Введение
1 Анализ современного состояния вопроса и постановка задачи исследования 18
1.1 Методические подходы к формированию проектного облика и выбору основных проектных характеристик космических аппаратов дистанционного зондирования Земли на начальных этапах проектирования 18
1.2 Конструктивные схемы и внешние устройства космических аппаратов дистанционного зондирования Земли
1.2.1 Космические аппараты оптического наблюдения 21
1.2.2 Космические аппараты радиолокационного зондирования Земли 1.3 Анализ требований внешним устройствам и влияние мест и углов их установки на целевые характеристики 26
1.4 Схемы орбитального полёта и целевого функционирования 31
1.5 Критерии выбора мест и углов установки внешних устройств 1.5.1 Критерии ориентации панелей солнечной батареи 35
1.5.2 Критерий выбора предпочтительных мест установки панелей радиаторов охлаждения системы терморегулирования 36
1.5.3 Критерий выбора мест установки и ориентации антенных устройств высокоскоростной радиолинии 37
1.5.4 Критерий выбора мест установки и ориентации оптических устройств лазерных систем передачи видеоинформации 39
1.5.5 Критерии выбора предпочтительных мест установки и ориентации звёздных датчиков 39
1.5.6 Критерии выбора для предпочтительных мест установки антенн системы спутниковой навигации 41
1.6 Недостатки существующих методик, выбор цели и постановка задачи исследования 42
1.6.1 Недостатки существующих методик по выбору мест и углов ориентации внешних устройств 42
1.6.2 Цель работы и постановка задачи исследования 44
1.6.3 Выбор основного метода моделирования 46
1.6.4 Выбор метода моделирования геометрии и внешних устройств 48
1.6.5 Основные ограничения и допущения 48
2 Разработка математических моделей для выбора мест и углов установки внешних устройств космических аппаратов дистанционного зондирования земли 51
2.1 Математические модели и алгоритмы для оценки среднесуточного косинуса угла между направлением на Солнце и нормалью к плоскости панели солнечных батарей 51
2.1.1 Ориентированный полёт с учётом целевых разворотов 52
2.1.2 Алгоритм и уточнённые математические модели 56
2.1.3 Неориентированный полёт 61
2.2 Разработка математических моделей и алгоритма для оценки показателя эффективности при выборе предпочтительных мест установки радиаторов охлаждения 64
2.2.1 Расчётная схема с радиатором охлаждения 65
2.2.2 Расчётная схема радиатора охлаждения 66
2.2.3 Алгоритм и используемые математические модели 68
2.3 Модели и алгоритмы для оценки показателя эффективности при выборе мест установки антенных устройств высокоскоростной радиолинии 71
2.3.1 Расчётная схема и суть моделирования 71
2.3.2 Алгоритм и модели для оценки относительного времени радиовидимости космического аппарата дистанционного зондирования Земли и наземного пункта приёма информации 72
2.4 Модели и алгоритмы для оценки относительного времени взаимной
видимости передающих устройств межспутниковой лазерной системы
передачи информации и спутника-ретранслятора 77
2.4.1 Расчётная схема и суть моделирования 77
2.4.2 Алгоритм для оценки относительного времени радиовидимости космического аппарата и спутника-ретранслятора 79
2.5 Разработка математических моделей и алгоритмов для оценки показателя эффективности при выборе мест и углов установки звёздных координаторов 81
2.5.1 Суть моделирования 81
2.5.2 Алгоритм и используемые математические модели 84
2.6 Разработка математических моделей и алгоритмов для оценки показателя эффективности при выборе предпочтительных мест установки антенн системы спутниковой навигации 86
2.6.1 Расчётная схема 86
2.6.2 Алгоритм и модели для оценки относительного времени взаимной видимости приёмной антенны космического аппарата дистанционного зондирования Земли и навигационных спутников 88
3 Совершенствование методического обеспечения моделирования целевого функционирования космических аппаратов дистанционного зондирования земли 96
3.1 Моделирование орбитального движения 96
3.2 Оценка условий функционирования при имитационном моделировании
