Методика прогнозирования характеристик технических систем регионального мониторинга тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.07.02, кандидат технических наук Аунг Зо Мин

• Аунг Зо Мин
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Аунг Зо Мин

Содержание

стр

Введение

1.Вопросы прогнозирования характеристик перспективных ТС регионального мониторинга

1.1.Структура ТС регионального мониторинга. Требования, предъявляемые к ТСРМ. Анализ опыта создания и особенностей развития

1.2.3адача прогнозирования характеристик перспективных ТС регионального мониторинга при наличии ограничений

2.Методика оценки характеристик перспективной ТСРМ. Анализ закономерностей развития средств ТСРМ

2.1.Методика идентификации зависимостей и прогнозирования определяющих параметров

2.2.Прогнозирование характеристик МЦА с оптико-электронной съемочной аппаратурой (по данным зарубежных источников)

3.Математические модели прогнозирования характеристик перспективной ТС регионального мониторинга

3.1.Определение баллистических параметров орбит функционирования ТС регионального мониторинга

3.2.Модели оценки массогабаритных характеристик КАН в составе технической системы регионального мониторинга. Оценка информационной производительности

3.3. Модели оценки затрат на реализацию проекта технической системы регионального мониторинга в планируемый период

3.4.Методика прогнозирования характеристик перспективных технических средств мониторинга при наличии ограничений

4.Прогнозный анализ ТС мониторинга при наличии ограничений

4.1.Оценка технико-экономических характеристик перспективных ТС РМ при наличии

1

4.2.Исследование влияния фактора времени на характеристики

перспективных средств регионального мониторинга

4.2. Юценка влияния длительности процесса реализации проекта создания ТС РМ на приведенные суммарные затраты

V

4.2.2Анализ влияния фактора времени Гпр на характеристики перспективного КАН в ТС РМ

Заключение

Список используемых источников

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методика прогнозирования характеристик технических систем регионального мониторинга»

ВВЕДЕНИЕ

При организации хозяйственной деятельности в регионе, при решении вопросов безопасности и предупреждения естественных и искусственных неблагоприятных и катастрофических событий необходим мониторинг природной среды.

В настоящее время для решения таких вопросов привлекаются значительные ресурсы, используются космические системы регионального мониторинга, во многих странах реализуются программы создания собственных средств мониторинга на основе доступных технологий. Такой подход дает ряд преимуществ, в частности, позволяет гарантировать необходимое информационное обеспечение при изменении рыночных отношений, способствует научно-техническому развитию, быстрому освоению новых технологии в регионе (в стране), позволяет формировать систему регионального мониторинга с учетом конкретный требований и задач, в определенных условиях позволяет экономить ресурсы на получение необходимой информации.

Для реализации такого подхода на начальном этапе формирования проекта необходима оценка технико-экономических характеристик перспективных технических систем регионального мониторинга (ТС РМ), определение рациональных параметров основных подсистем.

Особенностью решаемых в этом случае задач является необходимость учета фактора времени и динамики связей, оценки влияния унификации подсистем на характеристики объекта (КА наблюдения), а также необходимость комплексного технико-экономического исследования характеристик при наличии ограничений.

В известных работах и литературе по этой проблеме [1-5] основное

внимание уделяется анализу систем наблюдения, определению

функциональных, массовых и энергетических характеристик объектов.

Вопросы прогнозирования характеристик перспективных ТС РМ, оценки

5

влияния динамики функциональных связей на технико-экономические характеристики системы исследованы недостаточно.

Целы работы -

Разработка математических моделей, создание методики прогнозирования характеристик перспективных космических аппаратов наблюдения (КАН) в составе ТС РМ для обобщенной (укрупненной) оценки и оптимизации параметров системы (параметров орбиты, линейного разрешения, время существования, оперативность и др.) по комплексному критерию затраты, функциональная эффективность, время (С-\¥-Т);

- исследование влияния функциональных ограничений, динамики связей внешних и внутренних, требований к системе на характеристики проекта.

Техническая система регионального мониторинга (ТС РМ) включает две подсистемы: наземную (наземный комплекс приема и обработки результатов - НКПОР и наземный комплекс управления - НКУ) и космическую (космические аппараты наблюдения - КАН).

В настоящей работе предметом исследования является КА наблюдения в составе технической системы регионального мониторинга, объектом исследования методика прогнозирования технико-экономических характеристик перспективных технических систем регионального мониторинга.

В работе исследуется характеристики перспективных КАН в составе ТС регионального мониторинга, т.е. полагается, что заданы параметры наземной системы. Предлагаемые математические модели и методика позволяет определить рациональный состав и параметры КАН в ТС РМ, при которых выполняется целевая задача (по периодичности наблюдения, ,Е/Н и др.) и затраты средств на реализацию проекта - минимальны. При этом для

снижения затрат и сроков реализации проекта используются типизация и унификация подсистем.

Основные научные результаты работы:

Разработаны математические модели для реализации конструктивного (нормативного) прогнозирования перспективных систем РМ. По сравнению с исследовательским прогнозированием, когда на основе опытных данных проводится оценка характеристик перспективной системы прямой экстраполяцией значений показателей к моменту прогноза, такой подход позволяет учитывать влияние фактора времени реализации проекта, а также динамику связей внешних и внутренних на решение. В таком случае при исследовании перспективной техники можно найти рациональное проектное решение при наличии ограничений.

В работе сформирована методика прогнозирования технико-экономических характеристик перспективных проектных решений КАН в ТС РМ с оптико-электронной системой (панхроматической съемочной системой - ПСС). Методика позволяет вести сравнительный анализ и выбор рациональных проектных решений, оценить влияние функциональных ограничений на решение. Используемые математические модели могут быть адаптированы при изменении состава МЦА и УКП.

Проведено исследование влияния количества камер ПСС в МЦА на технико-экономические характеристики перспективных КАН. Определена зависимость затрат на проект от величины пространственного разрешения, количества камер на борту и количества КАН в ТС РМ. Получены количественные оценки влияния срока реализации проекта (время прогноза) на технико-экономические показатели перспективной техники.

Практическая ценность полученных результатов

Сформированная в работе методика прогнозирования технико-экономических характеристик перспективных проектных решений КАН в ТС

РМ с оптико-электронной системой (панхроматической съемочной системой - ПСС) позволяет вести сравнительный анализ и выбор рациональных проектных решений, оценить влияние функциональных ограничений на техническое решение. Используемые математические модели могут быть адаптированы при изменении состава МЦА и УКП и, таким образом, расширен состав анализируемых технических решений (т.е. расширены возможности методики).

Результаты проведенных исследований технико-экономических характеристик перспективных КАН и полученные зависимости технико-экономических показателей от принимаемых проектно-плановых решений могут быть использованы при формировании технических заданий на разработку перспективной техники, при определении ряда унифицированных подсистем для построения ТС РМ.

Достоверность полученных результатов.

В основу предложенных математических моделей и методики прогнозных исследования КАН в составе ТС РМ положен опыт реализации проектных разработок, приемы формирования статистических (эмпирических) моделей, и, в частности, регрессионный метод, который используется при формировании динамических статистических моделей. Адекватность соответствующих проектных зависимостей оценивается сравнением со статистическими данными, а также с результатами исследований других авторов.

В целом достоверность предложенных методик, моделей и алгоритмов подтверждена при выполнении численных расчетов и сравнительных оценок параметров КА с характеристиками, реализованными на практике, а также при исследовании закономерности создания перспективных модификаций ТС РМ.

