Введение к работе
Актуальность темы.
Процесс активного освоения космического пространства развивается с ускорешіем. Важнейшее место среди возникающих при этом задач несомненно принадлежит задачам определения движения космических аппаратов (КА) но результатам измерений. В этом большом классе задач можно наделить задачу особенно ресурсов из Космоса - определение движения ннзкоорбиталышх КА, используемых для картографических целен, по фотографической информации, полученной непосредственно с борта КА. Если при этом оценки параметров движения получены с необходимой точностью, то это означает, что процесс координатно-временной привязки космических съемок становится полностью автономным.
На практике наиболее часто приходится решать задачу определения координат и составляющих вектора скорости центра масс КА в выбранной геоцентрической системе координат, либо шести кеплеровых элементов осЕулирующей орбиты. Решение этой задачи необходимо для осуществления коррекции движения, пространственно-временной привязки результатов наблюдеїшй с борта КА, расчета данных для спуска КА на поверхность Земли, целеуказания паземными измерительными средствами и т.п.
Целью диссертационной работы является исследование фотограмметрических и астрометрнческих аспектов проблемы определения вектора начальных условий движения ни жоорбитальных КЛ, используемых п картографических целях, по бортовой фотографической информации, установление возможной точноеги определения орбит исследуемыми методами и геомеїрическпх условий, при которых достигается максимазгьная точность определения вектора начальных условий.
Основные їадачи исследовани»,
В соответствии с поставленной целью необходимо решить следующие задачи:
- установить, какие геометрические и динамические принципы следует
положить в основу определения начальных условий;
определить, какими должны быть частота и распределение измерений, а также геометрические условия задачи, при которых след ковариационной матрицы начальных условий минимален;
определить, можно ли при использовании того пли иного геометрического принципа, располагая измеренными на снимках координатами точек поверхности Земли и звезд, однозначно получить все шесть параметров, определяющих движение (условие наблюдаемости);
установить, какой из известных стаггастическнх методов обработки измерений целесообразно применить для решения задачи;
- определить, удачно ли выбраны системы отсчета для описания движения КА, положений точек поверхности планеты и положений звезд с точки зрения построеиня наиболее простых вычислительных процедур;
Методы исследований:
Изучение состояния проблемы осуществлялось путем анализа отечественной н зарубежной специальной литературы.
Исследования проводились на основе анализа аналитических соотношений н математического моделирования процесса на ЭВМ. Выводы подтверждаются результатами экспериментов с макетом сеанса космической съемки.
Новые научные результаты.
1-Разработан алгоритм определения начальных условий движения ресурсных КА в форме координат и составляюшнх скорости на основе уравнений коллинеарности.
2ЛЗ результате математического моделирования установлена точность определения начальных условий движения ресурсных КА на основе уравнений коллинеарности, а также оптимальные условна определения начальных условий.
ЗЛутем математического моделирования доказано существование локальной наблюдаемости всех шести элементов вектора начальных условий, если, используя уравнения коллинеарности, искать решение в форме координат и составляющих скорости.
4Разработан алгоритм предварительного определения орбиты по необходимому числу фотографических наблюдений с точностью, достаточной для сходимости ньютоновских итераций при дифференциальном уточнепии орбиты.
5.Получены формулы априорной оценки точности начальных условий при использовании уравнений коллинеарности.
б.Разработан алгоритм определения начальных условий движения ресурсных КА по направлениям базисов космической съемки в Гринвичской системе координат.
7J3 результате математического моделирования установлена точность определения начальных условий движения ресурсных КА но направлениям базисов космической съемки.
8.Доказана низкая точность определения большой полуоси и средней аномалии по направлениям базисов космической съемки.
Таким образом, в диссертации выполнен крут исследований, охватывающих все существенные вопросы определения орбит ресурсных КА по бортовой фотографической информации, при этом разработаны соответствующие алгоритмы и комплексы программ.
Практическая ценность.
Применение приемников спутниковых навигационных систем Навстар CPS и Глонасс для координатно-времепнои привяжи результатов космической ст.емкп пе уменьшают практической ценности исследуемых проблем, поскольку метилы определении орбит но фотоірафической информации найдут себе применение при исследовашіях Лупы н планет, а, кроме того, даже при наличии на борту ресурсных КА навигационных приемников, независимое от их работы оиределение орбит является весьма желательным. Материальные затраты на такие определения практически нулевые поскольку снимки все равно подлежат намерению. Необходимо только располагать пакетом соответствующих программ.
Основные положення, представленные к зашите:
1 .Концепция определения начальных условий движения ресурсных КА по бортовой фотографической информации и коорданатно-временной привязки результатов космических сьемков.
2.Разработанные алгоритмы определения начальных условий движения ресурсных КА по бортовой фотоірафической информации.
З.Оценка точности определения начальных условий движения КА с использованием уравпений коллинеарности и направлений базисов космической съемки.
4 .Установление оптимальных условий определения орбит ресурсных КА ио бортовой фотографической информации.
Апробация.
Осиовное содержание диссертации и результаты выполненных исследований докладывались на 50-ой юбилейной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, посвященной 50-летию Победы в Великой Отечественной войне, МосГУГК. 1995, а также иа научных семішарах кафедры фотограмметрии и кафедры астрономии и космической геодезии, и опубликованы в работах, перечень которых приведен в копне автореферата.
Структура и объем.
Диссертация сосіпиг из введении, грех глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена на 176 страницах машинописного текста, включая 8 рисунков, К таблиц, 40 страниц приложений, из кснорыч 12 на иностранных языках.