WWW.BOOK.LIB-I.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные ресурсы
 

«космических объектов показывает положительные результаты даже в условиях отсутствия данных про космические аппараты в международных ...»

космических объектов показывает положительные результаты даже в условиях отсутствия данных про космические аппараты в международных каталогах.

Ключевые слова: методика ведения зонального каталога, геостационарный космический

объект.

V. Bogomya

THE FEATURES OF AUTHENTICATION OF GEOSTATIONARY SPACE OBJECTS

The article discusses some issues about the features of authentication of geostationary space objects. The brought methodology over of conduct of zonal catalogue of geostationary space objects shows positive results even in the conditions of null data about space vehicles in international catalogues.

Keywords: methodology of conduct of zonal catalogue, geostationary space object.

УДК 621.396 Ломоносов С.Е., Разгонаев С.Н., Черная О.Б., Поляков Д.А.

АНАЛИЗ НАПРАВЛЕНИЙ МОДЕРНИЗАЦИИ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ

СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА

Главным источником информации о траекторных и баллистических характеристиках космических объектов, является каталог, ведущийся в Центре контроля космического пространства. Ведение этого каталога осуществляется в реальном времени сложной автоматизированной системой, состоящей из измерительных средств и специального программноалгоритмического комплекса обработки информации. В настоящей статье рассматриваются вопросы модернизации радиотехнических средств контроля космического пространства, а также обсуждаются ключевые направления совершенствования узлов и систем станционной аппаратуры, постановка основных задач и принципиальная возможность их решения.



Ключевые слова: контроль космического пространства, радиотехнические средства контроля Введение. Заселенность околоземных орбит стала настолько насыщенной, что возникают значительные трудности при поиске безопасной орбиты для вновь запускаемых космических аппаратов (КА), а так же при обеспечении функционирования КА с точки зрения предотвращения столкновений с космическим мусором.

Таким образом, для Украины как космического государства, является важным эффективно использовать имеющиеся ресурсы с целью обеспечения собственных интересов в космической сфере, а так же обеспечения стабильного наращивания потенциальных возможностей для недопущения утраты конкурентоспособности отрасли и минимизации затрат на закупку услуг по иностранным предложениям. Для этого в Украине создана система контроля и анализа космической обстановки (СКАКО).

Национальная система контроля и анализа космической обстановки предназначена для:

сбора, обработки и анализа данных о состоянии космической обстановки от национальных средств контроля космического пространства (ККП) различной принадлежности, а также других источников, включая иностранные;

подготовки и выдачи потребителям различного уровня данных о КО, состоянии и тенденциях развития космической обстановки, космической деятельности государств.

В настоящее время СКАКО введена в опытную эксплуатацию. Целью опытной эксплуатации является: проверка и подтверждение соответствия создаваемой системы техническому заданию, выполнение доработок специального программно-технического комплекса (СПТК), а также определение потенциальных возможностей по решению задач ККП.

Главный проблемный вопрос системы, на данный момент, это ограниченные возможности по наполнению главного и частного каталогов объективной измерительной информацией от национальных измерительных систем.





Обеспечить поток измерительной информации по большому числу объектов могут только отдельные радиотехнические узлы (ОРТУ) дислоцируемые в гг. Севастополь и Мукачево. Оптические же системы могут эффективно работать только в режиме уточнения орбит и обнаружения геостационарных КО. Таким образом, на данный момент, реализована возможность обновления данных общего и частного каталогов по вновь запущенным, маневрирующим и сложным баллистическим целям только за счет данных ОРТУ.

Целью статьи является – анализ состояния и исследование путей модернизации РЛС ОРТУ с целью повышения качества их функционирования и расширения спектра решаемых задач.

Анализ литературы. Анализ литература по данной тематике свидетельствует о возможности проведения модернизации РТС ККП [1] в вопросах перехода на новую элементную базу и синтеза алгоритмов с использование современных математических моделей движения космических объектов [2].

Раздел основного материала. Согласно ряда научно-технических совещаний, наряду с основными задачами [1], перед СКАКО ставится задача решения вопросов мониторинга космического пространства на предмет выявления фрагментов «космического мусора» на низких, высокоэллиптических и геостационарных орбитах и маневрирующих КА [3], их распознавания и дальнейшей классификации.