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, 4 разделов основного текста, заключения, списка использованных источников и приложения. Объем диссертации 147 стр., 21 таблиц, 50 рисунков. Список использованных источников содержит 39 наименований. В приложении приведена программа расчета характеристик перспективных КАН в составе ТС РМ.

Апробация результатов работы

Материалы диссертационной работы были доложены и обсуждались на Научных чтениях, посвященных памяти К.Э. Циолковского в 2010 и 2011 годах, на Академических научных чтениях, посвященных С.П. Королеву и другим пионерам космонавтики в 2010 и 2011г., а также на семинаре кафедры «Космических систем и ракетостроения» МАИ. На защиту выносятся методика прогнозирования характеристик перспективных технических систем регионального мониторинга, результаты исследования технико-экономических характеристик перспективных КА в составе ТС РМ. На защиту выносятся методика прогнозирования характеристик перспективных технических систем регионального мониторинга, результаты исследования технико-экономических характеристик перспективных КА в составе ТС РМ.

Публикации

По основным результатам выполненных в диссертации исследований опубликовано 4 печатных работ. В том числе опубликована одна статья в журнале, включенном в списке ВАК.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель

исследований, определенны решаемые научно-технические задачи, показаны

научная новизна и практическая ценность результатов, дана информация о

9

структуре, апробации, публикациях и практическому использованию материалов диссертационной работы.

В первом разделе диссертации «Вопросы прогнозирования характеристик перспективных ТС регионального мониторинга» обсуждаются опыт создания и перспективы развития КА в составе ТС регионального мониторинга.

Предметом исследования диссертационной работы являются технические системы регионального мониторинга, а именно средства космического наблюдения. Последние включают космический сегмент - космические аппараты наблюдения (КАН), и наземный сегмент - наземный комплекс приема и обработки информации и наземный комплекс управления.

Рассматриваются требования, которые предъявляются к объектам космического сегмента на современном этапе развития техники и технологий. На примере технических средств космического наблюдения (США и др. стран) поведем краткий анализ особенностей развития таких систем. Для современных КА наблюдения характерны модульность построения конструкций, унификация основных подсистем, комплексирование оборудования, специализация малых КА, улучшение функциональных характеристик при ограниченной массе целевой аппаратуры, формирование на основе базовых проектных решений модификаций КАН с улучшенными технико-экономическими характеристиками и др.

Формулируется задача прогнозирования характеристик перспективных

ТС регионального мониторинга, определяется алгоритм решения последних и

состав моделей прогнозных исследований перспективных КА наблюдения

при наличии технических и технологических ограничений. Задача

прогнозирования характеристик ТСРМ (задача перспективного

проектирования ТСРМ) записана как многокритериальная,

многопараметрическая, детерминированная. Используется метод

ограничений при решении многокритериальной задачи. Такой подход

ю

позволяет выявить основные связи и условия, учесть динамику последних при выполнении прогнозных исследований. Определен состав проектных параметров (параметров управления), выбор которых определяет характеристики перспективных систем.

Алгоритм решения задачи прогнозирования характеристик

перспективных ТС регионального мониторинга включает блоки прогнозирования определяющих параметров, определения баллистических, массовых, стоимостных характеристик КАН в составе ТСРМ. В последующих разделах формируются соответствующие модели для прогнозирования характеристик КАН в составе ТСРМ при наличии ограничений.

Во втором разделе диссертации рассмотрена методика оценки характеристик перспективных КАН в составе ТС РМ. Проводится анализ закономерностей развития, совершенствования характеристик основных подсистем КАН.

Приводится методика идентификации зависимостей и прогнозирования определяющих параметров (коэффициентов массовых и стоимостных соотношений для перспективных КАН и подсистем). При оценке характеристик перспективных КАН используются метод экстраполяции, применяются зависимости, построенные на основе обработки статистических данных по прототипам. Формирование зависимостей, отражающих изменение характеристик от времени и технических параметров, проводится методом регрессионного анализа (используется метод наименьших квадратов).

Для реализации методики идентификации зависимостей используется алгоритм поиска, включающий блоки: анализа исходных данных, формирования аппросимационных зависимостей, экстраполяционного прогнозирования и оценки характеристик перспективных подсистем КАН.

Блок экстраполяционного прогнозирования формируется на основе одного из вариантов экстраполяционного метода, а именно, прямой экстраполяции.

Метод прямой экстраполяции основан на обработке статистических данных по исследуемой характеристике (параметру). При этом полагается, что реализация параметра является случайной величиной. Получение зависимости, отражающей имеющуюся закономерность (тенденцию) по данной случайной реализации, представляет значительную проблему.

В работе представлены статистические данные характеристик МЦА с оптикоэлектронной съемочной аппаратурой с панхроматической съемочной системой (по данным зарубежных источников). Получены однофакторные зависимости характеристик КАН (пространственного разрешения от времени, массы МЦА от величины пространственного разрешения, стоимости создания МЦА от массы МЦА и др.). Дан анализ закономерностей развития выделенных характеристик, оценки характеристик перспективных КАН.

Полученные зависимости используются в работе при создании моделей и методики прогнозирования характеристик перспективных КАН при наличии ограничений, оснащенных оптикоэлектронной системой с панхроматической съемочной системой.

В разделе 3 рассматривается математические модели прогнозирования характеристик перспективных КАН в составе ТС регионального мониторинга.

Приводятся модели определения баллистических параметров ТС регионального мониторинга. Для КА мониторинга Земли оптимальной является солнечно-синхронная орбита (ССО). В этой части проводится оценка обобщенных проектно-баллистических параметров ОГ (КА равномерно распределены в одной плоскости орбиты) для обеспечения наблюдения поверхности Земли с заданной периодичностью по широтным диапазонам с использованием аналитической методики.

Формирование моделей оценки массовых и энергетических характеристик, надежности панхроматической ЦСС проводится на базе статистических данных по прототипам существующих и вновь создаваемых ЦСС. Обобщенным параметром, характеризующим изменение пространственного разрешения R от высоты орбиты КАН, является относительная величина R/H.

При определении затрат на КАН используется метод базовой статьи калькуляции при оценке затрат на разработку КА, статистические методы оценки затрат на производство подсистем КА (МЦА и УКП), учитывается снижение затрат на производство при росте объема производства, а также дисконтирование - приведение затрат к моменту выполнения проекта.

Реализуется методика нормативного (конструктивного) прогнозирования характеристик перспективных ТС РМ. В этом случае исследования проводятся в 2 этапа. На первом этапе определяется динамика функциональных связей к моменту прогноза. На втором этапе проводится проектное моделирование , находятся рациональные параметры перспективного КАН в ТС РМ. Используются модели проектного анализа. Разработанная методика прогнозирования характеристик перспективных КАН в составе ТСРМ при наличии ограничений позволяет определять параметры орбитальной группировки - высоту орбиты, количество КА в орбитальном построении, периодичность наблюдения, оценить массово-габаритные характеристики , а также затраты на реализацию проекта ТС РМ в планируемый период.

В четвертом разделе диссертации проводится прогнозный анализ технико-экономических характеристик перспективных ТС РМ мониторинга при наличии ограничений.. Рассматривается развитие средств регионального мониторинга, создаваемых на основе базовой УКП. Как показывает анализ, при создании большинства современных КАН и модификаций КА используются унифицированные служебные космические платформы.

