WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 13 | 14 || 16 | 17 |   ...   | 20 |

Чазов вадим викторович разработка и применение алгоритмов численно-аналитического метода вычисления положений искусственных спутников земли диссертация на соискание учёной степени

-- [ Страница 15 ] --

В табл.23 представлены результаты обработки наблюдений космического аппарата Глонасс 109 (Космос 2436, международный номер – 0706503, номер по каталогу “НОРАД” – 32395). В колонке Np приводится количество измерений топоцентрических дальностей за текущий месяц. Минимальные min и максимальные max разности между измеренными и вычисленными значениями дальностей и значение средней квадратической погрешности одного измерения даны в метрах. Оценка отношения средней площади поверхности к массе объекта A/m имеет размерность квадратный метр на килограмм массы.

Таблица 23: Глонасс 109, фильтрация наблюдений На дату 1 сентября 2011 года средние значения элементов орбиты космического аппарата Глонасс 109 были следующими:

большая полуось a = 25507.638 километров, эксцентриситет орбиты e = 0.00147652, угол наклонения i = 65.42425, среднее движение n = 2.131031 оборотов за сутки.

Национальная геодезическая служба (NGS) Североамериканских соединённых штатов поддерживает обширную базу данных о точных положениях навигационных спутников GPS и Глонасс [197].

Каждый отдельный файл этой базы содержит геоцентрические прямоугольные координаты спутников в земной системе отсчёта. Координаты приводятся через 15 минут на интервале времени, равном одним суткам. Эти данные позволяют оценить реальную точность предлагаемых алгоритмов вычисления положений и улучшения параметров на основе наблюдений.

На графиках рис.30 представлены разности между измеренными и вычисленными значениями топоцентрических дальностей до космического аппарата Глонасс 118 и разности между положениями объекта, вычисленными с помощью улучшенных параметров движения, и данными из базы NGS, которые послужили эталонной орбитой:

На с.21 отмечалось, что нуль-пункт шкалы всемирного координированного времени UTC только на целое число секунд отличается от нуль-пункта шкалы атомного времени TAI:

В базе данных о положениях навигационных объектов использутся шкала времени GPS. Секунда времени шкалы GPS совпадает с секундой шкал UTC и TAI. Разность нуль-пунктов шкалы TAI и шкалы GPS постоянная и равна 19.0 секунд.

Шкалы GPS и UTC совпадали в период с 1 января 1980 года по 1 июля 1981 года. В дальнейшем нуль-пункты шкал GPS и UTC отличаются на целое число секунд (табл.24):

Таблица 24: Разность нуль-пунктов шкал времени 3.10 Спутник Метеор-3М Научный космический аппарат Метеор-3М был запущен в августе года (международный номер 105601, номер по каталогу “НОРАД” 27001).

На дату 1 июня 2002 года средние значения элементов орбиты космического аппарата были следующими:

большая полуось a = 7384.122 километров, эксцентриситет орбиты e = 0.00136692, угол наклонения i = 99.62887, среднее движение n = 13.6816913 оборотов за сутки.

Для улучшения параметров орбиты были использованы лазерные наблюдения объекта на интервалах времени, равных одному месяцу.

Рис.31 иллюстрирует результаты вычислений.

Рис. 31: Метеор-3М, фильтрация наблюдений 3.11 Спутник Блиц Наноспутник Блиц был разработан и изготовлен в Институте прецизионного приборостроения [201].

Спутник был запущен на орбиту 17 сентября 2009 года.

На дату 1 января 2010 года средние значения элементов орбиты космического аппарата были следующими:

большая полуось a = 7198.152 километров, эксцентриситет орбиты e = 0.000476105, угол наклонения i = 98.785179, среднее движение n = 14.2153763 оборотов за сутки.

Рис.32 иллюстрирует результаты улучшения параметров движения на основе лазерных наблюдений на интервалах один месяц.

3.12 Спутник Ларец Спутник Ларец был разработан и изготовлен в Институте прецизионного приборостроения [182].

Спутник был запущен на орбиту 27 сентября 2003 года.

