RU2570009C1 - Warning of danger in near-earth space and on earth and acs to this end - Google Patents
Warning of danger in near-earth space and on earth and acs to this end Download PDFInfo
- Publication number
- RU2570009C1 RU2570009C1 RU2014132472/11A RU2014132472A RU2570009C1 RU 2570009 C1 RU2570009 C1 RU 2570009C1 RU 2014132472/11 A RU2014132472/11 A RU 2014132472/11A RU 2014132472 A RU2014132472 A RU 2014132472A RU 2570009 C1 RU2570009 C1 RU 2570009C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- space
- information
- objects
- dangerous
- earth
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области автоматизированного информационного обеспечения руководства и правительственных органов Российской Федерации, при необходимости и других стран мира, для решения задач долгосрочного, среднесрочного, краткосрочного и оперативного мониторинга и прогноза разнообразных угроз и опасных ситуаций в околоземном космическом пространстве и на Земле, исходящих от космических объектов техногенного происхождения, так называемого космического мусора, и от объектов естественного происхождения, представляющих собой астероидно-кометную опасность (АКО).The invention relates to the field of automated information support for the leadership and government bodies of the Russian Federation, and, if necessary, other countries of the world, for solving the tasks of long-term, medium-term, short-term and operational monitoring and forecasting of various threats and dangerous situations in near-Earth outer space and on Earth emanating from space objects of technogenic origin, the so-called space debris, and from objects of natural origin, representing Oh asteroid-comet hazard (AKO).
Известен ряд зарубежных систем предупреждения об опасных ситуациях различной природы в околоземном космическом пространстве и на Земле. Их них следует выделить гидрометеорологические системы, обычно развертываемые на низких приполярных геосинхронных (на приполярных геосинхронных орбитах в настоящее время функционируют около десятка метеоспутников, принадлежащих США (NOAA-K, DMSP5D-3), ЕКА (Metop-А), Китаю (FY-1D, FY-3) и России (Метеор-М), и на геостационарной орбите, где размещаются космические аппараты (КА), созданные США (GOES), Евро союзом (Meteosat, MGS), Японией (MTSAT-1R), Индией (Metsat-1, Insat-3А), Китаем (FY-2C, D, Е) и Россией (Электро-Л в 2010 г.), орбитах, обеспечивая метеорологический мониторинг и прогноз опасных метеоявлений.A number of foreign warning systems are known for hazardous situations of various nature in near-Earth outer space and on Earth. They should be distinguished hydrometeorological systems that are usually deployed in low circumpolar geosynchronous (about ten meteorological satellites belonging to the USA (NOAA-K, DMSP5D-3), ESA (Metop-A), China (FY-1D , FY-3) and Russia (Meteor-M), and in the geostationary orbit where spacecraft (SC) created by the USA (GOES), the Euro Union (Meteosat, MGS), Japan (MTSAT-1R), India (Metsat) are located -1, Insat-3A), China (FY-2C, D, E) and Russia (Electro-L in 2010), orbits, providing meteorological monitoring and forecast opa clear weather phenomena.
Космические средства дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) представлены, в основном, весьма обширной номенклатурой КА: американскими (Landsat-7, ЕО-1, Ikonos-2, Quick Bird-2, Orb View-3, Geo Eye-1, World View-2, World View-3, USA-200); индийскими (IRS, Cartosat-2A, Risat, IMS-1); израильскими (EROS-B, EROS-C, TECSAR); французскими (Spot-5 и Jason-2); японскими (Adeos-1, Adeos-2, Alos); канадскими (Radarsat-1 и Radarsat-2); китайскими (HJ-1A, -IB, Yaogan-5); итальянскими (Cosmo-Skymed, Cosmo-3); европейскими (ERS-2, Envisat-1); малыми и микроКА Германии (TerraSar-X, Sar-Lupe, RapidEye); российским KA (Ресурс ДК). Такие страны, как Алжир, Бразилия, Нигерия, Тайвань, Таиланд, Турция, Южная Корея и ряд других стран, также располагают собственными спутниками наблюдения из космоса, созданными в кооперации с ведущими космическими державами.The Earth’s remote sensing spacecraft (RS) are represented mainly by a very wide range of spacecraft: American (Landsat-7, ЕО-1, Ikonos-2, Quick Bird-2, Orb View-3, Geo Eye-1, World View- 2, World View-3, USA-200); Indian (IRS, Cartosat-2A, Risat, IMS-1); Israeli (EROS-B, EROS-C, TECSAR); French (Spot-5 and Jason-2); Japanese (Adeos-1, Adeos-2, Alos); Canadian (Radarsat-1 and Radarsat-2); Chinese (HJ-1A, -IB, Yaogan-5); Italian (Cosmo-Skymed, Cosmo-3); European (ERS-2, Envisat-1); small and microKA of Germany (TerraSar-X, Sar-Lupe, RapidEye); Russian KA (Resource DK). Countries such as Algeria, Brazil, Nigeria, Taiwan, Thailand, Turkey, South Korea and several other countries also have their own space observation satellites, created in cooperation with leading space powers.