13

Такой подход позволяет сократить сроки и затраты на разработку КАН в составе ТС РМ, повысить надежность и снизить риск реализации проекта, одновременно развивает кооперацию, что способствует устойчивости научно-технического прогресса при развитии космических технологий.

1 .Исследуется влияние параметров МЦА на технико-экономические характеристики ТС РМ. Для обеспечения заданной периодичности наблюдения при ограниченном числе КА на орбите необходимо увеличить полосу обзора ДЬ. Анализ опытных данных позволяет установить, что при заданном разрешении Я и данной высоте орбиты Н из-за технических ограничений, возможно, обеспечить предельное значение плюса обзора камера Мк. Методика позволяет определить рациональный состав МЦА, состав и количество камер ЦСС для выполнения требований по периодичности наблюдения, количественно оценить влияние этих ограничении на технико-экономические характеристики КАН. Основной режим работы целевой аппаратуры (ЦА) - маршрутная съемка (длина маршрута для каждого КА выбирается исходя из ограничений по пропускной способности радиолинии передачи целевой информации на НКПОР).

2. При проведении перспективного проектирования ТС РМ важно учесть влияние фактора времени. В общем случае речь идет об оценке влияния сроков реализации проекта, времени прогноза, сроков активного существования.

Проведено исследование влияния срока реализации проекта на технико-экономические показатели. Увеличение время работ над проектом (из-за недофинансирования или организационно-технических ограничений) приводит к удорожанию проекта. Расчеты показывают, что при удлинении время работ в 1,5 раза затраты растут на 21.6%, что обусловлено, в основном, дисконтированием, т.е. приведением затрат.

3. При изменении сроков прогнозных исследований необходимо учитывать динамику функциональных связей (массовых, стоимостных и др.), обусловленных влиянием фактора НТП.

В работе используется инженерный метод оценки динамики функциональных связей (массовых соотношений). На основе опытных

подходе проведена оценка и сравнительный анализ характеристик КАН при увеличении I пр. Расчеты показывают снижение массы ЦСС перспективных КАН. В связи с этим меняются другие технико-экономические характеристики проекта. Более полный анализ требует учета динамики стоимостных соотношений.

Методика прогнозирования характеристик технической системы регионального мониторинга позволяет получить количественные оценки технико-экономические показателей перспективных КАН, исследовать влияний условий реализации проекта на показатели эффективности и затраты на проект.

Результаты проектного расчета могут быть использованы на практике при формировании КАН ТС РМ с использованием унифицированных подсистем и проведения в случае поверочных расчетов.

данных формируются зависимости вида

таком

1. ВОПРОСЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ПЕРСПЕКТИВНЫХ ТС РЕГИОНАЛЬНОГО МОНИТОРИНГА

1.1 Структура ТС регионального мониторинга. Требования,

предъявляемые к ТС РМ. Опыт создания и особенности развития

При организации хозяйственной деятельности в регионе, при решении вопросов безопасности и предупреждения естественных и искусственных неблагоприятных и катастрофических событий необходим мониторинг природной среды.

Для проведения мониторинга природной среды могут использоваться различные технические средства. Это системы наземного наблюдения, авиационного, космического. В настоящее время для решения задач мониторинга все больше применяются космические системы наблюдения. Анализ показывает, что такие системы имеют ряд преимуществ, поэтому во многих странах реализуются программы создания собственных средств мониторинга на основе доступных технологий.

Предметом исследования диссертационной работы являются технические системы регионального мониторинга, а именно средства космического наблюдения. Последние включают космический сегмент - космические аппараты наблюдения (КАН), и наземный сегмент - наземный комплекс приема и обработки информации и наземный комплекс управления.

Рассмотрим в данном разделе те требования, которые предъявляются к объектам космического сегмента на современном этапе развития техники и технологий. На примере технических средств космического наблюдения США поведем краткий анализ особенностей развития таких систем.

Анализ требований к космической системе мониторинга окружающей среды [ ].

Несмотря на то, что космические системы мониторинга окружающей среды (КСМ) различного назначения имеют свою специфику, перечень требований к ним является общим для систем этого класса. Рассмотрим общие характеристики требований.

1.Требования к наблюдению заданного района (объекта). Космическая система должна проводить наблюдение заданного района земной поверхности или заданных объектов на Земле. Объекты наблюдения, очевидно, задаются их географическими координатами (широта и долгота). Границы наблюдаемого района (НР) также характеризуются географическими координатами. Для задач метеорологии таким районом может быть весь земной шар, для сельского хозяйства — территория страны, для океанологии — акватория мирового океана в диапазоне широт ± 85° и т.д. Координаты объектов и границы района наблюдения учитываются при выборе параметров орбит КА, определяющих его трассу.

2.Требования к спектральным характеристикам аппаратуры наблюдения.

Наблюдаемые из космоса объекты чрезвычайно многообразны, однако можно выделить общие их спектральные характеристики, имеющие принципиальное значение при синтезе КС. Наблюдения объектов из космоса проводятся в следующих диапазонах длин волн А, электромагнитного спектра:

-визуальные наблюдения X = 0,40... 0,64 мкм;

-однозональное и многозональное фотографирование А, = 0,4.. .0,92 мкм;

-телевизионные наблюдения X - 0,45.. .0,75 мкм;

-инфракрасная съемка X = 0,72... 14,0 мкм;

I /

-многоспектральная съемка X, — 0,3... 14,0 мкм;

-спектрографирование X = 0,4... 0,7 мкм;

-микроволновая съемка X - 0,5... 30,0 см.

Наблюдения в видимом диапазоне Х- 0,4...0,75 мкм позволяют получать наиболее качественную информацию из-за большой разрешающей способности аппаратуры в этом диапазоне. Особенно высока достоверность информации при многозональной съемке. Однако наблюдения в видимом диапазоне зависят от гидрометеорологических условий и требуют освещения Солнцем.

Инфракрасная (ИК) зона спектра делится на две части: ближнюю ИК - зону (А, = 0,7...2,5 мкм), где регистрируется длинноволновое отражение солнечного света; среднюю и дальнюю ИК - зоны (А, = 3 мкм и более), где регистрируется собственное тепловое излучения Земли. Наиболее используемым является диапазон спектра X = 8... 12 мкм. Наблюдения в ИК - диапазоне позволяют определить температурные изменения объектов днем и ночью.

Многоспектральная съемка еще более эффективна, чем многозональное фотографирование, так как одновременные изображения получаются не только в видимом, но и инфракрасном диапазоне.

Особый вид информации представляют спектральные отражательные характеристики объектов, которые определяются при спектрографировании. В этом случае объем информации об объекте зависит от спектрального разрешения приемника и существенно превышает объем, получаемый при фотографировании.

Микроволновый диапазон спектра имеет ряд преимуществ, связанных, прежде всего с возможностью проведения исследований независимо от состояния атмосферы, наличия облачности и т. д.

Объекты наблюдения характеризуются спектрами отраженного и теплового излучений и различными яркостями в разных диапазонах длин волн излучения. Эти характеристики объектов наблюдения являются определяющими для выбора типа и параметров съемочной аппаратуры (СА), устанавливаемой на борту КА. При этом играют роль и некоторые другие характеристики объектов наблюдения, например контрастность.

