RU2509041C1 - Method of defining spacecraft orbit - Google Patents

Method of defining spacecraft orbit Download PDF

Info

Publication number
RU2509041C1
RU2509041C1 RU2012154863/11A RU2012154863A RU2509041C1 RU 2509041 C1 RU2509041 C1 RU 2509041C1 RU 2012154863/11 A RU2012154863/11 A RU 2012154863/11A RU 2012154863 A RU2012154863 A RU 2012154863A RU 2509041 C1 RU2509041 C1 RU 2509041C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
parameters
orbit
navigation
measured
measurements
Prior art date
Application number
RU2012154863/11A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Васильевич Стрельников
Сергей Геннадьевич Лапшин
Original Assignee
Сергей Васильевич Стрельников
Сергей Геннадьевич Лапшин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Васильевич Стрельников, Сергей Геннадьевич Лапшин filed Critical Сергей Васильевич Стрельников
Priority to RU2012154863/11A priority Critical patent/RU2509041C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2509041C1 publication Critical patent/RU2509041C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Navigation (AREA)

Abstract

FIELD: aircraft engineering.
SUBSTANCE: navigation parameters of spacecraft orbit are measured with the help of ground measuring stations. Said measured parameters are transmitted to processing center. Said measured parameters are converted, time moments of said measurements are recorded as measurements program while navigation parameter magnitudes measured by ground stations are used as measurements results. Converted navigation parameters are preprocessed to define orbit parameters by converted said parameters and vector of initial approximation of target parameters.
EFFECT: higher reliability of definition.
1 dwg, 2 tbl

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к системам наблюдения за полетом космических аппаратов и может использоваться для определения орбиты космического аппарата (КА) по навигационным измерениям ее параметров.The invention relates to monitoring systems for the flight of spacecraft and can be used to determine the orbit of a spacecraft (SC) from the navigation measurements of its parameters.

Предшествующий уровень техники.The prior art.

Известен способ определения параметров орбиты космического аппарата, заключающийся в выполнении измерений траекторных параметров, передаче в комплекс управления совокупности измеренных значений траекторных параметров с последующим их накапливанием и обработкой [1]. Согласно изобретению применяют четыре этапа обработки траекторных данных. После первого из них запоминают данные об ориентации плоскости орбиты и фильтруют их вместе с аналогичными данными, накопленными на интервале в несколько десятков суток. Определяют точные параметры плоскости орбиты, применяя их на следующем этапе, где получают оценки четырех параметров движения в плоскости орбиты, которые запоминают и фильтруют вместе с аналогичными данными, накопленными на интервале продолжительностью несколько суток. По ним определяют точные значения параметров движения в плоскости орбиты. Недостатками способа являются:There is a method of determining the parameters of the orbit of a spacecraft, which consists in measuring the trajectory parameters, transferring to the control complex the totality of the measured values of the trajectory parameters with their subsequent accumulation and processing [1]. According to the invention, four steps of processing path data are used. After the first of them, data on the orientation of the orbital plane are stored and filtered along with similar data accumulated over an interval of several tens of days. The exact parameters of the orbit plane are determined using them in the next step, where estimates of the four parameters of motion in the orbit plane are obtained, which are stored and filtered along with similar data accumulated over an interval of several days. They determine the exact values of the motion parameters in the plane of the orbit. The disadvantages of the method are:

- необходимость проведения многоэтапной обработки измеренных траекторных параметров, увеличивающей продолжительность выполнения расчетов по определению параметров орбиты;- the need for multi-stage processing of the measured trajectory parameters, which increases the duration of the calculations to determine the parameters of the orbit;

- невозможность определения параметров орбиты в случае, если вектор начального приближения искомых параметров находится вне узких границ допустимой области нахождения параметров начального приближения.- the impossibility of determining the parameters of the orbit in the event that the initial approximation vector of the desired parameters is outside the narrow boundaries of the allowable region for finding the initial approximation parameters.

Известен способ определения параметров орбиты космического аппарата [2], целью которого является повышение точности и надежности определения параметров движения КА. Технический результат достигается за счет увеличения количества задаваемых параметров движения, используемых для оценки орбитальной траектории.A known method for determining the parameters of the orbit of a spacecraft [2], the purpose of which is to increase the accuracy and reliability of determining the parameters of the spacecraft motion. The technical result is achieved by increasing the number of specified motion parameters used to evaluate the orbital trajectory.

Недостатком способа является существенная зависимость решения от точности начального приближения искомых параметров и невозможность определения орбиты в случае, если начальное приближение искомых параметров находится вне границ допустимой области.The disadvantage of this method is the significant dependence of the solution on the accuracy of the initial approximation of the desired parameters and the impossibility of determining the orbit if the initial approximation of the desired parameters is outside the boundaries of the allowable region.

Известен способ-прототип определения параметров орбиты КА, при котором разрабатывают программу проведения измерений навигационных параметров орбиты КА для наземных измерительных станций, измеряют навигационные параметры орбиты с помощью наземных измерительных станций, передают измеренные навигационные параметры в вычислительный центр, в котором проводят предварительную обработку результатов измерений навигационных параметров, определяют параметры орбиты по измеренным навигационным параметрам и вектору начального приближения искомых параметров орбиты, при этом моменты времени проведения измерений навигационных параметров используют в качестве программы измерений, а значения навигационных параметров, измеренные наземными станциями, в качестве результатов измерений [3, с.170-172], [4, с.302-303].A known prototype method for determining the parameters of the orbit of the spacecraft, in which they develop a program for measuring the navigation parameters of the orbit of the spacecraft for ground-based measuring stations, measure the navigation parameters of the orbit using ground-based measuring stations, transmit the measured navigation parameters to a computer center in which preliminary processing of the results of measurements of navigation parameters, determine the orbit parameters from the measured navigation parameters and the initial approximation vector, and parameters of the orbit, while the time points for measuring the navigation parameters are used as the measurement program, and the values of the navigation parameters measured by ground stations as the measurement results [3, p.170-172], [4, p.302-303] .

