WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 20 |

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

-- [ Страница 2 ] --

В качестве исходных материалов предлагаемого исследования были использованы:

рекомендации Международного астрономического союза [199], стандартные соглашения Международной службы вращения Земли [189], лазерные наблюдения искусственных спутников Земли [190], позиционные наблюдения космических объектов [178], база данных об элементах орбит более 14000 объектов [206], база данных о точных положениях навигационных спутников [197].

Целью исследований является решение следующих задач:

вывод формул для вычисления параметров промежуточной орбиты, основанной на решении обобщённой задачи двух неподвижных центров, с точностью, ограниченной только возможностями компьютера;

разработка метода преобразования возмущающей функции на основе параметров промежуточной орбиты;

дифференцирование и интегрирование слагаемых возмущающей функции;

составление и численное интегрирование “осреднённых” уравнений движения и учёт короткопериодических неравенств с использованием “несингулярных” элементов орбиты;

обработка высокоточных лазерных измерений топоцентрических дальностей до спутников Лагеос и Лагеос-2 на длительных интервалах времени и оценка значений геодинамических параметров;

разработка методики предсказания ситуаций сближения ИСЗ;

фильтрация позиционных наблюдений и оценка значения отношения средней площади поверхности к массе спутника.

Стандартные соглашения Международной службы вращения Земли содержат рекомендации по обработке наблюдений искусственных спутников Земли с помощью метода численного интегрирования. Разработка методики аналитического решения задачи с учётом всех рекомендаций астрономических организаций также является целью исследования.

В тексте диссертации термин алгоритм объединяет несколько понятий:

это и связанные между собой формулы и соотношения, и последовательность действий, и реализация процедуры вычислений на компьютере. Совокупность алгоритмов, предназначенная для решения поставленной задачи, в тексте называется “программным обеспечением” или “пакетом программ”.

Для отладки программного обеспечения и оценки точностных характеристик алгоритмов была разработана методика сравнительных испытаний.

Методика основана на использовании высокоточных измерений топоцентрических дальностей до ИСЗ. Испытания выполнены для объектов с различной высотой полёта над поверхностью Земли.

Исполнение задуманного стало возможным благодаря опоре на самые основные методы классиков небесной механики и астрометрии – последовательные приближения, промежуточные орбиты, канонические преобразования:

метод последовательных приближений применялся на всех этапах, от построения моделей движения объектов в численно-аналитической форме до дифференциального улучшения параметров модели на основе наблюдений;

в качестве промежуточной была принята орбита, построенная с помощью точного решения обобщённой задачи двух неподвижных центров;

метод канонических преобразований содержит алгоритм вычисления эволюционного гамильтониана и короткопериодических неравенств – основу численно-аналитического метода;

и, в то же время, потребовало привлечения новых идей:

методическая точность вычисления параметров промежуточной орбиты, построенной на основе решения обобщённой задачи двух неподвижных центров, и частных производных высших порядков от любых величин по позиционным параметрам и каноническим элементам промежуточной орбиты должна быть ограничена только разрядной сеткой компьютера;

алгоритм разложения возмущающей функции в тригонометрический ряд с численными коэффициентами является неудовлетворительным по причине существенных вариаций числовых значений эксцентриситета орбиты и угла наклонения орбиты космических тел и должен быть заменён на алгоритм преобразования возмущающего гамильтониана в сумму “элементарных” слагаемых, каждое из которых является функцией как позиционных, так и угловых параметров орбиты объекта, а также величин, характеризующих изменения возмущающих факторов модели движения;

выражения для учёта возмущений от приливов упругой Земли и океанических приливов, записанные во вращающейся системе отсчёта (“геофизический” подход) и рекомендованные Международной службой вращения Земли, должны быть преобразованы к системе отсчёта, связанной с истинным экватором даты (“астрономический” подход).

Достоверность полученных результатов подтверждается примерами обработки наблюдений различных объектов, сравнением с данными, предоставляемыми Международной службой вращения Земли, и сопоставлением с параметрами движения ИСЗ, публикуемыми в Интернете.

Научная новизна работы заключается:

в совокупности формул и соотношений для вычислений в рамках обобщённой задачи двух неподвижных центров с максимально возможной методической точностью;

в методе преобразования возмущающей функции задачи, заключающейся в построении всё более сложных конструкций на основе простых начальных соотношений;

в способе вычислений, позволяющим учитывать возмущающее действие факторов различного происхождения одним набором формул;

в совокупности алгоритмов построения моделей движения космических объектов с помощью численно-аналитического метода;

в методике расчёта ситуаций опасных сближений объектов.

Практическая ценность диссертации определяется тем, что:

предлагаемые алгоритмы численно-аналитического метода построения моделей движения справедливы в широком классе элементов орбит ИСЗ и позволяют выполнять оценку параметров движения объектов и геодинамических параметров на основе наблюдений;



алгоритмы применяются для вычисления целеуказаний на Звенигородской научной базе ИНАСАН и филиале ИНАСАН на пике Терскол; тезисы доклада “Об эфемеридном обеспечении фотометрических наблюдений ИСЗ” опубликованы в сборнике материалов пятой научно-технической конференции ФВА РВСН, с.77-78, 2000 год (совместно с Н.С.Бахтигараевым);

алгоритмы использовались для планирования космических экспериментов и предварительной редукции результатов наблюдений спутника Метеор-3М сотрудниками Центральной аэрологической обсерватории ГМЦ;

было подготовлено учебное пособие “Модель движения ИСЗ”, являющееся реконструкцией и расширением монографии профессора Е.П.Аксёнова [5].

