автореферат диссертации по авиационной и ракетно-космической технике, 05.07.12, диссертация на тему:Выбор орбитальных структур космических систем дистанционного исследования Земли с учетом управления ориентацией линий визирования аппаратуры наблюдения



о

7 Г. Л?

î":cï:î! a;"*С.Г1.!СОГО~Ш?.л

Ka прлглх рукописи

БСР::ссз Алексея глл<?нткиоз»»< 3W30P орзпталышх структур г.ос:-":чес"л::: састгн

дпсташшоннсто кссл2д03яш 33!1л1 о угстсч упрлч.тзп::я

OFHEHTñiiüEi л:ш:'п шшровгсод глшйратурц нлзл::л2И"ta

Сгсаг'альмэсть 05.07.12 Лчстакяиошгыв аг?саос:-;>!оспгз нссл^дсглг,::-s"

днсс?ртпц:н1 ::д coiicü'íüücí учсисЛ стспсни ка[[д:'"атл тспггггаскнг пук

Сгмар-î ,'/ ; /

//

1ЭЭ4 г. /~f"/

работа ципоаиена е Саиарсйс^: государственном вэрскосш-чесхсм университете ккгии академика С.П.Королева

Научный руководитель: кандвдат наук, доцент

П.С.Бедоконоа

СЗициалышс оппонент: доктор технических пгук, профессор Б. Т. Бсбрскк;:ков

¡саг;д:;дат *е»:нчвси;1г , доаеит Е.Б.ССродов

ведущее прсипркгтйг! ЦеУад^гыюг с'псщ;;:г;:ойрог-1!;;с;э консгрук»с5?сксз 'сиг© (

глзага состоктса ~8~ а^р^.?-i.cz::, г. и ------- часой

ва з^егдак;;1.! дкееврглваой^ого cos.sr.il -Д ОЗЗ.С7.СЗ С^фско-го госуДЕрстаслиого агреясси:.ч^сксго айа-

цеких^ С.П.Королева по адрес?: <Н30СЕ, г.Ссж^рл, Пос:;сгсг.©г иоссг, 54.

го го су;,:.рсх2 с; л.ого «;?с:сос*;.т:ссг:сго уиг:£срсг;1стг Сыиьн ск-С Д1. Королева

авюрсС-ерат разосгап

еИ г.

- г. -

с: :..: : гг-Зз;:.;

2tr*2. 3 ю'-сгл cpn ре-'г.т::!1 цзлого

гг.». а прккгадкпя ггспоячауогся п.'.'п п?од:яс.г5газтсл Rcao.v.sí-

i!n->ot't:îni.->, при прогздеяа:! дистанчг.е::::-»:: tocw-

-tsck:;:: иселглосап::^ Зсмг:* i: с якисг.ьз косч'.:пгскпи rc-s-

п^зясез ''.'.з.та'.окпл. Зри гтоя кг^ег^-ияя, пойтзс.-ал так-:.5 п:;-:-.:, гапр!'!?-??, а ;:!;тсрзсах метеоролог::!'. nr.it оspaî.j скругачтел должна позволит:, проводить достатст.^о

процзссоз, протскаг^ия ка пое~р^:;ост:1 з-чля •;.-:! s rtmocícpc. Для идент!к?икац::и ::акого-я::5о процесса пзс5код::::ч, зо-пзргих, определенное кг^-еркация ( гэра^тер.чзусмсэ, i:;npi'rsep, разрешением, контрастность") пзобр^ггиия к т.д.), а г-о-зтсрих, Фиксация посдедогатзгмпх Саз процесса, достигло:«.! путем обновления ИК^ОрмаЦИН С ПЗр^СД^ЧЧОСТЪЭ til Ш123 ТргбуемсД. В СЗПЗИ С

одна из npo£„v±:( диста::-Х!Сй!::1х космических нсс.^едозаппл гга;:.г.;та-стся л похучен::и требуемого качэстга с задатюД пери-

одичностью а? оСаоппо'.къ. Для зтоп прсЗле:-' np:¡ сущест-

венное дш:ак:;кв предзееоз з?ззугается недостаточна?!