3. Требования к пространственной разрешающей способности. Размеры объектов наблюдения определяют потребную пространственную разрешающую способность Я. При изучении объекта по изображению различают пространственную разрешающую способность, необходимую для обнаружения объекта Ы.тар и для идентификации объекта Обычно И^/ Ктар =0,3 ...0,7. Разрешающая способность Я существенно влияет на параметры СА, КА и КС. Наибольшее разрешение может быть достигнуто с помощью многозональных фото систем (10... 5 0 м), несколько меньшее — с использованием телевизионной аппаратуры. При этом наблюдение в видимом диапазоне позволяет получать в 3—4 раза лучшее разрешение, чем в ИК - диапазоне. Самой низкой разрешающей способностью обладают микроволновые радиометры, имеющие, однако, уникальную способность наблюдать сквозь облачный покров.

4. Требования к обзорности изображения. По обзорности космическую информацию можно разделить на четыре группы:

1 8

• глобальные съемки обзорностью 10 ...10 км, дающие изображение всего или почти всего видимого диска Земли;

• региональные съемки обзорностью 106... 107 км, дающие изображение крупных географических областей и стран;

• локальные съемки обзорностью Ю^.ЛО6 км, дающие изображения отдельных районов;

• детальные съемки обзорностью 104.. .103 км2.

5.Требования к периодичности и внешним условиям наблюдения.

Знание динамики наблюдаемых объектов и процессов, а также внешних условий наблюдения, позволяет определить время исследований и их периодичность. Различают суточные, сезонные и годовые условия наблюдения.

Суточные условия, в основном, зависят от высоты Солнца над местным горизонтом, определяющей освещенность местности, строение светотеневой и тепловой структуры, развитие местных метеорологических процессов и метеорологической обстановки. Эти условия влияют на требовании ко времени наблюдения в течение суток в зависимости от задач наблюдения. Существенную роль может играть угол Солнца относительно оптической оси СА вс из-за возможной засветки объектива. Обычно этот угол должен

удовлетворять ограничению вс>Жс где вс зависит от конструкции объектива.

Погодные условия характеризуются, прежде всего, распределением облачности, маскирующей поверхность Земли в оптическом и тепловом диапазонах. Они могут оказать существенное влияние на требуемую частоту наблюдения того или иного объекта, а также на время наблюдения (например, в утренние часы облачность меньше). Очевидно, что для проведения метеорологических наблюдений не играют роли погодные условия. Малозначительны также условия освещенности.

Сезонные условия связаны с фенологическими факторами. В период максимально быстрых изменений факторов требуются наиболее частые исследования.

Можно различать пять групп частот съемки земной поверхности:

> квазинепрерывные (метеонаблюдения, измерение некоторых

характеристик океана, стихийные бедствия);

/и

> ежедневные (метеонаблюдения, наблюдения за активными вулканами, пожарами лесов, загрязнением атмосферы, развитием пыльных бурь, волнением моря и т. д.);

> один раз в 1—2 недели (изучение природных ресурсов, наблюдение за снежным покровом, ледниками, морскими течениями и т. п.);

> один раз в месяц или несколько месяцев (изучение эрозионных процессов, землепользования, транспортной системы и т. п.):

> детальные съемки один раз в несколько лет (среднемасштабное картирование геологических строений, обновление топографических карт и другие задачи).

б.Требования к качеству информации. Качество специальной информации, поступающей потребителю, зависит от большого числа факторов. К ним относятся:

• характеристики СА (спектральные характеристики, светочувствительность, разрешающая способность и др.);

• условия наблюдения (уровень освещенности, облачность, состояние атмосферы, светотеневая структура района наблюдения, высота Солнца над местностью);

• случайные возмущения орбитальной структуры сети КА (уход КА от расчетной орбиты, отказы КА из-за недостаточной надежности бортовых систем или израсходования рабочего тела в системе коррекции и ориентации и стабилизации);

• случайные нарушения технологического процесса преобразования специальной информации (при обработке, накоплении, передаче, сборе, дешифровании и интерпретации информации из-за отказов и сбоев в бортовых и наземных системах, помех в радиоканалах, алгоритмических и программных ошибок и т. п.).

Для выполнения требований к качеству информации необходимо прежде всего обеспечить выполнение требований 1—5 и требований к характеристикам СА и условиям наблюдения, а также к технико-баллистической готовности орбитального комплекса и надежности технологического процесса преобразования специальной информации.

Информацию, удовлетворяющую требованиям к качеству, будем называть достоверной. Качество информации, поступающей от КСМ потребителям, можно в некоторых задачах оценить теряемым объемом информации. Если качество снимка (кадра) оценивать по двухбалльной шкале: достоверный -недостоверный, то качество информации от КСН естественно оценивать числом отбракованных кадров.

7. Требования к количеству достоверной информации, другими словами информационной производительности КС.

Процесс наблюдения, передачи и получения информации является случайным, и потому количество достоверной информации и требование к нему оценивается статистическими характеристиками. Очевидно, что требование к количеству достоверной информации может задаваться либо в форме ограничения снизу, либо в форме требования максимума.

В ряде случаев, например для КС непрерывного наблюдения, можно рассчитать проектную производительность системы. Тогда снижение производительности КС по сравнению с проектной будет происходить только за счет потерь в качестве информации. В таких случаях молено говорить о едином требовании к полноте (т.е. количеству) и достоверности (качеству) информации.

С учетом случайного характера процесса наблюдения полноту и качество информации следует оценивать статистическими характеристиками, например вероятностью получения полной и достоверной информации. Эта вероятность

должна быть либо не ниже заданной, либо максимально возможной, т. е. требование к полноте и достоверности информации должно быть отнесено к требованиям эффективности КС.

8.Требование к оперативности КС. Требование к оперативности обусловлено динамическими характеристиками объектов наблюдения и целями наблюдения. Особенно высокой должна быть оперативность при наблюдении быстроразвивающихся процессов, требующих быстрой реакции потребителя. К ним можно отнести, например, метеорологические процессы.

Очень часто происходит смещение понятий "периодичность наблюдения" и "оперативность передачи (доставки) информации системой". Система с высокой периодичностью не обязательно должна иметь высокую оперативность, и наоборот. Так, наблюдение за высоко-динамическими процессами без необходимости быстрого оперативного вмешательства в этот или связанные с ним процессы может потребовать высокой периодичности наблюдения без предъявления особых требований к оперативности. Например, научное изучение таких процессов, как интенсивное таяние льда в горах весной или извержение вулкана, должно проводиться при очень высокой периодичности наблюдения, почти при непрерывном наблюдении, в то время как доставка этой информации потребителю может быть осуществлена практически в любое планируемое время, если эти процессы не являются опасными, т. е. топ »1пер. Для высоко-оперативных систем, как правило, выполняется условие топ « 1;пер. Для квазинепрерывных систем может иметь место другой крайний случай: топ » ^ер, так как тпер ~ 0. Естественно требование, чтобы время топ было минимально или не превышало заданного предела, так как оперативность существенно связана с деятельностью потребителя.

9.Требование к стоимости КС. Стоимость КС определяется затратами на ее создание и эксплуатацию. Обычно ставится задача, чтобы стоимость была ограничена или минимальна.

10. Требование ко времени функционирования КС. Это требование зависит от задач, которые поставлены перед КС. Время функционирования КС должно быть максимально или не ниже заданного.

11.Требование к экономической эффективности КС. Требование к экономической эффективности КС — основное, так как именно по ней можно судить о том вкладе, который вносит КС в решение социально-экономических задач, и о целесообразности ее создания. Экономическая эффективность непосредственно связана с тем доходом, который дает надсистеме использование КС, с одной стороны, и с затратами на нее в надсистеме — с другой.

