Оперативное координатно-временное обеспечение дистанционного зондирования Земли из космоса

Элементы внешнего ориентирования (ЭВО) данных дистанционного зондирования Земли из космоса (ДЗЗ), привязанные к системе единого мирового времени, могут оперативно определяться по параметрам навигации КА и ориентации установленной на нем съемочной аппаратуры.
Достижения последних лет в области космической радиоэлектроники коренным образом изменили методы и технические средства, а как следствие, повысилась точность определения параметров навигации и ориентации искусственных спутников Земли (ИСЗ).
Революционным прорывом в области навигационных измерений стало распространение на космические аппараты технологии определения координат объектов, снабженных специальными приемниками, с помощью глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС). В настоящее время полностью развернута для эксплуатации американская система GPS (Global Positioning System). В стадии эксплуатации, модернизации и восполнения орбитальной группировки находится российская система ГЛОНАСС (Глобальная навигационная спутниковая система). ГНСС обеспечивает определение векторов состояния ИСЗ (координаты, скорость, время) в фиксированные моменты времени с точностью до единиц метров, единиц сантиметров в секунду и единиц десятков наносекунд. В Российском институте радионавигации и времени (РИРВ) разработано и успешно эксплуатируется бортовое синхронизирующее координатно-временное устройство (БСКВУ), включающее приемную аппаратуру спутниковой навигации (АСН), блок формирования и хранения бортовой шкалы времени (ШВ) и блок формирования сетки синхрочастот, обеспечивающий приборы КА необходимыми синхросигналами. При этой интеграции при высокой точности координатно-временной информации существенно повышается время автономного функционирования КА ДЗЗ.
Условия функционирования КА ДЗЗ характеризуются высокой динамикой движения аппаратов вокруг центра масс. Это обусловлено необходимостью изменения ориентации аппаратов при наведении оптической оси аппаратуры зондирования на соответствующие объекты на поверхности Земли. Определение параметров ориентации с секундными точностями осуществляется разработанными в ИКИ РАН и успешно функционирующими в космосе звездными координаторами БОКЗ (Блоками определения координат звезд). Эти приборы работают сегодня в контуре управления движением ряда КА и позволяют определять положение прибора относительно звезд со среднеквадратичной погрешностью не более одной угловой секунды. Ведутся работы по созданию звездных координаторов БОКЗ, решающих задачу определения ориентации при высоких угловых скоростях ее изменения и с частотой до 10 Гц. Последнее позволит использовать приборы БОКЗ для измерения не только ориентации, по и в качестве датчиков угловых скоростей.
Объединение аппаратуры спутниковой навигации и звездных координаторов в единый комплекс координатно-временного обеспечения (КВО) обусловлено необходимостью учета ориентации КА ДЗЗ, его динамики, для обеспечения высокоточных навигационных определений, что позволяет решать широкий комплекс задач управления полетом спутников и координатной привязки проводимых с них съемок и измерений. РИРВ и ИКИ РАН начата разработка измерительной аппаратуры прецизионного координатно-временного обеспечения (АКВО), решающей весь комплекс задач определения параметров навигации и ориентации КА, На первом этапе АКВО будет представлять собой систему, объединяющую на информационном уровне БСКВУ и БОКЗ; на втором этапе оба измерителя будут объединены в единый интегрированный прибор.
В конечном итоге интегрированная аппаратура КВО обеспечивает эффективное и комплексное решение задач управления КА ДЗЗ.