Космическая система траекторных измерений

Предлагаемое изобретение относится к системам определения орбит космических аппаратов с повышенной точностью.

Космическая система траекторных измерений (см., например, патент на изобретение US5963167, публикация 1999 г., Калифорнийский технологический институт) должна включать от одного и более космических аппаратов – объектов измерений и автоматизированные рабочие места наземного комплекса управления, обеспечивающие контроль характеристик космических аппаратов, в том числе дальномерно-допплеровской системы. В данном изобретении предложено обеспечить космическую систему дополнительными средствами контроля бортовой аппаратуры дальномерно-доплеровской системы космических аппаратов, то есть средствами, обеспечивающими постоянный контроль точности и непрерывности выполняемых измерений.

Таким образом, предложена космическая система траекторных измерений, включающая, по меньшей мере, один космический аппарат, например, на низкой или же солнечно-синхронной орбите и средства контроля бортовой аппаратуры дальномерно-доплеровской системы космического аппарата, связанные по меньшей мере, с одним автоматизированным рабочим местом, аппаратно-программные средства которого обеспечивают контроль характеристик космического аппарата. В отличии от существующей космической системы, аппаратно-программные средства автоматизированного рабочего места обеспечивают: последовательную подготовку файлов исходных данных в установленном формате, например в формате RINEX, а также данных о параметрах вращения Земли и эфемеридах навигационных космических аппаратов системы ГЛОНАСС, предварительную обработку траекторных измерений и сеансов измерений с использованием графического интерфейса пользователя, решение краевой задачи – определение параметров орбиты космического аппарата с использованием графического интерфейса пользователя, определение аппаратных погрешностей по результатам обработки приборных данных (кодовых псевдодальностей, фазовых псевдодальностей и псевдоскоростей) с формированием, в том числе с использованием результатов обработки траекторных данных, лаговых (временных) k-х разностей (k находится в пределах от 1 и более), ансамблевых (межчастотных) разностей и комбинированных разностей измерений кодовых псевдодальностей, фазовых псевдодальностей и псевдоскоростей. В качестве элемента средств контроля бортовой аппаратуры дальномерно-доплеровской системы космического аппарата использованы наземные сети глобальных навигационных спутниковых систем: системы дифференциальной коррекции и мониторинга (СДКМ) и/или IGS.

Контроль точностных характеристик бортовой аппаратуры дальномерно-доплеровской системы космической системы траекторных измерений осуществляется при помощи комплекса (кластера) автоматизированных рабочих мест, то есть комплекса технических средств представляющего в совокупности систему «человек – машина»: систему, сочетающую деятельность человека и функционирование объекта техники, основанную на взаимодействии в соответствии с получаемой информацией с объектом управления и машиной посредством органов управления, технические особенности которых будут определяться через их функциональное назначение. Автоматизированные рабочие места связаны по радиоканалу с космическими аппаратами и средствами контроля бортовой аппаратуры дальномерно-доплеровской системы космических аппаратов, обеспечивающими точность проведения измерений. В качестве элемента средств контроля бортовой аппаратуры дальномерно-доплеровской системы космических аппаратов предложено использовать совместно или по отдельности наземные сети глобальных навигационных спутниковых систем: российскую – СДКМ и международную – IGS, применение которых в настоящее время отработано на практике.

Автоматизированные рабочие места космической системы траекторных измерений и средства контроля бортовой аппаратуры дальномерно-доплеровской системы космических аппаратов, взаимодействуя с космическими аппаратами, обеспечивают следующую последовательность шагов по приёму и обработке информации.

Подготовка файлов исходных данных в установленном формате, например, в формате RINEX, а также данных о параметрах вращения Земли и эфемеридах навигационных космических аппаратах системы ГЛОНАСС. На данном шаге обеспечивается загрузка в установленном формате, например, в формате RINEX, файлов навигационных измерений бортовой аппаратуры дальномерно-доплеровской системы и наземных станций СДКМ-КФД и/или IGS. Также, загружаются данные о параметрах вращения Земли и эфемеридах навигационных космических аппаратах спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС.

Предварительная обработка траекторных измерений и сеансов измерений с использованием графического интерфейса пользователя. Обработка сеансов измерений включает: расчет составляющих модели измерений и фильтрацию измерений.

Решение краевой задачи – определение параметров орбиты космических аппаратов с использованием графического интерфейса пользователя (промежуточные данные вычислений отображаются на экране для контроля пользователя). Процедура решения краевой задачи позволяет: уточнять кинематические параметры движения космического аппарата и согласующие коэффициенты начальных условий, использовать в качестве измерений навигационные измерения дальномерно-доплеровской системы, управлять вычислительным процессом и записью результатов расчёта в базу данных (приостанавливать и продолжать расчёт, производить остановку расчёта после каждой итерации для анализа результатов вычислительного процесса). В итоге получают записанные в установленной форме, содержащей кинематические параметры движения космического аппарата и согласующие коэффициенты начальных условий, в базу данных уточнённые начальные условия движения космического аппарата. Качество измерений характеризует математическое ожидание и среднеквадратическое отклонение измерений каждого сеанса относительно расчетной орбиты. Нахождение статистических характеристик в заданных пределах, не превышающих уровень погрешности измерительных средств, при достаточном количестве измерений является подтверждением нормальной работы измерительных средств и приемлемого качества определения орбиты космического аппарата.

Определение аппаратных погрешностей по результатам обработки приборных данных (кодовых псевдодальностей, фазовых псевдодальностей и псевдоскоростей) с формированием, в том числе с использованием результатов обработки траекторных данных, лаговых (временных) k-х разностей (k находится в пределах от 1 и более), ансамблевых (межчастотных) разностей и комбинированных разностей измерений кодовых псевдодальностей, фазовых псевдодальностей и псевдоскоростей. Исходная информация для определения аппаратных погрешностей результатов измерений содержится в файлах установленного формата, например, в формате RINEX, и таблицах приборных данных.