Идентификация геостационарных спутников по их орбитальным и оптическим характеристикам

Разработка подхода к решению проблемы идентификации геостационарных спутников, основанного на использовании наземной координатной и фотометрической информации и современных математических моделей. Определение оптических и физических характеристик ГСС.

Рубрика Физика и энергетика
Вид автореферат
Язык русский
Дата добавления 16.11.2018
Размер файла 114,5 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

0,151

0,006

24

IABS

0,43

0,46

0,197

0,296

0,355

0,035

25

Centaur TC

1,25

1,01

0,661

0,832

0,496

0,027

Орбитальная и фотометрическая информация получены не только для тех типов ГСС, которые перечислены таблице 2. Для ряда объектов других типов, указанных в Приложении, имеется информация, достаточная для того, чтобы сделать заключение о состоянии ГСС и построить его геометрический образ, но недостаточная для получения обобщенных оптических характеристик данного конкретного типа.

В разделе 4.3.7 проанализированы нештатные ситуации, возникшие при сопровождении аварийных спутников «Ямал-101» и «Экспресс-АМ-11». Из наших наблюдений 8 -14 сентября 1999г. следует, что из-за неполного раскрытия панелей СБ был создан дополнительный момент, который привел к вращению КА «Ямал-101» с периодом Р2 = 60,81 сек. и прецессией оси вращения Р1 = 243 сек.. Наличие зеркальной вспышки доказывает, что радиоантенны на борту КА находились в раскрытом положении. Аналогичные выводы были сделаны Багровым, Выгоном и др. (2000).

С 30 марта по 29 апреля 2006 года проведены координатные и фотометрические наблюдения аварийного ГСС «Экспресс АМ-11» и «Радуги-26», с которой (согласно официальной версии) произошло столкновение «Экспресса». Анализ полученной информации свидетельствует о том, что если столкновение и имело место, то оно произошло не с КА «Радуга - 26» или его фрагментами. Кроме того, зафиксировано, что после аварии 29 марта 2006 г., предпринимались неоднократные попытки восстановления работоспособности аппарата.

Возможности наземных ПН РК были наглядно продемонстрированы при выводе и сопровождении казахстанского спутника KazSat - 1 (06022А).

Приведенные примеры демонстрируют высокую эффективность, производительность и оперативность разработанной нами методики и всего программного комплекса. В случае нештатных ситуаций информация и аналитические заключения (при необходимости) передавались заинтересованным организациям в процессе или после окончания сеанса наблюдений.

Раздел 4-4 включает описание блок-схемы и комплекса программ для обработки и анализа фотометрической информации и идентификации ГСС. Конечный результат работы этого комплекса программ состоит в определении оптических характеристик и геометрических параметров ГСС, идентификации его типа и международного номера, занесении сведений в БД. В процессе работы осуществляется взаимодействие с астрометрическим комплексом, библиотекой фотометрической информации и основной БД.

В Разделе 5 дано обоснование необходимости создания электронной версии Зонального каталога геостационарных спутников, описание возможностей, которые она предоставляет пользователю при обработке и анализе получаемой информации.

Основой реляционной БД является программа «Редактор БД», которая является законченной программной единицей с множеством полезных функций, способствующих легкому и удобному манипулированию данными. Она предоставляет эксперту статистическую информацию, отвечает за сохранность критичной информации и проверку целостности данных. Общий сервис для пользователей позволяет:

- при помощи навигатора БД найти нужный ГСС по его наименованию или внутреннему номеру;

- произвести сортировку объектов по дате последнего наблюдения;

- произвести фильтрацию информации по статусу объекта (активный, либрационный или дрейфующий) или по принадлежности к государству;

- добавить и сохранить новую информацию в БД.

«Редактор БД» формирует несколько таблиц. Таблица "Countries” в БД является главной, в ней имеются два поля: Код страны и Название страны. Таблица “Index” связана с Таблицей “Countries” и содержит такие параметры как: название объекта, название государства, которому он принадлежит, его тип, масса и т.д. Таблица “Elem” является дочерней по отношению к таблице “Index” и содержит элементы орбит ГСС.

Для отражения обстановки на геостационарной орбите создан модуль (программа «Зональный каталог ГСС»), который по запросу пользователя выводит оперативную информацию о расположении спутников по долготе. Модуль работает с БД, подготовленной программой «Редактор БД». Модуль «Зональный каталог ГСС» состоит из 3-х основных сервисов:

чтение БД и выделение необходимого набора данных для вычисления стробоскопической долготы;

вычисление подспутниковой точки по полученной информации;

прикладные (пользовательские) сервисы: поиск, фильтрация, печать и др.