применение одкчочння космических аптратоэ «абдгмекия (КЛП). В этом случае нзсЗгед¡г^моднппост:» исгет обеспечить лизь спутниковая с:!стс>:а (СС) - со-о::упмость "ГЦ, согласованно дсчгу-цнхел по определен::",;*! орбитам и есупзстэдпг-;:!Я сбор, обработку, хранение il пгрздачу тиг^ор-^.шмч потрзгмтзлгм.

Спосоэность СС г:шод::ять стопптг) ::зл задату ко полу-

чении ;«!:Зор:;ации T?cî"c:!oro г.ат serra с п-/р:!сд:гшость::>

ев обновления (пгрмодгггпостьч гьбггдгккл) во гемоге:; определяется баллистическими аспз::т-:::; <?<s Разработка, соз-

дание и гг.спгуат-цмг! СС трз5узт 3s:r::'лтсрг:а.тмглх затрат, снизить котор'лз îîcrjso г:-?-::: гггСсрд асзстсрст::!Э сооснсваншя проектных резекий i;a этапаз прозкт::ропаии:з. В сг>лзи с этим актуалы:":!и ^зг.-г^тсл зопроси создан::.! и согсрпгнстяог.ан1!л теорзткчасхия петодеэ, алгеритиэтзе.-.ого и протравного оюспотз-ния решения задач блл.тметн'госясго прсзкт!:рсга::ня СС.

На начальном этаг.з еалднст:гчсс::ого прсз::т::рога::ил СС, отличавшегося принятием ряда предполс-зин*! (о иоде.';:! дги-хенна, надежности систем КАИ и т.д.), ocsiossicrt и наиболее сложной является задача ensopa ОС, »растеризуемся сец::м ::олит1естзсм

- 'J- -

о

l'.ftH - tl îi 1>с::тсрсм начальных србиталькиа параметров - 6 . Задача EtiOcpa ОС, зхя^чавазя с сбцеу случае синтез ОС и анализ баллистической сЗДектисиости СС, с той или иной степенью учета реальных условий функционирования СС решалась различны«!! авторами. Среди отечественных авторов ¡¡одно назьать Каримова К.Н., Боброн-никоЕа Б.Т., Быркосс Б.П., Власова С. I,. . Галиерг» П.Н., Цаиона П.Л., Ноглева Г.В. , Иестерекко О.П.. Разумного 10.Н., Саульского Г..К., Скребусевского b.c. и их коллзг. 1:нн рассматривались СС как периодического, так и непрерывного наблюдения. Ï, если ресе-ние задачи о непрерывное зелесбэоре б основном у-е завершено, то в проблеме ьибера ОС СС периодического иабдздеикз остается ецр »шогс вопросов, требукких своего ресенпл.

Ь задаче синтеза ОС СС п_pî;од;:-: сcî:oro кабгэдепия пока от-сутстзуит и«тода ск?сдс£с-;;;:л абсолютного спты:у:-.а, ток как все списанное способа рейсам содержат упрсца^ие предположения (постулата) о прпнадлепкости СС к определеннее;- класс (¡:апри-sî^P, постулируется одкои^р^рутность СС, nxii кикематическав правильность СС, j:îh использование "цепочзк" Г.Л1;). Это позволяет в !:ахщси :;с.:;::рет::с~! случае говорить с сптг^а-ькостн

по.2Учае;»1!3! ОС, г. s:а близость к а5сс«;:тксспгсг-5ГМ7 требует до-no.;H:!ve.Tb?;;'ï uccsczczauiiz. Сспсглл-.г иапрйЕаскпл поьекг ecoei-na вг.гьчи слитом ОС, г-сгигаек^с газ; г.т вг.тсраху., гакхвчаэтед ь p«ccî;oTpti::;.i i;guix (мьксс cc-r,;i-) критсрксо спти^дьисстн, s учете дсполи:тс8ыад£ ycaosKiï е: тс£п»чсск:1х ограничение, d доказательстве спткмаяькостк кап близости к ептп^адьки:-! резенай, по-с того иг;; :;;;ого пое-гудати, D распростране-

нии результатов ггссдегювднпй L одного постулата i:a более

инрокий кдасс ОС СС.

