Программный алгоритм синтеза проектных характеристик разнородной многоспутниковой системы дистанционного зондирования Земли

Развитие многоспутниковых систем дистанционного зондирования Земли на базе малых космических аппаратов позволяет существенно повысить периодичность наблюдения заданных районов. Вместе с тем увеличение количества аппаратов и переход к разнородным орбитальным группировкам усложняют выбор проектных характеристик системы. На ранних этапах проектирования требуется согласованно определять состав орбитальной группировки, параметры целевой аппаратуры, характеристики передачи информации и состав наземных средств приема. Использование детального имитационного моделирования для перебора всех возможных вариантов требует значительных вычислительных затрат. Поэтому актуальной является разработка программного алгоритма, позволяющего предварительно формировать и оценивать множество допустимых вариантов построения системы.

Целью работы является разработка программного алгоритма структурно параметрического синтеза характеристик разнородной многоспутниковой системы оперативного оптико электронного дистанционного зондирования Земли. Алгоритм предназначен для обоснования рационального состава системы, обеспечивающего заданные требования к линейному разрешению и внутридневной периодичности наблюдения при учете технических и экономических ограничений.

В качестве исходных данных используются требования к линейному разрешению, периодичности обновления информации и характеристикам целевого района. Дополнительно задаются допустимый диапазон высот орбит, предельный угол отклонения линии визирования от надира, полоса захвата целевой аппаратуры, скорость передачи информации, средний объем формируемых данных, минимальный угол места наземной станции и возможные районы размещения пунктов приема информации.

Работа алгоритма включает последовательное формирование вариантов характеристик целевой аппаратуры, оценку необходимого количества космических аппаратов, выбор числа орбитальных плоскостей и распределение аппаратов между ними. Для каждого варианта определяются параметры взаимного расположения орбитальных плоскостей и фазирования аппаратов. При формировании орбитальной структуры учитывается необходимость обеспечения требуемого количества наблюдений целевого района в светлое время суток и равномерного распределения интервалов между последовательными съемками.



Программная реализация алгоритма выполнена на языке Python и имеет модульную структуру.

Результатом работы алгоритма является множество согласованных вариантов построения многоспутниковой системы. Для каждого варианта определяются типы и количество космических аппаратов, параметры орбит, число орбитальных плоскостей, количество аппаратов в каждой плоскости, характеристики целевой аппаратуры и состав наземных средств приема информации. Из полученного множества отбираются варианты, удовлетворяющие заданным требованиям и ограничениям. Эти варианты могут использоваться в качестве начального приближения при последующем детальном моделировании функционирования системы.