НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Файл статьи: SE-BMSTU...o066.pdf (1360.87Кб)

УДК 629.78, 531.551

1 МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия

В статье рассматривается прогноз движения космического аппарата на околокруговой орбите по данным TLE (two-line element) с использованием упрощённой модели SGP. Конечной целью описанного алгоритма является получение массива значений угла места и азимута ‒ параметров, необходимых для наведения антенн наземного комплекса управления (НКУ). Данные TLE в настоящее время широко используются различными расчётными программами, однако в русскоязычной литературе ощущается недостаток информации по работе с этим форматом представления начальных условий движения КА. В открытых источниках имеется отчёт NASA под редакцией Dr. T.S. Kelso, в котором описаны алгоритмы расчёта параметров движения КА в рамках различных моделей (SGP, SGP4, SDP4 и т.д.). Однако практическая реализация этих алгоритмов требует  наличия у исполнителя определённого опыта, так как в научных школах двух стран существуют отличия и в стандартах единиц измерения, и в подходах к прогнозированию движения. Кроме того, в отличие от ряда источников в данной статье описана вся последовательность вычислений для получения целеуказаний антенным системам, а представленный упрощённый алгоритм достаточно нагляден. Для вычисления значений азимута и угла места КА относительно некоторого НКУ недостаточно получить координаты и скорости КА в абсолютной геоцентрической экваториальной системе координат. Необходимо также осуществить привязку НКУ, находящегося на Земле, которая совершает сложное движение, к некоторой точке инерциального пространства при помощи местного звёздного времени. В ряде источников для этого используется Астрономический ежегодник. Однако в том случае, когда необходимо получить массивы значений углов наведения как функции времени, обращение к нему не является удобным. В статье приведена заимствованная из зарубежных источников методика расчёта местного звёздного времени, которая дополняет решение задачи в интересах НКУ.
Результаты расчётов, полученные при использовании описанного в статье алгоритма сравнивались со значениями из программы Orbitron, в которой реализована более точная модель движения SGP4. Сравнение результатов расчёта было проведено для нескольких типов орбит. В случае антенн с широкой диаграммой направленности (до 30°) полученные погрешности не являются существенными, особенно при наличии у антенной системы функции коррекции и автосопровождения. В том случае, если полученная точность не удовлетворяет условиям решаемой задачи, представленный в статье алгоритм достаточно просто адаптируется под полную модель SGP или SGP4, так как меняется только та его часть, которая отвечает непосредственно за более точный учёт возмущений, действующих на КА в орбитальном полёте. 

1. NORAD Two-Line Element Set Format // Celestrak.com: website. Режим доступа: http://celestrak.com/NORAD/documentation/tle-fmt.asp (дата обращения 28.05.2015).
2. Барабошкин О.И., Трусов С.В., Романов А.А. Определение баллистических параметров в формате TLE в системе радиотомографии ионосферы // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9, № 3. С. 151-155. Режим доступа: http://d33.infospace.ru/d33_conf/sb2012t3/151-155.pdf (дата обращения 10.05.2015).
3. Назаренко А.И. Применение метода оптимальной фильтрации измерений для уточнения и прогнозирования орбит космических аппаратов // Вестник НПО им. С.А. Лавочкина. 2012. № 2. С. 38-43. Режим доступа: http://www.laspace.ru/upload/iblock/24d/24dea2825393bb8f494a58ca8e5d8374.pdf (дата обращения 10.05.2015).
4. Иванов Н.М., Лысенко Л.Н. Баллистика и навигация космических аппаратов. М.: Дрофа, 2004. 544 с.
5. Hoots F.R., Roehrich R.L. Models for Propagation of NORAD Element Sets. Spacetrack Report no. 3. Colorado Springs: Peterson AFB, CO, 1980. 91 p. Режимдоступа: http://www.celestrak.com/NORAD/documentation/spacetrk.pdf (датаобращения 10.05.2015).
6. Orbit propagation // Castor2.ca: website. Режим доступа:http://www.castor2.ca/04_Propagation/index.html (дата обращения 10.05.2015).
7. TLE // Википедия: сайт. Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/TLE (дата обращения 12.11.2015).
8. Tondering С. The Julian Period // Calendar FAQ: website. Режим доступа:http://www.tondering.dk/claus/cal/julperiod.php#formula (дата обращения 10.05.2015).
9. Duffett-Smith P., Zwart J. Practical Astronomy with your Calculator or Spreadsheet. 4^th ed. New York: Cambridge University Press, 2011. 216 p.
10. Серапинас Б.Б. Глобальные системы позиционирования: учеб. изд. М.: ИКФ «Каталог», 2002. 106 с.
11.  Stoff S. Orbitron – Satellite Tracking System // Stoff.pl: website. Режимдоступа: http://www.stoff.pl/ (датаобращения 19.01.2015).