Анализ такого типа проектов показывает, что, во-первых, информация от данных систем лишь частично может быть использована для решения задач мониторинга происходящих в литосфере геофизических процессов, что позволяет регистрировать в атмосфере и ионосфере лишь отдельные гелиофизические аномалии как предвестники крупных землетрясений. Во-вторых, все они ориентированы преимущественно на выявление разрушительных последствий стихийных бедствий и чрезвычайных ситуаций. Так, конечным результатом реализуемого по инициативе США «Группой по наблюдениям Земли» (GEO) на основе 10-летнего Плана (2005-2015 г.г.) международного проекта «Global Earth Observation System of Systems» (GEOSS) должна стать глобальная общедоступная инфраструктура, которая в масштабе времени, близком к реальному, должна обеспечить широкий круг пользователей всеобъемлющей, обработанной информацией космического мониторинга. При этом в GEOSS предполагается интегрировать разнообразную наземную датчиковую аппаратуру, метеостанции, метеозонды, сонары и радары, группировку из шестидесяти космических аппаратов (КА), включая навигационную группировку «NAVSTAR», мощный моделирующий комплекс для имитации и прогнозирования, а также средства раннего предупреждения населения подвергающихся опасности стран и регионов. Однако, хотя в рамках GEOSS и стало возможным объединить разнородные средства наблюдения и программное обеспечение для измерения физических, химических и биологических параметров, характеризующих интегрированную картину происходящих на Земле потенциально опасных процессов, данный проект не использует орбитальные группировки КА, что ограничивает существенным образом возможности по решению продекларированных GEOSS задач мониторинга и прогноза опасных явлений природного и техногенного характера.An analysis of this type of project shows that, firstly, the information from these systems can only partially be used to solve the problems of monitoring the geophysical processes occurring in the lithosphere, which makes it possible to record only certain heliophysical anomalies in the atmosphere and ionosphere as precursors of large earthquakes. Secondly, they are all focused primarily on identifying the devastating effects of natural disasters and emergencies. So, the final result of the US-sponsored Earth Observation Group (GEO) based on the 10-year Plan (2005-2015) of the Global Earth Observation System of Systems (GEOSS) international project should be a global public infrastructure , which on a time scale close to real, should provide a wide range of users with a comprehensive, processed information of space monitoring. At the same time, GEOSS intends to integrate a variety of ground-based sensor equipment, weather stations, weather balloons, sonars and radars, a grouping of sixty spacecraft (SC), including the NAVSTAR navigation group, a powerful modeling complex for simulation and forecasting, as well as early warning tools for the population exposed dangers of countries and regions. However, although within the framework of GEOSS it became possible to combine heterogeneous monitoring tools and software for measuring physical, chemical and biological parameters characterizing the integrated picture of potentially dangerous processes occurring on Earth, this project does not use spacecraft orbital constellations, which significantly limits the possibilities for solving GEOSS declared tasks of monitoring and forecasting natural and man-made hazards.
Международная система космического мониторинга стихийных бедствий (Disaster Monitoring Constellation - DMC) располагает низкоорбитальной группировкой на полярных орбитах из семи микроспутников британской разработки массой 80-130 кг, оснащенных многоспектральным оптико-электронным комплексом среднего разрешения 20-30 м. Возможности такой системы весьма ограничены - она способна регистрировать лишь состоявшееся сейсмическое или крупное техногенное событие, ориентирована на получение информации только в видимом диапазоне спектра и предназначена для оперативного обеспечения информацией компетентных организаций и специалистов только тех стран, на чьей территории чрезвычайная ситуация возникает.The International Disaster Monitoring Constellation (DMC) system has a low-orbit grouping in polar orbits of seven British-developed microsatellites weighing 80-130 kg, equipped with a multispectral optical-electronic complex of medium resolution 20-30 m. The capabilities of such a system are very limited - it It is capable of recording only a completed seismic or major man-made event, is focused on obtaining information only in the visible range of the spectrum and is intended for opera providing information to competent organizations and specialists only of those countries on whose territory an emergency occurs.
Европейская инициатива «Глобальный мониторинг в интересах окружающей среды и безопасности» (Global Monitoring for Environmentand-Security - GMES) направлена на формирование собственного европейского мониторингового потенциала. В проекте участвуют Франция, Италия, Германия, Канада, Израиль и ряд профильных аэрокосмических компаний других стран. В рамках GMES, куда функционально включаются космические системы дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), навигации и связи, наземные станции и аналитические центры, планируется создание глобальной системы экологического мониторинга планеты. Орбитальная группировка GMES включает 13 КА наблюдения, в том числе КА: Gelios-2, Pleiades, Cosmo-Skymed, SAR-Lupe, Spot-5, RapidEye, DMC2 (Topsat 2) и TerraSAR-X. С учетом того, что в 2008 году ЕКА приступило к развертыванию глобальной навигационной космической системы Galileo, оно располагает собственными космическими системами гидрометеорологии (9 КА), связи и ретрансляции (16 КА), в составе группировки GMES в отдельные периоды смогут функционировать более 70 КА. В будущем ЕКА планирует создание целого семейства спутников (среди них - КА Sentinel, ERS, ENVISAT, GOCE, SMOS, CryoSat-2, Swarm, ADM-Aeolus, Earth CARE, MSG, MetOp, JASON-2, PLEIADES), которые предполагается оснастить радарами С-диапазона (для интерферометрической съемки), оптической камерой среднего пространственного разрешения (для картографирования и гиперспектральной съемки), оптической аппаратурой и радиолокационным высотомером (для детального мониторинга океанских акваторий, атмосферы Земли). Хотя Проект GMES и располагает собственной орбитальной группировкой, он не предусматривает решения задач выявления предвестников и прогнозирования природных и техногенных бедствий, в том числе и не обеспечивает постоянный мониторинг и прогнозирование возникновения угроз одновременно от объектов техногенного происхождения и объектов АКО.The European initiative “Global Monitoring for Environment and Security” (GMES) aims to build its own European monitoring potential. The project involves France, Italy, Germany, Canada, Israel and a number of specialized aerospace companies from other countries. Within the framework of GMES, where the Earth’s space-based remote sensing (ERS), navigation and communications space systems, ground stations and analytical centers are functionally included, it is planned to create a global planetary environmental monitoring system. The GMES orbital group includes 13 observation satellites, including satellites: Gelios-2, Pleiades, Cosmo-Skymed, SAR-Lupe, Spot-5, RapidEye, DMC2 (Topsat 2) and TerraSAR-X. Taking into account the fact that in 2008 ESA began to deploy the Galileo global navigation space system, it has its own space systems of hydrometeorology (9 KA), communication and relay (16 KA), more than 70 spacecraft will be able to function as part of the GMES group in certain periods. In the future, ESA plans to create a whole family of satellites (among them - Sentinel, ERS, ENVISAT, GOCE, SMOS, CryoSat-2, Swarm, ADM-Aeolus, Earth CARE, MSG, MetOp, JASON-2, PLEIADES), which are supposed to be equipped C-band radars (for interferometric imaging), medium-resolution optical cameras (for mapping and hyperspectral imaging), optical equipment and radar altimeter (for detailed monitoring of oceanic waters, Earth’s atmosphere). Although the GMES project has its own orbital constellation, it does not provide for solving the problems of identifying precursors and predicting natural and man-made disasters, including it does not provide constant monitoring and predicting the occurrence of threats from both technological objects and AKO facilities.