При использовании описанного способа для определения орбиты могут измерять следующие виды навигационных параметров: наклонную дальность, радиальную скорость, углы ориентации линии визирования [5, с.149].When using the described method for determining the orbit, the following types of navigation parameters can be measured: oblique range, radial speed, orientation angles of the line of sight [5, p.149].

В описанном способе при обработке результатов измерений навигационные параметры записывают в функции времени. Основными исходными данными, используемыми для определения параметров орбиты, КА являются результаты измерений навигационных параметров и начальное приближение искомых параметров [3, с.171], [6, с.39], которые включают:In the described method, when processing the measurement results, the navigation parameters are recorded as functions of time. The main source data used to determine the orbit parameters of the spacecraft are the results of measurements of the navigation parameters and the initial approximation of the desired parameters [3, p. 171], [6, p. 39], which include:

- программу проведенных измерений навигационных параметров орбиты, представленную в виде совокупности последовательных моментов времени, в которые выполнены измерения одного или нескольких видов навигационных параметров орбиты;- a program of measurements of navigation parameters of the orbit, presented in the form of a set of consecutive moments of time at which measurements of one or more types of navigation parameters of the orbit were performed;

- совокупность измеренных навигационных параметров, каждому из которых соответствует значение времени его проведения;- a set of measured navigation parameters, each of which corresponds to a value of its time;

- вектор начального приближения искомых параметров орбиты, представляющий собой значения параметров орбиты, описывающих пространственное движение КА, и соответствующий им момент времени.is the vector of the initial approximation of the desired orbital parameters, which is the values of the orbital parameters describing the spatial motion of the spacecraft, and the corresponding time instant.

Вектор начального приближения искомых параметров орбиты описывает орбитальное движение недостаточно точно. Поэтому при определении параметров орбиты необходимо провести его уточнение по результатам навигационных измерений.The vector of initial approximation of the sought-for orbital parameters does not describe the orbital motion accurately enough. Therefore, when determining the parameters of the orbit, it is necessary to refine it according to the results of navigation measurements.

Задача определения параметров орбиты относится к широкому классу обратных задач - задач оценки параметров некоторой системы, в тех случаях, когда оцениваемые параметры системы недоступны непосредственному измерению. Возможность нахождения решения таких задач зависит от погрешности, с которой задано начальное приближение оцениваемых параметров. Таким образом, возможность определения параметров орбиты по результатам измерений зависит от погрешности вектора начального приближения искомых параметров орбиты. При больших отклонениях вектора начального приближения от значений искомых параметров (иначе говоря, от действительных значений параметров орбиты) определить параметры орбиты не удается даже при наличии необходимого количества измерений навигационных параметров, выполненных с высокой точностью [6, с.42].The problem of determining the parameters of the orbit belongs to a wide class of inverse problems - the problems of estimating the parameters of a system, in those cases when the estimated parameters of the system are not available to direct measurement. The possibility of finding a solution to such problems depends on the error with which the initial approximation of the estimated parameters is given. Thus, the possibility of determining the orbit parameters from the measurement results depends on the error of the initial approximation vector of the desired orbit parameters. With large deviations of the initial approximation vector from the values of the required parameters (in other words, from the actual values of the orbit parameters), the orbit parameters cannot be determined even if there are the required number of measurements of the navigation parameters made with high accuracy [6, p. 42].

В практических задачах определения орбиты большие отклонения параметров вектора начального приближения могут возникать в следующих неблагоприятных случаях:In practical problems of determining the orbit, large deviations of the parameters of the initial approximation vector can occur in the following adverse cases:

1) после завершения этапа выведения КА на орбиту, когда параметры полученной орбиты существенно отличаются от априори заданных орбитальных параметров;1) after the stage of launching the spacecraft into orbit, when the parameters of the obtained orbit significantly differ from the a priori specified orbital parameters;

2) при продолжительных интервалах между навигационными определениями параметров орбитального движения, когда действительные значения параметров орбиты существенно отклоняются от прогнозируемых значений вследствие воздействия факторов космической среды, неучтенных в математической модели движения КА.2) for long intervals between navigation definitions of the parameters of the orbital motion, when the actual values of the parameters of the orbit significantly deviate from the predicted values due to the influence of factors of the space environment, not taken into account in the mathematical model of the motion of the spacecraft.

Недостатком описанного способа-прототипа является невозможность определения параметров орбиты КА по измеренным навигационным параметрам в случае, если вектор начального приближения находится вне границ допустимой области нахождения параметров начального приближения. Важно подчеркнуть, что границы допустимой области определены используемым способом определения орбиты.The disadvantage of the described prototype method is the inability to determine the parameters of the orbit of the spacecraft from the measured navigation parameters if the initial approximation vector is outside the boundaries of the allowable region for finding the initial approximation parameters. It is important to emphasize that the boundaries of the admissible region are determined by the used method of determining the orbit.