Для реализации этих заданий необходимо осуществить следующий комплекс мероприятий:

- создание специальных программно-технических комплексов обнаружения, распознавания и классификации КО;

- усовершенствование существующего СПТК сопровождения КО («космического мусора»);

- переход на современные средства приема и обработки радиолокационных сигналов;

- замена вычислительного комплекса;

- создание ПТК управления, контроля и отображения информации ОРТУ;

- создание программного комплекса выдачи целеуказаний и сопровождения КО в зонах обзора ОРТУ согласно запросам ЦККП.

Кроме того, с целью дальнейшего расширения возможностей СКАКО, необходима разработка и создание специфических программных комплексов оценки точностных и пространственно-временных характеристик радиотехнических средств ККП.

Отдельные радиотехнические узлы являются надгоризонтными радиолокационными станциями, работающими в пределах прямой видимости.

Они осуществляют непрерывную разведку КО в пределах своих зон обзора, имеющих форму пространственного сектора и предназначены для решения следующих основных задач:

обзора космического пространства и обнаружения целей в пределах зоны обзора;

сопровождения КО и измерения их координат;

вычисления параметров движения сопровождаемых целей;

определения типа целей (пролетающая, атакующая, аэродинамическая и др.);

выдачи информации о сопровождаемых целях в ЦККП.

Решение перечисленных задач предусматривает поэтапную работу РЛС. Радиотехнический узел представляет собой станцию, в состав которой входит электронно-управляющая машина (ЭУМ), обеспечивающая решение задач обработки радиолокационной информации и управления станцией. Весь процесс функционирования РЛС осуществляется автоматически, путем реализации боевых алгоритмов. Необходимым условием для автоматического обнаружения и сопровождения целей является обеспечение требуемого отношения между уровнем сигнала и уровнем помех. Кроме того, должна выполняться определенная логика, согласно которой сигналы можно считать принадлежащими одной и той же цели. В связи с этим последовательность боевого цикла работы РЛС может быть представлена в виде трех этапов. Причем на каждом из них к станции предъявляются специфические требования.

На первом этапе, этапе поиска целей, задачей РЛС является обнаружение целей на максимально возможных дальностях в минимальные сроки, "грубое измерение их координат", отсеивание ложных эхо-сигналов, завязка траекторий с требуемой достоверностью.

На втором этапе, "захвата" целей, задачей РЛС является по возможности более раннее определение координат целей с точностью, позволяющей осуществлять её сопровождение, и обеспечение требуемой разрешающей способности.

На третьем этапе, сопровождения, задачей РЛС является точное определение координат целей и параметров их движения.

Исходя из вышесказанного, в РЛС предусмотрено несколько режимов работы. Переход от одного режима к другому осуществляется автоматически в соответствии с комплексным боевым алгоритмом (КБА).

В процессе обзора пространства (режим обнаружения) РЛС производит непрерывное обнаружение сигналов от целей и сигналов активных, пассивных помех. При появлении сигналов пассивных помех (типа отражений от авроральных областей) с ЭУМ выдается команда на включение специальных фильтров в канале обнаружения сигналов целей, с помощью которых эти помехи режектируются. Таким образом, исключается влияние помех данного типа на работу РЛС.

В режиме обнаружения излучается "гладкий" немодулированный сигнал и станция измеряет азимут, дальность и радиальную скорость движения цели. Цель считается обнаруженной, если по полученным от этой цели в режиме обнаружения отметкам произошла, в соответствии с определенным критерием, завязка траектории, т.е., обнаружена траектория цели. Из общего числа М обнаруженных целей выбирается, в соответствии с определенным критерием, учитывающим важность, опасность цели, т целей, которые передаются на захват и сопровождение.

