Введение к работе
Актуальность работы
При организации хозяйственной деятельности в регионе, при решении вопросов безопасности и предупреждения естественных и искусственных неблагоприятных и катастрофических событий необходим мониторинг природной среды.
В настоящее время для решения таких вопросов привлекаются значительные ресурсы, используются космические системы регионального мониторинга, во многих странах реализуются программы создания собственных средств мониторинга на основе доступных технологий. Такой подход дает ряд преимуществ, в частности, позволяет гарантировать необходимое информационное обеспечение при изменении рыночных отношений, способствует научно-техническому развитию, быстрому освоению новых технологии в регионе (в стране), позволяет формировать систему регионального мониторига с учетом конкретный требований и задач. В определенных условиях такой подход позволяет экономить ресурсы на получение необходимой информации.
Для реализации такого подхода на начальном этапе формирования
проекта необходима оценка технико-экономических характеристик
перспективных технических систем регионального мониторинга (ТС РМ),
определение рациональных параметров основных подсистем.
Особенностью решаемых в этом случае задач является необходимость учета фактора времени и динамики связей, оценки влияния унификации подсистем на характеристики объекта (КА наблюдения), а также необходимость комплексного технико-экономического исследования характеристик при наличии ограничений.
В известных работах и литературе по этой проблеме основное внимание уделяется анализу систем наблюдения, определению функциональных, массовых и энергетических характеристик объектов.
Вопросы прогнозирования характеристик перспективных ТС РМ, оценки влияния динамики функциональных связей на технико-экономические характеристики системы исследованы недостаточно.
Целы работы -
- Разработка методики прогнозирования характеристик перспективных космических аппаратов наблюдения (КАН) в составе ТС РМ для обобщенной (укрупненной) оценки и оптимизации параметров системы (параметров орбиты, линейного разрешения, периодичности наблюдения и др.) по
комплексному критерию затраты, функциональная эффективность, время (C-W-
т);
- исследование влияния функциональных ограничений, динамики связей внешних и внутренних, требований к системе на характеристики проекта.
Техническая система регионального мониторинга (ТС РМ) включает две
подсистемы: наземную (наземный комплекс приема и обработки результатов -
НКПОР и наземный комплекс управления - НКУ) и космическую
(космические аппараты наблюдения - КАН).
В настоящей работе предметом исследования является КА наблюдения в
составе технической системы регионального мониторинга, объектом
исследования методика прогнозирования технико-экономических
характеристик перспективных технических систем регионального мониторинга.
В работе исследуется характеристики перспективных КАН в составе ТС регионального мониторига, т.е. полагается, что заданы параметры наземной системы. Предлагаемые математические модели и методика позволяет определить рациональный состав и параметры КАН в ТС РМ, при которых выполняется целевая задача (по периодичности наблюдения, ширины полосы наблюдения AL, разрешению R/H и др.) и затраты средств на реализацию проекта - минимальны. При этом для снижения затрат и сроков реализации проекта используются типизация и унификация подсистем.
Основные научные результаты работы:
Разработаны математические модели для реализации конструктивного (нормативного) прогнозирования перспективных систем РМ. По сравнению с исследовательским прогнозированием, когда на основе опытных данных формируются зависимости характеристик перспективной системы от времени, проводится экстраполяция значений показателей к моменту прогноза, при конструктивном подходе используются проектные модели, что позволяет учитывать влияние фактора времени реализации проекта, а также динамику связей внешних и внутренних на решение. В таком случае при исследовании перспективной техники можно найти рациональное проектное решение при наличии ограничений.
В работе сформирована методика прогнозирования технико-экономических характеристик перспективных проектных решений КАН в ТС РМ с оптико-электронной системой (панхромотической съемочной системой -ПСС). Методика позволяет вести сравнительный анализ и выбор рациональных проектных решений, оценить влияние функциональных ограничений на решение. Используемые математические модели могут быть адамтированы при изменении состава МЦА и УКП.
Проведено исследование влияния количества камер ПСС в МЦА на технико-экономические характеристики перспективных КАЛ. Определена зависимость затрат на проект от величины пространственного разрешения, количества камер на борту и количества КАЛ в ТС РМ. Получены количественные оценки влияния срока реализации проекта (время прогноза ) на технико-экономические показатели перспективной техники.
Практическая ценность полученных результатов
Сформированная в работе методика прогнозирования технико-экономических характеристик перспективных проектных решений КАЛ в ТС РМ с оптико-электронной системой (панхромотической съемочной системой -ПСС) позволяет вести сравнительный анализ и выбор рациональных проектных решений, оценить влияние функциональных ограничений на техническое решение. Используемые математические модели могут быть адамтированы при изменении состава МЦА и УКП и, таким образом, расширен состав анализируемых технических решений (т.е. расширены возможности методики).
Результаты проведенных исследований технико- экономических характеристик перспективных КАЛ и полученные зависимости технико-экономических показателей от принимаемых проектно-плановых решений могут быть использованы при формировании технических заданий на разработку перспективной техники, при определении ряда унифицированных подсистем для построения ТС РМ.
Достоверность полученных результатов
В основу предложенных математических моделей и методики прогнозных исследования КАЛ в составе ТС РМ положен опыт реализации проектных разработок, приемы формирования статистических (эмпирических) моделей, и, в частности, регрессионный метод, который используется при формировании динамических статистических моделей. Адекватность соответствующих проектных зависимостей оценивается сравнением со статистическими данными, а также с результатами исследований других авторов.
В целом достоверность предложенных методик, моделей и алгоритмов подтверждена при выполнении численных расчетов и сравнительных оценок параметров КА с характеристиками, реализованными на практике, а также при исследовании закономерности создания перспективных модификаций КАЛ.
Апробация результатов работы
Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались автором и обсуждались: на Академических научных чтениях посвященных СП. Королёва и другие выдающихся отечественных ученых - пионеров освоения космического пространства в 2009г, на научных чтениях, посвящены К.Э. Циолькоскому, 2010г, 2011г и на семинаре каф 601
МАИ. На защиту выносятся методика прогнозирования характеристик перспективных технических систем регионального мониторинга, результаты исследования технико-экономических характеристик перспективных КА в составе ТС РМ.
Объем и структура работы
Диссертация состоит из введения, 4 разделов основного текста, заключения, списка использованных источников и приложения. Объем диссертации 148 стр., 25 таблиц, 54 рисунков. Список использованных источников содержит 38 наименований. В приложении приведена программа расчета характеристик перспективных КАН в составе ТС РМ.
Публикации
По основным результатам выполненных в диссертации исследований опубликовано 5 печатных работ. В том числе опубликована одна статья в журнале, включенном в списке ВАК.
