных зависимостей с целью оценки минимизации влияния динамических нагрузок на точность наведения;

4) математическая модель возмущенного адаптивного трехкоординатного наведения, оцениваемая, на этапах поиска и сопровождения КА, исследование которой подтверждает высокую эффективность разработанной оптимальной адаптивной модели для любых условий наблюдения КА;

5) метод оценки точности возмущенного трехкоординатного наведения относительно исходного двухкоординатного стабилизированного топоцентрического пространства.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

Основные результаты диссертационной работы использованы при разработке и внедрении программного баллистического обеспечения (ПБО) управления наведением антенн КРТК на КА и состоят в следующем:

1) в составе ПБО ЕСУА "Зенит" корабля "Академик Николай Пилюгин" и IBM PC/AT кораблей проекта "Селена-М" внедрена математическая модель движения высокоорбитальных КА [55,56,57,58], обеспечивающая высокую точность и оперативность прогнозирования движения КА;

2) в составе ПБО IBM PC/AT кораблей проекта "Селена-М" внедрен метод поиска КА в инерциальном пространстве, обеспечивший в рейсе корабля "Космонавт Павел Беляев" (1994 г.) надежное обнаружение и переход на программное сопровождение КА антенной КРТК "Ромашка" во всех запланированных сеансах связи с КА;

3) в составе ПБО IBM PC/AT кораблей проекта "Селена-М" внедрен метод оптимального трехкоординатного наведения антенны КРТК на КА, обеспечивший в рейсе корабля "Космонавт Павел Беляев" (1994 г.) при проведении специальных работ заметное снижение динамических погрешностей и повышение точности наведения антенны КРТК "Ромашка" во всем диапазоне реальных условий наблюдения КА;

4) в составе ПБО IBM PC/AT кораблей проекта "Селена-М" внедрен метод оптимального трехкоординатного наведения корабельной антенны на активном участке траектории ракеты-носителя при выведении на орбиту стационарных КА в проекте "Морской старт". Реализованное наведение корабельной антенны на активном участке траектории РН было проверено на аппаратных средствах кораблей в сентябре 1997 г. Применение указанного метода позволит обеспечить повышение точности наведения антенны КРТК во всем диапазоне условий наблюдения траектории РН.

Основные результаты диссертационной работы также использованы при разработке технического проекта и рабочей конструкторской документации по заказу ЕСУА "Зенит" [56,57,58] и могут быть использованы в дальнейшем при разработке программного обеспечения управления наведением антенн КРТК на КА и РН при строительстве в нашей стране кораблей Космического Флота типа "Академик Николай Пилюгин", кораблей обеспечения в проектах типа "Морской старт" и др.

8. Основные результаты диссертационной работы использованы при разработке и внедрении программного баллистического и информационного обеспечения управления наведением антенн КРТК на КА, в том числе:

1) в составе программного обеспечения ЕСУА "Зенит" корабля "Академик Николай Пилюгин" и IBM PC/AT кораблей проекта "Селе-на-М" внедрена предложенная в диссертации математическая модель движения высокоорбитальных КА, обеспечивающая достаточную точность и оперативность прогнозирования движения КА;

2) в составе BO IBM PC/AT кораблей проекта "Селена-М" внедрен метод поиска КА в инерциальном пространстве, обеспечивший в рейсе корабля "Космонавт Павел Беляев" (1994 г.) надежное обна

- 120 ружение и переход на программное сопровождение КА антенной КРТК "Ромашка" во всех запланированных сеансах связи с КА;

3) в составе БО IBM PC/AT кораблей проекта "Селена-М" внедрен предложенный в диссертации метод оптимального трехкоординатного наведения антенны КРТК на КА, обеспечивший при проведении специальных работ в рейсе корабля "Космонавт Павел Беляев" (1994 г.) заметное снижение требуемых скоростей вращения осей АУ и повышение точности наведения антенны КРТК "Ромашка" в реальных условиях наблюдения КА;

4) в составе БО IBM PC/AT кораблей проекта "Селена-М" внедрен метод оптимального трехкоординатного наведения корабельной антенны на активном участке траектории ракеты-носителя при выведении на орбиту стационарных КА в проекте "Морской старт". Реализованное наведение корабельной антенны на активном участке траектории РН проверено на аппаратных средствах кораблей в сентябре 1997 г. Применение указанного метода позволяет обеспечить повышение точности наведения антенны КРТК во всем диапазоне условий наблюдения траектории РН.