Требование к экономической эффективности КС может быть задано либо в виде ограничения, когда она должна быть не ниже заданной, либо в виде требования максимальной эффективности. Экономическая эффективность является обобщенной характеристикой КС и определяется как факторами надсистемы, так и свойствами КС. Экономическая эффективность КС зависит от выполнения всех вышеперечисленных требований к ней, вследствие чего имеются взаимосвязи между требованиями к экономической эффективности и другими требованиями. Прежде всего экономическая эффективность зависит от полноты, достоверности и оперативности получаемой потребителем информации, от затрат на создание и эксплуатацию КС и на использование потребителями информации, от времени функционирования КС. По уровням иерархии требования к КС разделяются на две группы. На верхнем уровне находится требование к экономической эффективности. Этому требованию подчинены все другие.

Используемые средства для выполнения требований можно разделить по виду на следующие группы:

I. требования, которые обеспечиваются только выбором бортовых систем

КА, — требования к спектральным характеристикам СА;

II. требования, выполняемые выбором только орбитальной структуры сети

КА, — требования к району наблюдения и периодичности наблюдения;

III. требования, обеспечиваемые совместным выбором СА и орбитальной структуры, — требования к пространственному разрешению и обзорности изображения;

IV. требования, выполнение которых зависит от СА, орбитальной структуры и других характеристик КС, — требования к оперативности, к полноте и достоверности информации;

V. требования, выполнение которых зависит от затрат ресурсов, — требования к стоимости, времени функционирования и экономической эффективности КС.

К требованиям, определяющим эффективность КС в целом, целесообразно отнести требование к ее экономической эффективности, которому подчинены непосредственно требования к полноте и достоверности, оперативности информации, времени функционирования и стоимости КС.

Таким образом, при проведении проектной разработке перспективной системы приходится решать многокритериальную проектную задачу. Вопросы постановки такой задачи и вопросы создания математических моделей прогнозирования характеристик КАН в составе ТС РМ рассматриваются ниже.

Анализ развития космических систем наблюдения и вопросы повышения их эффективности

Данные по ряду существовавших, существующих и перспективных космических систем мониторинга представлены в ряде работ [1-5 и др.]. Проведем анализ развития космических систем наблюдения, придерживаясь, в основном, данным по американским технологиям.

Современное развитие технических систем регионального мониторинга характеризуется ростом числа решаемых задач, увеличением числа КА, расширением номенклатуры и информационных возможностей съемочной аппаратуры, пересмотром концепций перспективных систем и др.

Имеет место многообразие типов космических систем наблюдения для решения ряда научных и социально-экономических и др. задач. Можно провести классификацию космических систем по следующим признакам [ 1 ]: области применения, назначению или ведомственной принадлежности, орбитальному построению и способу передачи информации на наземные пункты приема. Данные признаки в большинстве случаев являются определяющими при выборе основных тактико-технических характеристик и схемы функционирования КА и космической системы в целом, конструктивно-компоновочной схемы КА, состава и технических характеристик бортовых систем и агрегатов КА. Кроме того, эти признаки существенно влияют на технические характеристики наземного комплекса при запуске и управлении КА в полете, приёме и обработке целевой и служебной информации.

Классификация космических систем наблюдения приведена на рис. 1.1.

Наиболее важными среди данных признаков являются область применения и назначение или ведомственная принадлежность. В данном случае остановимся на особенностях развития космические системы видовой съемки. Используя

опубликованные данные, рассмотрим опыт реализации таких систем на примере космические системы видовой съемки США. Опыт США, по-видимому, в наибольшей мере отражают технические и технологические достижения в этой области.

Обгасгь применения

Изг^С'Мв природчы1* ^ pucfcpaae Зшиг-к

ТС РЛ1

j Мсгеврологичсск'аи

Мшшторлнг океана

1

Сгкжац передачи информации

i Видовая съемка j

Идсл*Ао»*ки»J Атмосферы

Следдатьма?

ведомЛ'вчнная

поииадяс'жность

Г - "

О И «рл! К hrtrt'i ; ЧЛ

инсрэо/элеи го

раАкииле.н'у!

Ксэ(иргтяии?с S (доста i<¿ .нсЬэрмацир

с ppíivrv на Зеигю)

П pa s лгсльсгвенизя Коммерческая Международная ГиЪяидная

Орбитальное построение

С компланарной ор$*гэй

С одно-ип-

M^imm KA

Г S

Одноярусная • Многоярусная

На нвкомпла-, нарнь*х орбита»

С разнотипным*! №

Рисунок 1.1 - Классификация технической системы регионального мониторинга

Космические системы видовой съемки [ ].

Космические системы видовой съемки IMINT (Imagery Intelligence)CIIIA

С 1960 года и по настоящее время в США космическая видовая съемка реализована в следующих основных программах: CORONA, ARGON, LANYARD, GAMBIT, HEXAGON, KENNAN/CRISTAL, IMPROVED CRISTAL или ADVANCED CRISTAL и INDIGO/LACROSSE/ VEGA /ONIX [6]. Основные космические системы (программы) видовой съемки США представлены в табл. 1.1.

Таблица 1.1- Основные космические системы видовой съемки США

№ п/п Наименование программы (системы) Период эксплуатации Назначение Съемочная аппаратура (камера/ оптическая система)

1 CORONA 1960-1972 Фотосъемка больших площадей КН-1,2,3,4, 4А,4В

2 ARGON 1961-1964 Картографирование КН-5

3 LANYARD 1963 Для отслеживания определенной цели КН-6

4 GAMBIT 1963-1984 Фотосъемка конкретных объектов КН-7,8

5 HEXAGON 1971-1984 Фотосъемка больших площадей КН-9

6 DORIAN 1966-1969 Пилотируемая орбитальная лаборатория КН-10

7 KENNAN/ CRISTAL 1976-1988 Обзорная и детальная съемка районов и объектов оптико-электронной аппаратурой видимого диапазона КН-11

8 IMPROVED CRISTAL или ADVANCED CRISTAL 1990- по н/в Обзорная и детальная съемка объектов оптико-электронной аппаратурой видимого и теплового диапазонов КН-12

9 INDIGO/ LACROSSE/ VEGA /ONIX 1988- по н/в Съемка объектов радиолокационной аппаратурой РСА

В течение первых десяти лет программа CORONA стала основной. Целью

программы CORONA являлось съемка больших площадей подстилающей

поверхности Земли вначале со средним пространственным разрешением, а в

завершении программы с высоким разрешением. Съемочная аппаратура

(фотокамера), установленная на борту первого КА по программе CORONA,

получила наименование КН-1 и позволяла делать снимки с разрешением

порядка 12 м. С начального момента и до завершения программы CORONA в

1972 году съемочная аппаратура непрерывно совершенствовалась - появились

камеры КН-2, КН-3, КН-4, КН-4А и КН-4В. Таким образом, удалось создать

аппаратуру, способную делать съемку с пространственным разрешением менее

2-х метров. Запуск КА по программе CORONA позволил получить единичные

фотографические снимки, покрывавшие сразу территории поверхности Земли в

28

тысячи квадратных километров, что позволило экспертам не только исследовать изображения уже установленных объектов, но и проводить поиск новых объектов. Материалы съемки в виде фотопленки возвращались в специальных контейнерах для последующей наземной обработки.

