Проблема оптимизации построения орбитальных группировок космических систем наблюдения и связи на основе оперативного планирования их целевого функционирования и ее формализация

Ракетная и космическая техника


Авторы

Дарнопых В. В. *, Малышев В. В. **

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), Волоколамское шоссе, 4, Москва, A-80, ГСП-3, 125993, Россия

*e-mail: darnopykh@mail.ru
**e-mail: veniaminmalyshev@mail.ru

Аннотация

Сформулированы общие тенденции к построению орбитальных группировок космических систем наблюдения и связи. Дана развернутая постановка проблемы оптимизации построения орбитальных группировок таких космических систем на базе реализации технологии оперативного планирования их целевого функционирования с учетом основных ограничений, обусловленных сценарием работы систем и техническими возможностями (ресурсом) их космических аппаратов. Предполагается, что количество космических аппаратов в орбитальной группировке системы может быть сколь угодно большим. Представлен пример постановки прикладной задачи применительно к космической системе связи.

Ключевые слова

космические системы наблюдения и связи, орбитальные группировки космических аппаратов, целевое функционирование, бортовая аппаратура, оптимизация построения группировок, планирование целевого функционирования, формализация проблемы, постановка прикладных задач

Библиографический список

  1. Невдяев Л.М., Смирнов А.А. Персональная спутниковая связь. М.: Изд-во «Эко-Трендз», 1998. 216 с.
  2. Гарбук С.В., Гершензон В.Е. Космические системы дистанционного зондирования Земли. М.: Изд-во «А и Б», 1997. 296 с.
  3. Чандра А.М., Гош С.К. Дистанционное зондирование и географические информационные системы. М.: Техносфера, 2008. 312 с.
  4. Дарнопых В.В., Калашников А.И. Автоматизация оперативного планирования экологического мониторинга системой спутников // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2010. № 6. С.13-20.
  5. Дарнопых В.В., Калашников А.И. Оптимизация оперативного планирования целевого функционирования и построения орбитальных группировок космических систем наблюдения и связи // 11-я Международная конференция «Авиация и космонавтика 2012», Москва, 2012: Тез.докл. СПб.: Мастерская печати, 2012. С.88-89.
  6. Дарнопых В.В., Калашников А.И., Малышев В.В. Оптимизация съемочных планов группировки космических аппаратов ДЗЗ с применением специализированного программного обеспечения // Вестник МАИ. 2009. Т.16. № 5. С.201-218.
  7. Дарнопых В.В., Калашников А.И., Малышев В.В. Программа оптимизации оперативного планирования и анализа эффективности целевого функционирования космической системы дистанционного зондирования Земли // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011610460. Зарегистрировано Роспатентом в Реестре программ для ЭВМ 11 января 2011 г.
  8. Дарнопых В.В., Калашников А.И., Малышев В.В. Программа оптимизации оперативного планирования целевого функционирования и построения орбитальных группировок космических систем наблюдения и связи // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2012660588. Зарегистрировано Роспатентом в Реестре программ для ЭВМ 23 ноября 2012 г.
  9. Дарнопых В.В., Усовик И.В. Автоматизация параметрического анализа целевого функционирования космических систем дистанционного зондирования Земли // Электронный журнал «Труды МАИ». 2011. №47. www.mai.ru/science/trudy/. 20.10.2011.
  10. Усовик И.В., Дарнопых В.В. Автоматизированный программный комплекс для параметрического анализа и оптимизации планирования целевого функционирования космических систем ДЗЗ // Электронный журнал «Труды МАИ». 2013. № 63. http://www.mai.ru/science/trudy/
  11. Беляев М.Ю. Научные эксперименты на космических кораблях и орбитальных станциях. М.: Машиностроение, 1984. 264 с.
  12. Бобронников В.Т., Дарнопых В.В., Малышев В.В., Шидловский А.В. Автоматизация оперативного планирования и анализа эффективности целевого функционирования спутниковых систем мониторинга // Космонавтика и ракетостроение. 2003. № 4. С.47-62.
  13. Гришин В.М., Иванов Д.А. Моделирование совместной работы космического сегмента и станций сопряжения НКСС «Иридиум» // Системный анализ и управление космическими комплексами. Исследование и освоение космоса в наступающем веке. 5-я Международная конференция, Евпатория, 2000: Сборник трудов. М.: МАИ, 2000. С.51-52.
  14. Дарнопых В.В. Оптимизация планирования целевого функционирования космических информационных систем // XXV Гагаринские чтения. Международная молодежная научная конференция, Москва, 1999: Тез. докл. М.: Латмэс, 1999. Т.2. С.717-718.
  15. Дарнопых В.В. Об общих принципах формализации задач планирования целевого управления системами спутниковой связи и мониторинга // Труды XXXIX научных чтений, посвященных разработке творческого наследия К.Э. Циолковского. Калуга: Издательский дом «Эйдос», 2004. С.92-93.
  16. Дарнопых В.В. Планирование целевого функционирования космических аппаратов и систем: задачи, методы и алгоритмы их решения // Интернет-журнал «Труды МАИ». М.: МАИ, 2004, № 16. http://www.mai.ru/science/trudy/published.php? ID=34223. 28.06.2004.
  17. Дарнопых В.В. О разработке программно-математического обеспечения оперативного планирования целевого функционирования спутниковых систем мониторинга и связи // Системный анализ, управление и навигация. 12-я Международная научная конференция, Евпатория, 2007: Тез.докл. М.: МАИ, 2007. С.109-110.