При решении задачи анализа баллистической г4«>ективност!; СС имевшиеся точные методы (в пределе - имитационное моделирование) требуют значительных срсмснких затрат, что часто явлг.етск неприемлемым !:2 ранних этапах проектирования, когда задачу анализа необходимо рсвать кногохратно длк разднчиих вариантов СС. .Ьместе с этим, еусествуюцие аналитические и полуаналитические методы обычно поп год пи дкпь для узкого класса СС (например, для СС на одинаковая кругоьых орбитах). В свизн с актуальной является

задача разрьботкп ирпблкисп!:!!! "Guctpuk" ыетсдсв еааяис-

тической &гфектив!юсти СС, которые, с од;:оа стороли, позволили

бы сократить трудоемкость по сравнения с имитационным моделированием при приемлемой потере точности, а с другой стороны, охватывали бы достаточно иирокиа диапазон возмояных значений начальных условий, то есть не содергали бы гестких ограничений на класс анализируемых СС.

Таким образом, задача выбора ОС, включающая синтез ОС и анализ баллистической эффективности СС, является сложной и актуально я научно-технической проблемой, требукаей своего резания.

ИгЛЬ. оя^о^м состоит в повыяении баллистической эффективности СС дистанционного исследования Земли и атносферы (уменьшения потреоного количества КАН для обеспечения заданной периодичности наблюдения) на ранних этапах проектирования путей разработка методического, алгоритмического и программного обеспечения выбора оптимальных ОС с учетом технических свойств КАН, под которыми понимается возможность управления ориентацией линий визирования (ЛВ) аппаратура наблюдения.

Нахзнгя наляааа,- Новыми научными результатами и положениями, выносимыми на защиту, являются:

1) постаног.-са и итерационный метод реяеиия совместней задачи синтеза ос и определения номинадьныа законов управления ориентацией ЛВ аппаратуры наблиденкя КАН, входящих в СС;

2) постановка и алгоритм репения задачи синтеза ОС СС периодического наблюдения с учетом времени обслуживания;

3) методика и быстродейстЕусциЯ алгоритм приближенного анализа баллистической эффективности СС произвольной структуры;

4) постановка и алгоритм ревения задачи определения ногзи-надьных законов согласованного управления ориентацией ЛВ аппаратуры наблюдения КАЯ, вводящих а состав СС:

Кроме этого, на эаянту шносится программный комплекс оеше-ния совместной задач« синтеза ОС и определения законов управления ориентацией ЛВ аппаратуры наблюдения КДН, входялих в СС.

Практическая ценность работы определяется разработанным алгоритмическим и программным обеспечением реиения задачи зыбера ОС СС периодического наблюдения. Созданный программный комплекс для реаения совместной задачи вкдвчает в себя программы для ранения частных задач синтеза ос, анализа баллистической эффективности СС и определения номинальная законоп управления ориентацией ЛВ аппаратуры наблюдения КАН, которые могут использоваться

как в составе комплекса, так и автономно.

Результаты, полученные в диссертации, внедрены в практику работы Центрального специализированного конструкторского бюро (г.Самара) и Конструкторского бюро машиностроения (г.Миасс). Использование разработанного программного комплекса на ранних этапах проектирования позволяет повысить качество проекта за счет ьолее полного учета технических свойств КАН.

Работа является составной частью научно-исследовательской работы, проводимой на кафедре динамики полета и систем управления и в НИЛ-38 СГАУ.

Достоверность результатов, полученных в работе, подтверхде-на результатами численного моделирования по более полным математическим моделям.

дпг.пйдния оадптц- основные результаты диссертации были доложены «втором на ХХ1П-ХХУ Чтениях К.Э.Циолковского (Калуга, 1988-1990 гг.), на Всесоюзном семинаре "Вопросы анализа и синтеза космических систем" (Ыосква, 1988 г.), на 1У-Т Всесоюзных и VI Всероссийском научных семинарах по управлению движением и навигации летательных аппаратов (Куйбывев, 1989, 1981, 1993 гг.), на III Всесоюзной иколе-семинаре "Динамика, управление полетом и исследование операций" (Клин, 1990 г.), на Втором Российско-китайском симпозиуме по космической науке и технике (Самара, 1992 г.), на научных семинарах кафедры динамики полета и систем управления Самарского государственного аарокосмнческогс университета (Самара. 1988-1994 гг.).

Личный вклад. Л пушмтит все результаты диссертации Получены лично автором, основные мз них опубликованы в 12 печатных работах, список которых приведен в конце автореферата.