Инициированная в 2000 году ЕКА и Французским космическим агентством Международная хартия «Космос и крупные катастрофы» (International Charter «Spaceand Major Disasters»), к реализации которой присоединились космические агентства и организации Аргентины, Индии, Канады, США, Японии и России (российская заявка на присоединение к Хартии подана в январе 2010 года), направлена на создание единой системы космических данных, предназначенной для обеспечения необходимой информацией пострадавших в результате стихийных или антропогенных бедствий. Хотя орбитальный сегмент проекта и включает в себя национальные космические аппараты ДЗЗ государств-участников: ERS, ENVISAT (ЕКА), SPOT (Франция), RADARSAT (Канада), IRS (Индия), GOES (США), SAC-C (Аргентина), ALOS (Япония), ввиду своей специфичной целевой направленности (скоординированного использования космической техники в случае возникновения природных или техногенных катастроф и предоставление пострадавшим странам бесплатных данных космического мониторинга) хартия не решает широкого спектра задач прогнозирования происходящих на планете стихийных бедствий.Initiated in 2000 by ESA and the French Space Agency, the International Charter “Space and Major Disasters” (International Charter “Spaceand Major Disasters”), which was implemented by space agencies and organizations of Argentina, India, Canada, the USA, Japan and Russia (Russian application for accession to the Charter was filed in January 2010), aimed at creating a unified space data system designed to provide the necessary information to those affected by natural or man-made disasters. Although the project’s orbital segment includes national remote sensing spacecraft of the participating states: ERS, ENVISAT (ESA), SPOT (France), RADARSAT (Canada), IRS (India), GOES (USA), SAC-C (Argentina), ALOS (Japan), due to its specific target orientation (the coordinated use of space technology in the event of natural or man-made disasters and the provision of free space monitoring data to affected countries), the charter does not solve a wide range of forecasting natural disasters occurring on the planet s.
Так, предложенный в 2004 году проект «Страж Азии» (SentinelAsia) предусматривает создание в Азиатско-тихоокеанском регионе (АТР) системы контроля и ликвидации последствий природных катастроф на основе использования возможностей космических технологий ДЗЗ в режиме времени, близком к реальному, в сочетании с ГИС-технологиями картографии и современными информационными технологиями глобальной сети «Интернет». Архитектура проекта разрабатывается с учетом возможности приема и обработки добровольно предоставляемой странами АТР видовой и текстовой информации, поступающей от спутниковых систем ДЗЗ, включая геостационарные платформы. Однако ввиду ограниченного состава бортовой аппаратуры используемых в проекте КА и специфики орбитального построения группировок, решение задач прогнозирования природных и техногенных явлений в глобальном масштабе в рамках проекта практически не представляется возможным.For example, the SentinelAsia project proposed in 2004 provides for the creation in the Asia-Pacific region (APR) of a system for monitoring and eliminating the consequences of natural disasters based on the use of remote sensing space technology in near real time in combination with GIS -mapping technologies and modern information technologies of the global Internet. The architecture of the project is developed taking into account the possibility of receiving and processing the type and text information voluntarily provided by the APR countries from remote sensing satellite systems, including geostationary platforms. However, due to the limited composition of the onboard equipment used in the spacecraft project and the specifics of the orbital grouping, solving the problems of forecasting natural and technogenic phenomena on a global scale in the framework of the project is practically not possible.
Завершая анализ состояния и перспектив развития зарубежных космических систем и средств мониторинга чрезвычайных ситуаций, следует отметить невозможность осуществления вышеприведенными системами постоянного мониторинга техногенной обстановки в околоземном космическом пространстве (ОКП) опасных объектов космического мусора, а также отсутствие полноты мониторинга и критериев оценок степеней угроз по предупреждению об опасных ситуациях в ОКП и на Земле с учетом категорий объектов опасности, а именно исходящих от космических объектов техногенного происхождения - космических аппаратов и фрагментов космического мусора, а также от объектов естественного происхождения - астероидов, комет и других объектов, представляющих собой АКО.Concluding the analysis of the status and development prospects of foreign space systems and emergency monitoring tools, it is worth noting that the above systems cannot continuously monitor the anthropogenic situation in near-Earth space (OKP) of dangerous space debris objects, as well as the lack of comprehensive monitoring and criteria for assessing the degrees of threats to prevent dangerous situations in space and on Earth, taking into account the categories of objects of danger, namely, those emanating from space objects in technogenic origin - spacecraft and fragments of space debris, as well as from objects of natural origin - asteroids, comets and other objects that are AKO.
Известен ряд отечественных систем предупреждения об опасных ситуациях различной природы в околоземном космическом пространстве и на Земле. К ним следует отнести в первую очередь «Единую государственную систему предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций» (РСЧС) - учебно-методическое пособие, Приднестровский государственный университет им. Т.Г. Шевченко, Тирасполь, 2010 - [Д1], «Международную аэрокосмическую автоматизированную систему мониторинга глобальных геофизических явлений и прогнозирования природных и техногенных катастроф (МАКАСМ), патент 2349513 - [Д2], «Международную аэрокосмическую систему глобального мониторинга (МАКСМ), патент 2465729 - [Д3].A number of domestic warning systems about dangerous situations of various nature in near-Earth space and on Earth are known. These include, first and foremost, the “Unified State System for the Prevention and Response of Emergencies” (RSHS) - a teaching aid, Transdniestrian State University named after T.G. Shevchenko, Tiraspol, 2010 - [D1], “International Aerospace Automated System for Monitoring Global Geophysical Phenomena and Prediction of Natural and Technological Disasters (MACASM), patent 2349513 - [D2],“ International Aerospace Global Monitoring System (MAXM), patent 2465729 - [ D3].