Раскрытие изобретение.Disclosure of the invention.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, состоит в обеспечении возможности определения параметров орбиты при значительных отклонениях параметров вектора начального приближения от действительных значений, иначе говоря, от искомых значений.The problem to which the claimed invention is directed, is to provide the ability to determine the parameters of the orbit with significant deviations of the parameters of the initial approximation vector from actual values, in other words, from the desired values.

Технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается в повышении надежности выполнения технологического процесса определения орбиты при значительном отклонении вектора начального приближения от искомых параметров орбиты за счет существенного расширения границ области нахождения параметров начального приближения.The technical result achieved by the claimed invention is to increase the reliability of the technological process of determining the orbit with a significant deviation of the initial approximation vector from the desired orbit parameters due to a significant expansion of the boundaries of the initial approximation parameters.

В основу изобретения положен новый порядок действий при обработке измерений навигационных параметров орбиты. Предложенная в способе новая совокупность действий предусматривает преобразование результатов навигационных измерений и обеспечивает существенное снижение требований к точности задания начального приближения искомых параметров орбиты.The basis of the invention is a new procedure for processing measurements of navigation parameters of the orbit. The new set of actions proposed in the method provides for the conversion of the results of navigation measurements and provides a significant reduction in the accuracy requirements for setting the initial approximation of the desired orbit parameters.

Сущность изобретения заключается в том, что для достижения указанных выше технических результатов в способе определения орбиты разрабатывают программу проведения измерений навигационных параметров орбиты КА для наземных измерительных станций, измеряют навигационные параметры орбиты КА с помощью наземных измерительных станций, передают измеренные навигационные параметры в вычислительный центр, в котором проводят предварительную обработку результатов измерений навигационных параметров, определяют параметры орбиты по измеренным навигационным параметрам и вектору начального приближения искомых параметров орбиты, согласно изобретению при предварительной обработке и определении орбиты моменты времени проведения измерений навигационных параметров используют в качестве результатов измерений, а значения навигационных параметров, измеренные наземными станциями, используют в качестве программы измерений.The essence of the invention lies in the fact that to achieve the above technical results in the method of determining the orbit, a program is developed for measuring the navigation parameters of the orbit of the spacecraft for ground-based measuring stations, the navigation parameters of the orbit of the spacecraft are measured using ground-based measuring stations, the measured navigation parameters are transmitted to a computer center, which carry out preliminary processing of the measurement results of navigation parameters, determine the orbit parameters from the measured n in the navigation parameters and the initial approximation vector of the desired orbit parameters, according to the invention, during preliminary processing and determining the orbit, the timing of the measurement of the navigation parameters is used as the measurement results, and the values of the navigation parameters measured by ground stations are used as the measurement program.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.The essential features characterizing the invention.

1) Изменение порядка действий при обработке результатов измерений навигационных параметров орбиты, заключающееся в том, что моменты времени, в которые проведены измерения, при определении параметров орбиты используют в качестве результатов измерений, а соответствующие моментам времени навигационные параметры орбиты, действительно измеренные наземными станциями, используют в качестве программы выполненных измерений.1) Changing the procedure for processing the measurement results of the navigation parameters of the orbit, namely, that the moments of time at which measurements were taken, when determining the parameters of the orbit, are used as the results of measurements, and the corresponding navigation moments of the orbit, actually measured by ground stations, are used as a program of measurements.

2) Выполнение следующей совокупности последовательных действий для определения параметров орбиты:2) Perform the following set of sequential actions to determine the parameters of the orbit:

а) составление программы навигационных измерений, при разработке которой планируют временные интервалы для проведения измерений каждой измерительной станцией;a) compilation of a navigation measurement program, during the development of which time intervals are planned for measurements by each measuring station;

б) осуществляют измерение навигационных параметров орбиты с помощью измерительных станций в соответствии с программой навигационных измерений и получают измеренные значения навигационных параметров в функции времени;b) measure the navigation parameters of the orbit using measuring stations in accordance with the program of navigation measurements and obtain the measured values of the navigation parameters as a function of time;

в) передают измеренные навигационные параметры и соответствующие им моменты времени в вычислительный центр;c) transmit the measured navigation parameters and the corresponding time points to the computer center;

г) в вычислительном центре осуществляют преобразование результатов проведенных измерений и записывают навигационные параметры орбиты, измеренные наземными станциями, в качестве программы выполненных измерений, а соответствующие навигационным параметрам моменты времени записывают в качестве измеренных значений навигационных параметров орбиты;d) in the computing center, the results of the measurements are converted and the navigation parameters of the orbit measured by the ground stations are recorded as a program of measurements, and the time points corresponding to the navigation parameters are recorded as the measured values of the navigation parameters of the orbit;

д) проводят предварительную обработку преобразованных навигационных параметров орбиты, при этом в качестве измеренных значений, иначе говоря, значений функции, используют моменты времени, в качестве независимого аргумента - значения линейного или скоростного параметра траектории, действительно измеренного наземной станцией;e) carry out preliminary processing of the converted navigation parameters of the orbit, while the measured values, in other words, the values of the function, use time instants, as an independent argument - the values of the linear or speed parameter of the trajectory, actually measured by the ground station;

е) определяют параметры орбиты по результатам преобразованных навигационных параметров орбиты прошедших предварительную обработку, и вектору начального приближения искомых параметров орбиты.f) determine the parameters of the orbit according to the results of the converted navigation parameters of the orbit that have undergone preliminary processing, and the vector of the initial approximation of the desired parameters of the orbit.