г тру г тупя и оа-ьем чиггептяпии Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы из 112 наименований . Обвий объем работы 162 страницы, в том числе 30 рисунков и 7 таблиц.

, *

Содержание работы

зд «»««»ими обосновывается актуальность м сложность рассматриваемой » диссертации проблемы, излагается современное состояние вопроса с обзором имеющихся по нему публикаций, формули-

руется цель диссертации, показаны пути ее достижения н приводится краткое содержание последующих глав диссертации.

й первой г»яна обосновывается и формулируется постановка совместной задачи синтеза ОС ч определения номинальных законов управления ориентацией ЛВ аппаратуры наблюдения КАН, приводится метод ее ревения.

При решении задачи синтеза ОС обычно предполагается, что ЛВ аппаратуры наблюдения КАН имеет постоянную по времени ориентацию относительно местной вертикали, а возможность управления ориентацией ЛВ рассматривается на последующих этапах проектирования СС, когда учитывается динамика функционирования СС под воздействием возмущений. Однако ОС, получаемые при решении данной задачи в предположении нулевого номинального управления ориентацией ЛВ, обладают некоторой баллистической избыточностью, под которой для СС периодического наблюдения может пониматься осмотр некоторых точек заданного района с периодичностью меныхе требуемой. Избыточность может иметь методическую и физическую составляющие. И если методическую компоненту можно устранить при синтезе глобально оптимальной ОС, то физическая - имеет объективный характер (например, "сгущение" трасс у полисов, увеличение вирины полосы обзора вдоль янроты для круговых орбит по мере удаления от экватора) и в той или иной мере присутствует всегда.

Наличие баллистической избыточности интерпретируется в работе как определенный резерв СС, который может быть использован для повыаения ее эффективности. 3 качестве средства уменьаення избыточности (повыаения эффективности) СС рассматривается согласованное управление ориентацией ЛВ аппаратуры наблюдения всех ХАН, входящих в состав СС. При этом задачи синтеза ОС и определения номинальных законов управления ориентацией ЛВ решаются совместно. В качестве параметра управления принимается угол отклонения ЛВ аппаратуры наблюдения от местной вертикали в плоскости, перпендикулярной плоскости орбиты. Целесообразность постановки совместной задачи синтеза ОС и определения законов управления ориентацией ЛВ подтверждается высокой чувствительностью при синтезе ОС характеристик СС (общего числа КАН и периодичности наблюдения) к изменению угла обзора аппаратуры наблюдения.

Рассматриваются СС на круговых низковысотных наклонных орбитах, осуществляющие периодическое наблюдение заданного аирот-

- в -

кого пояса Земли Ф. Параметры аппаратура и условий наблюдения задаются вектором Г, вклгачакщим одинаковые для всех КАН угол обзора аппаратуры - 7, минимальный угол возвышенна КАН над горизонтом и максимальную дальность. Основным ограничением, которое долхно обеспечиваться на интервале времени (0 >Тсув'> ведается г*, где г* - задаваемая баллистическая периодичность наблюдения, характеризующая возможности СС, обусловленные только ее

ОС. Требуется определить часть вектора начальных орбитальных па-

о

раметров - й2 и управление - 0, минимизирующие обцее число КАН:

вг.о (1)

о со

где 0 -(в,,й2) - полны."» вектор начальных орбитальных параметров;

в^=(Н,х); Н, 1 - высота м наклонение (за-

даптсв), и^ ^ - долгота восходадего узла м начальный аргумент внроты ¿-го КАН; £ - детерминированные возмувения от солярного сгатия Земли.

Предложен метод ревенкя задачи (2), вклячаювий ее декомпозиция на рад частных задач и итерационный алгоритм их последовательного ревенив. Частными задачами является известнее задача синтеза ОС при отсутствии управления ориентацией ЛБ, состоецая в определении

в*оР1Гагв «(ва^.Г-е.Т^.в^.ОаоЛ^г*) .

в° (2)

задача определения законов управления ориентацией ЛВ для СС с

заданной ОС

0ор^аг8 ^п г^О^ГД.Т^.Н.«0) .

