Моделирование орбитальной динамики космических аппаратов спутниковой связи методом линейной интерполяции

В настоящее время космические технологии все глубже проникают в нашу жизнь. Системы глобального позиционирования, связь, геология гидрология, сельское хозяйство, военное дело – вот неполный перечень отраслей народного хозяйства, использующих данные спутников Земли. Группировка космических аппаратов (КА) Российской Федерации увеличивается с каждым годом, соответственно усложняется система управления спутниками. Высокая скорость движения КА требует постоянного перерасчета их координат с высокой точностью. Наиболее часто для этой цели используются модели SGP4 для низкоорбитальных спутников и SDP4 для аппаратов на высокой орбите. Модели обеспечивают достаточную точность расчетов, но требуют использование больших вычислительных мощностей. При управлении большим количеством объектов вычислительная нагрузка может оказаться слишком большой. Работа посвящена оценке погрешности интерполяционного расчета местоположения КА на низкой околоземной орбите. Для упрощения и ускорения расчетов динамики низкоорбитальных КА в данной работе предложен метод линейной интерполяции для ускорения расчетов местоположения спутников. За эталон приняты результаты использования модели SGP4.Проведен сравнительный анализ точности расчетов методом линейной интерполяции и моделью SGP4. Установлено, что допустимый временной интервал для интерполяции не должен превышать 60 секунд, что обеспечивает корректное взаимодействие между наземными станциями и КА.

1. Саввина Е.В. Построение траектории перелета космического аппарата между околоземными эллиптическими орбитами методом перебора значений параметров внутри сетки данных. Проблемы управления. 2023;(2):65–74. https://doi.org/10.25728/pu.2023.2.6

2. Алдохина В.Н., Куликов С.В., Королев В.О. Модель прогнозирования движения искусственного спутника Земли в околоземном космическом пространстве. Современные наукоемкие технологии. 2021;(1):7–11. https://doi.org/10.17513/snt.38463

3. Лысенко Л.Н., Бетанов В.В. Принципы и основные направления совершенствования наземного автоматизированного комплекса управления космическими полетами. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия «Машиностроение». 2011;(1):17–30.

4. Vallado D.A., Crawford P. SGP4 Orbit Determination. In: AIAA/AAS Astrodynamics Specialist Conference and Exhibit, 18–21 August 2008, Honolulu, HI, USA. American Institute of Aeronautics and Astronautics; 2008. https://doi.org/10.2514/6.2008-6770

5. Чагина В.А., Гришко Д.А., Майорова В.И. Расчет движения космического аппарата на околокруговой орбите по данным TLE по упрощенной модели SGP. Машиностроение и компьютерные технологии. 2016;(1):52–66.

6. Соколов И.А., Цеханович Г.С. Анализ модели движения космического аппарата на околоземной орбите. Сибирский аэрокосмический журнал. 2025;26(1):107–125. https://doi.org/10.31772/2712-8970-2025-26-1-107-125

7. Каршаков Е.В., Павлов Б.В., Тхоренко М.Ю., Папуша И.А. Перспективные системы навигации летательных аппаратов с использованием измерений потенциальных физических полей. Гироскопия и навигация. 2021;29(1):32–51.

8. Джильден-Гулер Д., Гаджиев Ч. Применение обобщенного фильтра Калмана с сингулярной декомпозицией при оценке ориентации наноспутников на основе кинематических и динамических моделей. Гироскопия и навигация. 2023;31(4):138–156.

9. Титенко Е.А., Сизов А.С., Щитов А.Н., Шевцов А.Н., Щитова Е.Н., Скрипкина Е.В. Структурная схема модуля определения местоположения малых космических аппаратов. T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2021;15(4):28–34. https://doi.org/10.36724/2072-8735-2021-15-4-28-34

10. Аньци Л. Анализ космических траекторий для экспедиции Земля-Апофис-Земля и движение космического аппарата вокруг астероида Апофис. Инженерный журнал: наука и инновации. 2017;(7). https://doi.org/10.18698/2308-6033-2017-7-1635

11. Zhang L., Ge P. Trajectory Optimization and Orbit Design of Spacecraft in Hovering Mission. The Journal of the Astronautical Sciences. 2020;67(4):1344–1373. https://doi.org/10.1007/s40295-020-00226-z

12. O'Leary J., Barriot J.-P. An Application of Symplectic Integration for General Relativistic Planetary Orbitography Subject to Non-Gravitational Forces. Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy. 2021;133(11-12). https://doi.org/10.1007/s10569-021-10051-7

13. Горбунов А.В., Чуркин А.Л., Павлов Д.А. Космический комплекс гидрометеорологического и океанографического обеспечения «Метеор-3М» с космическим аппаратом «Метеор-М». Вопросы электромеханики. Труды ВНИИЭМ. 2008;105:17–28.

14. Лысенко Л.Н., Бетанов В.В., Звягин Ф.В. Теоретические основы баллистико-навигационного обеспечения космических полетов. Москва: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана; 2014. 519 с.