Выполнение пункта «г» изложенной последовательности действий существенно отличает предложенную совокупность действий от последовательности способа-прототипа. В связи с тем, что в соответствии с пунктом «г» осуществляют преобразование результатов измерений, в заявленном способе алгоритмы действий при предварительной обработке и определении орбиты отличаются от соответствующих алгоритмов способа-прототипа.The implementation of paragraph "g" of the described sequence of actions significantly distinguishes the proposed set of actions from the sequence of the prototype method. Due to the fact that, in accordance with paragraph "d", the conversion of the measurement results is carried out, in the claimed method the algorithms for the preliminary processing and determination of the orbit differ from the corresponding algorithms of the prototype method.

Содержание преобразования результатов навигационных измерений при выполнении последовательности действий заявленного способа допускает следующую формализованную интерпретацию. Результаты измерений навигационных параметров орбиты, полученные измерительными станциями, представим в виде множества ZThe content of the conversion of the results of navigation measurements when performing the sequence of actions of the claimed method allows the following formalized interpretation. The measurement results of the navigation parameters of the orbit obtained by the measuring stations will be presented in the form of a set Z

Z = [z 1 (t 1 ) , , z j ( t j ) , , z m ( t m ) ] T , ( 1 )

Figure 00000001
Z = [z one (t one ) , ... , z j ( t j ) , ... , z m ( t m ) ] T , ( one )
Figure 00000001

где zj - измеренное значение навигационного параметра; tj - время проведения j-го измерения, m - количество измерений.where z j is the measured value of the navigation parameter; t j is the time of the jth measurement, m is the number of measurements.

Программу выполненных измерений представим в видеThe measurement program will be presented in the form

P = [ t 1 , , t j , , t m ] T , ( 2 )

Figure 00000002
P = [ t one , ... , t j , ... , t m ] T , ( 2 )
Figure 00000002

При использовании способа-прототипа определение орбиты осуществляют последовательными итерациями, и расчет сводится к минимизации функционала наименьших квадратов видаWhen using the prototype method, the determination of the orbit is carried out by sequential iterations, and the calculation is reduced to minimizing the least squares functional of the form

j = 1 m [ z ( t j ) z p ( t j , X k ) ] 2 ω j min , X ( 3 )

Figure 00000003
j = one m [ z ( t j ) - z p ( t j , X k ) ] 2 ω j min , X ( 3 )
Figure 00000003

где zp(tj, Xk) - расчетное значение параметра zj(tj) на некоторой расчетной орбите, заданной вектором параметров Хk, ωj - веса измерений; Хk - вектор параметров орбиты, соответствующей некоторой итерации k=0, 1, 2…; Х0 - вектор начального приближения искомых параметров орбиты.where z p (t j , X k ) is the calculated value of the parameter z j (t j ) in some calculated orbit given by the vector of parameters X k , ω j is the weight of the measurements; X k is the vector of the orbit parameters corresponding to some iteration k = 0, 1, 2 ...; X 0 - the vector of the initial approximation of the desired parameters of the orbit.

При использовании заявленного способа осуществляют преобразование результатов навигационных измерений, и результаты измерений записывают в виде множества Z*When using the inventive method, the results of navigation measurements are converted, and the measurement results are recorded as a set of Z *

Z * = [ t 1 ( z 1 ) , , t j ( z j ) , , t m ( z m ) ] T , ( 4 )

Figure 00000004
Z * = [ t one ( z one ) , ... , t j ( z j ) , ... , t m ( z m ) ] T , ( four )
Figure 00000004

Преобразованным измерениям соответствует программа измерений, которую запишем в видеThe converted measurements correspond to the measurement program, which we write in the form

P * = [ z 1 , , z j , , z m ] T , ( 5 )

Figure 00000005
P * = [ z one , ... , z j , ... , z m ] T , ( 5 )
Figure 00000005

В заявленном способе определение орбиты сводится к минимизации функционала видаIn the claimed method, determining the orbit reduces to minimizing a functional of the form

j = 1 m [ t ( z j ) t p ( z j , X k ) ] 2 ω j * min , X ( 6 )

Figure 00000006
j = one m [ t ( z j ) - t p ( z j , X k ) ] 2 ω j * min , X ( 6 )
Figure 00000006

где t(zj) - значение времени измерения параметра zj; Х0 - вектор начального приближения искомых параметров орбиты; tp(zj, Xk) - расчетное значение времени, соответствующее параметру zj на орбите Хk; ω j *

Figure 00000007
- веса измерений.where t (z j ) is the value of the measurement time of the parameter z j ; X 0 - the vector of the initial approximation of the desired parameters of the orbit; t p (z j , X k ) is the calculated time value corresponding to the parameter z j in the orbit X k ; ω j *
Figure 00000007
- weight measurements.

При использовании способа-прототипа и функционала (3) определение параметров орбиты сводится к минимизации рассогласования между двумя значениями навигационного параметра - измеренным и расчетным, т.е. значениями, соответствующими одному и тому же моменту времени, одно из которых относится к действительной, а другое к расчетной орбите.When using the prototype method and functional (3), determining the parameters of the orbit reduces to minimizing the mismatch between the two values of the navigation parameter - measured and calculated, i.e. values corresponding to the same moment in time, one of which refers to the real, and the other to the calculated orbit.