Модуль «Сохранность и целостность» - программа, отвечающая за сохранность критичной информации и проверку целостности данных. Программа также предоставляет эксперту текущие статистические сведения о состоянии БД.

Использование базы данных в процессе наблюдений позволяет в реальном времени получать и сравнивать имеющиеся сведения о космических аппаратах, находящихся в зоне контроля. Это существенно сокращает время оперативной идентификации объекта и увеличивает производительность сеанса наблюдений.

Приложение содержит список из 762 геостационарных спутников, включенных в Базу данных (по состоянию на август 2007 г.). Для каждого из них указаны порядковые номера в данном списке, каталогах NORAD и международном; промежуток времени, в течение которого он наблюдался (первая и последняя даты получения координатной информации), статус объекта на последнюю дату наблюдений и признак наличия фотометрической информации.

Заключение

Цель диссертационной работы:

- разработать комплексный подход к решению проблемы идентификации геостационарных спутников (ГСС), основанный на использовании наземной координатной и фотометрической информации и современных математических моделей;

- показать его применимость в практике работы наземных оптических пунктов наблюдения РК.

В процессе выполнения исследований решались следующие основные задачи:

- оперативное получение координатной и фотометрической информации о ГСС;

- поддержание каталога активных ГСС и крупных фрагментов космического мусора, находящихся в зоне контроля ПН (10 о - 140 о в.д.);

- разработка алгоритмов для создания моделей и программного обеспечения, связанных с определением оптических и физических характеристик ГСС на основе результатов наблюдений;

- контроль, распознавание и сопровождение космических систем различного назначения;

- обмен данными между отечественными и зарубежными центрами обработки;

- участие в синхронных наблюдениях ИСЗ по международным научным программам.

В данной работе обобщены методы идентификации ГСС, которые используются в Лаборатории наблюдений ИСЗ Астрофизического института им. В.Г. Фесенкова. Основанием для проведения этих исследований послужил тот факт, что наземные наблюдения ИСЗ, анализ получаемой информации, каталогизация функционирующих и пассивных ГСС, автоматизация астрономических наблюдений - традиционные научные темы Астрофизического института НАН РК с самого начала космической эры. Этому способствует, во-первых, выгодное географическое положение: ПН находится в долготном разрыве между европейскими и американскими пунктами наблюдений, кроме того, его долгота близка к долготе точки либрации 75о Е, что позволяет контролировать практически все пассивные ГСС, находящиеся в зоне ее влияния. Во-вторых, оперативность, точность и надежность получаемых сведений.

Создание и периодическое обновление банков данных о засоренности околоземного космического пространства, пространственном распределении отслеживаемых аппаратов и фрагментов, идентификация функционирующих аппаратов (в т.ч. определение формы, ориентации и других характеристик) с целью распознания их назначения - важный аспект в обеспечении механизма контроля над мирным использованием космического пространства. Эта задача особенно актуальна для наиболее интенсивно эксплуатируемых геостационарных орбит.

В процессе выполнения работы были получены следующие результаты: 1. Разработан комплексный подход к решению проблемы отождествления типа наблюдаемого ГСС, состоящий в одновременном использовании координатной и фотометрической информации, современных математических методов и их комбинаций с экспертными оценками. Он применялся для:

- определения ориентации объекта и его динамических параметров (периода вращения вокруг собственного центра масс, направления оси вращения);

- оценки типа его стабилизации;

- расчета физических параметров ГСС и его отдельных элементов (эффективной отражающей площади, относительных коэффициентов отражения и характера их изменения в зависимости от времени пребывания объекта на орбите);

- построения эквивалентного геометрического образа;

- идентификации типа ГСС с последующим присвоением объекту международного номера;

Модифицирована и адаптирована для наблюдений подвижных объектов переменной яркости методика учета атмосферной экстинкции.

3. Разработана методика определения оптических характеристик геостационарных спутников по их наблюдениям на границах земной тени.

4. Разработана методика определения физических параметров отдельных конструктивных элементов ГСС при построении его геометрического образа.

5. Обнаружена зависимость первоначальных орбитальных параметров и их временной эволюции от типа запускаемого КА.

6. Определены репрезентативные фотометрические характеристики, необходимые для идентификации типа ГСС и построения его фотометрического портрета.

7. Разработаны алгоритмы построения автоматизированных комплексов для обработки и анализа орбитальной и фотометрической информации и идентификации ГСС.