Основные результаты, полученные в диссертации, докладывались автором и соавторами на семинарах и конференциях:

семинар по небесной механике и семинар по астрометрии ГАИШ МГУ ;

семинар ИНАСАН “Проблемы происхождения и эволюции кометноастероидного вещества в Солнечной системе и астероидная опасность” ;

конференция “Астрометрия, геодинамика и небесная механика на пороге XXI века”, Санкт-Петербург, 2000 год ;

конференция “АСТРОЭКО-2002”, Терскол, 2002 год ;

конференция “Околоземная астрономия – 2003”, Терскол, 2003 год ;

конференция “Горизонты Вселенной”, Москва, 2004 год ;

конференция “Околоземная астрономия – 2005”, Казань, 2005 год.

По теме диссертации опубликовано 13 статей, в совместных статьях вклад каждого из авторов является равным.

1. Герасимов И.А., Чазов В.В. Переменные действие-угол в обобщённой задаче двух неподвижных центров. //Труды ГАИШ. 1988. Т.59. С.46-52.

2. Гаипова А.Н., Чазов В.В. Комплекс программ Лента. //Измерительная техника. 1991. Т.6, С.30-30.

3. Чазов В.В. Основные алгоритмы численно-аналитической теории движения искусственных спутников Земли. // Труды ГАИШ. 2000. Т.68.

С.5-20.

4. Герасимов И.А., Чазов В.В., Рыхлова Л.В., Тагаева Д.А. Построение теории движения тел Солнечной системы, основанной на универсальном методе вычисления возмущающей функции. //Астрономический вестник.

2000. Т.34. Номер 6. С.559-566.

5. Герасимов И.А., Чазов В.В., Тагаева Д.А. Применение универсального метода вычисления возмущающей функции в численно-аналитической теории движения малых планет. //Вестник Московского университета. Серия 3. Физика. Астрономия. 2000. Номер 3. С.55-57.

6. Бахтигараев Н.С., Чазов В.В. Компьютерное моделирование условий наблюдений небесных тел. //Кинематика и физика небесных тел. 2003.

Номер 4. С.105-107.

7. Чазов В.В. Создание численно-аналитической теории движения небесных тел. /Труды конференции “Околоземная астрономия – 2003”, Терскол.

2003. С.171-175.

8. Бахтигараев Н.С., Чазов В.В. Информационное обеспечение космических экспериментов на основе численно-аналитической теории движения искусственных спутников Земли. //Космические исследования. 2005. Т.43.

Номер 5. С.386-389.

9. Бахтигараев Н.С., Чазов В.В. Моделирование движения космических аппаратов с учётом рекомендаций Международного астрономического союза. /Труды конференции “Околоземная астрономия – 2005”, Казань. 2005.

С.281-285.

10. Чазов В.В., Герасимов И.А., Соловьёва О.Д. Изотропные и гармонические координатные условия в пространстве-времени Солнечной системы.

//Вестник Московского университета. Серия 3. Физика. Астрономия.

2006. Номер 2. С.66-68.

11. Клишин А.Ф., Чазов В.В., Бахтигараев Н.С., Костюк Н.Д. Об оценке уровня техногенной опасности в зоне размещения КА “Электро-Л”. //Вопросы радиоэлектроники. Серия “Радиолокационная техника”. 2007. Выпуск 2. С.40-46.

12. Чазов В.В., Бахтигараев Н.С., Костюк Н.Д. Наблюдения спутника “Молния 3-39” в Звенигородской обсерватории ИНАСАН и определение времени падения. //Вестник СибГАУ. 2011. Выпуск 6(39). С.183-185.

13. Бахтигараев Н.С., Лёвкина П.А., Сергеев А.В., Чазов В.В. Наблюдения неизвестного фрагмента космического мусора в Терскольской обсерватории.

//Вестник СибГАУ. 2011. Выпуск 6(39). С.186-189.

На защиту выносятся следующие положения.

1. Впервые получена полная совокупность формул для вычислений параметров промежуточной орбиты, основанной на решении обобщённой задачи двух неподвижных центров, с максимально возможной точностью.

Предлагаемые соотношения используют неявную зависимость между переменными. Предыдущие результаты других авторов были представлены в виде формул, в которых зависимости между позиционными элементами и постоянными интегрирования и зависимости между наборами угловых переменных являются явными. Точность таких соотношений была ограничена четвёртым порядком относительно сжатия Земли.

2. Впервые показано, что возмущающие функции различного происхождения зависят от пяти “начальных” соотношений между координатами спутника. “Начальные” соотношения с точностью, ограниченной только возможностями компьютера, были представлены в виде сумм слагаемых, зависящих от параметров промежуточной орбиты. Найден рекуррентный способ конструирования общей возмущающей функции на основе “начальных” соотношений. В предыдущих исследованиях других авторов разложения в тригонометрические ряды были получены отдельно для каждого из возмущений, обусловленных геопотенциалом, притяжением Луны и Солнца, приливными явлениями и давлением солнечного излучения.

3. Впервые разработан метод аналитического интегрирования слагаемых возмущающей функции, зависящих от позиционных и угловых переменных промежуточной орбиты. Представлен способ вычисления правых частей при численном интегрировании “осреднённых” уравнений движения в “несингулярных” элементах орбиты. Методы используют алгоритмы точного вычисления как параметров промежуточной орбиты, так и частных производных от любых параметров промежуточной орбиты по позиционным и угловым переменным, а также по каноническим переменным действие-угол.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 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.