Навигация космических аппаратов по измерениям от глобальных спутниковых навигационных систем

Навигация космических аппаратов по измерениям от глобальных спутниковых навигационных систем
Е.А. Микрин, М.В. Михайлов
  • Год:
    2017
  • Тип издания:
    Учебное пособие
  • Объем:
    344 стр. / 28.11 п.л
  • Формат:
    70x100/16
  • ISBN:
    978-5-7038-4777-0
  • Читать Online

Серия: Управление в технических системах

Ключевые слова: GPS, ГЛОНАСС, альманахи, возмущения, группировка спутников, динамическая фильтрация, координаты, космическая навигация, космические аппараты, метод Рунге-Кутты, навигационные спутники, орбиты, ошибки, псевдодальности, радиоизмерения, спутниковая навигация, эфемериды

Рассмотрены вопросы проектирования и разработки сложных многофункциональных систем космической навигации на базе глобальных спутниковых навигационных систем для широкого класса низкоорбитальных, высокоорбитальных и высокоэллиптических космических аппаратов, а также круг вопросов, связанных с созданием бортовых средств навигации для автономного определения орбиты космического аппарата.

Для студентов и аспирантов авиа- и ракетостроительных специальностей высших технических учебных заведений, научных работников и инженеров, занимающихся разработкой, проектированием и испытаниями навигационных систем космических аппаратов.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Глава 1. Задачи космической навигации. Невозмущенное движение космического аппарата
1.1. Задачи космической навигации
1.2. Время в космической навигации
1.3. Основные системы координат
1.4. Невозмущенное движение КА. Кеплеровы элементы орбиты
Глава 2. Возмущенное движение космического аппарата, возмущающие ускорения, действующие на него. Моделирование движения космического аппарата
2.1. Возмущения, влияющие на орбиты КА
2.2. Возмущения, обусловленные нецентральностью гравитационного поля Земли
2.3. Аэродинамическое возмущение орбиты КА
2.4. Возмущения, обусловленные гравитационным воздействием на КА Луны, Солнца и других планет
2.5. Возмущения орбиты КА под воздействием сил солнечного давления
2.6. Уравнения движения в ГСК. Возмущения движения КА, обусловленные параметрами вращения Земли
2.7. Замечательные орбиты и их свойства
Глава 3. Методы интегрирования уравнений движения космического аппарата
3.1. Интегрирование уравнений движения КА методом Рунге - Кутты четвертого порядка
3.2. Возможные способы повышения быстродействия алгоритмов. Экономичный метод интегрирования уравнений движения КА
3.3. Представление вектора состояния КА в виде вектора координат и его приращения. Метод интегрирования уравнений движения КА в приращениях
3.4. Интегрирование уравнений движения КА в ИСК БИНС с учетом измерений БИНС
3.5. Алгоритмы расчета приращений кажущейся скорости в БИНС
3.6. Синхронизация измерений БИНС с измерениями АСН
3.7. Рекуррентный алгоритм интегрирования уравнений движения КА в приращениях относительно ГСК с учетом измерений БИНС
3.8. Неформальное описание алгоритмов интегрирования уравнений движения КА в приращениях относительно ГСК с учетом измерений БИНС
Глава 4. Определение орбит. Глобальные спутниковые навигационные системы ГЛОНАСС и GPS, их основные характеристики
4.1. Определение орбит КА по наземным радиоизмерениям
4.2. Основные принципы решения навигационной задачи КА с использованием ГСНС
4.3. Идеология построения систем ГЛОНАСС и GPS, их основные характеристики и отличия. "Сырые" измерения в аппаратуре потребителя
4.4. Время в системах ГЛОНАСС и GPS
Глава 5. Альманахи и эфемериды ГЛОНАСС и GPS. Алгоритмы расчета координат и скорости навигационного спутника по альманахам и эфемеридам. Точностные характеристики и "время жизни" альманахов и эфемерид систем ГЛОНАСС и GPS
5.1. Общие сведения
5.2. Алгоритм расчета координат и скорости НС по данным альманаха GPS. Точность формируемых координат
5.3. Алгоритмы расчета координат и скорости НС по данным эфемерид GPS. Точность формируемых координат и скорости
