Автономное определение параметров орбиты искусственных спутников Земли с использованием спутниковых радионавигационных систем
Авторы: Васильев М.В., Н.В.Михайлов, В.Ф.Михайлов
Создание бортовой аппаратуры спутниковой навигации (БАСН) для использования на борту искусственных спутников Земли (ИСЗ) с целью определения параметров их орбиты является сложной научно-технической задачей, поскольку спутниковые радионавигационные системы (СРНС) для этого не предназначены. В работе приведены результаты анализа особенностей БАСН, влияющих на разработку методов вторичной обработки. Анализ проводился для всех типов орбит ИСЗ - геостационарных, высокоэллиптических, средневысотных и низкоорбитальных. В результате анализа были сформулированы основные задачи, стоящие перед разработчиками вторичной обработки сигналов в БАСН.
В статье показано, что подход, включающий в себя построение модели орбитального движения ИСЗ и модели бортового опорного генератора (ОГ) и уточнение этих моделей по измерениям СРНС, позволяет решить навигационную задачу в условиях ограниченной видимости. Предлагается использовать стохастический подход к моделированию работы ОГ. Показано, что по сравнению с полиномиальной аппроксимацией стохастическая модель обеспечивает не только меньшую погрешность определения параметров орбиты ИСЗ, но и более высокую вычислительную эффективность.
Поскольку стандартные алгоритмы решения уравнения движения ИСЗ, применяемые в наземной аппаратуре, не всегда подходят для использования в БАСН из-за высоких требований, предъявляемых к размеру оперативной памяти, предложено использование компактных аналитических эфемерид Луны и Солнца. Показано, что погрешность, вносимая аналитическими эфемеридами в модель орбитального движения приемлема для БАСН и, в то же время, аналитические эфемериды не требуют значительного объема оперативной памяти.
В статье приведены результаты моделирования задачи определения орбиты геостационарных космических аппаратов (ГКА). Показано, что даже для случая ОГ со стабильностью 10-9 достигается точность определения координат с помощью БАСН 10...40 м (интервал доверительной вероятности 66%), время до получения их первого определения составило около 12 часов, т.е. половину периода орбиты.
Ключевые слова: GPS, ГЛОНАСС, спутниковая навигация, определение орбит космических объектов, автономная навигация
Гироскопия и навигация. - 2010. - № 4. - С. 41-52.
УДК 629.195
