Планирование наблюдений в автоматизированной системе космического мониторинга подвижных морских объектов

• Автор: Новиков, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 149 с. : ил.

Введение
1 Автоматизированная система космического мониторинга и задача планирования наблюдений подвижных морских объектов.

1.1 АСКМ и процесс се функционирования И

1.1.1 Назначение АСКМ

1.1.2 Состав и функционирование АСКМ.

1.2 Основные задачи, решение которых должна обеспечить АСКМ

1.3 Анализ процессов, рассмотрение которых необходимо при осуществлении

формализованной постановки задачи планирования.

1.3.1 Системы координат и орбитальное движение КА

1.3.2 Бортовая аппаратура осмотра КА для осуществления наблюдений за ПМО.

1.3.3 Определение зоны связи КА с НИК

1.3.4 Применение спутниковретрансляторов
1.4 Формирование исходных данных для задачи планирования.
1.4.1 Формирование массива возможностей осмотров.
1.4.2 Прогнозирование изменения ОВП ПМО
1.4.3 Расчет моментов времени возможного начала и окончания наблюдения областей
возможных положений ПМО аппаратурой осмотра КА.
1.4.4 Расчет угла разворота оптической оси камеры АО оптического типа и времени
перенацеливания
1.4.5 Расчет доли перекрытия ОВП ПМО полосой обзора АО КА
1.4.6 Расчет освещенности места осмотра
1.4.7 Применение имитационного моделирования при формировании исходных данных
для алгоритма планирования.
1.5 Содержательная постановка задачи планирования
1.6 Анализ существующих систем космического мониторинга, постановок задач и
алгоритмов планирования
2 Формализованная постановка и решение задачи планирования наблюдений подвижных морских объектов в АСКМ.
2.1 Формализованная постановка задачи планирования наблюдений
2.2 Применение косвенных методов дли расчета целевой функции задачи
планирования.
2.3 Метод и алгоритм решения задачи планирования.
2.4 Программная реализация алгоритма планирования наблюдений.
2.4.1 Исходные данные для алгоритма планирования.
2.4.2 Выходные данные алгоритма планирования.
2.4.3 Программные модули, реализующие алгоритм планирования наблюдений.
2.4.4 Трассировочная отладочная печать и пример работы алгоритма планирования
наблюдений ОВП ПМО.
2.4.5 Обеспечение стыковки суточных планов.
2.4.6 Планирование к заданному моменту времени и заданному интервалу времени.
3 Разработка имитационной модели для исследования эффективности алгоритмов планирования
3.1 Назначение ИМ АСКМ.
3.2 Состав и параметры моделируемых объектов, принятые допущения и
предположения
3.3 Выбор класса ИМ и варианта ее алгоритмической реализации.
3.4 Формализация ИМ АСКМ.
3.4.1 Содержательное определение критерия оценки результатов моделирования.
3.4.2 События и взаимосвязи между ними.
3.4.3 Параметры ИМ
3.4.4 Состояние ИМ
3.4.5 Имитация случайных явлений в ИМ АСКМ
3.4.6 Сбор, обработка статистики и расчет показателей критерия
3.5 Применение системы моделирования i для разработки имитационной
программы
3.6 Структура имитационной программы.
3.7 Использование ИМ АСКМ при формирования исходных данных для алгоритма
планирования
3.8 Режимы работы ИМ АСКМ.
3.9 Интерфейс ИМ АСКМ.
3.9.1 Ввод и корректировка исходных данных.
3.9.2 Запуск и управление процессом моделирования
3.9.3 Визуализация процесса моделирования
3.9.4 Текстовый вывод результатов моделирования
3.9.5 Графическое представление результатов моделирования
4 Исследовании эффективности алгоритма планирования наблюдений
4.1 Влияние количестваКА на эффективность плакирования.
4.2 Влияние использования спутниковретрансляторов в АСКМ на эффективность
планирования
4.3 Влияние изменения варианта алгоритма распределения ресурсов работы АО КА на
эффективность АСКМ
4.4 Влияние качества прогнозирования движения ПМО на эффективность
составленного плана осмотров
4.5 Влияние ресурсных ограничений на эффективность составленного плана
4.6 Сравнение эвристического алгоритма планирования с алгоритмом полного
перебора, оценка быстродействия эвристического алгоритма планирования.
4.7 Оценка связи показателя эффективности плана с конечными показателями
эффективности системы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список использованных источников


