Геометрия космических полетов, страница 23

Рис. 5.20. Зависимость ширины полосы обзора от высоты космического аппарата над горизонтом для различных высот орбиты.

Обратите внимание на то, что ширина полосы захвата значительно растет при уменьшении высоты космического аппарата над горизонтом.

Функция зависимости характеристик точности от высоты космического аппарата над горизонтом более сложна, поскольку в нее входят несколько членов. Пример графика зависимости точности географической привязки от высоты космического аппарата над горизонтом для аппарата, находящегося на орбите высотой 1000 км приведен на рис. 5.21. График основан на зависимостях, приведенных в табл. 5.6.

Рис. 5.21. Зависимость погрешности географической привязки от высоты космического аппарата над горизонтом для высоты орбиты 1000 км.

На рисунке указаны погрешности всех источников.

Суммарная погрешность географической привязки вычисляется как корень квадратный из суммы квадратов отдельных компонентов. Как правило, наибольший вклад в суммарную погрешность географической привязки вносят недостоверность знания высоты объекта съемки и погрешности в определении ориентации. В большинстве случаев улучшение других влияющих факторов приведет к уменьшению погрешностей географической привязки на величины второго порядка малости. Следовательно, самое большее влияние на оценку точности географической привязки и стоимости космической системы оказывают определение высоты объекта съемки и определение ориентации.

Недостоверность знания высоты объекта съемки обычно оказывает наибольшее влияние на точность определения географических координат точки на поверхности Земли. Несферичность Земли является самым значимым фактором при определении высоты объекта съемки. Несферичность приводит к тому, что разность расстояний от центра Земли до полюсов и до экватора составляет примерно 25 км. Но мы можем аналитически учитывать несферичность Земли при очень низкой стоимости, поэтому, как правило, этот фактор вносит небольшую погрешность. Следующая группа объектов съемки – это самолеты, облака и другие атмосферные объекты. Неточность знания высоты для таких объектов съемки обычно составляет 10 км и более, если не проводятся никакие предварительные оценки высоты. Для объектов на поверхности Земли погрешности в знании высоты составляют порядка 1 км, если анализ данных не включает подробную карту высот объектов. Из рис. 5.21 видно, что эта погрешность в 1 км является основным источником погрешностей. Так, например, для того, чтобы FireSat имел погрешность географической привязки менее 1 км необходимо сделать одно из двух: либо работать вблизи надира, что значительно ухудшает обзор космическим аппаратом поверхности Земли, либо использовать при обработке данных данные по высоте объектов съемки, что требует использования больших баз данных и усложняет процесс обработки данных.

Второй основной фактор, влияющий на точность географической привязки, – это погрешности в определении ориентации космического аппарата. Эти погрешности в значительной мере зависят от следующих уровней стоимостей:

Использование этих данных в моделях, аналогичных приведенной на рис. 5.21, позволяет оценить точности в зависимости от стоимости и обзора поверхности Земли.

Назначение требований к точности наведения

В отличие от географической привязки наведение почти не зависит от высоты космического аппарата над горизонтом (см. рис. 5.22). Поэтому, для космических систем, которым необходимо только наведение, работа в областях, близких к горизонту, практически не отличается от нацеливания на объект съемки или наземную антенну в надире. В этом случае диапазон рабочих углов высот над горизонтом ограничивается другими факторами, например, прохождением электромагнитных волн выбранной частоты через атмосферу, или географическими особенностями. Например, обычно вследствие ухудшения прохождения электромагнитных волн через атмосферу при малых углах над горизонтом минимальный угол для работы наземных станций составляет примерно 5°.