Лабораторная работа №3 «Определение наблюдаемости исз космических систем»

Задание

Целью данной лабораторной работы является изучение основ теории прогнозирования движения космических аппаратов и современной технологии построения эфемерид спутниковых созвездий на основе использования программно-математического обеспечения, предназначенного для обеспечения следующих функций:

• формирование эфемерид ИСЗ космической системы с учетом широкого спектра возмущений;

• представление полученных эфемерид в виде коэффициентов полиномов Чебышева с целью дальнейшего использования в различных прикладных задачах

• расчета зон видимости ИСЗ космической системы.

Требуется рассчитать на заданный период эфемериды КА космических систем и определить зоны видимости для наземного потребителя с заданными координатами и параметрами зоны видимости.

Указания к выполнению

Общие характеристики пмо

Технология формирования эфемерид в рассматриваемом ПМО базируется на численном интегрировании обыкновенных дифференциальных уравнений движения центра масс КА обслуживаемого созвездия, последовательно для всех спутников, номера (слоты) которых задаются пользователем.

Пользователь может по своему усмотрению задавать состав возмущений, учитываемых при интегрировании, из следующего списка:

• гравитационное влияние Земли (до 50 порядка и степени включительно);

• гравитационное влияние Луны и Солнца;

• сопротивление атмосферы (в соответствии с ГОСТ 25645.115-84);

• давление солнечного света (с учетом эффекта полутени);

• неопределенности, вызываемые управляющими импульсами при коррекции орбит (в виде формирующих фильтров).

Кроме того, пользователь может обновлять следующие данные, периодически распространяемые международными организациями:

• параметры ориентации Земли (бюллетень IERS серии A), т.е. предсказанные координаты полюса Земли и значения коррекции временной шкалы UT1-UTC;

• данные геомагнитной и солнечной активности (данные USNO), т.е. величины коэффициентов геомагнитной и солнечной активности на 21 день.

Системы координат

Для моделирования движения ИСЗ созвездия используются следующие стандартные системы координат (рис. 1):

Абсолютная инерциальная система координат 2000 (ИСК 2000, IF2000):

Начало этой системы координат совпадает с центром масс Земли. Основная плоскость совпадает с плоскостью экватора на 0 часов 00 минут 00 секунд 1 января 2000 года (так называемая эпоха 2000.0). Ось X_АСКэтой системы координат направлена в точку весеннего равноденствия эпохи 2000.0. Ось Z_АСКнаправлена на северный полюс мира и проходит через Международное Условное Начало 1900-1905г.г. Ось Y_АСК дополняет эту систему до правой.

Земная связанная система координат (ЗССК, UGF)

Начало этой системы координат совпадает с центром Земли. Ось Z_ЗССКнаправлена на северный полюс мира и проходит через Международное Условное Начало 1900-1905г.г. Ось X_ЗССКпроходит через Гринвичский меридиан, соответствующий Международному Условному Началу, ось Y_ЗССКдополняет эту систему до правой.

Орбитальная система координат (ОСК, OF)

Начало этой системы координат совпадает с центром масс ИСЗ созвездия. Ось X_ОСКнаправлена по радиус-вектору ИСЗ (так называемая R-ось); ось Z_ОСКнаправлена по вектору Лапласа ИСЗ (так называемая N-ось); осьY_ОСКдополняет эту систему до правой(так называемая L-ось).

Рис. 1. Системы координат