5.4. Алгоритмы расчета координат и скорости НС по данным альманаха ГЛОНАСС. Точность формируемых координат
5.5. Алгоритмы расчета координат и скорости НС по данным эфемерид ГЛОНАСС. Точность формируемого вектора состояния
5.6. Возможные пути повышения точности прогноза и увеличения "времени жизни" эфемерид ГЛОНАСС и GPS
Глава 6. Алгоритмы формирования навигационных определений в аппаратуре спутниковой навигации
6.1. Расчет поправок к измерениям псевдодальностей
6.2. Алгоритмы формирования вектора координат потребителя
6.3. Алгоритмы формирования вектора скорости потребителя
6.4. Ошибки определения векторов координат и скорости. Методы повышения точности навигационных определений АСН
Глава 7. Формирование оценки орбиты низкоорбитальных космических аппаратов по измерениям координат аппаратуры спутниковой навигации
7.1. Общие сведения
7.2. Обоснование необходимости вторичной обработки измерений АСН. Структура АСН космического назначения
7.3. Динамическая фильтрация измерений АСН и ее алгоритмы
7.4. Зависимость ошибок формируемой оценки орбиты от различных возмущающих факторов
7.5. Динамическая фильтрация измерений АСН с самонастройкой на текущее аэродинамическое торможение
7.6. Метод определения возмущений, действующих на НС GPS и ГЛОНАСС, обусловленных силами солнечного давления
Глава 8. Анализ ошибок формируемой оценки орбиты по реальным измерениям АСН-М МКС
8.1. Зависимость точности формируемой оценки орбиты от ошибок измерений
8.2. Зависимость точности формируемой оценки орбиты от ошибок модели гравитационного поля Земли
8.3. Зависимость точности формирования оценки орбиты от аэродинамического торможения КА
8.4. Зависимость формируемой оценки орбиты от гравитационного воздействия на КА Луны и Солнца и смещения полюса Земли
8.5. Зависимость точности формируемой оценки орбиты от постоянной времени фильтра
Глава 9. Динамическая фильтрация "сырых" измерений аппаратуры спутниковой навигации. Зависимость точности формируемой по "сырым" измерениям оценки орбиты от возмущающих факторов
9.1. Алгоритмы динамической фильтрации измерений псевдодальности
9.2. Зависимость точности формируемой оценки орбиты от ошибок измерений и числа навигационных спутников в группировке
9.3. Зависимость точности формируемой оценки орбиты от ошибок модели гравитационного поля Земли
9.4. Зависимость точности формируемой оценки орбиты от аэродинамического торможения КА
9.5. Влияние на точность формируемой оценки орбиты гравитационных возмущений от Луны и Солнца, солнечного давления, параметров вращения Земли
Глава 10. Формирование оценки орбиты в приращениях с учетом измерений БИНС и коррекцией оценки по полным "сырым" измерениям
10.1. Общие сведения
10.2. Алгоритмы динамической фильтрации измерений псевдодальностей и интегральных фаз
10.3. Алгоритмы динамической фильтрации измерений псевдодальностей и интегральных фаз с самонастройкой на аэродинамическое торможение
10.4. Неформальное описание алгоритмов динамической фильтрации полных "сырых" измерений АСН при формировании оценки орбиты КА в приращениях
10.5. Зависимость точности формируемой оценки орбиты и устойчивости по отношению к внешним возмущающим ускорениям от постоянных времени динамического фильтра с использованием реальных "сырых" измерений АСН-М МКС
10.6. Зависимость точности формируемой оценки орбиты и устойчивости по отношению к внешним возмущающим ускорениям от числа видимых НС
10.7. Алгоритм формирования оценки орбиты и кажущейся скорости при больших ускорениях от корректирующих двигателей
Глава 11. Навигация высокоорбитальных космических аппаратов по измерениям глобальных спутниковых навигационных систем
11.1. Общие сведения
11.2. Навигация высокоэллиптических КА по измерениям АСН в окрестности перигея
11.3. Навигация высокоэллиптических КА по полным "сырым" измерениям от прямых и обратных НС
11.4. Навигация геостационарных космических аппаратов по полным "сырым" измерениям от обратных НС

Авторы работы: Микрин Евгений Анатольевич, Михайлов Михаил Васильевич