В основу технического решения создания системы РСЧС положен организационно-технический подход, заключающийся в обеспечении и выполнении следующих функционально-логических шагов [Д1, стр. 50]: установление уровней приемлемого риска, построение механизмов регулирования безопасности, мониторинг окружающей среды, анализ риска для жизнедеятельности населения и прогнозирования чрезвычайных ситуаций, принятие решений о целесообразности проведения мероприятий защиты, рациональное распределение средств на превентивные меры по снижению риска и меры по уменьшению масштабов чрезвычайных ситуаций, осуществление превентивных мер по снижению риска чрезвычайных ситуаций и уменьшению их последствий. Хотя данный подход и направлен, в основном, на совершенствование организационной структуры системы, однако он не обеспечивает оперативный и краткосрочный мониторинг и прогноз разнообразных видов угроз и опасных ситуаций как в околоземном космическом пространстве, так и на Земле, не обладает полнотой мониторинга в условиях одновременного возникновения нескольких видов угроз и не содержит оценок степени угроз (критериев), на основе которых принимаются решения по осуществлению мер превентивного характера или уменьшению ущерба при ликвидации последствий катастроф и аварий.The technical solution to the creation of the RSES system is based on the organizational and technical approach, which consists in ensuring and performing the following functional and logical steps [D1, p. 50]: establishing acceptable risk levels, building safety regulation mechanisms, environmental monitoring, risk analysis for the life of the population and forecasting emergencies, making decisions on the appropriateness of taking protective measures, the rational distribution of funds for preventive measures to reduce risk as well as measures to reduce the scale of emergencies, the implementation of preventive measures to reduce the risk of emergencies and reduce their consequences. Although this approach is aimed mainly at improving the organizational structure of the system, it does not provide quick and short-term monitoring and forecasting of various types of threats and dangerous situations both in near-Earth space and on Earth, and it does not have full monitoring in the conditions of simultaneous occurrence of several types of threats and does not contain assessments of the degree of threats (criteria), on the basis of which decisions are made to implement preventive measures or to reduce damage in case of liquidation ation of consequences of disasters and accidents.
В качестве другого аналога изобретения выбрано техническое решение, описанное в [Д2]. Система содержит космический и наземный сегменты. Космический сегмент состоит из трех орбитальных группировок. В орбитальной группировке малых космических аппаратов (МКА), расположенных на геостационарной орбите, МКА, объединенные в две орбитальные группировки по три спутника на вершинах двух треугольных плоскостей, образуют созвездие из шести вершин. Для орбитальной группировки в составе 3-4-х МКА на солнечно-синхронных орбитах высотой 600-700 км предусмотрено равномерное расположение плоскостей орбит по долготе восходящего узла. В орбитальной группировке из 50-ти микроспутников (МККА) последние расположены, в основном, на солнечно-синхронных орбитах и частично на геостационарных орбитах. На МКА и МККА установлена высокочувствительная аппаратура с комплексом приборов измерения предвестников землетрясений и датчиков оперативного контроля и прогнозирования природных и техногенных катастроф.As another analogue of the invention, the technical solution described in [D2] is selected. The system contains space and ground segments. The space segment consists of three orbital groups. In the orbital constellation of small spacecraft (MCA) located in a geostationary orbit, MCA, combined in two orbital groups of three satellites at the vertices of two triangular planes, form a constellation of six vertices. For an orbital constellation of 3-4 MCAs in solar-synchronous orbits with a height of 600-700 km, a uniform arrangement of the orbit planes along the longitude of the ascending node is provided. In an orbital constellation of 50 microsatellites (MCCA), the latter are located mainly in solar-synchronous orbits and partly in geostationary orbits. High-sensitive equipment with a set of measuring instruments for earthquake precursors and sensors for operational monitoring and prediction of natural and man-made disasters is installed on the ICA and ICCA.
К основным недостаткам данного аналога следует отнести невозможность выявления, прогнозирования и выдачи предупреждений об опасных сближениях пилотируемых и автоматических комических аппаратов (КА) с объектами космического мусора, выработки рекомендаций по проведению маневров уклонения КА, прогнозирования входа в атмосферу и мест падения на поверхность Земли неуправляемых объектов космического риска, а также отсутствие полноты мониторинга и критериев оценок угроз по предупреждению об опасных ситуациях в ОКП и на Земле с учетом одновременного возникновения опасности от объектов разных категорий.The main disadvantages of this analogue include the impossibility of identifying, predicting and issuing warnings about dangerous proximity of manned and automatic comic vehicles (spacecraft) with space debris objects, making recommendations for spacecraft evasion maneuvers, predicting uncontrolled objects entering the atmosphere and places of impact on the Earth’s surface space risk, as well as the lack of comprehensive monitoring and criteria for assessing threats to warn of dangerous situations in OKP and on Earth, taking into account one temporary occurrence of danger from objects of different categories.
Наиболее близким по сути технического решения к заявляемому изобретению является патент [Д3], так как оно по множеству параметров имеет аналогичное предназначение и некоторые аналогичные основные возможности, что и заявленное.The closest technical solution to the claimed invention is the patent [D3], because it has many parameters with a similar purpose and some similar main features as claimed.
В прототипе технический результат достигается тем, что для получения необходимой мониторинговой информации данная организационно-техническая система интегрирует в своем составе, наряду со специально создаваемым собственным специализированным космическим сегментом в составе КА-телескопов, группировку малых космических аппаратов (МКА) и микроспутников с бортовой аппаратурой обнаружения ранних признаков стихийных бедствий разрушительного характера, ресурсы как существующих, так и перспективных национальных и международных авиационных и наземных средств, включая контактные и дистанционные датчики, космические системы ДЗЗ, связи и ретрансляции, метеорологического и навигационного обеспечения вместе с соответствующей наземной инфраструктурой выведения, управления и технического обслуживания КА, средства приема, обработки и распространения мониторинговой информации, при этом указывается, что используются средства спутниковой связи (VSAT) и наземных интерактивных сетей передачи данных (Internet), выполненные с возможностью прогнозирования природных и техногенных катастроф,In the prototype, the technical result is achieved by the fact that, to obtain the necessary monitoring information, this organizational and technical system integrates, along with the specially created own specialized space segment consisting of space telescopes, a grouping of small spacecraft (MCA) and microsatellites with on-board detection equipment early signs of natural disasters of a destructive nature, the resources of both existing and prospective national and international aviation and ground-based means, including contact and remote sensors, space-based remote sensing systems, communications and relaying, meteorological and navigation support, together with the corresponding ground-based infrastructure for launching, managing and maintaining the spacecraft, means for receiving, processing and disseminating monitoring information, it is indicated that satellite communications (VSAT) and terrestrial interactive data transmission networks (Internet) are used, made with the ability to predict natural and man-made kata trophy
