Решение задач геодинамики и навигации в околоземном пространстве по данным оптических наблюдений небесных объектов

• Автор: Тарадий, Владимир Кириллович
• Шифр специальности: 01.03.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Терскол
• Количество страниц: 280 с. : ил.

СПИСОК УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ОПТИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ ИСКУССТВЕННЫХ И ЕСТЕСТВЕННЫХ НЕБЕСНЫХ ТЕЛ В ОКОЛОЗЕМНОМ ПРОСТРАНСТВЕ

1.1. Метод лазерной дальнометрии искусственных спутников Земли.

1.2. Методы оптических наблюдений небесных объектов, основанные на

применении твердотельных панорамных приемников излучения (ПЗС - камер).

1.2.1. Основные этапы оптических наблюдений искусственных небесных объектов (ИНО).

1.2.2. Подготовка эфемерид и мониторинг навигационных трасс по каталогам.

1.2.3. Обнаружение, отождествление и сопровождение искусственных небесных объектов.
1.2.4 Методика позиционных и фотометрических наблюдений ИНО в околоземном пространстве, первичная обработка ПЗС - изображений, формат данных позиционных наблюдений.
1.2.5 Методика оптических наблюдений ИНО при малых углах их возвышения над горизонтом обсерватории на пике Терскол.
1.3 Прецизионный комплекс "Цейсс - 2000" для оптических наблюдений искусственных и естественных небесных телов в обсерватории на пике Терскол.
1.4. Система информационной поддержки астрономических наблюдений.
1.5. Наблюдения малых тел Солнечной системы на комплексе "Цейсс
2000" в обсерватории на пике Терскол.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ЧИСЛЕННОГО ИНТЕГРИРОВАНИЯ ОБЫКНОВЕННЫХ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ В ЗАДАЧАХ ГЕОДИНАМИКИ И НАВИГАЦИИ В ОКОЛОЗЕМНОМ ПРОСТРАНСТВЕ
2.1. Основные соотношения
2.2. Разработка схемы построения алгоритмов численного интегрирования
2.3. Генерация алгоритмов Рунге-Кутты
2.4. Генерация алгоритмов метода Адамса с переменным шагом и
переменным порядком интегрирования
2.4.1. Оценки решения с помощью итераций
2.4.2. Локальная погрешность дискретизации
2.4.3. Выбор порядка алгоритма
2.4.4. Выбор длины шага интегрирования
2.4.5. Вычислительные формулы
2.4.6. Представление интерполяционных полиномов
2.4.7. Вопросы программной реализации алгоритмов
2.5. Программа УАБОМГ и анализ ее эффективности
2.5.1. Некоторые характеристики сравниваемых программ
2.5.2. Влияние ошибок округления на точность численного интегрирования
2.5.3. Практическая проверка устойчивости
2.5.4. Критерии эффективности программ интегрирования
2.5.5. Результаты сравнения программ численного интегрирования
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ЧИСЛЕННЫХ ТЕОРИЙ ДВИЖЕНИЯ ИНО; ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ
3.1. Международные геодинамические стандарты
3.2. Системы координат и шкалы времени
3.3. Алгоритмы редуцирования каталожных координат наблюдательных
станций
3.4. Построение численных теорий движения небесных объектов на основе
международных стандартов
3.4.1. Уравнения движения геодинамических и геостационарных спутников
3.4.2. Моделирование сил, действующих на геостационарные ИСЗ
3.4.3. Численное интегрирование уравнений движения ИСЗ
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ ВЫЧИСЛЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ ПОПРАВОК
4.1. Лазерные локации геодинамческих ИСЗ
4.1.1. Основные соотношения
4.1.2. Аналитические алгоритмы определения значений производных
4.1.3. Численный алгоритм определения значений изохронных производных
4.2. ПЗС-наблюдения искусственных небесных тел
4.3. Одно и двухгрупповой методы оценивания поправок
ГЛАВА 5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПО ДАННЫМ ОПТИЧЕСКИХ ЛОКАЦИЙ ИСЗ Ьщеоз-І И Lageos-2
5.1. Обработка данных лазерных локаций ИСЗ, полученных по программе
МЕРИТ
5.1.1. Характеристика массива наблюдений
5.1.2. Определение начальных значений элементов орбит; схема вычислений
5.1.3. Определение координат наблюдательных станций
5.1.4. Сравнение рядов координат станций
5.1.5. Определение параметров вращения Земли
5.2. Определение геодинамических параметров и величин по данным
лазерных локаций ИСЗ Лагеос-1 иЛагеос-2
5.2.1. Методика уточнения параметров

Предложенная методика позволяет полностью исключить промахи в управлении комплексом 2-м телескопа при его позиционировании на малых высотах, уверенно отследить расчетные площадки и обеспечить необходимое количество опорных звезд в окрестности наблюдаемого объекта для астрометрических и фотометрических измерений на больших зенитных расстояниях.
С целью отработки режимов управления телескопом во внештатных условиях, проверки функционирования средств связи, оценки взаимодействия оператора телескопа и астронома-наблюдателя, а также оценки времени перестановки телескопа вдоль трассы в условиях ограничений со стороны систем контроля на малых высотах были проведены дневные и ночные тестовые наблюдения предполагаемых полетных траекторий. В результате тестовых испытаний и контрольных ночных наблюдений площадок трассы было установлено, что минимальное время между соседними моментами наблюдений с учетом одной коррекции положения телескопа составляет не более 2 минут.
Наблюдения на малых высотах в условиях ограниченных интервалов времени в обсерватории на пике Терскол потребовали решения дополнительных задач при обработке кадров изображений, в частности:
- небольшой интервал времени наблюдений не позволил получить достаточное количество качественных снимков объекта, в результате чего для измерений необходимо было использовать снимки с деформированным в начале или в конце следом, с одной звездой в поле кадра, снимки с большой засветкой фоном неба и др.
- первоначально наблюдения проводились при склонениях меньше, чем +35° градусов, зоны которых отсутствуют в штатных пакетах обработки на комплексе 2-м телескопа;
- при малых высотах наблюдений появлялась ошибка измерений координат, вызванная дифференциальной рефракцией, учет которой обще-