о 4 '

гп = 1-п«0оРг1®'Г'£»1^,'н'в°>

и задача анализа балластической аффектнвкоств СС с заданной ОС, позвоавэвав получить аавасииость периодичности от вароты ф « Ф

Для решения задачи (1) предложен следующий алгоритм:

* т»

1) для заданных tn и Г ревается задача (2) - определяется верхняя граница числа КАН - NB. Выбирается ваг по N - ЛИ и вычисляется текущее значение n'

2) несколько раз ревается задача (2) (вместо t* используются изменяющиеся значения t ), определяется зависимость H(t )

С1> П 11> п

в окрестности N , с помощь» которой находятся t (N ) и

о < 1 > п

9 (N );

3) решается задача анализа (4) - в результате получается зависимость t„(Ф). позволяющая выделить те широты (или поддиапазоны вирот), для которых целесообразно с помощью управления ориентацией ЛВ пытаться уменьшить tn;

4) в результате решения задачи (3) определяется минимальная

периодичность наблюдения t" , которая может быть обеспечена с

11)

помощью управления ориентацией ЛВ для текущего значения N ;

*

5) если полученная периодичность не превышает требуемую tn, то текущее значение количества КАН уменьшается на At) и вычисления продолжаются с этапа 2 для нового текущего значения NCi>.

Далее расчеты ведутся до выполнения условия t" >t . Если же для

и *

очередной итерации условие tn >tn выполнено, то это означает,

что на предыдущей итерации были получены искомое минимальное ко-

■ о

личество КАН в СС - Н__. и соответствующие ему Q___ и U *.

орт opt. opt.

Выбор числа КАН в СС в качестве изменяющегося с некоторым шагом параметра при поиске решения позволяет (из-за целочислен-ности N) при ДН=1 находить точное реаение задачи и, кроме этого, монотонный характер зависимостей N(t-n) гарантирует сходимость метода, а целочисленность N - конечность числа необходимых итераций.

В первой главе описаны такзе основные соотношения моделей движения КАН и процесса землеобзора, используемые в работе.

Частные задачи (2)-(4), используемые в опкеанном методе, рассматриваются в главах 2-4. ^

Во второй главе рассматривается традиционная задача синтеза ОС СС (2) с периодичностью наблюдения меньше суток. При этом выявлены дополнительные условия, учет которых в ряде случаев может привести в получению ОС с меньшим -числом КАН.

Одним из этих условий является использование в качестве од-

о

ного аз параметров оптимизации (вместе с О,) времени обехугива-

ния ь06сл> П°Д которым понимается время пребывания любой иг точек осматриваемого района Земли в зоне обзора КАН.

В известных методах синтеза ОС (с постулированием одноиар-прутности или использования "цепочек" КАН) СС представляется состоящей из некоторого количества подсистем, включающих одинаковое число КАН. В обоих случаях количество подсистем и число КАН в каждой подсистеме определяется почти независимо друг от друга. Показано, что с помочь» ^06сд удается связать количество подсистем и число КАЯ в каждой, а разное влияние ^обсд на каждую из

этих величин делает возможным использование t _ в качестве

обсл

одного из параметров оптимизации при синтезе ОС.

Описаны алгоритмы синтеза ОС СС зонального периодического наблюдения с учетом времени обслуживания при использовании постулатов об одномаршрутности СС и об использовании "цепочек" КАН. Приведены результаты численных расчетов по указанным, алгоритмам. Для некоторых исходных данных число КАН в СС при проведении оптимизации по t0£CJ, уменьшалось на 30% по сравнению со случаем

^обсл^обсл при прочи* Равных условиях .

Для наклонных орбит при использовании "цепочек" КАН доказана возможность появления участков пояса Ф, для которых нарувают-ся требования по периодичности наблюдения, если ОС "строится" по нижней щироте пояса Ф, что используется в некоторых описанных методах синтеза ОС. Ранее О.П.Нестеренко и С.А.Грибковым при решении задачи синтеза ОС СС непрерывного Глобального землеобзора способом, отличным от приведенного в данной работе, установлена возможность появления неосматриваемых участков поверхности Земли, если выбор числа плоскостей орбит ведется из условия заполнения полосами непрерывного обзора определенной фиксированной . широты. Таким образом, делается вывод, что выполнение условия наблюдения нижней широты с заданной периодичностью наблюдения не гарантирует выполнение этого условия для все* широт <р.« Ф, т.е. ОС СС нельзя "строить" по нижней широте. При синтезе ОС СС необходима проверка приводимых в работе условий для широт ф « Ф, т.е.. необходим "просмотр" района Ф с некоторым шагом Дф. В случае невыполнения условий надо добавлять дополнительные плоскости орбит для заполнения образующегося промежутка между полосами обзора." При добавлении новых плоскостей орбит для определенных исходных данных может оказаться предпочтительным с точки зрения