К общим основным недостаткам как аналогов, так и данного прототипа следует отнести невозможность осуществления ими постоянного мониторинга техногенной обстановки ОКП в части выявления, прогнозирования и выдачи предупреждений об опасных сближениях сопровождаемых пилотируемых и автоматических КА с объектами космического мусора, выработки рекомендаций по проведению маневров уклонения КА, прогнозирования входа в атмосферу и мест падения на поверхность Земли неуправляемых объектов космического риска, выполнения международных обязательств РФ по проблемам, связанными с угрозами от космических объектов разных категорий, а также отсутствие полноты мониторинга и критериев оценок угроз в части предупреждения об опасных ситуациях в ОКП и на Земле с учетом категорий объектов опасности, а именно исходящих от космических объектов техногенного происхождения - космических аппаратов и фрагментов космического мусора, а также от объектов естественного происхождения - астероидов, комет и других объектов, представляющих собой астероидно-кометную опасность. В дополнение к этому, предлагаемые в прототипе средства спутниковой связи (VSAT) и наземных интерактивных сетей передачи данных (Internet) всегда используются в стандартном исполнении и по своему прямому назначению, у них не имеется и не предвидится внедрения специфических встроенных технологий прогнозирования природных и техногенных катастроф по причине отсутствия соответствующих алгоритмов, оборудования, программных процессов, процедур и средств ведения баз данных, что относится по сути к специфическим задачам и средствам систем прогнозирования.The common main disadvantages of both analogues and this prototype include the impossibility of constant monitoring of the technogenic environment of the spacecraft by them in terms of identifying, predicting and issuing warnings about dangerous proximity of manned and automatic spacecraft with space debris, and making recommendations for spacecraft evasion maneuvers, predicting entry into the atmosphere and places of uncontrolled space risk objects falling onto the Earth’s surface, fulfilling international obligations Russian Federation on problems associated with threats from space objects of different categories, as well as the lack of monitoring and criteria for evaluating threats in terms of warning about dangerous situations in OKP and on Earth, taking into account the categories of danger objects, namely, those emanating from space objects of anthropogenic origin - space vehicles and fragments of space debris, as well as from objects of natural origin - asteroids, comets and other objects that constitute an asteroid-comet hazard. In addition to this, the satellite communications (VSAT) and terrestrial interactive data transmission networks (Internet) proposed in the prototype are always used as standard and for their intended purpose, they do not have and are not expected to introduce specific built-in technologies for predicting natural and man-made disasters due to the lack of appropriate algorithms, equipment, software processes, procedures and means of maintaining databases, which relates essentially to specific tasks and means of forecasting systems rations.
Технический результат предложенного изобретения заключается в том, что в нем проявляется целостность и эмерджентность системного подхода, а также достигается полнота мероприятий по мониторингу космического пространства за счет применения структурированного подхода, специально разработанного и применяемого для уменьшения риска критерия минимума среднего риска, совокупности присущих данному способу действий в виде алгоритмов прогнозирования и использования разработанных для этого соответствующих программных процессов, процедур, из которых формируют программные комплексы, базы данных как основных компонентов реализующей данный способ автоматизированной системы, обеспечивающей сбор, обработку, хранение и передачу целевой мониторинговой информации и выработку рекомендаций для принятия решений по предупреждению и снижению возможного ущерба при возникновении опасных ситуаций в космическом пространстве и на Земле от объектов техногенного и естественного происхождения.The technical result of the proposed invention lies in the fact that it manifests the integrity and emergence of a systematic approach, and also achieves the completeness of measures for monitoring outer space through the use of a structured approach, specially designed and applied to reduce the risk of the criterion of minimum average risk, the totality inherent in this method of action in the form of forecasting algorithms and the use of appropriate software processes, procedures developed for this, from which software systems and databases are formed as the main components of the automated system that implements this method, which provides the collection, processing, storage and transmission of target monitoring information and the development of recommendations for making decisions on the prevention and reduction of possible damage in the event of dangerous situations in outer space and on Earth from objects of technogenic and natural origin.
Сущность изобретения заключается в том, что, в отличие от известного технического решения, в конфигурации наземного фрагмента организационно и функционально выделяют структурно-функциональные элементы в составе главного информационно-аналитического центра, сегмента мониторинга опасных ситуаций в области геостационарных, высокоэллиптических и средневысоких орбит, сегмента мониторинга опасных ситуаций в низкоорбитальной области околоземного космического пространства, сегмента по расчету параметров солнечной и геомагнитной активности, сегмента анализа некоординатной информации о космических объектах и сегмента мониторинга астероидно-кометной опасности, при этом на средствах главного информационно-аналитического центра с помощью соответствующих программных процессов и процедур собирают, обрабатывают, анализируют, систематизируют, каталогизируют и хранят информацию об опасных и угрожающих космических объектах, получаемую от космических и наземных систем мониторинга и из других доступных источников, осуществляют ведение баз орбитальных и справочных данных сопровождаемых космических аппаратов, потенциально опасных техногенных космических объектов, прогнозируют опасные сближения и оценивают вероятности столкновения потенциально опасных космических объектов с сопровождаемыми космическими аппаратами, осуществляют баллистическое сопровождение прогнозируемых опасных сближений потенциально опасных космических объектов с сопровождаемыми космическими аппаратами, выявляют факты схода с орбиты космических объектов риска, включая их баллистическое сопровождение, прогнозирование времени и районов падения на Землю, систематизируют, прогнозируют и определяют траектории полетов опасных объектов, а также оценивают значения вероятностей, время и место столкновений потенциально опасных объектов естественного происхождения с действующими космическими аппаратами и с Землей, с использованием критерия минимума среднего риска и с учетом предварительной информации от сегментов о потенциально опасных космических объектах и прогнозируемых опасных ситуациях формируют предупреждения об опасных ситуациях, оперативно доводят до центров управления космических систем и комплексов, а при необходимости - до руководства и правительственных органов Российской Федерации и других стран мира, информацию о фактах возникновения угроз и прогнозе развития опасных ситуаций в околоземном космическом пространстве и на Земле; применяют критерий минимума среднего риска, в соответствии с которым при выявлении преимуществ путем сравнения нескольких потенциальных вариантов принятия решений используют выражение для оценки стоимости
где: s10 - стоимость ложной тревоги, то есть стоимость проведения маневра;where: s 10 - the cost of false alarm, that is, the cost of maneuvering;
Р(А0) - вероятность отсутствия столкновения;P (A 0 ) is the probability of the absence of a collision;