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ

А - азимут

АСК - абсолютная система координат

АСУ - автоматизированная система управления

АУ - антенная установка

БК - бортовая качка

БО - баллистическое обеспечение

БЦ - Баллистический Центр

ВН - вертикальное наведение

ГН - горизонтальное наведение

ГСК - гринвичская система координат

ДОС - датчик обратной связи

ИД - исполнительный двигатель

И0- - исполнительная ось

ИСЗ - искусственный спутник Земли

К - курс движения корабля

КА - космический аппарат

КА БК- космический аппарат ближнего космоса

КА СК- космический аппарат среднего космоса

КК - килевая качка

КРТК - корабельный радиотехнический комплекс КУ - курсовой угол

НАКУ - наземный автоматизированный комплекс управления НКИК - наземный командно-измерительный комплекс НОЦ - наклон оси цапф НУ - начальные условия

ОМКИК- отдельный морской командно-измерительный комплекс

- 122

ОНИП - отдельный наземный измерительный пункт

ПНУ - прогнозируемые начальные условия

РТС - радиотехническая станция

САУ - система автоматического управления

ТСК - топоцентрическая система координат

ТЦ - технологический цикл

УМ - угол места

УНУ - уточненные начальные условия

ЦУ - целеуказания

ЦУП - Центр управления полетом

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным итогом выполненных исследований является формирование пакета алгоритмов, реализующих оптимальное баллистическое и информационное обеспечение (оптимальную информационную среду) адаптивного управления сопровождением антеннами КРТК космических аппаратов.

При выполнении работы получены следующие результаты:

1. Усовершенствована технология баллистического обеспечения КА на кораблях, при этом:

- БО КА на кораблях адаптируется к штатным технологическим циклам БО КА в Баллистических Центрах;

- прогнозирование движения КА по данным уточненных НУ, полученных из БЦ, осуществляется на интервалах штатных ТЦ БО;

- осуществляется контроль точности прогнозирования движения-КА на интервале штатного ТЦ БО сравнением параметров прогнозируемых НУ с параметрами очередных уточненных НУ, полученных из БЦ. Оцениваются: погрешность прогнозирования движения вдоль орбиты - в виде ошибки расчетного движения КА по времени и в боковом направлении - в виде ошибки угла наведения на входе в зону видимости КРТК, при этом полученные данные оценивания далее используются для получения обобщенных статистических оценок точности прогнозирования движения КА в условиях КРТК;

- в случае, если погрешности прогнозирования превышают допустимые значения, оперативно решается вопрос с БЦ об уменьшении длительности интервала ТЦ БО для данного КРТК;

- в случае, если погрешность прогнозирования движения КА в боковом направлении превышает допустимое значение, решается

- 114 вопрос о применении метода поиска КА на основе горизонтального сканирования диаграммы направленности антенны КРТК.

2. Предложены для использования на кораблях модели движения низкоорбитальных и высокоорбитальных КА, которое обеспечивают достаточную точность расчета параметров движения для осуществления надежного поиска и сопровождения КА антеннами КРТК.

Модели реализованы на IBM PC/AT, при этом оперативность прогнозирования движения КА на 1000 витков полета на IBM РС/АТ-586 составляет:

- для высокоорбитального КА - 7 с,

- для низкоорбитального КА - 5 с.