8. Создана информационная База Данных и информационно - справочная система «Электронный Зональный Каталог».

Результаты исследований внедрены и успешно используются в работе трех наземных ПН РК, что доказывает эффективность комплексного подхода к решению проблемы идентификации ГСС.

Список основных публикаций по теме диссертации

идентификация геостационарный спутник физический

1. Диденко А.В. Исследование суммарной яркости ночного неба в районе Высокогорной экспедиции АФИ Каз.ССР на Ассы - Тургеньском плато // Астрономический циркуляр, 1978, № 988, С. 4-5.

2. Демченко Б.И., Диденко А.В., Мычелкин Э.Г. Астроклиматические характеристики астропункта "Ассы-Тургень" // Тр. АФИ АН КазССР, 1979, Т. 34, С. 112-123.

3. Бабкин И.Г, Диденко А.В., Носова Т.П., Хонин Г.В. Фотометрические наблюдения слабых объектов и их обработка на ЭВМ М-220М // Тр. АФИ АН КазССР, 1981, Т. 37, С. 83-93.

4. Бабкин И.Г, Диденко А.В., Хонин Г.В. BVR-наблюдения семи галактик с U-избытком // Астрономический циркуляр, 1981, № 1181, С. 5-6.

5. Диденко А.В Наблюдения звезд и туманностей с трубкой суперизокон // Астрономический циркуляр, 1981, № 1181, С. 3-4.

6. Диденко А.В., Семеникин А.А., Повтарь В.И. Наблюдения туманности М42 с интерференционными фильтрами // Астрономический циркуляр, 1983, № 1252, С. 3-4.

7. Диденко А.В., Качмин В.А. Использование TV-трубки суперизокон в астрономических наблюдениях // Тр. АФИ АН КазССР, 1983, Т. 42, С. 111-115.

8. Диденко А.В. О стандартизации блеска искусственных небесных тел // Тр. АФИ АН КазССР, 1984, Т. 44, С. 77-82.

9. Диденко А.В., Рспаев Ф.К. Многоцветные наблюдения геостационарного спутника // Астрономический Циркуляр, 1984, № 1333, С. 6-8.

10. Диденко А.В. Трехцветные наблюдения переменного геостационарного ИСЗ // Астрономический Циркуляр, 1984, № 1354, С. 6-8.

11. Диденко А.В., Рспаев Ф.К. Фотометрическая система электрополяриметра 1-метрового телескопа // Тр. АФИ АН КазССР, 1987, Т. 48, С. 109-111.

12. Диденко А.В., Усольцева Л.А. Обработка электрофотометрических наблюдений ИНТ в АФИ АН КазССР // Тр. АФИ АН КазССР, 1987, Т. 48, С. 112-116.

13. Диденко А.В. Электрофотометрические наблюдения геостационарных ИСЗ В АФИ АН КазССР // Наблюдения ИНТ, Москва, 1987, Т. 83, С. 50-54.

14. Диденко А.В., Синяева Н.В., Усольцева Л.А. Сводный каталог UBVRI величин стандартных звезд для наблюдений КО // Наблюдения ИНТ, Москва, 1990, Т. 85, С. 24-30.

15. Диденко А.В., Мосин А.П., Гайсина В.Н. Автоматизированная измерительная система для фотометрических наблюдений космических объектов // Наблюдения искусственных небесных тел, Москва, 1990, Т. 85, С. 8-11.

16. Диденко А.В., Демченко Б.И., Матягин В.С. и др. Автоматизация наблюдений подвижных космических объектов. Алма-Ата,1990, 158 с.

17. Пятелина С.В., Диденко А.В., Павлов В.Е. Освещенность геостационарного спутника, входящего в тень Земли // Изв. АН Каз.ССР, Сер. физ.-мат., 1990, № 4 (155), С. 87-92.

18. Диденко А.В. Об изменении блеска геостационарного ИСЗ на границе земной тени // Астрономический Циркуляр, 1991, № 1549, С. 6-8.

19. Диденко А.В. Исследование фотометрических характеристик геостационарных ИСЗ методами электрофотометрии. Автореф. канд. физ-мат наук, 01.02.05, Одесса, 1992, 15 с.

20. Диденко А.В., Бочаров И.Ю. Изменение блеска ГСС на границе земной тени // Тр. комплексной конференции "Организация программ наблюдений ВОКО и небесных тел Солнечной системы", Москва, 1993, С. 16-18.