F - условная вероятность ложной тревоги;F - conditional probability of false alarm;
s01 - стоимость пропуска столкновения, то есть стоимость ущерба;s 01 is the cost of missing the collision, that is, the cost of damage;
Р(А1) - вероятность столкновения;P (A 1 ) is the probability of a collision;
по которому выбирают в качестве оптимальной тот вариант предупреждения об опасных ситуациях, у которого наименьшая вероятность ложной тревоги среди сравниваемых вариантов с учетом того, что условная вероятность пропуска столкновения у остальных вариантов не больше, чем у оптимального, при этом учитывают, что минимум стоимости
где:
pKA(y) - плотность вероятности положения космического аппарата в пространстве;p KA (y) is the probability density of the position of the spacecraft in space;
pKO(y) - плотность вероятности положения опасных космических объектов в пространстве,p KO (y) is the probability density of the position of dangerous space objects in space,
получают наибольшее значение подынтегрального выражения за счет выбора решающей функции А*(y), которая может принимать только два значения: 0 или 1, так, что подынтегральное выражение либо обращается в ноль, либо умножается на единицу, для чего полагают:get the largest value of the integrand by choosing the decisive function A * (y), which can take only two values: 0 or 1, so that the integrand either vanishes or is multiplied by unity, for which they assume:
-A*(y)=1, если подынтегральное выражение при этом положительно;-A * (y) = 1 if the integrand is positive;
-A*(y)=0 в противном случае,-A * (y) = 0 otherwise,
и принимают решение на основе критерия
- БД по запускам космических аппаратов;- DB for spacecraft launches;
- БД (архив данных) по космическим аппаратам и другим наблюдаемым космическим объектам техногенного происхождения с основными их характеристиками;- DB (data archive) on spacecraft and other observable space objects of technogenic origin with their main characteristics;
- БД (реестр) функционирующих космических аппаратов и орбитальных группировок;- DB (register) of functioning spacecraft and orbital constellations;
- БД по событиям, произошедшим в околоземном космосе в результате космической деятельности (взрывы, опасные сближения, плановые маневры и стыковки и их результаты, сходы с орбиты и т.п.);- DB on events that occurred in near-Earth space as a result of space activities (explosions, dangerous proximity, planned maneuvers and dockings and their results, descent from orbit, etc.);
- БД (каталог) космических объектов риска, находящимися на этапе завершения орбитального полета;- DB (catalog) of space risk objects located at the stage of completion of orbital flight;
- БД (каталог) по опасным космическим объектам, сближающимся с МКС и другими сопровождаемыми космическими аппаратами;- DB (catalog) for dangerous space objects approaching the ISS and other escorted spacecraft;
- БД по техногенному засорению околоземного космического пространства и мероприятиям, противодействующим накоплению космического мусора;- DB on technogenic pollution of near-Earth space and measures to counteract the accumulation of space debris;
- БД по траекторным измерениям и орбитальным данным космических аппаратов и космическим объектам, поступающим от разных источников информации;- DB on trajectory measurements and orbital data of spacecraft and space objects coming from different sources of information;
- БД с результатами определения орбит космических объектов по измерительным данным,- DB with the results of determining the orbits of space objects from the measurement data,
- БД с результатами прогнозов времени и места падения космических объектов, сходящих (сошедших) с орбиты;- DB with the results of forecasts of the time and place of the fall of space objects descending (descending) from orbit;
- БД с результатами прогнозов опасных сближений неуправляемых космических объектов с сопровождаемыми космическими аппаратами;- DB with the results of forecasts of dangerous proximity of uncontrolled space objects with escorted spacecraft;
- БД по гелиогеофизическим параметрам атмосферы;- DB on heliogeophysical parameters of the atmosphere;
- БД с параметрами используемых геодинамических моделей, астрономических, геодезических и других констант и данных, используемых при решении баллистико-навигационных задач полета космических объектов;- A database with the parameters of the used geodynamic models, astronomical, geodetic and other constants and data used in solving ballistic-navigation problems of flight of space objects;
- БД по моделям ненаблюдаемой фракции космического мусора;- DB on models of unobserved fraction of space debris;
- БД нормативно-правовой документации по вопросам ограничения объемов космического мусора;- DB regulatory documents on the limitation of space debris;
- БД (пополняемый каталог) объектов естественного происхождения (астероидов, комет и других объектов), орбиты которых опасно пересекают орбиту Земли и орбиты сопровождаемых космических аппаратов; главный информационно-аналитический центр и выделенные сегменты оснащают совместимыми версиями операционных систем и аппаратно-программными платформами, как правило, одного разработчика (производителя), на которых строят и объединяют в сеть информационно-вычислительные комплексы, серверы обработки целевой информации, серверы баз данных для работы с соответствующими базами данных и автоматизированные рабочие места.- DB (updated catalog) of objects of natural origin (asteroids, comets and other objects), whose orbits dangerously cross the Earth’s orbit and the orbits of the accompanied spacecraft; the main information and analytical center and the allocated segments are equipped with compatible versions of operating systems and hardware and software platforms, as a rule, of one developer (manufacturer), on which information and computer systems, target information processing servers, database servers for operation are built and networked with relevant databases and workstations.
Заявленные способ предупреждения об опасных ситуациях в околоземном космическом пространстве и на Земле и автоматизированная система для его осуществления поясняется фигурой 1. На фигуре 1 представлены структурно-функциональные элементы автоматизированной системы предупреждения об опасных ситуациях в околоземном космическом пространстве и на Земле, причем на фигуре 1 и в тексте приняты следующие обозначения:The claimed method of warning about dangerous situations in near-Earth outer space and on Earth and the automated system for its implementation is illustrated by figure 1. Figure 1 shows the structural and functional elements of an automated warning system about dangerous situations in near-Earth outer space and on Earth, and in figure 1 and the following notation is used in the text:
1 - главный информационно-аналитический центр (ГИАЦ);1 - the main information and analytical center (GIAC);
2 - сегмент мониторинга опасных ситуаций в области геостационарных, высокоэллиптических и средневысоких орбит;2 - segment for monitoring hazardous situations in the field of geostationary, elliptical and medium-high orbits;
3 - сегмент мониторинга опасных ситуаций в низкоорбитальной области околоземного космического пространства;3 - segment for monitoring hazardous situations in the low-orbit region of near-Earth space;
4 - сегмент по расчету параметров солнечной и геомагнитной активности;4 - a segment for calculating the parameters of solar and geomagnetic activity;
5 - сегмент анализа некоординатной информации о космических объектах;5 - segment analysis of non-coordinate information about space objects;
6 - сегмент мониторинга астероидно-кометной опасности;6 - segment monitoring asteroid-comet hazard;
7 - программные комплексы, процессы и процедуры;7 - software systems, processes and procedures;
8 - база данных;8 - database;
9 - Интернет;9 - Internet;
10 - базы данных Центра малых планет, основных обсерваторий мира, Российской и Международной виртуальных обсерваторий и другие.10 - databases of the Center for Minor Planets, the main observatories of the world, the Russian and International virtual observatories, and others.