3. Определено, что в соответствии с разработанными принципами технологии баллистического обеспечения КА на кораблях процесс управления наведением современных узконаправленных корабельных антенн на КА складывается из этапов:

- поиска КА по данным расчетных целеуказаний;

- программного сопровождения КА по данным расчетных ЦУ с коррекцией программы наведения по результатам поиска и фактического сопровождения.

Предложен метод поиска КА в инерциальном пространстве орбитального движения, который практически является адаптацией идеи поиска КА к особенностям распределения погрешностей параметров прогнозирования движения КА.

Определено, что основной погрешностью прогнозирования движения КА является ошибка вдоль траектории, т.е. ошибка расчетного движения КА по времени. Погрешность же расчета движения КА в боковом направлении, выраженная в угле наведения, не превышает половины ширины диаграммы современных узконаправленных антенн КРТК.

- 115

В связи с этим, предложенный метод поиска КА при наведении корабельных антенн практически представляет "ожидание" появления КА в заданной точке инерциального пространства.

Предложенный метод поиска КА в инерциальном пространстве обеспечивает надежный поиск любого КА на геоцентрической орбите для любых условий наблюдения КА в диапазоне углов места

О град - 40 град (ограничивая при поиске КА динамику вращения осей трехкоорди-натной антенны предельными скоростями 30 угл. мин /с).

4. Рассматривая технологию штатного ВО КА в более широком функциональном аспекте, отмечено, что возможны ситуации, когда в сеансах связи погрешности прогнозирования движения КА в боковом направлении могут выходить за пределы диаграммы направленности антенны, а именно:

1) в сеансах связи с КА на первых витках полета после выведения КА на орбиту, когда программное наведение определяется параметрами не опытной, а расчетной орбиты, соответствующей расчетной трубке траекторий выведения ракеты-носителя;

2) в сеансах связи с КА при проведении динамических операций на орбите, связанных с коррекцией штатной орбиты или переводом КА с одной орбиты на другую;

3) в сеансах связи с КА при проведении спуска КА с орбиты и др.

В качестве метода, решающего задачу поиска КА в указанных условиях, предложен, как развитие идеи поиска в инерциальном пространстве, метод горизонтального сканирования оси диаграммы узконаправленной антенны КРТК относительно расчетной точки целеуказаний в инерциальной системе координат на входе в зону видимости.

- 116

Отметим, что пилотируемый КА пересекает формируемую таким образом область поиска за время >= 27 с.

На основании проведенного анализа в качестве оптимального выбран вариант поиска пилотируемого КА, в котором обеспечивается за время поиска 6-кратное пересечение диаграммой направленности антенны траектории космического аппарата. При этом время связи при каждом пересечении составляет от 0, 5 с до нескольких секунд, что обеспечивает установление связи КРТК с КА с учетом интегрального накопления сигналов.

Также отмечено, что в этом варианте максимальное боковое отклонение луча антенны в картинной плоскости КА при сканировании составляет ±210 км, что перекрывает область возможных погрешностей прогнозирования движения КА в боковом направлении как на первых витках полета при выведении КА на орбиту, так и при проведении динамических операций на орбите.

Предлагаемый метод является универсальным, и его можно рекомендовать к использованию также в качестве метода поиска КА радиотехническими средствами наземного командно-измерительного комплекса.

5. Отмечается, что реализация топоцентрического двухкоорди-натного визирования КА при наведении в трехкоординатном пространстве антенны имеет множество решений.

Обоснованный выбор закона оптимального наведения трехосной корабельной антенны на КА осуществлен на основе функциональной оптимизации трехкоординатного наведения.

В оптимальной модели трехкоординатного наведения программный угол НОЦ на начальном этапе наведения является свободным параметром трехкоординатной системы, а углы горизонтального и вертикального наведения определяются как функции углов визиро

- 117 вания КА и программного угла НОЦ.