На дату 1 января 2010 года средние значения элементов орбиты космического аппарата были следующими:

большая полуось a = 7062.249 километров, эксцентриситет орбиты e = 0.001133228, угол наклонения i = 97.904212, среднее движение n = 14.6277446 оборотов за сутки.

Рис.33 иллюстрирует результаты улучшения параметров движения на основе лазерных наблюдений на интервалах один месяц.

3.13 Точность прогноза В табл.25 даны оценки максимальной ошибки прогноза для искусственных спутников Земли, находящихся на орбитах с различной высотой полёта.

Высота полёта hmin дана в километрах.

Для каждого объекта оценки были получены с помощью лазерных наблюдений. На основе Np значений топоцентрических дальностей на интервале времени Ta в сутках выполняется улучшение параметров движения (с.180):

шесть средних элементов орбиты, эмпирический коэффициент отражения и эмпирический коэффициент ускорения. Оценка средней квадратической погрешности одного измерения в метрах дана в столбце.

На интервале времени Tp суток, следующим сразу за интервалом Ta, на основе улучшенных параметров движения проводится прогноз движения объекта и сравнение с измеренными значениями топоцентрических расстояний. Абсолютная величина самой большой разности измеренных и вычисленных величин в метрах обозначена |max |.

В алгоритмах дифференциального улучшения орбит эмпирические коэффициенты отражения и ускорения выполняют две функции. С их помощью удаётся частично учесть влияние светового давления (формула (28) на с.38) и сопротивления атмосферы (формула (29) на с.38). Кроме того, использование эмпирических коэффициентов и формул для вычисления ускорений, в которые эти коэффициенты входят линейным образом, помогает частично компенсирать методические погрешности и упрощающие предположения, допущенные при построении аналитической модели движения объектов.



В предлагаемых алгоритмах эмпирический коэффициент ускорения был включён в число улучшаемых параметров модели движения как величина соответствующая половине средней скорости изменения среднего движения и измеряемая в радианах за секунду в квадрате.

Параметр k добавлен в систему “осреднённых” уравнений ((198) на с.102) в первое уравнение для элемента a Для объектов Эталон, Глонасс и спутников на орбитах, близких к “стационарным” орбитам, эмпирический коэффициент ускорения не включается в число улучшаемых параметров модели и k = 0. Эмпирический коэффициент отражения в данной работе использован для оценки отношения средней площади поверхности к массе этих объектов. Результаты были представлены в табл.22 на с.145 и табл.23 на с.152.

Для объектов Лагеос и Лагеос-2 каждое значение M, полученное на трёхсуточном интервале времени (с.137), переводится в значение коэффициента Преобразование было рекомендовано в стандартах вычислений, подготовленных к первой компании MERIT [198]. Результаты расчётов были представлены на с.137 (рис.11).

Послесловие Предлагаемая в данном исследовании схема вычислений предназначена для учета важнейших неравенств в движении космических объектов и решения практических задач с помощью алгоритмов фильтрации измерительной информации.

Сравнительные испытания алгоритмов и их применение показали, что • погрешность вычисления коэффициентов полиномов Лежандра при различных степенях аргумента возрастает с увеличением порядка полинома. Это обстоятельство серьёзно ограничивает возможности аналитических методов для учёта возмущений, обусловленных гармониками геопотенциала;

• точность обработки высокоточных лазерных наблюдений спутников Лагеос-1 и Лагеос-2 с помощью вычислительных программ, основанных на предлагаемых в данной работе алгоритмах численно-аналитического метода расчёта положений космических объектов, находится примерно на одном уровне с оценками точности, публикуемыми основными центрами анализа данных;

• пакет вычислительных программ LENTA на интервалах времени порядка нескольких суток уступает по точности представления наблюдений спутников типа Эталон (оценка погрешности прогноза находится на уровне 0.5 метра) и низкоорбитальных объектов Эйджисаи, Старлет и Стелла (оценка погрешности прогноза достигает значения 5.0 метров) пакетам программ DGFI, JCET и HIT-U, использующим метод численного интегрирования уравнений движения;

• основное преимущество численно-аналитических алгоритмов в сравнении с методом численного интегрирования заключается в сокращении времени обработки очередной порции измерительной информации;

• программное приложение может быть использовано для решения задач информационной поддержки космических экспериментов.