21. Пятелина С.В., Диденко А.В. Об исследовании земной атмосферы путем фотометрирования ИСЗ, заходящих в тень Земли // Изв. НАН РК, 1993, № 4, С. 27-31.

22. Бектасова Н.К., Диденко А.В., Каримова Л.М., Макаренко Н.Г. Детерминированный хаос из кривой блеска ГСС // Письма в АЖ, 1994, Т. 20, № 12, С. 928-933.

23. Диденко А.В., Каримова Л.М., Макаренко Н.Г., Сагинтаев Б.С. Синтаксический анализ кривых блеска ИСЗ // Изв. НАН РК, 1994, № 4, С. 128-135.

24. Демченко Б.И. Диденко А.В., Усольцева Л.А., Бочаров И.Ю., Афонин А.Н. Зональный каталог геостационарных спутников, Алматы, Гылым, 1996, 92 с.

25. Диденко А.В., Демченко Б.И., Усольцева Л.А., Бочаров И.Ю., Афонин А.Н. Итоговый научно-технический отчет по программе "Полет 2М", блок "Геофизические исследования", КЭ "Определение оптических параметров земной атмосферы по наблюдениям геостационарных ИСЗ на границах земной тени", ИКИ НАН РК, Алматы, 1998, 52 с.

26. Диденко А.В., Усольцева Л.А., Калюжный Е.А., Гордыгага Н.Н. Автоматизированные системы сбора и обработки координатной и фотометрической информации об ИСЗ // «Новости науки Казахстана», 1999, № 4, С. 6-9.

27. Диденко А.В., Зикрань В.А., Старожилов Н.И., Усольцева Л.А. Фотометрические наблюдения геостационарных объектов // Изв. МН-АН РК, Сер. физ.-мат., 2000, № 4, С. 35-39.

28. Диденко А.В., Демченко Б.И., Усольцева Л.А., Афонин А.Н. и др. Зональный каталог геостационарных спутников. Выпуск 2, 2000, Алматы, Гылым, 108 с.

29. Didenko A.V., Usoltzeva. L.A. Mеthods of geostationary satellites' identification by the photometric information // Transaction of the KAU, 2001, № 2, Р. 83-91.

30. Диденко А.В., Усольцева Л.А. Определение оптических характеристик геостационарных спутников и земной атмосферы по их наблюдениям на границах земной тени // Космические исследования в Казахстане, Алматы, КазГосИНТИ, 2002, С. 355-373.

31. Диденко А.В., Усольцева Л.А. Определение типа геостационарного спутника по данным фотометрических наблюдений // Научно-технический сборник "Новости науки Казахстана ". Алматы, 2002, № 2, С. 17-22.

32. Диденко А.В., Усольцева Л.А., Ляхов Н.Ф. Экологические проблемы околоземного космического пространства // Научно-технический сборник "Новости науки Казахстана ", Алматы, № 2, 2002, C. 13-16.

33. Didenko A.V., Demchenko B.I, Nifontov S.G., Usoltseva L.A. Zone Cataloque and Principles of Identification of Geostationary Satellites // Fifth US / Russian Space Survaillance Workshop. September 24-27, 2003, Р. 316-324.

34. Диденко А.В., Демченко Б.И, Нифонтов С.Г., Афонин А.Н., Усольцева Л.А. Зональный каталог ГСС и принципы отождествления типа объекта на основе координатной и фотометрической информации // Тр. международной конференции "Околоземная астрономия -2003", Россия, Терскол, 8 - 13 сентября 2003г., СПб, 2003, С. 42-48.

35. Коноваленко А.А., Фалькович И.С., Липатов Б.Н., Диденко А.В. и др. Некоторые результаты международных наблюдений высокоорбитального космического мусора 23-29 июля 2003 г. // Тр. международной конференции "Околоземная астрономия -2003", Россия, Терскол, 8-13 сентября 2003 г., С. 198-206.

36. Диденко А.В. О проблеме загрязнения околоземного пространства // Изв. НАН РК, Сер. физ.-мат., 2005, № 4, С. 111-116.

37. Диденко А.В. Идентификация геостационарных спутников DSP по их орбитальным и фотометрическим характеристикам // Вестник КазНПУ им. Абая, Сер. «Физ-мат. науки», № 1(12), 2005, С. 76-80.

38. Диденко А.В., Кабенко Ф.Х.,. Усольцева Л.А, Чечин Л.М. Сопровождение искусственных космических объектов наземными пунктами Казахстана: современное состояние и перспективы // Изв. КазГУ им. аль-Фараби, Сер. физ.-мат., 2005, Алматы, С. 178-181.