Результаты функциональной оптимизации трехкоординатного наведения позволяют сделать следующие выводы:

- теоретический экстремум функции горизонтального наведения относительно программного угла НОЦ отсутствует;

- следовательно, при любом значении программного угла НОЦ, выбранном в интервале возможной технической реализации, получаем положительный эффект функции горизонтального наведения в смысле обеспечения упрежденного движения антенны, которое происходит с меньшей скоростью, чем изменение азимута визирования КА;

- на начальном этапе наведения закон изменения программного угла НОЦ в виде максимально возможного значения обеспечивает максимальную интегральную эффективность получаемого закона горизонтального наведения;

- минимизация функции вертикального наведения не имеет самостоятельного решающего значения, закон изменения этой функции полностью определяется выбором закона изменения программного угла НОЦ при минимизации функции горизонтального наведения;

- оптимизация трехкоординатного наведения обоснованным выбором свободного параметра - программного угла НОЦ позволяет максимально уменьшить скорости и ускорения вращения осей антенны по углам горизонтального и вертикального наведения, и, следовательно, обеспечить связь с КА при любых условиях наблюдения и снизить динамические ошибки силовых приводов при наведении.

6. Разработанная модель оптимального трехосного наведения обеспечивает высокоточное наведение АУ по каждой из 3-х осей во всем возможном диапазоне условий наблюдения КА.

Использование в модели трехосного наведения программного угла НОЦ является универсальным средством получения оптимальных законов наведения по каждой из осей, успешно отрабатываемых реальными приводами.

В качестве значения программного угла НОЦ на начальном этапе наведения выбирается максимально возможное значение, обеспечиваемое конструктивно-техническим диапазоном углов НОЦ.

Выбранное таким образом значение программного угла НОЦ обеспечивает на начальном этапе наведения максимальное упрежденное движение антенны.

В этом случае:

- сокращается при упрежденном движении антенны длительность начального этапа наведения и, тем самым,

- увеличивается длительность второго, линейного относительно угла ГН этапа наведения, что при заданном законе изменения азимута КА, определяемом баллистическими расчетами, существенно уменьшает (табл.3.1.) постоянную скорость наведения по углу ГН на этом этапе.

Практическое приложение полученных при этом оценок допустимого "темпа" управления силовыми приводами трехосной АУ иллюстрирует возможность оптимизации дискретности цифрового управления силовыми приводами в реальном времени в автоматизированных системах управления наведением корабельных АУ.

Таким образом, использование в рассматриваемой модели наведения оригинального способа управления осью НОЦ приводит к существенному уменьшению необходимых скоростей вращения осей силовых приводов АУ и, благодаря снижению динамических нагрузок, повышению точности наведения.

7. Разработанный алгоритм трехкоординатного возмущенного наведения обеспечивает оптимальность закона управления наведе

- 119 нием корабельной антенны на КА и его адаптивность к текущим управляющим и возмущающим воздействиям.

Предложенный алгоритм оценки точности трехкоординатного возмущенного наведения обеспечивает объективность оценки погрешностей трехкоординатного наведения в исходном стабилизированном топоцентрическом пространстве.

Заблаговременный выбор курса движения корабля в сеансе связи с КА в определенном диапазоне, где действие реальных качек и рыскания приводит к минимальным возмущениям наведения АУ по углу НОЦ, являющемуся наиболее критичным в рассматриваемой схеме наведения, целесообразно использовать при планировании работы КРТК в сеансах связи с КА.

По результатам моделирования трехкоординатного возмущенного наведения во всем возможном диапазоне условий наблюдения пилотируемого КА можно утверждать, что оценки погрешностей трехкоординатного наведения, полученные в исходном топоцентрическом пространстве, не превышают 10 угл. мин.

1. Космические траекторные измерения. Радиотехнические методы измерений и математическая обработка данных / Агаджанов П.А., Дулевич В.Е., Коростелев A.A., Ястребов В. Д. и др.-М.: Советское радио, 1969.-498 с.