Приложение Промежуточный экватор.

В резолюциях МАС [199] был рекомендован вариант, использующий новые понятия: “промежуточный экватор”, “невращающаяся начальная точка” и “угол вращения Земли”.

Преобразование между системами координат имеет похожий вид где Q(TT) – матрица, представляющая движение небесного промежуточного полюса в небесной опорной системе OXYZCRS, R(UT1) – матрица вращения Земли вокруг оси OZCIP, определяемой небесным промежуточным полюсом, W (TT) – матрица, обусловленная движением полюса Земли относительно небесного промежуточного полюса ZCIP, однако алгоритм вычисления элементов матриц существенно отличается от используемого ранее.

В первом компоненте, W (TT), появляется малый угол s второй компонент – матрица поворота по часовой стрелке на угол вращения Земли а матрица Q(TT) состоит из произведения четырх матриц По определению угол вращения Земли является линейной функцией всемирного времени UT1, выраженного в юлианских днях:

(UT1) = 2 0.7790572732640 + 1.00273781191135448 (UT1 2451545.0).

Параметр s задат положение земной начальной точки на небесном прое межуточном экваторе, не участвующей в движении промежуточного экватора относительно экватора земной опорной системы координат вследствие движения полюса.

Величина s определяет положение небесной начальной точки на небесном промежуточном экваторе, не принимающей участие в общем движении промежуточного экватора относительно небесной опорной системы отсчта.

На рис. плоскость XOY – экватор геоцентрической небесной опорной системы отсчта, ось OZCIP перпендикулярна промежуточному экватору, точка N – восходящий узел небесного промежуточного экватора на опорном экваторе, – положение истинной точки весеннего равноденствия, – положение небесной начальной точки на небесном промежуточном экваторе, – положение земной начальной точки на небесном промежуточном экваторе, угол 0 N = ZCRS OZCIP = d, дуга = s, дуга = – угол поворота Земли, дуга = S – истинное гринвичское звздное время.

Двустрочные элементы (к с.30).

Двустрочные орбитальные элементы в формате “NORAD” ежедневно публикует радиотехническая служба слежения за спутниками США [206].

Данные для каждого спутника содержат три строки:

STELLA

1 22824U 93061B 04110.78132390 -.00000207 00000-0 -67902-4 0 2 22824 98.2563 116.5245 0007837 91.7907 268.4122 14. В строке 0 записано имя объекта из одиннадцати символов.

строка колонка описание 01-01 номер линии, 03-07 номер спутника, 10-11 международный указатель (последние две цифры года запуска), 12-14 международный указатель (порядковый номер запуска), 15-17 международный указатель (часть запущенного изделия), 19-20 эпоха элементов (последние две цифры года), 21-32 эпоха элементов (день с дробной частью от начала года), 34-43 первая производная от среднего движения, 45-52 вторая производная от среднего движения, 54-61 эффективный коэффициент отражения, 63-63 тип эфемериды, 65-68 номер элементов, 69-69 контрольная сумма.

строка колонка описание 01-01 номер линии, 03-07 номер спутника, 09-16 угол наклонения (градусы), 18-25 прямое восхождение восходящего узла (градусы), 27-33 эксцентриситет (впереди числа ставить десятичную точку), 35-42 аргумент перигея (градусы), 44-51 средняя аномалия (градусы), 53-63 среднее движение (обороты за сутки), 64-68 количество витков на эпоху, 69-69 контрольная сумма.

“Нормальные места” (к с.31).



Pages:     | 1 |   ...   | 13 | 14 || 16 | 17 |   ...   | 20 |
 

Похожие материалы:

« УДК 524.7;524.72-4 КАЙСИНА Елена Ивановна БАЗОВЫЕ СВОЙСТВА ГАЛАКТИК МЕСТНОГО ОБЪЕМА (01.03.02 - Астрофизика и звездная астрономия) ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата физико–математических наук Научный руководитель: доктор физико–математических наук, профессор Караченцев И. Д. Нижний Архыз – 2014 2 Оглавление Введение Общая характеристика работы Актуальность Цели и задачи исследования Научная новизна Научная и практическая ценность работы Основные результаты ...»




 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.