В режимах захвата и сопровождения излучается фазоманипулированный сигнал, что позволяет повысить точность измерения координат целей. Измеряются угол места, азимут, дальность цели, а также доплеровский сдвиг частоты и амплитуда эхо-сигнала. При этом диаграмма направленности антенны выставляется по целеуказаниям от ЭУМ в направлении обнаруженной или взятой на сопровождение цели и на неё излучается определенное число импульсов. В режиме "захват+сопровождение" к каждой цели РЛС переходит через интервал времени ТЦ секунд. Полученная информация после соответствующего сглаживания используется в боевом алгоритме РЛС для определения параметров траектории движения цели.

Чтобы определить эти параметры с требуемой точностью, необходимо получить n замеров.

Поэтому каждая цель на сопровождении должна находиться не менее чем n Tц секунд, после чего она может быть снята с сопровождения.

В РЛС предусмотрен специальный режим работы "Режим фазотраекторного накопления (ФТН)", который позволяет путем использования точных замеров радиальной скорости и радиального ускорения существенно повысить точность определения параметров траектории движения цели, полученных на этапе сопровождения. В этом режиме работы на цель, выбранную в соответствии с алгоритмом, излучается "пачка" импульсов, определяются значения Vr и V r. Следующий момент посылки "пачки" импульсов на эту цель в режиме ФТН происходит через 15 с. Режим ФТН по каждой цели длится 1,31 сек.

Источником входной информации для КБА являются четыре радиолокационных канала (РЛК) РЛС. Каждый РЛК может находиться в одном из следующих режимов работы: обнаружения; захвата или сопровождения;фазотраекторного накопления; накопления координатной информации.

Приведённая выше схема обработки измерительной информации с целью ведения каталога космических объектов является естественной, однако в условиях эксплуатации малопунктной системы измерительных средств к исходным данным, при которых решается задача ведения каталога, предъявляются повышенные требования по точности, объемам и оперативности выдачи измерений.

В процессе исследования авторами проведен анализ текущего состояния РЛС и разработаны предложения по основным направлениям модернизации ОРТУ с целью повышения качества функционирования РЛС и улучшения основных параметров, таких как энергопотребление, надежность средств, точность измерений и достоверность данных. Так же учтены перспективы развития СКАКО и возможность решения новых перспективных задач с использованием информации ОРТУ.

Рассмотрим принципы измерения координат (параметров отметок) [2].

Дальность R определяется по времени задержки tз эхо-сигнала, превысившего порог обнаружения, относительно зондирующего сигнала: R = C t з / 2. Дискретность отсчёта времени задержки tз=320 мкс, что соответствует дальности R=48 км. Уточнение дальности производится по времени задержки пика сжатого эхо-сигнала, дискретность отсчёта времени задержки 6,25 мкс, что соответствует дальности R=1,9 км.

Данный показатель не в полной мере удовлетворяет требованиям ЦККП. В решении ряда задач возникает необходимость определения точности по дальности в пределах нескольких сотен, а иногда и десятков метров. Кроме того наличие данного показателя напрямую зависит от мощности зондирующего сигнала, которая определяет дальность обнаружения КО.

Радиальная скорость цели Vr определяется по частоте Доплера Fд, измеряемой по частоте настройки доплер-фильтра, Vr = FД / 2. Дискретность отсчёта радиальной скорости Vr=740 м/с. В пределах строба по радиальной скорости осуществляется уточнение радиальной скорости цели по соотношению амплитуд сигналов на 3-х выходах доплеровского сумматора матричного фильтра сжатия. Данный параметр является ключевым в расчете орбитальных параметров движения КО и во многом определяет конечную точность уточнения начальных условий.

Азимут цели соответствует азимутальному положению диаграммы направленности в такте, и имеет дискретность 0,001 радиан. В пределах ДН по азимуту (0,5 град) производится уточнение азимутального положения цели спектральным методом (по соотношению амплитуд сигналов с фильтров верхней и нижней частоты).

Угол места цели определяется фазовым методом по значению разности фаз сигналов, принятых верхней и нижней антенными структурами, фазовые центры которых разнесены на величину d=6 м. Для пересчета используются полиномы 3 и 4 степени описывающие зависимость, а также константы и коэффициенты разные для каждого РЛК (реализовано специальными подпрограммами).

Приблизительно угол места можно оценить по формуле:

= arcsin ( / 2d ), где – длина волны.

