КОНТРОЛЬ ТРАЕКТОРИИ ИСКУССТВЕННЫХ СПУТНИКОВ ЗЕМЛИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОСМИЧЕСКИХ НАВИГАЦИОННЫХ СИСТЕМ ГЛОНАСС И GPS

© В.В.Смашный, Г.М.Соловьёв
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и механика космического полета"
2000 г.

Реализация гениальных трудов К.Э. Циолковского привела к широкомасштабному использованию космического пространства. Создание космических навигационных систем объективно это подтверждает. Они широко внедряются в разностороннюю деятельность человека. Многие интересные проекты, осуществляемые на Земле и в космосе, не мыслимы без применения космических навигационных систем. В настоящее время космические навигационные системы начинают применяться для контроля траекторий искусственных спутников, находящихся на орбитах близких к поверхности Земли. В интересах перехода на новые технологии траекторного контроля ИСЗ создаются образцы бортовой навигационной аппаратуры потребителя (БНАП) и проводятся первые эксперименты. Они подтвердили перспективность такого подхода. Вместе с тем позволили сделать некоторые заключения относительно дальнейших направлений применения БНАП и её совершенствования в интересах траекторного контроля движения ИСЗ.

Результаты эксперимента, подтвердили, что погрешность определения местоположения ИСЗ составляет 30-40 метров в горизонтальной плоскости и несколько большую погрешность (60-100 метров) по радиус-вектору (аналогу высоты). Такие погрешности вполне допустимы для ряда прикладных задач, решаемых на борту, в том числе для привязки ИСЗ к местности, если точки привязки находятся внутри интервала обсервации. Составляющие вектора скорости определяются с погрешностью 0.2-0.3 м/с. Это относительно большие погрешности определения скоростных параметров. Они не приемлемы для прогнозирования движения ИСЗ, высокоточной привязки к местности, расчета маневров и планирования работы наземной и бортовой аппаратуры. Погрешности прогнозирования обусловлены не только погрешностями в определении составляющих вектора скорости, но и погрешностями в определении модуля радиус-вектора. Так погрешность 100 м в определении модуля радиус-вектора (составляющей по высоте) приводит к погрешности в прогнозе движения ИСЗ на одни сутки около 15 км.

Для сокращения погрешностей предлагается проводить осреднение результатов навигационных определений за некоторый промежуток времени. В качестве исходной информации для осреднения можно использовать результаты навигационных определений БНАП, которая традиционным методом определяет составляющие радиус-вектора и вектора скорости. Для осреднения достаточно использовать четыре-пять сеансов навигационных определений, равномерно распределенных на витке. Полученные в сеансах параметры совместно, математически обрабатываются и осредняются. Предлагается алгоритм такого осреднения. В алгоритме используется специально разработанная аналитическая модель движения ИСЗ, в которой учитываются возмущения от второй, третьей и четвертой зональных гармоник геопотенциала и сопротивление атмосферы. Аналитическая модель применима как для решения задач осреднеюм, так и для решения многих других задач, требующих прогнозирования параметров движения ИСЗ.

Дается обоснование целесообразности предчоженной аналитической модели движения ИСЗ.