минимизации числа КАН в СС несимметричное разнесение плоскостей орбит по экватору. Численные исследования подтвердили сделанные выводы - при несимметричном разнесении получалось- на 1-2 плоскости орбит меныве, чем при симметричном.

В третьей главе рассматривается задача анализа баллистической эффективности (4), которая для СС периодического наблюдения состоит в определении периодичности наблюдения заданного района. При этом решение задачи (4) для широтного пояса сводится к решению задачи анализа для конечного числа ойрот Ц> е

Приведена математическая модель осмотра СС широтного пояса Земли, в которой процесс осмотра каждой вироты представлен в виде заполнения интервала 21С отрезками известной длины, отстоящими от начала интервала на известном расстоянии, описаны соотношения для перехода от исходных данных' к параметрам модели

Сформулирована постановка расаиренной задачи анализа процесса осмотра СС широтного пояса Земли. Расаирение постановки задачи связано с возможностью анализировать совместное функционирование группы КАН, х&гдий нэ которых может иметь различную бортовух> аппаратуру (в том числе на каждом КАН мохет быть аппаратура различных типов) с различными режимами и условиями наблюдения и законами управления ориентацией ЛВ (в том числе и для различных типов аппаратуры на борту одного КАН), а также каждый КАН может находиться на своей, отличной от других орбите.

Приведены методики и алгоритмы приближенного решения расширенной и, в качестве ее частного случая, исходной (используемой при ревении задачи совместного выбора ОС и законов управления ориентацией ЛВ) задачи (4). особенностью данных алгоритмов является разделение всех используемых числовых данных на группы по частоте их применения с целью выделения в процессе решения задачи двух этапов. На первом этапе проводится основная вычислительная работа, в результате которой осувествляются предварительные расчеты и формируются начальные массивы информации. На втором этапе с помочь» сформированных массивов производится непосредственное определение характеристик осмотра заданного широтного пояса Земли. Подобный подход позволил сделать рассматриваемые задачи (особенно расширенную) реааемыжи за приемлемое время на персональных ЭВМ класса 1ВМ РС АТ.

в четвертой главе описаны методика н алгоритм определения

законов совместного управления ориентацией ЛВ аппаратуры КАН, входящих в СО, с целью уменьшения периодичности наблюдения.

Решение частной задачи (3) в работе сводится к решению для ряда последовательных моментов времени } вспомогательной задачи, состоящей в определении вектора управления, обеспечивающего беспропускной осмотр района Ф к заданному моменту времени На угол и скорость изменения угла отклонения ЛВ наложены ограничения. Критерием оптимальности управления служит минимизация суммарного отклонения ЛБ для всей СС, что соответствует минимизации энергозатрат. Используется та же математическая модель осмотра широтного пояса Земли, что и в гл.З.

Вспомогательная задача решается в два этапа: сначала получаются решения для конечного числа широт ф в Ф, а затем происходит их взаимоувязка из условия ограничения на скорость переориентации ЛВ. Подучены достаточные и необходимые условия беспропускного заполнения полосами обзора КАН широты ф. При этом в достаточные условия входят компоненты, зависящие от управления. После тождественных преобразований достаточные условия приняли форму линейных ограничений в задаче математического программирования, а поиск решения, удовлетворяющего достаточным условиям, с математической точки зрения эквивалентен поиску начальной допустимой точки в задаче линейного программирования, который осуществлялся с помощью 1-го этапа двухэтапного симплекс-метода. Условия взаимоувязки решений по скорости переориентации ЛВ записываются в разностной форме через углы отклонения ЛВ для соседних широт и после преобразований также приняли вид линейных ограничений с .последующим аналогичным решением.

Если для очередного момента времени ^ существует решение вспомогательной задачи, то это означает, что т.е. най-

дено решение частной задачи (3).