2. Ахметжанов А.А., Кочемасов В. А. Следящие системы и регуляторы.-М.: Энергоатомиздат, 1986.-288 с.

3. Аппазов Р.Ф., Лавров С.С., Мишин В.П. Баллистика управляемых ракет дальнего действия.-М.: Наука, 1966.-306 с.

4. Бажинов И.К., Почукаев В. Н. Оптимальное планирование навигационных измерений в космическом полете. -М.: Машиностроение, 1976.-288 с.

5. Навигационное обеспечение полета орбитального комплекса ,,Салют-6"-"Союз"-"Прогресс" / Бажинов И.К., Гаврилов В.П., Ястребов В.Д. и др.-М.: Наука, 1985.-376 с.

6. Бесекерский В. А. Динамический синтез систем автоматического регулирования.-М.: Наука, 1970.-576 с.

7. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования.-М.: Наука, 1975.-768 с.

8. Динамика электромашинных следящих систем / Блейз Е.С., Семенов Ю.Н., Чемоданов Б.К., Якименко Н.М.-М.: Изд-во "Энергия", 1967.-408 с.

9. Брандин В. Н., Васильев A.A., Худяков С. Т. Основы экспериментальной космической баллистики.-М.: Машиностроение, 1974.-340 с.

10. Демидович Б.П., Марон И.А. Основы вычислительной математики. -М.: Физматгиз, 1960.-659 с.- 124

11. Дубошин Г. Н. Небесная механика. Основные задачи и методы.-М.: Наука, 1968.-586 с.

12. Жонголович И.Д. Некоторые формулы, относящиеся к движению материальной точки в поле тяготения уровенного эллипсоида вращения. -Бюллетень ИТА АН СССР, 1960. т. 7, N 7(90).

13. Жонголович И.Д. Возмущения искусственного спутника в гравитационном поле Земли. -Бюллетень ИТА АН СССР, 1960. Т.7, N 10(93).-С.723-756.

14. Кинг-Хили Д. Теория орбит искусственных спутников в атмосфере. -М. : Мир, 1966.-189 с.

15. Клюев Н.Ф. Обнаружение импульсных сигналов с помощью накопителей дискретного действия. -М.: Советское радио, 1963.-111 с.

16. Краснов В.И., Янчик А.Г., Ястребов В.Д. Прогнозирование движения ИСЗ комбинированным методом рекуррентных соотношений. В кн.: Исследования по динамике полета космических аппаратов. -М. : Наука, 1973.-С.73-81.

17. Лебедев А.А., Герасюта Н.Ф. Баллистика ракет.-М.: Машиностроение, 1970.-244 с.

18. Линник Ю.В. Метод наименьших квадратов и основы матема-тико-статистической теории обработки наблюдений.-М.: Физматгиз, 1962.-349 с.

19. Соловьев Г.М., Волков И.И. и др. Некоторые особенности определения плотности атмосферы по эволюции орбит. -Наблюдения искусственных небесных тел, 1977. N 74. -С. 35-56.

20. Хемминг Р. В. Численные методы.-М.: Наука, 1968.-398 с.

21. Цейтлин Л.С. Электропривод, электрооборудование и основы управления. -М. : Изд-во "Высшая школа", 1985.-192 с.- 125

22. Эльясберг П. Е. Введение в теорию полета искусственных спутников Земли.-М.: Наука, 1965.-540 с.

23. Эльясберг П. Е. Определение движения ИСЗ по результатам измерений.-М.: Наука, 1976.-416 с.

24. Яворский Б.М., Детлаф A.A. Справочник по физике. -М.: Наука, 1980.-512 с.

25. Антенная установка ВОЗО. Техническое описание и инструкция по эксплуатации / РНИИ КП, 1976.

26. Изделие СУА "Зефир-А". Программное обеспечение. Общее описание / ГосНПО "Альтаир", 1982.