Программа GAMBIT стала важным дополнением к программе CORONA. Целью программы GAMBIT, которая началась в 1963 году и осуществлялась до середины 1984 года, являлось получение съемки высокого разрешения конкретных объектов, а не больших площадей. Съемочная аппаратура (фотокамеры) КН-7 и КН-8 , установленные на борту КА по программе GAMBIT, осуществляли съемку с пространственным разрешением около 0,5 м, что позволяло получать более детальную информацию.

По программе, получившей название HEXAGON, была разработана

съемочная аппаратура (фотокамера КН - 9), способная осуществлять съемку

территорий площадью, даже большей, чем CORONA, с пространственным разрешением 0,3 - 0,6 м.

Две менее масштабные программы - ARGON (для целей картографирования) и LANYARD (для отслеживания определенной цели) -действовали в течение 1962-1964 и 1963 года соответственно.).

В конце 1976 года с разработкой новой программы под кодовыми названиями KENNAN или CRYSTAL появились новые возможности. На орбиты были выведены КА с оптической системой КН-11, которые не возвращали материалы съемки в виде пленки в специальных контейнерах для последующей обработки. Изображение, получаемое оптической системой КН-11, преобразовывалось в электронные сигналы и ретранслировалось на спутник, находящийся на более высокой орбите и далее на наземную станцию, где эти сигналы принимались и вновь преобразовывались в исходное изображение. В

результате США получили возможность получать снимки с КА практически в

29

реальном режиме времени (в период прохождения КА над территорией съемки)(рис.1.2)

Рисунок 1.2 - Структура передачи информации космической системой видовой съемки США

КА КН-11 могли проводить обзорную съемку районов в полосе 1250-2500 км с пространственным разрешением в единицы метров и детальную съемку конкретных районов (объектов) размером 2,8x2,8 км (в надире) и 8,2x23,3 км (на краю полосы съемки) с разрешением в десятки сантиметров [7]. Маневрирование КА проводилось с помощью бортовой двигательной установки. Параметры орбиты (при наклонении равном 97,8 град) варьировались в диапазонах: перигей - 150-300 км, апогей - 650-1000 км.

Модернизация программы KENNAN/CRYSTAL включала создание КА на базе оптической системы КН-12 с датчиками видимого и инфракрасного диапазона для съемки, как в дневное, так и в ночное время суток (передача до 12 изображений в минуту). В дневное время суток КА КН-12 выполняют

спектрозональную (многозональную) съемку, при отклонении линии визирования оптикоэлектронной камеры по крену и тангажу [7]. При этом увеличивается длительность видеоконтакта с объектом наблюдения, обеспечивается возможность получения стереоизображения объекта и выявление ложных целей. Кроме того, на КА установлена усовершенствованная метрическая система (Improved CRYSTAL Metric System (ICMS)), которая позволяет делать метки на повторных изображениях для более точной привязки для последующего картографирования исследуемого участка местности.

Помимо этого усовершенствованная оптическая система КН-12 имеет увеличенный запас топлива по сравнению с КА КН-11, ориентировочно от 5 до 7 тонн, что увеличило срок эксплуатации КА на орбите до 8 лет. Общий вид КА приведен на рис 1.3.[8].

Также была разработана модификация КА - MISTY (КА - невидимка с малой радиолокационной и оптической заметностью). Первый КА, разработанный с использованием технологии Stealth и имеющий на борту оптическую систему КН-12, запущен с борта Shuttle 28 февраля 1990 года.

Рисунок 1.3 - Общий вид К А КН-12

Важным компонентом космические системы видовой съемки США стала программа, которая первоначально имела условное название INDIGO, затем LACROSSE, и только в последнее время VEGA или ONYX. По этим программам на КА Lacrosse установлена не оптикоэлектронная система, а радиолокационная система получения изображений подстилающей поверхности Земли. Эти КА закрывают «пробел» в космические системы видовой съемки США, позволяя проводить круглосуточное наблюдение объектов и получать изображения даже в условиях сплошной облачности. При ширине полосы обзора 1000 км полоса захвата составляет: в обзорном режиме - 100-200 км, в детальном - 20-40 км [2]. Пространственное разрешение составляет 0,6-3,0 метра. Стандартная орбитальная группировка КА Lacrosse включает два аппарата, находящихся на разных орбитах: с наклонением 57 и 68 град, с высотами орбит - 650-690 км. Первый КА, разработанный по программе INDIGO, запущен с борта Shuttle 2 декабря 1988 года.

Основные технические характеристики КА видовой съемки приведены в табл. 1.2.

Таблица 1.2 - Основные технические характеристики КА видовой съемки

№ п/п КА Год запуска первого КА Масса (max), кг Габариты DxH, м Способ доставки информации СА С сут Характеристики съемочной аппаратуры

Фокусное расстояние, м Пространствен ное разрешение, м Полоса захвата км

1 КН-1 1960 863 5,9x1,5 [капсула 1 0,61 12 -

2 КН-2 1960 1240 5,9x1,5 1 капсула 1 0,61 9 -

3 КН-3 1961 1250 5.9x1,5 1 капсула 1 0,61 7,6 -

4 КН-4 1962 1150 10,7x1,5 1 -2 капсулы 1-7/ 4-15 0,61 0,38 7,6 162 308

5 КН-4А 1963 1500 10,7x1,5 1-2 капсулы 1-7/ 4-15 0,61 0,38 2,7 162 19,7 308

6 КН-4В 1967 3000 11,3x1,5 1 -2 капсулы 19 0,61 0,91 1,8 30 16 260

7 КН-5 1961 1280 7,8x1,5 Радио/ капсулы 29 0,76 140 556

8 КН-6 1963 1500 10,7x1,5 1 капсула 33 1,67 1,8 14

9 КН-7 1963 2000 11,9x1,5 2 капсулы 5,47 - 0,46 -

10 КН-8 1966 3000 14,2x1,5 2 капсулы 30,4 - 0,5 -

11 КН-9 1971 11400 16x3 4 капсулы 138 1,52 3 0,6 0,3 -

12 КН-11 1976 13500 13,2x3 Радиоканал 3 - 0,1-0,6 2,8-8,2

13 КН-12 1990 19600 19,5x5 Радиоканал 7-8лет - 0,08-ПАН -

14 Lacrosse 1988 16000 16x5 Радиоканал 7-8лет - 0,6-3,0 20-40

Основные космические программы (системы) видовой съемки CORONA, GAMBIT, HEXAGON, KENNAN/CRISTAL, IMPROVED CRISTAL или ADVANCED CRISTAL и INDIGO/LACROSSE/ VEGA /ONIX приведены на графике (рис. 1.4). На графике приняты следующие обозначения: по оси ординат - R - пространственное разрешение на местности в метрах; по оси абсцисс -

годы начала и окончания разработки программ. Зависимость R/H (R-пространственное разрешение на местности, Н- наименьшее значение высоты полета КА) от массы КА в тоннах для основных космических систем США видовой съемки представлена на рис. 1.5.

Е, м

0,1

эна

< iafeKK-L ТГКР .1

KK-i КН-4 :

i'.H-tó

-и;

ФА

lihx.-iüt„•.

/ i

¡:í: v

; I" ....4„

U J L ОПП

PC/

LACROSSE

Kll 1

l'.if- 11

KENN ANÍADV ANCED

Заключение диссертации по теме «Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов», Аунг Зо Мин

Выводы:

Таким образом методика прогнозирования характеристик технической системы регионального мониторинга позволяет получить количественные оценки технико-экономические показательней перспективных КАН, исследовать влияний условий реализации проекта на показатели эффективности и затраты на проект.