Функционирование автоматизированной системы предупреждения об опасных ситуациях в околоземном космическом пространстве и на Земле (АСПОС ОКП) рассмотрим на примере обобщенного анализа ее использования при решении задач предупреждения об опасных ситуациях. Основными возлагаемыми на автоматизированную систему функциями являются своевременное выявление опасных сближений и фактов возникновения и прогноза развития опасных ситуаций в ОКП и на Земле с последующим оперативными информированием оперативного дежурного информатора службы организации оперативных работ, Центров управления полетами (операторов) космических систем (комплексов), главной оперативной группы управления МКС, в том числе, руководства ФГУП ЦНИИмаш, Центрального информационного пункта Роскосмоса и др.The functioning of the automated warning system about dangerous situations in near-Earth outer space and on Earth (ASPOS OKP) will be considered using an example of a generalized analysis of its use in solving problems of warning about dangerous situations. The main functions assigned to the automated system are the timely identification of dangerous proximity and the occurrence and forecast of the development of dangerous situations in the OKP and on Earth, followed by operational informing the operational duty informant of the operational organization service, Mission Control Centers (operators) of space systems (complexes), the main operational ISS management groups, including the management of FSUE TsNIImash, the Central Information Point of Roscosmos, etc.
Основные задачи, решаемые на средствах АСПОС ОКП, являются следующие.The main tasks solved by the means of ASPOS OKP are the following.
1. Сбор (из разных доступных источников 8, 10), обработка и каталогизация информации о космических объектах техногенного и естественного происхождения, в том числе, и информации, касающейся обстоятельств запуска КА.1. Collection (from various
2. Выявление и постоянный контроль за полетом КА и КО, представляющих потенциальную опасность для МКС, пилотируемых и других функционирующих КА, выработка рекомендаций по принятию мер, исключающих или снижающих степень возникновения критических ситуаций.2. Identification and constant monitoring of the spacecraft and spacecraft flight, which pose a potential danger to the ISS, manned and other functioning spacecraft, development of recommendations for taking measures that exclude or reduce the degree of occurrence of critical situations.
3. Выявление снижающихся КА и КО и прогнозирование времени их баллистического существования на орбите. Определение особо опасных из снижающихся объектов и тщательное сопровождение их с использованием всех возможных отечественных и зарубежных средств слежения с целью получения наиболее точного расчета возможных районов падения несгоревших в атмосфере фрагментов КА и КО.3. Identification of decreasing spacecraft and spacecraft and predicting the time of their ballistic existence in orbit. Identification of especially dangerous from decreasing objects and their careful tracking using all possible domestic and foreign tracking means in order to obtain the most accurate calculation of possible areas of incidence of SC and KO fragments not burnt in the atmosphere.
4. Сбор, обработка, анализ и предоставление информации о состоянии контролируемых космических аппаратов на определенных этапах их полета и при возникновении некоторых нештатных ситуаций.4. Collection, processing, analysis and provision of information about the state of controlled spacecraft at certain stages of their flight and in the event of some emergency situations.
5. Анализ и оценка состояния в ОКП и на Земле с целью выявления и прогноза опасных и чрезвычайных ситуаций.5. Analysis and assessment of the condition in OKP and on Earth with the aim of identifying and forecasting dangerous and emergency situations.
6. Оперативное формирование и доведение информации о фактах возникновения опасных и чрезвычайных ситуаций в ОКП до руководства Роскосмоса, а в случае необходимости - до МЧС России, МИД РФ и других заинтересованных министерств, ведомств и организаций в соответствии с согласованными протоколами информационного взаимодействия.6. The prompt formation and communication of information on the occurrence of dangerous and emergency situations in the OKP to the leadership of Roskosmos, and, if necessary, to the EMERCOM of Russia, the Russian Foreign Ministry and other interested ministries, departments and organizations in accordance with the agreed protocols for information interaction.
7. Оперативное взаимодействие и обмен данными по вопросам техногенного засорения ОКП и слежения за КО с РАН и другими организациями и ведомствами РФ.7. Operational interaction and data exchange on the issues of technogenic clogging of OKP and monitoring KO with the RAS and other organizations and departments of the Russian Federation.
8. Оперативное взаимодействие и обмен данными по вопросам обстановки в ОКП и на Земле с космическими агентствами и организациями зарубежными странами, в том числе, с IADC и организациями НАСА, ЕКА и др.8. Operational interaction and data exchange on environmental issues in the OKP and on Earth with space agencies and organizations from foreign countries, including with the IADC and organizations of NASA, ESA, etc.
9. Формирование и передача в согласованном виде и установленном порядке данных для изменения режимов работы измерительных средств, осуществляющих слежение за космическими объектами при возникновении опасных и чрезвычайных ситуаций в соответствии с принятыми соглашениями и другими нормативно-правовыми документами, регламентирующими совместные работы.9. Formation and transmission in an agreed form and in the established manner of data for changing the operating modes of measuring instruments that monitor space objects in the event of dangerous and emergency situations in accordance with accepted agreements and other regulatory documents governing joint work.
10. Анализ имевших место событий.10. Analysis of events.
11. Оценка уровня «засоренности» ОКП на траекториях вывода и полета КА. Выработка рекомендаций по выбору параметров запусков, осуществляемых Роскосмосом.11. Assessment of the level of "contamination" of the OKP on the trajectories of spacecraft launch and flight. Development of recommendations on the selection of launch parameters carried out by Roscosmos.
12. Подготовка данных для анализа и оценки состояния орбитальных систем КА, «заселенности» области геостационарной орбиты и других районов ОКП, представляющих интерес для космической деятельности Роскосмоса.12. Preparation of data for analysis and assessment of the state of orbital systems of the spacecraft, the “population” of the geostationary orbit and other areas of the OKP, which are of interest to the space activities of Roscosmos.