При использовании заявленного способа и функционала (6) определение параметров орбиты сводится к минимизации рассогласования между двумя моментами времени достижения одинакового значения навигационного параметра, при этом один момент соответствует действительному орбитальному движению, второй - движению по расчетной орбите.When using the claimed method and functional (6), the determination of the parameters of the orbit is reduced to minimizing the mismatch between the two time instants of reaching the same value of the navigation parameter, while one moment corresponds to the actual orbital movement, the second to the movement in the calculated orbit.

Подтверждение возможности получения заявленного технического результата при использовании предложенного способа получено путем проведения многочисленных экспериментальных расчетов. Результаты расчетов подтвердили существенное расширение границ допустимой области нахождения параметров начального приближения при использовании заявленного способа. Расчеты проведены по результатам натурных измерений навигационных параметров орбиты.Confirmation of the possibility of obtaining the claimed technical result when using the proposed method was obtained by conducting numerous experimental calculations. The calculation results confirmed a significant expansion of the boundaries of the allowable region for finding the initial approximation parameters when using the claimed method. The calculations are based on the results of field measurements of the navigation parameters of the orbit.

Пример, подтверждающий существенное расширение границ при использовании предложенного способа по сравнению со способом-прототипом приведен в таблицах 1 и 2. В таблицах представлены границы допустимой области нахождения начального приближения способа-прототипа и заявленного способа.An example confirming a significant expansion of the boundaries when using the proposed method compared to the prototype method is shown in tables 1 and 2. The tables show the boundaries of the allowable region for finding the initial approximation of the prototype method and the claimed method.

Оценка границ получена по результатам измерения радиальной скорости движения КА, находящегося на околокруговой орбите высотой 1000 км с драконическим периодом обращения Тд=104 мин. Измерения выполнены относительно наземных измерительных станций на интервале полета продолжительностью 25 мин. Искомые параметры орбиты КА заданы кеплеровскими элементами:The bounds are estimated based on the measurement of the radial velocity of the spacecraft, located in a circumcircular orbit 1000 km high with a draconic period of revolution T d = 104 min. The measurements were performed relative to ground-based measuring stations over a flight interval of 25 minutes. The required spacecraft orbit parameters are set by Keplerian elements:

t 0 = 0 a = 7362 к м ; e = 0,00275 ; i = 82,96 г р а д ; ( 7 ) Ω = 156,45 г р а д ; v = 128,72 г р а д ; ω = 231,27 г р а д .

Figure 00000008
t 0 = 0 a = 7362 to m ; e = 0.00275 ; i = 82.96 g R but d ; ( 7 ) Ω = 156.45 g R but d ; v = 128.72 g R but d ; ω = 231.27 g R but d .
Figure 00000008

В таблице 1 представлены минимальные и максимальные значения границ параметров начального приближения, соответствующие способу-прототипу, а в таблице 2 - заявленному способу. В столбцах 2 и 3 показаны значения границ, а в скобках указаны отклонения граничных значений от значений параметров вектора (7). В последней строке приведены значения допустимого отклонения момента времени t0, на который заданы начальные условия.Table 1 presents the minimum and maximum values of the boundaries of the initial approximation parameters corresponding to the prototype method, and in table 2 to the claimed method. In columns 2 and 3, the values of the boundaries are shown, and in parentheses are the deviations of the boundary values from the values of the parameters of the vector (7). The last line shows the values of the permissible deviation of time t 0 at which the initial conditions are specified.

Таблица 1Table 1 Оценка границ способа-прототипаAssessment of the boundaries of the prototype method Элементы орбитыOrbit elements Оценки границBoundary Estimates Мин. значенияMin values Макс. значениеMax. value 1one 22 33 а, км a km 6999 (-363)6999 (-363) 7742 (+380)7742 (+380) еe 0 (-0,00275)0 (-0.00275) 0,06 (+0,05727)0.06 (+0.055727) i, градi, hail 71,96 (-11)71.96 (-11) 100,97 (+18)100.97 (+18) Ω, градΩ, deg 146,45 (-10)146.45 (-10) 168,45 (+12)168.45 (+12) v, градv, hail 119,73 (-9)119.73 (-9) 139,72 (+11)139.72 (+11) ω, градω, deg 222,27 (-9)222.27 (-9) 242,27 (+11)242.27 (+11) t0, минt 0 min -3 (-3)-3 (-3) +2 (+2)+2 (+2)

Таблица 2table 2 Оценка границ заявленного способаAssessment of the boundaries of the claimed method Элементы орбитыOrbit elements Оценки границBoundary Estimates Мин. значенияMin values Макс. значениеMax. value 1one 22 4four а, км a km 6502 (-860)6502 (-860) 10252 (+2890)10252 (+2890) еe 0 (-0,00275)0 (-0.00275) 0,12275 (+0,12)0.12275 (+0.12) i, градi, hail 30,96 (-52)30.96 (-52) 103,96 (+21)103.96 (+21) Ω, градΩ, deg 141,45 (-15)141.45 (-15) 189,45 (+33)189.45 (+33) v, градv, hail 69,72 (-59)69.72 (-59) 383,72 (+255)383.72 (+255) ω, градω, deg 173,27 (-58)173.27 (-58) 481,27 (+250)481.27 (+250) t0, минt 0 min -74 (-74)-74 (-74) +17 (+17)+17 (+17)

Из таблиц 1, 2 видно, что границы области допустимых значений заявленного способа существенно превосходит границы способа-прототипа. Так, например, из последних строк таблиц следует, что заявленный способ позволяет определить орбиту при отклонении времени привязки начальных условий в диапазоне значений [-74, +17] мин, а способ-прототип при существенно меньших границах допустимого диапазона значениях - [-3, +2] мин.From tables 1, 2 it is seen that the boundaries of the region of acceptable values of the claimed method significantly exceeds the boundaries of the prototype method. So, for example, from the last rows of the tables it follows that the claimed method allows you to determine the orbit when deviating the time of binding of the initial conditions in the range of values [-74, +17] min, and the prototype method with significantly smaller boundaries of the allowable range of values - [-3, +2] min

Блок-схема системы, предназначенной для определения орбиты в соответствии с заявленным способом, представлена на фиг.1.The block diagram of a system designed to determine the orbit in accordance with the claimed method, is presented in figure 1.