В дальнейшем в результате корреляционной обработки производится измерение производных дальности, радиальной скорости и ускорения цели в пределах однозначного измерения. Дискретность отсчёта радиальной скорости – 1,44 м/с, а радиального ускорения – 4,4 м/с2.

Таким образом, в настоящее время возможности ОРТУ определяются следующими характеристиками.

Дальность обнаружения: расчетная дальность обнаружения – 5600 км (реальная 4800 км);

с использованием одного передатчика в канале – 2700 км (на данный момент основной режим работы).

Разрешающая способность: по дальности – 2200 м; по азимуту – 30-40 угловых минут; по радиальной скорости – 1000 м/сек.

Максимальные ошибки (точность): по дальности – 1500 м; по азимуту – 13 угловых минут; по углу места – 50 угловых минут; по радиальной скорости – 10 м/сек; по азимутальной скорости – 0,2-0,3 мин/сек; по угломестной скорости – 0,6-1,0 мин/сек.

Пропускная способность по целям: в режиме обнаружения – 150 целей; в режиме сопровождения – 18 целей.

С целью оптимизации процесса эксплуатации ОРТУ, усовершенствования системы регистрации, отображения и обработки информации были проведены автономные испытания СКАКО.

К испытаниям привлекались ОРТУ г. Мукачево (НИП №19,20) и г. Севастополь (НИП №17,18). В ходе работы по мониторингу околоземного космического пространства было получено 1555 измерений (табл.1) по сопровождаемым КО в том числе по эталонным – ILRS.

–  –  –

Эти данные, на первый взгляд, могут удовлетворить требования ЦККП по обеспечению сопровождения приоритетных КО, но следует учесть, что КО класса ILRS специально предназначены для тестирования измерительных средств и имеют стабильную орбиту и большую эффективную поверхность рассеивания (ЭПР). Однако устойчивая тенденция использования малогабаритных КО выдвигает повышенные требования к источникам координатной информации. Сопровождение КА TerraSarX позволило определить возможности СКАКО по расчету параметров движения КО такого класса (рис.1,2,3).

Так по своим техническим возможностям ОРТУ г. Севастополь и г. Мукачево способны проводить обнаружение и измерение вектора движения КО с точностью порядка 20-50 км по положению и порядка 0,5 км/c по скорости. Значительное отличие от расчетных, в свою очередь, имеет азимут, который в 4 раза хуже требуемых значений, что вносит основную ошибку в определении положения. Вклад данной ошибки имеет порядка десятков километров. Результат уточнения орбиты КА TerraSarX СПТК ЦККП по данным ОРТУ позволяет проводить сопровождение объекта с точностью по положению порядка единиц километров. При этом данная точность обеспечивается только при одновременном использовании данных ОРТУ г. Севастополь и г. Мукачево. Точность сопровождения КО по данным только одного ОРТУ составляет порядка десятка километров.

Ошибки измерения,

–  –  –

Таким образом, полученные результаты не соответствуют расчетным характеристикам станций. Причем представленные данные есть результат обработки набора измерений, которые были подвержены сглаживанию и исключению аномальных измерений, а первичная информация несет еще более значительные ошибки и не может в полной мере удовлетворить требования потребителей, особенно в решении вопросов обеспечения безопасности функционирования космических аппаратов (определение вероятности и времени столкновения).

По результатам проведенного анализа, можно сделать выводы о необходимости поиска путей повышения качества функционирования ОРТУ. Алгоритмически повысить точность измерения координат весьма затруднительно, так как используемые алгоритмы создавались с учетом используемой аппаратуры того времени. Данная аппаратура морально устарела, промышленностью не производится, а также подвергалась многократным доработкам и коррекции, которые в большинстве случаев не нашли отражения в технической документации.

Применение новых алгоритмов работы станции возможно только после перехода на современную элементную базу. Это в полной мере относится к приемной аппаратуре, в которой обработка производится в аналоговом виде.

дальности, м Ошибка из

–  –  –

В качестве возможных путей повышения точности определения параметров движения КО можно рассмотреть следующие.

В мировой практике достаточно широко применяются различные алгоритмы сглаживания варьирование которыми позволит повысить точностные характеристики в различных условиях помеховой обстановки.

