Методы и алгоритмы построения множества реализуемых перехватов опасных космических объектов

• Автор: Старостин, Борис Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 172 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. ЗАДАЧА ПОСТРОЕНИЯ МНОЖЕСТВА РЕАЛИЗУЕМЫХ ПЕРЕХВАТОВ ОПАСНЫХ КОСМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

1.1. Постановка задачи планирования перехвата опасного космического объекта.

1.2. Схематизация движения КАперехватчика и опасного космического объекта.

1.3. Основные соотношения, используемые при построении множеств реализуемых перелетов.
1.4. Алгоритм построения множеств реализуемых перехватов между произвольными кенлеровыми орбитами

1.5. Выводы.

2. АНАЛИЗ И ПОСТРОЕНИЕ МНОЖЕСТВ РЕАЛИЗУЕМЫХ ПЕРЕХВАТОВ В СЛУЧАЕ НАЧАЛЬНЫХ КРУГ ОВЫХ ОРБИТ

2.1. Вводные замечания

2.2. Исследование семейств гипербол начальных скоростей.

2.2.1. Перелеты типа кругпарабола
2.2.2. Перелеты типа кругэллипс
2.2.3. Перелеты типа круггипербола.
2.2.4. Поведение гиперболы начальных скоростей при изменении угла перелета.
2.3. Исследование семейств гипербол конечных скоростей
2.3.1. Перелеты типа кругпарабола
2.3.2. Перелеты типа кругэллипс
2.3.3. Перелеты типа круггипербола.
2.3.4. Поведение гиперболы конечных скоростей при изменении угла перелета.
2.4. Исследование множеств реализуемых компланарных перехватов
2.4.1. Вычисление множеств допустимых времен для условия реализуемости 1 в случае перехватов типа кругэллипс
2.4.2. Вычисление множеств допустимых времен для условия реализуемости 1 в случае перехватов типа круггипербола.
2.4.3. Существование и связность МДВ для условия реализуемости 1.
2.4.4. Существование и связность МДВ для условия реализуемости 2.
2.5. Влияние некомпланарности орбит на вид МРП.
2.6. Алгоритм построения МРП в случае старта с промежуточной круговой
орбиты.
2.8. Выводы.
3. ПОСТРОЕНИЕ ГАРАНТИРУЮЩИХ МНОЖЕСТВ РЕАЛИЗУЕМЫХ ПЕРЕХВАТОВ ОПАСНЫХ КОСМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ.
3.1. Постановка задачи
3.2. Исследование свойств множеств достижимости.
3.3. Исследование однопараметрических семейств кеплеровых орбит в пространстве положений
3.4. Алгоритм построения гарантирующего МРП при неопределенности параметров орбиты ОКО.
3.5. Результаты расчетов
3.6. Выводы.
4. ПОСТРОЕНИЕ ОРБИТАЛЬНОЙ СПУТНИКОВОЙ СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ ЗЕМЛИ ОТ ОПАСНЫХ КОСМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ.
4.1. Постановка задачи
4.2. Методика построения орбитальной спутниковой системы защиты Земли от ОКО
4.3. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Разработанные методы и алгоритмы построения МРП обеспечивают повышение быстродействия операций планирования перехвата ОКО и позволяют снизить время реакции системы защиты Земли на появление ОКО. Предложенная методика синтеза орбитальных спутниковых структур системы может быть использована при проектировании системы защиты Земли от ОКО. Разработанные методы и алгоритмы могут быть использованы при баллистическом проектировании ракетно-космических средств перехвата ОКО. Разработанные алгоритмы реализованы в виде пакета программ среды МаЙаЬ, предназначенного для автоматизации построения и анализа МРП; анализа и синтеза орбитальных спутниковых структур защиты Земли от ОКО. Реализация результатов работы. С.П. Королева и в ГНП РКЦ “ЦСКБ-Прогресс” г. Самара. Внедрение результатов диссертационной работы подтверждены соответствующими актами. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. В главе 1 работы приведены постановки задач перехвата ОКО и построения МРП. На основе этих соотношений разработан алгоритм построения границы МРП в случае кеплеровых орбит КА и ОКО. В главе 2 проведен анализ свойств МРП для варианта старта КА-перехватчика с начальной круговой орбиты, сформулированы необходимые условия существования и связности МРП и исследовано влияние угла некомпла-нарности на вид МРП. На основе проведенного анализа для рассматриваемого случая предложен быстродействующий алгоритм построения МРП. В главе 3 рассмотрена задача построения гарантирующего МРП при неопределенности параметров орбиты ОКО. Исследованы свойства множества достижимости материальной точки, движущейся в ньютоновском поле тяготения. На основе анализа однопараметрических семейств кеплеровых траекторий в пространстве положений предложена внешняя оценка множества достижимости ОКО в некоторый момент времени. Разработан алгоритм построения гарантирующего МРП. В главе 4 рассмотрена задача построения орбитальной спутниковой системы, обеспечивающей защиту Земли от ОКО. Вокруг Земли описывается некоторая сфера, названная сферой безопасности, попадание внутрь которой ОКО представляет угрозу для планеты. Решается задача размещения вокруг Земли группы космических аппаратов-перехватчиков, совершающих начальные движения по орбитам вокруг Земли, так, чтобы можно было перехватить ОКО, пересекающий сферу безопасности в любой ее точке за время перехвата т, не превышающее заданное время (т1п. Предлагается методика выбора параметров орбит КА, позволяющая решить данную задачу. В заключении перечисляются основные результаты диссертационной работы и формулируются необходимые выводы. ОКО при неопределенности измерительной информации. В приложении Б даны описания основных функций программного пакета на языке МаЙаЬ, реализующего алгоритмы, предложенные в данной диссертационной работе. Алгоритм построения границы множества реализуемых перехватов ОКО, движущегося по произвольной кеплеровой орбите, космическим аппаратом, стартующим с начальной круговой или эллиптической орбиты. Условия существования и связности МРП в случае старта КА с начальной круговой орбиты. Быстродействующий алгоритм построения МРП для случая старта КА с исходной круговой орбиты. Метод и алгоритм построения множества, гарантирующего перехват ОКО в случае наличия неопределенности измерений его фазовых координат. Методика синтеза орбитальной спутниковой структуры системы защиты Земли от ОКО, обеспечивающей их перехват на границе сферы безопасности за время, не превышающее заданное. Работа выполнена в соответствии с планом важнейших НИР технического университета в - годах, в том числе по программе "Научные исследования высшей школы в области транспорта" в - годах. Основные положения и результаты работы докладывались на следующих международных, всероссийских и республиканских научных конференциях: на II республиканской конференции молодых ученых и специалистов (г. Казань, г. VII и VIII Четаевских конференциях "Аналитическая механика, устойчивость и управление движением" (г. Казань, , г.