ОКР на предприятии ФГУП ЦНИИ Комета для оценки эффективности процесса функционирования АСКМ с учетом проектируемых алгоритмов планирования. Результаты работы внедрены на ФГУП ЦНИИ Комета в качестве составной части ОКР. Внедрение результатов работы подтверждается соответствующим актом. Авиация и космонавтика, Москва, г. Всероссийской межвузовской научнотехнической конференции студентов и аспирантов Микроэлектроника и информатика , Москва, г. XVI международном научнотехническом семинаре Современные технологии в задачах управления, автоматики и обработки информации, Алушта, г. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 6 отчетах по НИР и в 9 печатных работах, в том числе 1 публикация в ведущем рецензируемом научном журнале Вестник МАИ, входящем в список ВАК РФ. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из наименований и двух приложений. Объем диссертации 9 страниц машинописного текста, включает рисунка и таблиц. В первой главе проведен анализ структуры и состава АСКМ, процесса ее функционирования. В качестве наиболее важной задачи, решаемой в АСКМ, выделена задача планирования наблюдений ОВП ПМО. Рассмотрены процессы функционирования АСКМ, связанные с решением задачи планирования. Проведено формализованное описание этих процессов. Определен перечень факторов, которые должны быть учтены при формализованной постановке задачи планирования. Обоснована актуальность решения задачи планирования наблюдений. Вторая глава диссертации посвящена осуществлению формализованной постановки задачи планирования наблюдений аппаратурой осмотра КА ОВП ПМО на плановом периоде, разработке метода решения поставленной задачи, обсуждению его алгоритмической и программной реализации. Третья глава диссертации посвящена описанию разработанной имитационной модели процесса функционирования АСКМ с основной целью исследование эффективности применения сформированной задачи планирования и алгоритмов ее решения. Вторым важным назначением созданной имитационной модели является формирование исходных данных для задачи планирования. В четвертой главе диссертации приведены результаты исследований эффективности процесса планирования с использованием вычислительных экспериментов с разработанными программными реализациями решения задачи планирования и соответствующих имитационных экспериментов на имитационной модели АСКМ. В работе рассматривается создаваемая на ФГУП Ц ИИ Комета автоматизированная система космического мониторинга подвижных морских объектов, предназначенная для федерального контроля судоходства в интересах различных ведомств центрального подчинения . Автоматизированная система космического мониторинга обеспечит наблюдение за морской деятельностью страны, а также контроль надводной обстановки в любых районах Мирового океана. В состав АСКМ входят рис. КА за определенное время, а также для передачи данных на борт КА. КА наблюдатели двигаются по заданным орбитам. Включение и выключение бортовой АО для проведения наблюдений производятся в соответствии со сформированным и переданным в бортовую аппаратуру планом. Если ПМО попадает в зону обзора АО 1СА, то включенная АО способна производить обнаружение IГМО и определять различные характеристики ПМО с определенной точностью и вероятностью. Данные, полученные при наблюдении Г1МО, сразу передаются на наземный информационный комплекс приемапередачи данных НИК или сохраняются на борт КА в долговременном запоминающем устройстве ДЗУ. Данные передаются космическим аппаратом на НИК сразу после проведения наблюдения, если КА находится в зоне связи с НИК, иначе данные передаются при следующем сеансе связи. Весь объем добываемой космическим аппаратом информации при осмотре земной поверхности передается из НИКов в ЦГИ, где она собирается, анализируется, обрабатывается, формируются донесения и передаются различным структурампотребителям. Помимо этого в ЦПОИ осуществляется планирование работы АО КА. Планы работы АО КА и другие управляющие команды доводятся до КА также через ИИКи во время сеансов связи с КА.