Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2024. Т. 21. № 5. С. 85-96
Оценка проектных характеристик низкоорбитальных группировок космических аппаратов дистанционного зондирования Земли
М.А. Иванушкин
1, 2 , О.Д. Жалдыбина
1 1 Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева, Самара, Россия
2 Институт систем обработки изображений — Самара, НИЦ “Курчатовский институт”, Самара, Россия
Одобрена к печати: 26.08.2024
DOI: 10.21046/2070-7401-2024-21-5-85-96
Цель работы состоит в оценке проектных характеристик низкоорбитальных группировок космических аппаратов (КА) дистанционного зондирования Земли. Выполнен анализ процесса формирования информационного потока оптико-электронной аппаратурой низкоорбитальных КА. Представлены результаты расчёта информационного потока для трёх значений высоты функционирования сверхнизкоорбитального малого КА, функционирующего на высоте ниже 400 км, оснащённого мультиспектральными и панхроматическим фоточувствительными элементами. Проведён выбор орбитальных параметров группировки низкоорбитальных КА, обеспечивающих квазинепрерывный обзор поверхности Земли. Получены оптимальные по Парето значения высоты орбиты и наклонения, обеспечивающие максимальную площадь покрытия поверхности Земли одним КА при минимальной периодичности наблюдения. Выполнена оценка периодичности наблюдения локальных районов Земли, а также оценка оперативности доставки информации группировкой низкоорбитальных КА. Получены оптимальные по Парето решения для многоспутниковых систем, обеспечивающих периодичность наблюдения менее 2,5 ч при глобальном наблюдении. Получены зависимости, описывающие информационный обмен между КА и наземным пунктом приёма информации. В результате получены зависимости, позволяющие определить требуемые характеристики бортового запоминающего устройства и передающей аппаратуры КА, а также сформулировать требования к наземным приёмным пунктам космической информации.
Ключевые слова: информационный поток, оптико-электронная аппаратура, космическая система, дистанционное зондирование Земли
Полный текстСписок литературы:
- Аджян А. П., Алифанов О. М., Андреев А. Н. Ракетно-космическая техника. Машиностроение: Энциклопедия / гл. ред. Фролов К. В. М.: Машиностроение. 2004. T. IV-12. 925 с.
- Волоцуев В. В. Низкоорбитальные космические аппараты высокодетального наблюдения с длительным сроком существования на рабочих орбитах высотой ниже четырехсот километров // Инженер. журн.: Наука и инновации. 2021. № 12(120). Ст. 3. 17 с. DOI: 10.18698/2308-6033-2021-12-2135.
- Волоцуев В. В. Цифровая модель силы сопротивления верхней атмосферы Земли для проектирования низкоорбитальных космических аппаратов // Вестн. Самарского ун-та. Аэрокосм. техника, технологии и машиностроение. 2023. Т. 22. № 3. С. 13–24. DOI: 10.18287/2541-7533-2023-22-3-13-24.
- Емельянов А. А., Малышев В. В., Нгуен В. Х. Н. и др. Математическая модель функционирования наземного сегмента обработки данных ДЗЗ в части распределения процессов обработки // Научно-техн. вестн. Поволжья. 2018. № 2. С. 74–79. DOI: 10.24153/2079-5920-2018-8-2-74-79.
- Емельянов А. А., Малышев В. В., Старков А. В., Гришанцева Л. А., Зубкова К. И., Зай Яр Вин (2019а) Результаты экспериментальной отработки математической модели распределения потоков целевой информации при функционировании космических систем ДЗЗ // Научно-техн. вестн. Поволжья. 2019. № 8. С. 32–36.
- Емельянов А. А., Малышев В. В., Старков А. В., Гришанцева Л. А., Зубкова К. И., Зай Яр Вин (2019б) Анализ и формирование показателей эффективности в задаче распределения потоков целевой информации при функционировании космических систем ДЗЗ // Научно-техн. вестн. Поволжья. 2019. № 8. С. 28–31.
- Иванушкин М. А., Ткаченко И. С. Оценка эффективности многоспутниковых космических систем дистанционного зондирования Земли // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 4. С. 101–110. DOI: 10.21046/2070-7401-2023-20-4-101-110.
- Карсаев О. В. Имитационное моделирование автономного управления группировкой малых спутников // Изв. ЮФУ. Техн. науки. 2018. № 1(195). С. 140–154. DOI: 10.23683/2311-3103-2018-1-140-154.
- Карсаев О. В. Анализ оперативности информационных взаимодействий в низкоорбитальных многоспутниковых группировках // Тр. СПИИРАН. 2019. Т. 18. № 4. С. 858–886. DOI: 10.15622/sp.2019.18.4.858-886.
- Малышев В. В., Красильщиков М. Н., Бобронников В.Т, Нестеренко О. П., Федоров А. В. Спутниковые системы мониторинга: Анализ, синтез и управление. М.: Изд-во МАИ. 2000. 568 с.
- Можаев Г. В. Синтез орбитальных структур спутниковых систем: (Теоретико-групповой подход). М.: Машиностроение. 1989. 303 с.
- Потюпкин А. Ю., Данилин Н. С., Селиванов А. С. Кластеры малоразмерных космических аппаратов как новый тип космических объектов // Ракетно-косм. приборостроение и информац. системы. 2017. Т. 4. Вып. 4. С. 45–56. DOI: 10.17238/issn2409-0239.2017.4.45.
- Соллогуб А. В., Аншаков Г. П., Данилов В. В. Космические аппараты систем зондирования поверхности Земли. Математические модели повышения эффективности КА. М.: Машиностроение. 1993. 368 с.
- Ткаченко И. С., Сафронов С. Л., Иванушкин М. А., Кауров И. В. Программа Russian Space System Developer (RSSD) для моделирования целевого функционирования и оценки эффективности многоспутниковых космических систем различного назначения. Свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ № 2023612104. Per. 30.01.2023.
- Широбоков В. В., Шинкаренко А. Ф. Подход к организации межспутникого взаимодействия в распределенной вычислительной структуре орбитальной группировки микроспутников // Тр. Военно-косм. акад. имени А. Ф. Можайского. 2015. № 646. С. 77–82.
- Araniti G., Bezirgiannidis N., Birrane E. et al. Contact graph routing in DTN space networks: Overview, enhancements and performance // IEEE Communications Magazine. 2004. V. 53. No. 3. P. 38–46. DOI: 10.1109/MCOM.2015.7060480.
- Ekici E., Akyildiz I. F., Bender M. D. A distributed routing algorithm for datagram traffic in LEO satellite networks // IEEE/ACM Trans. Networking. 2001. V. 9. No. 2. P. 137–147. DOI: 10.1109/90.917071.
- Ivliev N., Evdokimova V., Podlipnov V. et al. First Earth-imaging CubeSat with harmonic diffractive lens // Remote Sensing. 2022. V. 14(9). Article 2230. 19 p. DOI: 10.3390/rs14092230.
- Ivliev N., Podlipnov V., Petrov M. et al. 3U CubeSat-based hyperspectral remote sensing by offner imaging hyperspectrometer with radially-fastened primary elements // Sensors. 2024. V. 24(9). Article 2885. P. 442–450. DOI: 10.3390/s24092885.
- Walker J. G. Satellite constellations // J. British Interplanetary Society. 1984. V. 37. P. 559–571.