  18. Дарнопых В.В. Особенности оперативного планирования функционирования многоцелевых спутниковых систем мониторинга и связи // 8-я Международная конференция «Авиация и космонавтика 2009». Москва, 2009: Тез.докл. М.: МАИ-ПРИНТ, 2009 С.27-28.
  19. Дарнопых В.В. Применение единого методического подхода к оперативному планированию целевого функционирования спутниковых систем мониторинга и связи // Известия РАН. Теория и системы управления. 2010. № 1. С.118-137.
  20. Darnopykh V.V. Application of unified methodical approach to online planning of target operation of satellite monitoring and communication systems // Journal of Computer and Systems Sciences International (A Journal of Optimization and Control). Pleiades Publishing, Ltd. No. 1, Vol. 49, 2010. PP.115-134.
  21. Дарнопых В.В., Занин К.А., Малышев В.В. Управление коррекцией относительного положения космических аппаратов в кинематически-правильных орбитальных группировках при планировании их целевого функционирования // Известия РАН. Теория и системы управления. 2012. № 1. С.109-107.
  22. Дарнопых В.В., Малышев В.В. Планирование управления съемочной аппаратурой системы космических аппаратов // Известия Академии наук. Сер. Теория и системы управления. 1998. № 6. С.135-149.
  23. Darnopykh V.V., Malyshev V.V. Planning the Control of Survey Devices for a System of Satellites // Journal of Computer and Systems Sciences International (A Journal of Optimization and Control). МАИК НАУКА / Interperiodica Publishing, 1998, Vol. 37, Num. 6. PGS. 957 969.
  24. Дарнопых В.В., Малышев В.В. Планирование оперативной коммутации каналов в низкоорбитальных системах спутниковой связи // Известия Академии наук. Сер. Теория и системы управления. 2000. № 6. С.95-117.
  25. Darnopykh V.V., Malyshev V.V. Planning of Operative Channel Commutation in Low-Orbit Satellite Communication Systems // Journal of Computer and Systems Sciences International (A Journal of Optimization and Control). МАИК НАУКА / Interperiodica Publishing, 2000, Vol. 39, Num. 6. PGS. 929 950.
  26. Дарнопых В.В., Малышев В.В. Оптимизация баллистического построения орбитальных группировок космических систем наблюдения на основе оперативного планирования их целевого функционирования // Вестник МАИ. 2011. № 6. С.25-34.
  27. Лебедев А.А. Введение в анализ и синтез систем. М.: Изд-во МАИ, 2001. 352 с.
  28. Малышев В.В., Бобронников В.Т., Дарнопых В.В., Шидловский А.В. Планирование целевого функционирования спутниковых систем мониторинга: Учебное пособие. М.: Изд-во МАИ, 2002. 80 с.
  29. Малышев В.В., Дарнопых В.В., Назаров А.Е. Методические рекомендации по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Моделирование организационно-технических систем и процессов их функционирования» с применением программного комплекса «Кеплер»: Учебное пособие. М.: МАИ-ПРИНТ, 2011. 54 с.
  30. Малышев В.В., Красильщиков М.Н., Бобронников В.Т., Нестеренко О.П., Федоров А.В. Спутниковые системы мониторинга. М.: Изд-во МАИ, 2000. 568 с.
  31. Михайлов В.Ф., Мошкин В.И., Брагин И.В. Космические системы связи: Учебное пособие. СПб: ГУАП СПб, 2006. 174 с.
  32. Можаев Г.В. Синтез орбитальных структур спутниковых систем: теоретико-групповой подход. М.: Машиностроение, 1989. 304 с.
  33. Скребушевский Б.С. Формирование орбит космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1990. 256 с.
  34. Спутниковая связь и вещание. Справочник / Под ред. Л.Я. Кантора. М.: Радио и связь, 1988.  308 с.
  35. Ханцеверов Ф.Р., Остроухов В.В. Моделирование космических систем изучения природных ресурсов Земли. М.: Машиностроение, 1989. 264 с.
  36. Бертсекас Д., Галлагер Р. Сети передачи данных. М.: Мир, 1989. 544 с.
  37. Гэри М., Джонсон Д. Вычислительные машины и труднорешаемые задачи. М.: Мир, 1982. 416 с.
  38. Darnopykh V.V., Malyshev V.V. Operative planning of functional sessions for multisatellite observation and communication systems // Proceedings of the 60th International Astronautical Congress, Daejeon, Republic of Korea, 2009. Astrodynamics Symposium, Technical Session № 7 «Mission Operations». IAC-09.C1.3.5, 13 pgs.
  39. Darnopykh V.V., Malyshev V.V. Optimization of operative planning for multifunctional satellite observation and communication systems // Proceedings of the 61th International Astronautical Congress, Prague, Czech Republic, 2010. Astrodynamics Symposium, Technical Session № 8 «Mission Design, Operations and Optimization». IAC-10.C1.8.5, 13 pgs.
  40. Darnopykh V.V., Malyshev V.V. Optimization of space observation systems constellations on the basis of operative planning of their target functioning // Proceedings of the 62th International Astronautical Congress, Cape Town, Republic of South Africa, 2011. Astrodynamics symposium, Technical Session № 2 «Mission Design, Operations and Optimization». IAC-11.C1.2.11, 10 pgs.
  41. Darnopykh V.V., Malyshev V.V. Operative planning of functional sessions for multisatellite observation and communication systems / Acta Astronautica. 2012. 
  42. Vol. 73, PGS.193-205. http://www.sciencedirect.com/science/journal/aip/00945765.
  43. Darnopykh V.V., Malyshev V.V. Optimization of target functioning plans and constellations of satellite observation and communication systems (Proceedings of the First IAA Conference on Dynamics and Control of Space Systems DyCoSS2012, Porto, Portugal) / Advances in the Astronautical Sciences Series. 2012. Vol. 145, AAS 12-381, PGS.1273-1294. http://www.univelt.com/linkedfiles/v145%20Contents.pdf

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2020