Результаты проектного расчета могут быть использованы на практике при формировании КАН ТС РМ с использованием унифицированных подсистем и в случае проведения поверочных расчетов.

4.2 Исследование влияния фактора времени на характеристики перспективных средств регионального мониторинга

Разработанная методика позволяет провести на исследование влияния фактора времени на изменении технико-экономических характеристик КАН на величину затрат, необходимых для реализации проекта.

Фактор времени необходимо учитывать при переносе срока реализации проекта, при снижении длительности процесса разработки, производства техники, при увеличении сроков эксплуатации, при решении вопросов модернизации системы ТС РМ в планируемый период.

Остановимся в данном случае на двух моментах. Проведем количественную оценку влияния длительности процесса реализации проекта на затраты, которые потребуется при реализации этого проекта. Рассмотрим как влияет перенос срока реализации проекта (увеличение тпр) на оценку техникоэкономических характеристик создаваемой техники. В последнем случае прогнозный анализ позволит установить влияние научно-технического процесса и динамики внешней связей на решение.

4.2.1 Оценка влияния длительности процесса реализации проекта создания ТС РМ на приведенные суммарные затраты

На рисунке 4.15 показан граф реализации проекта, а также изменение затрат при разработке, создании и эксплуатации техники. В данном случае выделен этап разработки и создания КАН и наземной системы (НС). В конце этого этапа проводится формирование системы (выведение КАН на орбиту). Доставка КАН на орбиту связана со значительными единовременными затратами (см. рисунок 4.15). Затем следует этап эксплуатации в течение планируемого срока.

КАН

НС. с« г

Рисунок 4.15 - Граф процесса и закон изменения затрат при реализации проекта создания КАН.

Изменение длительности реализации проекта связано с увеличением времени разработки и создания ТС РМ. Увеличение сроков разработки и создания может быть обусловлено разными причинами. Это недофинансирование проекта, что приводит к увеличению сроков выполнения работ. Это срыв сроков поставки комплектующего оборудования, внесшие изменений технических, организационных в проект и др. Увеличение срока реализации проекта, как показывает анализ модели затрат, проводит к приводит к изменению величины дифференциальных затрат на эксплуатацию КА и НС, а также к увеличению временных интервалов приведения затрат.

Расчеты показывает, что при увеличении срока реализации проекта растут суммарные приведенные затрата на проект (см.рис.4.16). При увеличении срока реализации в 1,5 раза суммарные приведенные затрат растут на 21.6%.

1,50Е+07 -1.00Е+07

3.0ЭЕ-33 Н

Рисунок 4.16 - Изменение суммарных приведенных затрат при увеличении длительности процесса реализации проекта

Если нормативный коэффициент Е, который определяет процентную ставку на вложенный капитал, увеличивается, то растут приведенные затраты и, одновременно, темп приращения затраты при изменении длительности реализации проекта также возрастает. Эти моменты необходимо учитывать при формировании программы и организации работ над проектом.

4.2.2 Анализ влияния фактора времени гщ на характеристики перспективного КАН в ТС РМ

Выше, при оценке массовых характеристик КАН использовались зависимость вида

4.1)

Это было справедливо при краткосрочном прогнозировании технико-экономических характеристик КАН. Однако, в случае среднесрочного прогнозирования (с упреждением на 7-10 лет период ) необходимо учитывать фактор научно-технического прогресса т.е. необходимо учитывать время реализации проекта.

Анализ показывает, что в этом случае имеет место динамика технико-экономических показателей, используемых при оценке характеристик перспективных КАН в ТС РМ. В таком случае при оценке массовых характеристик цсс перспективных КАН используются зависимости вида

К \ мц.сс = / ЩI Я**. ъ)> (4>2)

ПщСС- вектор параметров, определяющий тип, и состав ЦСС, время реализации проекта.

Ниже рассмотрим вопросы получения зависимости (4.2) для оценки массовых характеристик перспективных ЦСС (ПСС), а также рассмотрим вопросы оценки технико-экономических характеристик перспективных КАН в ТС РМ.

Для заданного типа и состава ЦСС Я|сс = П^. масса ЦСС зависит от двух факторов (параметров) й -. \

При формировании зависимостей такого типа на основе статистических данных по прототипам за предысторию могут использоваться разные приемы (см.раздел 1). Воспользуемся в данном случае методом формирования динамических статистических моделей (ДСМ) вида т = (4.3)

Где а(1)~ функции, определяющие изменение коэффициентов зависимости (4.3) от время реализации проекта.

Такой подход в ряде случаев, позволяет более адекватно учитывать изменение ценности опытных данных, распределенных по времени,(в нашем случае массы ЦСС) на оценку характеристики при прогнозировании.

Реализации методы формирования ДСМ включает следующие этапы.

Этап 1: Проводится формирование зависимостей ж = / , для выделенных временных сечений (временных интервалов). Время предыстории Т, на котором определена данные по образцам прототипа, разбивается на п7 интервалов. Ширина каждого интервала

Для каждого временного интервала из общего массива статистических данных проводиться выборка соответствующего подмножество данных по прототипам. Используя последние, с помощью метода регрессий определяются коэффициенты эмпирических зависимостей заданного вида Я

Где tr время конца i-ro интервала (- — п), a(t|) -значения коэффициентов статистических (эмпирической) зависимости для i-ro временного интервала.

Этап 2. Проводится анализ динамики значений коэффициентов a(tt). На основе полученных в п.1 расчетны оценок (множества ( ait,), t.) устанавливается зависимость а = a(t)

Например, в простейшем случае, это линейная зависимость а = 'а + h * £

Тогда зависимость (4.3) для проведения перспективных проектных исследований примет вид

Индекс / - номер коэффициентов.

Точность прогнозных оценок зависит от точности определения для любых /.

В свою очередь, точность коэффициентов зависит от :

- точности статистических данных, используемых для формирования зависимостей R ш = /"(-, a(ti))1 на I - ых интервалах,

-объема статистических данных на каждом интервале,

-числа интервалов п,

-времени t

В работе [ 34 .] более подробно изложены вопросы оценки точности при реализации динамических статистических моделей. Показано, в частности, что может быть найдена рациональная величина AT, при которой точность прогноза массовых характеристик будет максимальная.

Ниже проиллюстрируем применение метода формирования ДСМ на примере получение зависимости и прогнозной оценки масса целевой съемочной системы (ПСС).

Будем полагать ,что зависимость масса ЦСС от величины R/H носит степенной характер, на любом временном интервале:

Исходные статистические данные по прототипам ПСС за период 19932000г представлены в таблице (4.1).

Заключение

1. Разработаны математические модели для реализации конструктивного (нормртивного) прогнозирования перспективных систем РМ. По сравнению с исследовательским прогнозированием, когда на основе опытных данных проводится оценка характеристик перспективной системы путем прямой экстраполяции значений показателей к моменту прогноза, такой подход позволяет учитывать влияние фактора времени реализации проекта, а также динамику связей внешних и внутренних (ограничений) на решение. В таком случае при исследовании перспективной техники можно найти рациональное проектное решение при наличии ограничений.

2. Сформирована методика прогнозирования технико-экономических характеристик перспективных проектных решений КАН в ТС РМ с оптико-электронной системой (панхромотической съемочной системой - ПСС). Методика позволяет вести сравнительный анализ и выбор рациональных проектных решений, оценить влияние функциональных ограничений на решение. Используемые математические модели могут быть адаптированы при изменении состава МЦА и УКП.