Система включает блок разработки программы навигационных измерений 1, наземные измерительные станции 2, средства передачи результатов измерений навигационных параметров 3, блок хранения результатов навигационных измерений 4, блок преобразования результатов навигационных измерений 5, блок предварительной обработки 6, блок определения параметров орбиты 7, блок хранения параметров орбиты 8. В составе вычислительного центра, в котором осуществляют обработку навигационных измерений, входят блоки 1, 4, 5, 6, 7, 8, которые объединены на чертеже пунктирной линией. При этом первый вход блока определения параметров орбиты 7 соединен с выходом блока предварительной обработки 6, второй вход блока определения параметров орбиты 7 соединен со вторым выходом блока хранения параметров орбиты 8, первый выход блока хранения параметров орбиты 8 соединен со входом блока разработки программы навигационных измерений 1.The system includes a unit for developing a navigation measurement program 1, ground measuring stations 2, means for transmitting the measurement results of navigation parameters 3, a unit for storing the results of navigation measurements 4, a unit for converting the results of navigation measurements 5, a preprocessing unit 6, a unit for determining orbit parameters 7, a unit for storing parameters orbits 8. The composition of the computing center, which performs the processing of navigation measurements, includes blocks 1, 4, 5, 6, 7, 8, which are combined in the drawing paragraph irnoy line. In this case, the first input of the orbit parameter determination unit 7 is connected to the output of the pre-processing unit 6, the second input of the orbit parameter determination unit 7 is connected to the second output of the orbit parameter storage unit 8, the first output of the orbit parameter storage unit 8 is connected to the input of the development block of the navigation measurement program 1 .

Система работает следующим образом.The system operates as follows.

Блок разработки программы навигационных измерений 1 получает параметры орбиты, поступающие из блока 8, составляет программу измерения навигационных параметров и передает программу на наземные измерительные станции 2, которые измеряют навигационные параметры орбиты в соответствии с программой измерений. Средства передачи результатов навигационных измерений 3 передают измерения в вычислительный центр для обработки навигационной информации, которые поступают в блок хранения результатов навигационных измерений 4.The development block of the navigation measurement program 1 receives the orbit parameters coming from block 8, compiles a program for measuring navigation parameters and transmits the program to ground-based measuring stations 2, which measure the navigation parameters of the orbit in accordance with the measurement program. Means of transmitting the results of navigation measurements 3 transmit measurements to a computer center for processing navigation information, which are received in the storage unit for the results of navigation measurements 4.

Блок преобразования результатов навигационных измерений 5 осуществляет преобразование измеренных навигационных параметров в соответствии с порядком действий заявленного способа и записывает моменты времени проведения измерений навигационных параметров в качестве результатов измерений, а значения навигационных параметров, измеренные наземными станциями, в качестве программы измерений. Блок 6 осуществляет предварительную обработку преобразованных результатов навигационных измерений, которые поступают после обработки в блок 7.The conversion unit for the results of navigation measurements 5 converts the measured navigation parameters in accordance with the procedure of the claimed method and records the times of measurement of the navigation parameters as measurement results, and the values of the navigation parameters measured by ground stations as a measurement program. Block 6 pre-processes the converted results of navigation measurements, which are received after processing in block 7.

В блок определения параметров орбиты 7 принимает значения вектора начального приближения искомых параметров орбиты из блока 8 и преобразованные результаты навигационных измерений из блока 6. Затем блок 7 осуществляет определение параметров орбиты по значениям вектора начального приближения и преобразованным результатам навигационных измерений. Рассчитанные параметры орбиты поступают для хранения в блок 8.In the block for determining the parameters of the orbit 7 receives the values of the vector of initial approximation of the desired parameters of the orbit from block 8 and the converted results of navigation measurements from block 6. Then block 7 determines the parameters of the orbit from the values of the vector of initial approximation and the converted results of navigation measurements. The calculated orbit parameters are received for storage in block 8.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

Основной технический результат, достигаемый заявленным изобретением, заключается, в повышении надежности успешного выполнения технологического цикла определения орбиты по результатам навигационных измерений при значительном отклонении вектора начального приближения от искомых параметров орбиты. Результат достигается за счет расширения границ допустимой области нахождения параметров начального приближения.The main technical result achieved by the claimed invention is to increase the reliability of the successful implementation of the technological cycle of determining the orbit according to the results of navigation measurements with a significant deviation of the initial approximation vector from the desired parameters of the orbit. The result is achieved by expanding the boundaries of the admissible region for finding the initial approximation parameters.