Как показали испытания, наибольшие ошибки происходят при измерении угла места. Это обусловлено принципами, заложенными при разработке РЛС, и требует комплексного подхода к решению задачи, связанному с переходом на цифровую обработку, заменой всего вычислительного комплекса и последующей разработкой нового комплексного алгоритма.

Важнейшим направлением в модернизации ОРТУ является совершенствование передающей аппаратуры. В настоящее время генераторные лампы передающих устройств выработали свой ресурс и не позволяют сформировать требуемую форму диаграммы направленности и мощность излучаемого зондирующего сигнала, что соответственно влияет на отражаемый от цели сигнал и снижает точность измерения его параметров. Как выход предлагается частичный (или, по возможности, полный) переход на полупроводниковые элементы.

Одним из направлений модернизации является замена табло отображения характеристик целей и табло состояния средств на современные жидкокристаллические табло В настоящее время отображаемая на табло информация плохо различима из-за неисправности значительной части индикаторов, замена которых невозможна, так как они сняты с производства. Существующую аппаратуру целесообразно заменить на персональные компьютеры, сопряженные с кабельным шлейфом информации РЛС.

На данный момент специалистами ОРТУ уже создан и используется аппаратнопрограммный комплекс на базе персонального компьютера, отображающего характеристики целей на экране монитора, что позволяет, на данном этапе эксплуатации, произвести модернизацию с минимальными временными и финансовыми затратами.

Управление всеми процессами станции осуществляется электронно-управляющими машинами 5Э73 70-х годов производства, которые на современном этапе развития техники не могут рассматриваться, как средство решения задач по производительности и эксплуатационным характеристикам.

Единственным выходом в создавшейся ситуации является замена ЭУМ на современные промышленные компьютеры с инсталлированием на них программ моделирующих (МП) работу 5Э73 (что позволит использовать существующую боевую программу).

Моделирующие программы должны выполнять следующие функции:

обеспечивать управление аппаратурой изделия 5Н86 и обработку информации КШИ;

предусматривать возможность выполнения и отладки программ в составе комплексного алгоритма;

предоставлять дополнительные средства анализа информации ОРТУ и проверки функционирования изделия аппаратуры РЛС;

производит тестирование оборудования ЭВМ;

обеспечивать возможность использования периферийных устройств.

В соответствии с изложенными требованиями в состав МП должны входить следующие программы:

программа-имитатор ЭУМ 5Э73;

программа тестирования систем и узлов;

программа автономного отображения информации о процессах и состоянии средств;

программа контроля программного окружения и оборудования ЭВМ на наличие и исправность отдельных компонентов ЭВМ;

программа отображения информации;

сервисные программы.

Кроме штатного режима, программное обеспечение должно обеспечивать функционирование аппаратуры ОРТУ в следующих режимах:

стартовый режим, в котором тестируется оборудование ЭВМ и выбираются режим работы автоматически или в диалоге с оператором.

режим автономной отладки программ в системе команд 5Э73 в составе комплексного имитирующего моделирующего алгоритма в целях проверки функционирования ОРТУ.

режим отображения информационных процессов кабельного отражающий информацию КШИ на экране монитора и предоставляющий возможность работы с файлами и анализа их содержимого, записанного на ЖМД ЭВМ.

Выводы:

1. Отдельные радиолокационные узлы имеют важное значение в создании национальной системы контроля и анализа космической обстановки и требуют использования их в единой системе измерительных средств для решения сложнейших задач определения параметров орбит низкоорбитальных КО всех типов.

2. Успешно проведенные испытания по взаимодействию технических средств системы ККП показало, что, при условии модернизации, ОРТУ способны обеспечивать потребителей координатной информацией в необходимом объеме, с достаточной точностью и оперативностью.

3. Станции могут принимать самое непосредственное участие в работах по обеспечению запусков КО, ведению каталогов, а в перспективе участвовать в решении задач идентификации космических объектов, как источники некоординатной информации (создание радиолокационных портретов).