3. Проведено исследование влияния количества камер ПСС в МЦА на технико- экономические характеристики перспективных КАН. Определена зависимость затрат на проект от величины пространственного разрешения, количества камер на борту и количества КАН в ТС РМ. Получены количественные оценки влияния срока реализации проекта (время прогноза ) на технико-экономические показатели перспективной техники.

4. Сформированная в работе методика прогнозирования технико-экономических характеристик перспективных проектных решений КАН в ТС РМ с оптико-электронной системой (панхромотической съемочной системой - ПСС) позволяет вести сравнительный анализ и выбор рациональных проектных решений, оценить влияние функциональных ограничений на техническое решение.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Аунг Зо Мин, 2012 год

Литература

1. Матвеев Ю.А. Методы прогнозирования характеристик JIA. - М.: 2005 г.

2. Матвеев Ю.А., Ламзин В.В. Космические системы дистанционного зондирования Земли: состояние и перспективы развития. Общероссийский научно-технический журнал «Полет», № 5, Москва, 2007 г.

3. Матвеев Ю.А., Ламзин В.В., Матвеев Ю.А. и др. Разработка методики оптимизации параметров модификаций КА при наличии технических и технологических ограничений. Отчет о НИР «Разработка методов проектирования модификаций перспективных КА для эффективной модернизации космической системы наблюдения в планируемый период». Этап 2. Шифр: « Перелет - 2» (Составная часть комплексной НИР «Фортуна» п. 2.3.1.) Тема №037-2110/05, Москва, 2007.

4. Полищук Г.М., Макриденко Л.А., Викторов A.C., Лукъященко В.И., Саульский В.К., Асташкин A.A., Комисарова И.Н. Состояние и перспективы создания бортовой аппаратуры наблюдения Земли для малоразмерных спутников. Труды 4-ой Международной конференции-выставки "Малые спутники, новые технологии, миниатюризация, области эффективного применения в XXI веке". - г. Королев, 2004.

5. Гарбук C.B., Гершензон В.Е. Космические системы дистанционного зондирования Земли. - М.: Издательство А и Б, 1997.

6. Матвеев Ю.А., Позин A.A., Юнак А.И. Прогнозирование и управление экологической безпосностю при реализации сложных технических проектов. -М.:Издательство МАИ, 2005.

7. Матвеев Ю.А. Методы прогнозирования характеристик летательных аппаратов. - М.:Издательство МАИ, 2004.

8. Малышев В.В. Спутниковые системы мониторинга .- M : Издательство МАИ ,2000.

9. Конструирование автоматических космических аппаратов. Под ред. Д.И. Козлова.-М.: Машиностроение, 1996.

10.Матвеев Ю.А., Ламзин В.А., Ламзин В.В., Разработка конструктивно-компоновочной схемы космического аппарата мониторинга окружающей среды. -М: Издательство МАИ, 2006.

11. Матвеев Ю.А., Методы прогнозирования характеристик летательных аппаратов.- М:Издательство МАИ, 2004.

12. Золотов A.A., Вараев В.К. Выбор проектных решений ЛА с учетом согласования массы, надежности и ресурса многоразовых систем / Учебное пособие.М.: Изд-во МАИ, 2000. 84 с.

13. Гущин В.Н , Основы устройства и конструирования космических аппаратов. -М ¡Машиностроение ,1992.

14. Новые наукоемкие технологии в технике. Т. 10 С:Системный подход к сложным техническим объектам/[К.С. Касаев, Г.А. Полтавец, В.В. Булавкин и др.]. -1997

15. Гущин В.Н , Основы устройства ЛА. Ч. 2. Устройства баллистических ракет на жидеом топливе / Учебное пособие. М.:Изд-во МАИ, 1977. 62 с.

16. Паиичкин Н.И. идр. Конструкция и проектирование космических летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1986.

17. Александров С.Г., Федоров P.E. Советские спутники и космические корабли. М.: Воениздат,1965, 464 с.

18. Агалаков B.C., Сире А.Ш. Метеорологические искусственные спутники // Сер. Космонавтика, астрономия. М.: Знание. 1997,№ 11, 64 с.

19. Д.Е.Охоцимский, Ю.Г.Сихарулидзе, Основы механики космического полета. М.: Наука, 1990.

20. Н.М.Иванов, Л.Н.Лысенко, Баллистика и навигация космических аппаратов: Учебник для вузов - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Дрофа, 2004. - 544 с.

21. Механика космического полета: М.С.Константинов, Е.Ф.Каменков, Б.П.Перелыгин, В.К.Безвербый / Под редакцией В.П.Мишина. - М.: Машиностроение, 1989.

22. С.А.Мирер, Механика космического полета. Орбитальное движение. Москва: Резолит, 2007, 270 с.

23. Мишин, В.П, Безвербый В.К, Панкратов Б.М, Щеверов Д.Н, Основы проектирования летательных аппаратов/ Учебник для технических вузов.-М.: Машиностроение, 1985, 360 с.

24. Robert.A , remote sensing models and method for image processing, third edition :usa ,2007

25. Peter Fortescure, spacecraft system engineering, third edition: UK, 2003

26. Anil K.Maini, satellite technology (principles and applications): India, 2007

27. Charles D.Brown, elements of spacecraft design: Colorado, 2002

28. Abbas Jamalipour, low earth orbital satellite for personal communication networks: London, 1998

29. R.H.Battin, An Introduction to the Mathematics and Methods of Astrodynamics, AIAA Inc. Publ. - 1999.

30. B.V.Rauschenbach, M.Yu. Ovchinnikov, McKenna Lawlor S., Essential Spaceflight Dynamics and Magnetospherics, Kluwer & Microcosm Publ. 2003. -416p.

31.D.A.Vallado, Fundamentals of Astrodynamics and Applications, Second ed., Kluwer & Microcosm Publ. 2001. - 958 p.

32. J.R.Wertz, Spacecraft Attitude Determination and Control, Kluwer Academic Publ., 1978.

33. Ю.П. Самарин, Г.А. Сахабиева, В.А. Сахабиев, Высшая математика: учебное пособие, "Машиностроение"2006.

34. Н.В.Смирнов, И.В.Дунин-Барковский, Курс теории вероятностей математической статистики для технических приложений, М.: Наука, 1969.

146

35. Аунг Зо Мин, Ю.А.Матвеев., Методика прогнозирования характеристик технической системы региннального мониторинга: Развитие идей К.Э.Циолковского., Калуга 2009, 210с.

36. Аунг Зо Мин, Ю.А.Матвеев.,Прогнозные исследования характеристик технической системы региннального мониторинга: Сорок пятые научные чтения памяти К.Э.Циолковского., Калуга, 2010.

37. Аунг Зо Мин, Ю.А.Матвеев., Методика прогнозирования характеристик перспективной технической системы региннального мониторинга., Актуальные проблемы российской космонавтики: Москва, 2011, 284с.

38. Аунг Зо Мин, Ю.А.Матвеев., Методика прогнозирования характеристик перспективной технической системы региннального мониторинга., Электронный журнал «Труды МАИ». Выпуск № 46

39. Аунг Зо Мин, Ю.А.Матвеев., Методика прогнозирования характеристик перспективной технической системы региннального мониторинга., Сорок шестой научные чтения памяти К.Э.Циолковского., Калуга, 2011, 243с.