Достоинством заявленного изобретения является то, что его внедрение в практику управления полетами КА не требует измерения, во-первых, обычных организационных мероприятий, выполняемых в настоящее время при измерении навигационных параметров орбиты, во-вторых, порядка работы измерительных станций и действий обслуживающего персонала. Необходимо применение нового порядка выполнения действий при обработке результатов навигационных измерений в вычислительном центре.An advantage of the claimed invention is that its implementation in spacecraft flight control practice does not require measuring, firstly, the usual organizational measures that are currently being performed when measuring navigation parameters of the orbit, and secondly, the operating procedure of measuring stations and the actions of maintenance personnel. It is necessary to apply a new procedure for performing actions when processing the results of navigation measurements in a computer center.

Предложенный способ обеспечивает возможность определения параметров орбиты КА по измеренным навигационным параметрам в случае, если вектор начального приближения находится вне узких границ допустимой области нахождения параметров начального приближения.The proposed method provides the ability to determine the parameters of the orbit of the spacecraft from the measured navigation parameters if the initial approximation vector is outside the narrow boundaries of the allowable region for finding the initial approximation parameters.

Из последовательности действий, необходимой для осуществления способа следует, что заявленный способ может быть использован при определении параметров орбиты космических аппаратов и многократно воспроизведен.From the sequence of actions necessary for the implementation of the method it follows that the claimed method can be used to determine the parameters of the orbit of spacecraft and repeatedly reproduced.

ЛитератураLiterature

1. Патент №2150414 RU, МПК7 B64G 3/00, G01S 3/42. Способ определения параметров орбиты космического аппарата / Денисов К.И., Вомпе А.А., заявлено 01.02.1999, Опубл. 10.06.2000.1. Patent No. 2150414 RU, IPC7 B64G 3/00, G01S 3/42. The method of determining the parameters of the orbit of the spacecraft / Denisov K.I., Wompe A.A., claimed 01.02.1999, Publ. 06/10/2000.

2. Патент №2391265 РФ, МПК B64G 3/00, G09В 23/00. Система оценивания точности определения параметров движения ИСЗ / Михайлова В.П., Немцов В.И., Садовников О.Г., заявлено 15.06.2009, Опубл. 10.05.2010.2. Patent No. 2391265 of the Russian Federation, IPC B64G 3/00, G09B 23/00. The system for assessing the accuracy of determining the parameters of the motion of a satellite / Mikhailova V.P., Nemtsov V.I., Sadovnikov O.G., announced June 15, 2009, Publ. 05/10/2010.

3. Навигационное обеспечение полета орбитального комплекса «Салют-6»-«Союз»-«Прогресс» / И.К.Бажинов, В.П.Гаврилов, В.Д.Ястребов и др. - М.: Наука, 1985.3. Navigation support for the flight of the Salyut-6 orbital complex - Soyuz - Progress / I.K. Bazhinov, V. P. Gavrilov, V. D. Yastrebov et al. - Moscow: Nauka, 1985.

4. ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования. / Под ред. А.И.Петрова, В.Н.Харисова. - М.: Радиотехника, 2005.4. GLONASS. The principles of construction and operation. / Ed. A.I. Petrova, V.N. Kharisova. - M .: Radio engineering, 2005.

5. Иванов Н.М., Лысенко Л.Н. Баллистика и навигация космических аппаратов. - М.: Дрофа, 2004.5. Ivanov N.M., Lysenko L.N. Ballistics and spacecraft navigation. - M.: Bustard, 2004.

6. Брандин В.Н., Разоренов Г.Н. Определение траекторий космических аппаратов. - М.: Машиностроение, 1978.6. Brandin V.N., Razorenov G.N. Determination of the trajectories of spacecraft. - M.: Mechanical Engineering, 1978.

Claims (1)

Способ определения орбиты космического аппарата, в котором разрабатывают программу проведения измерений навигационных параметров орбиты КА для наземных измерительных станций, измеряют навигационные параметры орбиты КА с помощью наземных измерительных станций, передают измеренные навигационные параметры в вычислительный центр, в котором проводят предварительную обработку результатов измерений навигационных параметров, определяют параметры орбиты по измеренным навигационным параметрам и вектору начального приближения искомых параметров орбиты, отличающийся тем, что при предварительной обработке и определении орбиты моменты времени проведения измерений навигационных параметров используют в качестве результатов измерений, а значения навигационных параметров, измеренные наземными станциями, используют в качестве программы измерений. A method for determining the orbit of a spacecraft, in which a program for measuring the navigation parameters of the orbit of the spacecraft for ground-based measuring stations is developed, the navigation parameters of the orbit of the spacecraft are measured using ground-based measuring stations, the measured navigation parameters are transmitted to a computer center in which preliminary processing of the measurement results of the navigation parameters is carried out, determine the orbit parameters from the measured navigation parameters and the initial approximation vector of the desired pa orbit parameters, characterized in that during pre-processing and determining the orbit, time moments of measuring navigation parameters are used as measurement results, and values of navigation parameters measured by ground stations are used as a measurement program.
RU2012154863/11A 2012-12-19 2012-12-19 Method of defining spacecraft orbit RU2509041C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012154863/11A RU2509041C1 (en) 2012-12-19 2012-12-19 Method of defining spacecraft orbit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012154863/11A RU2509041C1 (en) 2012-12-19 2012-12-19 Method of defining spacecraft orbit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2509041C1 true RU2509041C1 (en) 2014-03-10

Family

ID=50192091

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012154863/11A RU2509041C1 (en) 2012-12-19 2012-12-19 Method of defining spacecraft orbit

