ОБ ОБЩИХ ПРИНЦИПАХ ФОРМАЛИЗАЦИИ ЗАДАЧ ПЛАНИРОВАНИЯ ЦЕЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМАМИ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ И МОНИТОРИНГА

© В.В.Дарнопых
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и механика космического полета"
2004 г.

Задачи управления современными системами спутниковой связи и спутниковыми системами мониторинга характеризуются важностью вопросов рациональной организации их целевого функционирования, что актуально как на этапах проектирования и развертывания, так и на этапе практической эксплуатации этих систем. Одним из важнейших факторов, существенно влияющих на процесс управления и, как следствие, на его планирование, является количество спутников в орбитальной группировке системы. Для современных систем эта цифра может составить десятки единиц, что вносит определенную специфику в сценарий функционирования системы и процессы управления ею, в частности, при обслуживании значительного числа наземных информационных источников работа бортовой аппаратуры спутников должна быть строго скоординирована. В свете совершенствования и дальнейшего развития методических основ оперативного планирования представляет научный интерес и практическую целесообразность поиск общих принципов формального представления задач такого типа, а также методов (алгоритмов) их решения. Подобная унификация позволила бы облегчить решение новых задач планирования, появление и необходимость решения которых диктует эволюция космонавтики.

В докладе представлены результаты исследований, направленных на совершенствование методик оперативного планирования. На основе анализа сценариев управляемого процесса целевого функционирования систем спутниковой связи и спутниковых систем мониторинга определен порядок его формализации: введены в рассмотрение модели временных параметров выполнения целевых операций (служебных и по непосредственному обслуживанию информационных источников), предложен вариант математической записи критерия и ограничений, подлежащих учету при планировании, представлена формулировка задачи оптимизации. Предложена методика решения задач оперативного планирования для многоспутниковых систем обоих типов, основными этапами реализации которой являются: моделирование орбитальной динамики и формирование массивов (баз) данных, необходимых для проведения расчетов; построение модели планирования с учетом специфики сценария целевого функционирования системы и структуры задачи оптимизации; решение оптимизационной задачи с применением численных методов (алгоритмов) и формирование оптимального плана (в отдельных случаях — совокупности оптимальных планов); проведение системных исследований путем обработки результатов многократного решения задач планирования. Предложен один из возможных вариантов автоматизации планирования процесса целевого функционирования спутниковых систем мониторинга.

В целях иллюстрации предложенного методического подхода с его применением решены прикладные задачи для многоспутниковых систем связи различного назначения «Коскон», Iridium, Odysee, Teledesic в части оперативного планирования передачи речи по мобильным каналам, а также для системы мониторинга, орбитальный сегмент которой состоит из нескольких спутников серии CBERS, в части оперативного планирования мониторинга пожароопасной обстановки заданного региона земной поверхности.