Разработан алгоритм реоения исходной задачи, включающий алгоритм для вспомогательной задачи. При этбК все соотношения алгоритма получены без использования информации о взаимном . расположении КАН. Поэтому указанный алгоритм может быть применен к ' для группы КАН, произвольна размещенных ка круговых орбитах одинаковой высоты и наклонения. Кроме этого, алгоритм может быть применен как для отдельной вироты и широтного пояса, так и для района Земли, ограниченного >ю широте и"по долготе.

Приведены примеры численных расчетов, подтверждающие работоспособность методики и алгоритма.

Нтт?.я главя посвяаеиа описанию программного комплекса для персональной 2ЕН класса ТЕМ РС АТ, в котором реализованы разработанное алгоритмы. Е этой главе такхе приведены результаты ре-г.енмя ряда задач г.ыбора ОС СС с учетом управления ориентацией ЛВ аппаратуры наблюдения КАИ. Для рассматривавшихся вариантов исходных данных Быигрцп по числу КАП в СС от использования всомох-но.'ти управления ориентацией ЛВ составил до 30%.

Зчк.точение содерзит выводы, сделанные по результатам проведенных исследований. Креме этого, промежуточные выводи находятся в "сице каядоЯ главы.

Основные результаты работы

1) показана возможность повызеиия баллистической эффективности СС (уменьшения потребного количества КАЛ для обеспечения заданно:! периодичности наблюдения) при учете на этапе синтеза ОС возможности управления ориентацией ЛЗ аппаратура наблюдения. С^ерчулирозана и обоснована целесообразность . рассмотрения совместной задачи синтеза ОС СС и определения законов согласованного управления ориентацией ЛВ аппаратуры наблюдения КАП. Предложен :<етод репения совместной задачи посредством ее декомпозиции на частные задачи синтеза ОС, определения номинальных законов управления ориентацией ЛВ и анализа баллистической эффективности СС и их последующего итерационного взаимосвязанного решения;

2) сформулирована постановка частной задачи синтеза ОС СС периодического наблюдения с учетом времени обсдухивания, используемого з качестве одного из парг^етров оптимизации. Показано, что в ряде случаев это приводит х получению СС с меньним количеством ПАЯ, необходимым для обеспечения заданной периодичности наблюдения, чем при синтезе ОС без учета Бремени обслуживания при прочих равных условиях. Приведены алгоритмы синтеза ОС СС периодического (с периодичность» наблюдения менее суток) зонального наблюдения на круговых орбитах с применением принципа одг.о-иаргрутностн и "цепочек" КАП. При использовании "цепочек" КАН и проведении наблюдений на обеих ветвях наклонных орбит доказано, что несимметричное разнесение по долготе эосходпцего узла плое-

костей орбит может быть предпочтительным с точки зрения кинкмн-эации числа КЙН в СС по сравнению с симметричным;

3) разработаны методика и быстродействующий алгоритм приближенного определения периодичности наблюдения спутниковой системой широтного пояса Земли, позволяющие анализировать совместное функционирование группы КАК, каждый из которых мохет иметь различную бортовую аппаратуру (в тон числе на каждом iCAH может быть аппаратура различных типов) с различными режимами и усяоб»;-ями наблюдения и законами управления ориентацией ЯЗ (в том числе и для различных типов аппаратуры на борту одного КАН), а так^з каждый КАН может находиться на своей, отличной от других орбите;

4) разработаны методика и алгоритм решения задачи определения законов согласованного управления ориентацией ЛВ аппаратуры наблюдения КАН СС при условии минимизации периодичности наблюдения широтного пояса Земли. При этом задача сведена к итерационному решению для ряда последовательных моментов времени вспомогательной задачи. Показана сходимость итерационного процесса. Сформулирована постановка решаемой на каждой итерации вспомогательной задачи, состоящей в определении оптимальных (с точки зрения минимизации углов отклонения ЛВ) законов управления ориентацией ЛВ, обеспечивающих беспропускной осмотр широтного пояса к Фиксированному моменту времени. Решение вспомогательной задачи сведено к реаению совокупности задач линейного программирования;

5) создан программный комплекс (ПК) решения совместной задачи синтеза ОС СС и определения законов согласованного управления ориентацией ЛВ аппаратуры наблюдения КАН для персональной ЭВМ класса IBM PC AT 386/87. ПК включает программы для решения всех частных задач, взаимодействующие с помочью командного файла и Файлов данных: Подобная структура позволила уменьшить объем оперативной памяти, необходимой при применении ПК, и использо-

- езть каждую из программ автономно для решения частных задач.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Белоконов И.В., Борисов A.B. К вопросу синтеза несимметричных спутниковых систем землеобзора //Тр. XXIII Чтений К.Э.Ци-олковско.го. Секция "Проблемы ракетной и космической техники". - К.: НИЕТ АН СССР, 1989. - С. 35-90.