27. Антенная установка. Рабочий проект. Расчет параметров системы. Часть вторая. Электрооборудование / КБ СМ. Инв. 3841, 1989.

28. Гусев Б.М., Стаценко A.C. Влияние качки на приводы антенных установок корабельных радиотехнических комплексов слежения за космическими объектами // Судостроительная промышленность. Сер. РЛ.-1992.-Вып.6.

29. Гусев Б.М., Стаценко A.C. Об одном способе вычисления углов наведения антенн корабельных радиотехнических комплексов на космические объекты // Радиоэлектронные системы. Сер. ОТ.-1993. -Вып. 1.

30. Гусев Б.М., Стаценко A.C. Способ компенсации ошибок наведения антенн на космические объекты // Радиоэлектронные системы. Сер. ОТ.-1993.-Вып.1.- 126

31. Гусев Б.М., Стаценко A.C., Тумаркин В. И. Формирование контура управления антенного судового РТК в части алгоритмического обеспечения // Радиоэлектронные системы. Сер. ОТ.-1994.-Вып.2.

32. Стаценко A.C. Исследование вопросов снижения динамических нагрузок на приводы управления антеннами // Радиоэлектронные системы. Сер. ОТ.-1994.-Вып. 2.

33. Стаценко А.С. Исследование вопросов повышения точности наведения антенн корабельных радиотехнических комплексов на космические объекты в зенитной области:Дис. . канд. тех. наук / ГосНПО "Альтаир", 1995.-178 с.

34. Яворский B.C., Кондратьев В.М. и др. Баллистическое обеспечение РТС "Фотон" и "Мезон": Отчет о НИР / МО СССР, 1970.-206 с.

35. Яворский B.C., Кондратьев В.М. и др. Разработка баллистических задач на ЭВМ "Минск-32" ■для судов ОМКИК: Отчет о НИР / МО СССР, 1971.-124 с.

36. Крюкова 0.П., Кондратьев В.М. и др. Изделие "Программ-ник". Специальное математическое обеспечение формирования программы наведения антенны РТС "Подснежник". Техническое описание / ГосНПО "Альтаир", 1976.-123 с.

37. Лохов В.М., Кондратьев В.М. и др. Анализ и оценка БО ОНИП'ов и КРТК НАКУ в 1979 г: Отчет ОИР / МО СССР, 1979. -154 с.

38. Лохов В.М., Кондратьев В.М. и др. Анализ и оценка БО ОНИП'ов и КРТК НАКУ в 1981 г: Отчет ОИР / МО СССР, 1981. -152 с.

39. Лохов В.М., Кондратьев В.М. и др. Анализ и оценка БО ОНИП'ов и КРТК НАКУ в 1982 г: Отчет ОИР / МО СССР, 1982. -184 с.- 127

40. Яворский B.C., Кондратьев В.М. и др. Разработка баллистического обеспечения ОНИП'а на ЕС ЭВМ: Отчет о НИР т. 1 / МО СССР, 1983.-87 с.

41. Яворский B.C., Кондратьев В.М. и др. Разработка баллистического обеспечения ОНИП'а на ЕС ЭВМ: Отчет о НИР т. 2 / МО СССР, 1983.-107 с.

42. Лохов В.М., Кондратьев В.М. и др. Анализ и оценка БО ОНИП'ов и КРТК НАКУ в 1983 г: Отчет ОИР / МО СССР, 1983. -192 с.

43. Лохов В.М., Кондратьев В.М. и др. Анализ и оценка БО ОНИП'ов и КРТК НАКУ в 1984 г: Отчет ОИР / МО СССР, 1984. -156 с.

44. Лохов В.М., Кондратьев В.М. и др. Испытания и совершенствование БО ОНИП'ов и ОМКИК НАКУ в 1985 г: Отчет ОИР / МО СССР, 1985.-25 с.