39. Диденко А.В. О влиянии старения покрытий космического аппарата на его фотометрические характеристики // Вестник КазНПУ им. Абая, Сер. «Физ-мат. науки», 2005, № 1(12), С. 81- 84.

40. Диденко А.В., Усольцева Л.А. О возможности использования кривых изменения блеска ИСЗ на границах земной тени при его идентификации // Первые Фесенковские чтения «Современная астрофизика: традиции и перспективы», Алматы, 2005, С. 75-76.

41. Диденко А.В., Мошкалев В.Г Применение итерационного метода учета экстинкции при BVR наблюдениях геостационарных спутников // Изв. НАН РК, Сер. физ.-мат., 2005, № 4, С. 90-94.

42. Диденко А.В., Суйменбаев Б.Т., Бергалиев Ю.М., Ляхов А.Ф., Кабенко Ф.Х. Концепция реализации проекта по созданию командно-измерительного комплекса Республики Казахстан // Вестник НАН РК, Сер. физ.-мат., 2005, № 6, С. 33-39.

43. Диденко А.В. Информационные возможности оптических средств в составе командно-измерительного комплекса РК // Вестник НАН РК, Сер. физ.-мат., 2005, № 6, С. 39-43.

44. Didenko A.V., Moshkalev V.G. Application of iterative method BVR geostationary satellite observations accounting for atmospheric extinction // Astronomical and Astrophysical Transactions, 2005, V.24, № 4, P. 303-306.

45. Диденко А.В., Усольцева Л.А. Анализ состояния аварийного гео-стационарного спутника Ямал-101 на основе фотометрических наблюдений // Изв. НАН РК, Сер. физ.-мат., 2006, № 4, С. 100-104.

46. Диденко А.В., Усольцева Л.А. Анализ состояния геостационарного спутника «ЭКСПРЕСС АМ - 11» на основе координатных и фотометрических наблюдений // Доклады Международной научной конференции, посвященной 70-летию академика У.М Султангазина, 4-6 октября 2006, Алматы, 2006, С. 396-398.

47. Диденко А.В., Демченко Б.И., Усольцева Л.А. Оптические наблюдения геостационарных спутников (ГСС) в Казахстане // Доклады Международной научной конференции, посвященной 70-летию академика У.М Султангазина, 4-6 октября 2006, Алматы, 2006, С. 399-400.

48. Диденко А.В, Усольцева Л.А. Определение пространственной ориентации ГСС на основе наземной информации // Вторые Фесенковские чтения «Современная астрофизика: традиции и перспективы», Алматы, 18-20 июня, 2007, С. 26-28.

49. Диденко А.В., Усольцева Л.А. Об определении периодов вращения геостационарного спутника (ГСС) вокруг центра масс // Изв. НАН РК, Сер. физ-мат, 2007, № 4, С. 90-93.

50. Диденко А.В., Усольцева Л.А. Использование эффективной площади отражения геостационарного спутника при идентификации его типа // Изв. НАН РК, Сер. физ-мат, 2007, № 4, С. 93-97.

51. Диденко А.В., Демченко Б.И., Усольцева Л.А. Автоматизированный комплекс обработки и анализа координатной и фотометрической информации о ГСС // II Международная научная конференция «Наблюдение околоземных космических объектов», Звенигород, 24-28 января 2008г., http://lfvn.astronomer.ru/report/0000027/index/htm.

53. Диденко А.В. Оптические и орбитальные характеристики некоторых ГСС США и их разгонных блоков // II Международная научная конференция «Наблюдение околоземных космических объектов», Звенигород, 24-28 января 2008г., http://lfvn.astronomer.ru/report/0000027/index/htm.

54. Диденко А.В., Демченко Б.И., Усольцева Л.А., Афонин А.Н. База данных и Зональный каталог геостационарных спутников // Материалы Казахстанско-украинской конференции, посвященной проведению года Украины в Республике Казахстан «Современные космические технологии» 7-9 октября 2008 г., Алматы, С. 155-157.

55. Диденко А.В., Демченко Б.И., Усольцева Л.А. Зависимость орбитальных параметров и их временной эволюции от типа (класса) ГСС // Изв. НАН РК, Сер. физ.-мат., 2008, № 4, С. 93-95.

56. Диденко А.В., Усольцева Л.А. Анализ наземной оптической информации о геостационарном спутнике Казсат-1// Изв. НАН РК, Сер. физ.-мат., 2009, № 4, С. 93-95.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.