2. Белоконов п.В., Борисов A.B. Синтез орбитальных структур одномарзрутных спутниковых систем //Тр. XXIV Чтений К.Э.Циолковского. Секция "Проблемы ракетной и космической техники'. -П.: 1ШЕТ АН СССР, 1990. - С. 31-38.

3. Белоконов И.В., Борисов A.B. Возможный подход к Формированию баги знаний экспертной системы синтеза спутниковой системы землгобзора // Тез. докл. III'Всессгаз. аколы-семинара "Динамика, управление полетом и исследование операций". - И.: Изд-во МАИ, 19S0. - С. 73-74.

4. Белоконов И.В., Борисов A.B., Бязин В.А., Цербатых В.И. Интеллектуальная система Еыбсра практических алгоритмов решения задач проектирования движения систем ЛА //Сб. докл. Всссоюз. научно-технической конф. "Интеллектуальные слетели в какннострое-нии". Ч. 2. - Самара: Ci> ИНАП АН СССР, 1991. - С. 21-24.

5. Белоконов U.E., Борисов A.B. Синтез орбитальной структура спутниковой системы методом аппроксимирующих алгоритмов //Га-гаринские научные чтения по космонавтике и авиации, 1Э90, 1991 гг. - Наука, 1991. - С. 237-233.

6. Белоконов Л.З., Бе'рясоэ A.B. Определение времени осмотра енротного слоя для спутникозсЯ смсТе;:и наблюдения произвольной структура //Тр. SSV Чтеннл 5.Э.Циолковского. Секция "Проблехы ракетной и гсосдагческоЛ ^еяннкн". - II. : 1ШЕТ АН СССР, 1991. - С. G3-72.

7. Esloltonov I.V., Eorlsov A.V. Analysis and Synthesis of Satellite Systeas for Remote Earth Research //The Second Rueeí-ün-Chir.a Symposium er. astroributical science and technique: Abstract. - Russia, Samara, 30 June - 4 July 1992. P. 226.

5. Борисов A.B. Управление ориентацией космических аппаратов спутниковой системы дистанцнс,:мого исследования Земли // Canapés. азиац. нн-т. - Самара, 1992. - 12 с. - Деп. в ВИНИТИ 04.08.92 Н: 2Е61-В92.

5. Борисов A.B. Синтез орбитальных структур спутниковых систем землсобзора с учетом Бремени обслуживания //Самарск. аьи-ац. ::н-т. - Самара, 1992. - 12 с. - Деп. в ВИНИТИ 04.08.92 П: 2502-В92.

10. Белохояоа П.В., Борисов A.B. Автоматизированный синтез структур систем ПСЗ для дистанционного исследования Земли //lie-следование Земли кз космоса. - 1992. - Н: 6. - С. 79-84.

11. Борисов A.B. К вопросу синтеза орбитальные структур спутниковых систем с учетом управлении ориентацией косыическык аппаратов //Сб. докл. VI Всерос. научного семинара по управлзк»;.,) движением и навигации летательных аппаратов. - Самара, 1994. -С. 25-29.

12.Борисов A.B., Германов В.А., Мантуров А.И. Определение характеристик осмотра Земли группой КА с произвольным составом аппаратуры наблюдения //Сб. докл. VI Всерос. научного семинара по управлению движением и навигации летательных аппаратов. - Самара, 19Э4. - С. 30-31.

Подписано в печать 25.02.94 г. Фермат 60«84 1/16. Офсе.кал печать. Усл. печ. л. 1,0. Уч.-изд. л. 1,0. Тирак 100 экз. Заказ {!:. /А-.? . г.Самара, СГАУ, ул.Ульяновская, 18. Участок оперативной полиграфии.