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2509041C1 (en)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2689855A1 (en) * 1991-12-21 1993-10-15 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt Coordinated position maintenance of geostationary satellite cluster
WO1999040692A1 (en) * 1998-02-06 1999-08-12 The Government Of The United States Of America,_Represented By The Secretary Of The Navy Orbit/covariance estimation and analysis (ocean) determination for satellites
RU2150414C1 (en) * 1999-02-01 2000-06-10 Государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт "КОМЕТА" Method of determination of parameters of orbit of spacecraft
EP1076005A2 (en) * 1999-08-13 2001-02-14 Hughes Electronics Corporation Spacecraft orbit control using orbit position feedback
US6317660B1 (en) * 2000-05-25 2001-11-13 Space Systems/Loral, Inc. Method for using satellite state vector prediction to provide satellite sensor automatic scan inhibit and/or sensor switching
JP2008064566A (en) * 2006-09-06 2008-03-21 Mitsubishi Electric Corp Orbit estimation method and device therefor
RU2391265C1 (en) * 2009-06-15 2010-06-10 Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") Estimation system of accuracy of determining artificial earth satellite movement parametres
RU2009136088A (en) * 2009-09-30 2011-04-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт машиностроения" (ФГУП ЦНИИмаш) (RU) METHOD FOR DETERMINING TRAJECTORIES OF MOVEMENT OF SPACE OBJECTS
RU2463223C1 (en) * 2011-03-30 2012-10-10 Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") Method of determination and prediction of subjected to atmospheric braking aircraft motion on low orbits

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2689855A1 (en) * 1991-12-21 1993-10-15 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt Coordinated position maintenance of geostationary satellite cluster
WO1999040692A1 (en) * 1998-02-06 1999-08-12 The Government Of The United States Of America,_Represented By The Secretary Of The Navy Orbit/covariance estimation and analysis (ocean) determination for satellites
RU2150414C1 (en) * 1999-02-01 2000-06-10 Государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт "КОМЕТА" Method of determination of parameters of orbit of spacecraft
EP1076005A2 (en) * 1999-08-13 2001-02-14 Hughes Electronics Corporation Spacecraft orbit control using orbit position feedback
US6317660B1 (en) * 2000-05-25 2001-11-13 Space Systems/Loral, Inc. Method for using satellite state vector prediction to provide satellite sensor automatic scan inhibit and/or sensor switching
JP2008064566A (en) * 2006-09-06 2008-03-21 Mitsubishi Electric Corp Orbit estimation method and device therefor
RU2391265C1 (en) * 2009-06-15 2010-06-10 Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") Estimation system of accuracy of determining artificial earth satellite movement parametres
RU2009136088A (en) * 2009-09-30 2011-04-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт машиностроения" (ФГУП ЦНИИмаш) (RU) METHOD FOR DETERMINING TRAJECTORIES OF MOVEMENT OF SPACE OBJECTS
RU2463223C1 (en) * 2011-03-30 2012-10-10 Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") Method of determination and prediction of subjected to atmospheric braking aircraft motion on low orbits

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования./ Под ред. А.И. ПЕТРОВА, В.Н. ХАРИСОВА. - М.: Радиотехника, 2005, с.302-303. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20100049354A1 (en) Method and Apparatus for Ensuring the Dimensional Constancy of Multisegment Physical Structures During Assembly
EP2169422A1 (en) System and method for acoustic tracking an underwater vehicle trajectory
US20150348264A1 (en) Method for calibrating absolute misalignment between linear array image sensor and attitude control sensor
CN105224737A (en) A kind of extraterrestrial target improvement of orbit just value correction method
CN108319570B (en) Asynchronous multi-sensor space-time deviation joint estimation and compensation method and device
Lu et al. Adaptive hybrid unscented Kalman filter for aircraft sensor fault detection, isolation and reconstruction
CA3234155A1 (en) Satellite operation and processing of satellite state data
Policastri et al. Orbit determination and acquisition for LADEE and LLCD mission operations
RU2509041C1 (en) Method of defining spacecraft orbit
JP3566628B2 (en) Satellite acquisition method
EP3327465A1 (en) Method and system for time to first fix (ttff) reduction of gps receivers using satellite based augmentation system (sbas) signal
CN104237862A (en) Probability hypothesis density filter radar system error fusion estimation method based on ADS-B
US9285190B1 (en) Correlation/estimation reporting engagement system and method
Janczak et al. Data fusion for ballistic targets tracking using least squares
RU2621374C1 (en) Method of optimal binding to mobile ground target and predicting its parameters based on suboptimal corner procedure
CN115563765A (en) Transfer orbit correction method and device for remote retrograde orbit and electronic equipment
EP3698101B1 (en) Methods, computer program products, and related systems for measuring thermo-elastic deformations of an object
Elhady Remote sensing satellite system overall effectiveness analysis and modeling
US9316741B2 (en) System and method for determining GPS receiver position
Krawinkel et al. On the potential of receiver clock modeling in kinematic precise point positioning
Crain et al. Approach-phase precision landing with hazard relative navigation: Terrestrial test campaign results of the Morpheus/ALHAT project
RU2288424C1 (en) Method for guiding rocket missile and optoelectronic command guidance system
KR20180067088A (en) Apparatus and method for distance measurement to satellites using multiple ground stations
CN103983275A (en) A direction calibration method for a double base station aircraft
CN104678409B (en) A kind of GNSS reflected signal synchronous method in short-term being applied to spaceborne environment

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20141220