45. Лохов В.М., Кондратьев В.М. и др. Испытания и совершенствование БО ОНИП'ов и ОМКИК НАКУ в 1986 г: Отчет ОИР / МО СССР, 1986.-29 с.

46. Любарец И.Ф., Кондратьев В.М. и др. Испытания и совершенствование БО ОНИП'ов и ОМКИК НАКУ в 1987 г: Отчет ОИР / МО СССР, 1987.-16 с.

47. Янчик А.Г., Кондратьев В.М. и др. Алгоритмы баллистического обеспечения ОНИП'ов и ОМКИК НАКУ. Учебное пособие, кн. 3 / МО СССР, 1988.-138 с.

48. Янчик А.Г., Кондратьев В.М. и др. Алгоритмы баллистического обеспечения ОНИП'ов и ОМКИК НАКУ. Учебное пособие, кн.4 / МО СССР, 1988.-133 с.

49. Янчик А.Г., Кондратьев В.М. и др. Испытания и совершенствование средств БО ОНИП'ов и ОМКИК НАКУ в 1988 г: Отчет ОИР / МО СССР, 1988.-101 с.- 128

50. Янчик А.Г., Кондратьев В.М. и др. Точность прогнозирования КА "Молния-З": Отчет о НИР / МО СССР, 1989.-16 с.

51. Янчик А.Г., Кондратьев В.М. и др. Испытания и совершенствование средств ВО ОНИП'ов и ОМКИК НАКУ в 1989 г: Отчет ОИР / МО СССР, 1989.-119 с.

52. Янчик А.Г., Кондратьев В.М. и др. Испытания и совершенствование средств ВО ОНИП'ов и ОМКИК НАКУ в 1990 г: Отчет ОИР / МО СССР, 1990.-114 с.

53. Специальное баллистическое программное обеспечение "Гранит": Отчет о НИР / Кондратьев В.М., Козин Р. Г., Тишкин В. А. и др. / МНИЦ МС РФ, 1991. -243 с.

54. Кондратьев В.М. Изделие ЕСУА. Программное баллистическое обеспечение. Руководство оператора / ГосНПО "Альтаир", 1992.-58 с.

55. Кондратьев В.М. Изделие ЕСУА. Программное баллистическое обеспечение. Описание программы / ГосНПО "Альтаир", 1992.-89 с.

56. Кондратьев В.М. Изделие ЕСУА. Программное баллистическое обеспечение. Текст программы / ГосНПО "Альтаир", 1992. -377 с.

57. Гусев Б.М., Кондратьев В.М. Исследование математической модели силового привода наведения на КА трехосной корабельной антенны. -М., 1997. -14 с. -Деп. в ВИНИТИ, N 2550-В97.

58. Гусев Б.М., Кондратьев В.М. Минимизация функционала вариаций параметров трехкоординатного наведения корабельной антенны на КА. -М., 1997. -8 с. -Деп. в ВИНИТИ, N 2795-В97.- 129

59. Кондратьев В.М. Инерциальный поиск КА при наведении корабельных антенн. -М., 1997. -11 с. -Деп. в ВИНИТИ N 658-В97.

60. Кондратьев В.М. Метод установления связи со связными спутниками наземных радиотехнических комплексов // XX научно-техническая конференция ЦНИИ "Комета": Тез. докл. -М., 1997.

61. Кондратьев В.М.Бодрова А.Г., Комарова Т.В. Разработка программы расчета целеуказаний на ПЭВМ для системы управления антенной В030 "Вега": Отчет о НИР / НПО ИТ, 1997.-194 с.

62. Гусев Б.М., Кондратьев В.М. Исследование математической модели возмущенного трехкоординатного наведения корабельной антенны на КА. -М., 1998.-12 с. -Деп. в ВИНИТИ, N 504-В98.

63. A function vhperizentr(var a,e,w, sni: real) : real;

64. ГСК **'); \ vectorgskl.); ',vectorgsk[2]); ',vectorgsk[3]);165