3.2.1 Модель для оценки факта нахождения объекта наблюдения в зоне обзора космического аппарата 98
3.2.2 Модели для определения факта нахождения космического аппарата в световом пятне 100
3.2.3 Модели и алгоритм для определения текущих значений географических координат центра светового пятна 103
3.2.4 Модели для отображения границы светового пятна в двумерной системе координат 104
3.2.5 Модели для определения факта нахождения космического аппарата в тени Земли 105 3.2.6 Модель для оценки нахождения космического аппарата в тени Земли на основе трассировки лучей 106
3.3 Математические модели и алгоритмы для оценки взаимной видимости космических аппаратов 108
3.3.1 Модели и алгоритм для оценки видимости стационарного спутника-ретранслятора с низкоорбитального космического аппарата дистанционного зондирования Земли 108
3.3.2 Модели и алгоритмы для оценки взаимной видимости космического аппарата зондирования Земли и навигационного спутника 110
3.3.3 Модели и алгоритм для оценки взаимной видимости двух космических аппаратов на основе трассировки луча видимости 113
3.4 Моделирование разворотов космического аппарата дистанционного зондирования Земли в процессе съёмки 114
3.4.1 Суть имитации разворотов 114
3.4.2 Имитация разворотов космического аппарата дистанционного зондирования Земли оптического наблюдения 116
3.4.3 Имитация разворотов космического аппарата дистанционного зондирования Земли радиолокационного наблюдения 117
4 Разработка программного обеспечения для оценки показателей эффективности при выборе мест установки и пространственной ориентации внешних устройств космического аппарата дистанционного зондирования земли 121
4.1 Описание программного обеспечения для оценки показателей эффективности при установке внешних устройств 121
4.1.1 Назначение программы 121
4.1.2 Логическая структура программы 122
4.1.3 Использование платформы создания приложений FireMonkey для трёхмерной визуализации 123
4.1.4 Входные и выходные данные 126
4.1.5 Руководство оператора 126
4.2 Описание программного обеспечения для оценки количества навигационных спутников, видимых с борта космического аппарата дистанционного зондирования Земли 131
4.2.1 Назначение программы 131
4.2.2 Логическая структура программы 132
4.2.3 Входные и выходные данные 132
4.1.1 Руководство оператора 132
4.3 Тестирование программного обеспечения 135
4.3.1 Проверка адекватности трёхмерных моделей космических аппаратов и этапов функционирования с помощью визуализации 135
4.3.2 Проверка адекватности моделей и алгоритмов для оценки косинуса угла между нормалью к поверхности панели солнечной батареи и направлением на Солнце 136
4.3.3 Проверка адекватности моделей и алгоритмов оценки показателя эффективности для радиаторов охлаждения 139
4.3.4 Проверка адекватности моделей и алгоритмов для оценки показателя эффективности устройств передачи информации 142
4.3.5 Проверка адекватности моделей и алгоритмов для оценки показателей эффективности при установке звёздных датчиков 144
4.3.6 Проверка адекватности моделей и алгоритмов для оценки показателей эффективности при установке антенн системы спутниковой навигации 146
5 Разработка и внедрение методики выбора мест установки и пространственной ориентации внешних устройств космических аппаратов дистанционного зондирования земли 148
5.1 Методика выбора мест установки и ориентации внешних устройств космических аппаратов дистанционного зондирования Земли 148
5.2 Иллюстрация некоторых результатов внедрения методического и программного обеспечения 154
5.2.1 Расчёт среднесуточной мощности солнечных батарей космического аппарата «АИСТ-1» 154
5.2.2 Выбор углов установки неподвижных панелей солнечных батарей для конкретных параметров орбит 156
5.2.3 Выбор ориентации панелей солнечной батареи и радиаторов охлаждения космического аппарата радиолокационного наблюдения с учётом параметров орбит 158
5.2.4 Внедрение результатов диссертационной работы 163
Заключение 164
Список сокращений и условных обозначений 166