4. Радиолокационные станции действуют с 70-х годов прошлого века, и принципы, заложенные в них, сохранились до сих пор. Средства отображения являются недостаточно эффективными, наглядными, и являются очень сложными и затратными в эксплуатации. Однако база и алгоритмы, заложенные в аппаратуру, позволяют осуществить модернизацию основных узлов и элементов аппаратуры РЛС. Возможность проведения таких работ подтверждается опытом эксплуатации аналогичных станций в РФ.

5. Тенденции развития спутниковых технологий определили повышенные требования к измерительным средствам СКАКО. В связи с этим предлагается проведение поэтапной модернизации ОРТУ с доведением характеристик всех радиолокационных узлов по функциональности, дальности действия и точности до характеристик современных технических средств. В основу этой работы должны быть положены принципы позволяющие:

- принимать и обрабатывать отраженные от цели сигналы со значительно большими возможностями по точности, объемам, оперативности, помехозащищенности и информативности;

- реализовать алгоритмы работы станции в зависимости от поставленных задач и условий эксплуатации;

- обеспечить дальнейшее совершенствование узлов станции и алгоритмов работы совместно с ранее созданной технической базой.

Литература

1. Горбулін В.П., Завалішин А.П., Негода О.О., Яцків Я.С. Про державну космічну програму України// Космічна наука і технологія. – 1995. –т.1–№1. – C.7–12.

2. Алексеев К. Б., Бебенин Г. Г., Ярошевский В. А. Маневрирование космических аппаратов. - М.:

Машиностроение, 1970. - 416с.




Похожие работы:

«Поэт и безумцы Гилберт Честертон Диковинные друзья "ФТМ" Честертон Г. К. Диковинные друзья / Г. К. Честертон — "ФТМ", 1921 — (Поэт и безумцы) ISBN 978-5-457-16873-2 "Кабачок "Восходящее солнце", судя по его виду, должен был называться солнце...»

«3С УДК 004.932 П.Ю. Сабельников Институт кибернетики имени В.М. Глушкова НАН Украины, г. Киев Украина, 03680, МСП, г. Киев-187, просп. Академика Глушкова, 40. Вычисление и использование моментов бинарных изображений при геометрическом сравн...»

«Эрнст Теодор Амадей Гофман Рассуждения кота Мура Текст предоставлен издательством РИМИС http://www.litres.ru/pages/biblio_book/?art=5311244 Рассуждения кота Мура: РИМИС; Москва; 2011 ISBN 978-5-9650-0083-8 Аннотация "Это сочинение – по оригинальности, характе...»

«ТРЕНИРОВКИ В РАМКАХ ТУРНИРА K11 от NIKE TRAINING CLUB (NTC) УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ МЕРОПРИЯТИЯ В настоящем документе изложены официальные условия проведения спортивного мероприятия "Тренировки в рамках турнира K11 от Nike Training Club (...»

«АСТРАХАНСКІЯ МІІРЖІЯІЫЫА ШДОЯЮЖТІІ. (— 1 |Годъ ххп| |Годъ ххп| Астраханскія Епархі­ Подписка принимается альныя Вдомости вы­ въ редакціи „Астрахан­ ходятъ Д В А 1 ' А З І і № скихъ. Еяархіадьиыхъ мсяцъ: 1 и 16...»

«Целевой образ Московского ИСККОН (предварительные наброски) Санатана-дхарма Миссия Сутью всех правил и предписаний является: “ Всегда помнить Кришну и никогда не забывать Его”. Это является миссией каждого индивидуального человека и всех общественных институтов, которые он создает....»

«Саввинова Степанида Николаевна ПЕРСОНАЖ ГЕРОИЧЕСКОГО СКАЗАНИЯ ЭВЕНОВ Настоящая статья посвящена образу богатыря в фольклоре эвенов. Автор ставит задачу выявить особенности эвенского эпоса, опр...»

«ТАРИФИКАЦИЯ ЗАКРЫТА ДЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ! Приложение №2.1 к Правилам предоставления услуг подвижной радиотелефонной связи в сети оператора связи ООО ЕКАТЕРИНБУРГ-2000 для Свердловской области. Тарифный план МОБИ GSM (Q) Регион подключения Свердловская область Т...»









 
2017 www.book.lib-i.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные ресурсы»

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.