13. Информационное обеспечение участия Российской Федерации (Роскосмоса) в международных проектах, тестовых кампаниях и в работе международных организаций в части, касающейся засорения ОКП объектами техногенного и естественного происхождения и безопасности космических полетов.13. Information support for the participation of the Russian Federation (Roscosmos) in international projects, test campaigns and in the work of international organizations regarding the contamination of OKP with objects of technogenic and natural origin and the safety of space flights.
14. Сбор, каталогизация, систематизация, анализ и подготовка исходной информации для проведения исследований и проектных работ по вопросам, связанным с техногенным и естественным засорением ОКП, включая область ГСО, безопасностью космических полетов и сходом с околоземной орбиты КО повышенного риска.14. Collection, cataloging, systematization, analysis and preparation of baseline information for research and design work on issues related to man-made and natural clogging of the OKP, including the GSO area, space flight safety and descending from the near-Earth orbit of high-risk spacecraft.
15. Совершенствование моделей и методов, используемых при контроле космического пространства, с целью обеспечения мониторинга, адекватного состоянию научных знаний и развитию космической техники.15. Improving the models and methods used in the control of outer space in order to ensure monitoring adequate to the state of scientific knowledge and the development of space technology.
Использование АСПОС ОКП сопровождается выполнением на средствах системы информационно-вычислительных работ путем запуска программных комплексов 7 по сбору, обработке, анализу, систематизации и каталогизации информации о КО и обстановке в ОКП, получаемой из всех доступных источников 8, 10.The use of ASPOS OKP is accompanied by the implementation of information and computing work on the means of the system by launching
Собираемые данные включают различные виды информации, в том числе информацию о сближениях потенциально опасных КО с сопровождаемыми КА, а также с Землей; координатную информацию о КО - в виде первичных измерений и в виде параметров орбит; некоординатную информацию о КО - в виде результатов фотометрических, спектральных и других измерений; описательную в текстовом (формализованном или неформализованном, а также в графическом и других видах представления).The data collected includes various types of information, including information on the proximity of potentially dangerous spacecraft with the accompanied spacecraft, as well as with the Earth; coordinate information about spacecraft - in the form of primary measurements and in the form of orbit parameters; non-coordinate information about QoS - in the form of the results of photometric, spectral and other measurements; descriptive in textual (formalized or non-formalized, as well as in graphic and other types of presentation).
Собранные в каждом конкретном сегменте 2-6 данные и информацию обрабатывают на информационно-вычислительных комплексах и серверах сегментов, инициируя для этого выполнение программных процессов и процедур из состава соответствующих программных комплексов 7.The data and information collected in each specific segment 2-6 are processed on information-computer complexes and segment servers, initiating for this the execution of software processes and procedures from the
После обработки, анализа и систематизации информации осуществляют ее запись в соответствующие базы данных 8 АСПОС ОКП. В общем случае, комплекс баз данных АСПОС ОКП - это комплекс разноплановых баз данных от архивов, содержащих сведения о космических объектах и событиях в ОКП, до БД с измерениями текущих навигационных параметров космических объектов, которые поступили от различных измерительных средств, а также из баз данных 8 с результатами решения целевых задач АСПОС ОКП. В частности, в комплексе БД АСПОС ОКП содержится информация о запусках космических аппаратов, данные о космических объектах, находящихся в разных областях ОКП, сведения о произошедших или прогнозируемых событиях, связанных с КО, а так же орбитальные данные, поступающие из разных источников 10, результаты решения целевых задач на средствах ГИАЦ 1.After processing, analysis and systematization of information, it is recorded in the corresponding database of 8 ASPOS OKP. In general, the ASPOS OKP database complex is a complex of diverse databases from archives containing information about space objects and events in the OKP to a database with measurements of the current navigation parameters of space objects received from various measuring instruments, as well as from
Для поддержания в актуальном состоянии БД 8 ГИАЦ 1, содержащих сведения о запусках КА и информационные данные о различных КО, постоянно просматриваются многочисленные открытые источники 10 информации, в том числе:To keep the
- официальные сайты космических агентств;- official websites of space agencies;
- официальные сайты производителей ракетно-космической техники;- official websites of rocket and space technology manufacturers;
- официальный сайт Центра данных по ракетам и спутникам (World Data Center for Satellite Information);- The official website of the Data Center for Missiles and Satellites (World Data Center for Satellite Information);
- ежеквартальные отчеты, «Orbital Debris, Quarterly News», доступные на одном из сайтов NASA;- quarterly reports, “Orbital Debris, Quarterly News”, available on one of the NASA sites;
- печатные издания: журналы (отечественные, например, «Новости космонавтики», «Ракетно-космическая техника» и иностранные), специализированные еженедельники (Space News) и т.п.- Printed publications: magazines (domestic, for example, “Cosmonautics News”, “Rocket and Space Technology” and foreign), specialized weeklies (Space News), etc.
После сбора всей доступной информации проводится ее тщательный анализ. Все вновь выявленные в ОКП космические объекты каталогизируются в БД 8 ГИАЦ 1. На основе анализа принимается решение о том, какие сведения о вновь каталогизированных КО вносить в БД 8. В дальнейшем, информация, записанная в БД 8, дополняетсяAfter collecting all the available information, a thorough analysis is carried out. All newly detected space objects in the OKP are cataloged in
и уточняется по мере появления новых данных о запусках КА, о характеристиках КО и т.п.and is specified as new data on spacecraft launches, on the characteristics of spacecraft, etc.
В БД 8 ГИАЦ 1 собирают также информацию по КО и событиям в околоземном космическом пространстве, которая позволяет проводить сверку каталога ГИАЦ 1 АСПОС ОКП и каталогов 10 ведущих зарубежных космических организаций. Для еженедельной сверки каталогов в качестве источника информации о КО выбран «Satellite Situation Report» (SSR), формируемый Космическим командованием ВВС США и доступный для зарегистрированных пользователей в виде файла на сайте https://www.space-track.org. Однако в связи с некоторой неоднозначностью информации в SSR возможно возникновение ситуации, когда в характеристиках учета КО возникают противоречия, устранить которые возможно только путем анализа информации, полученной из других источников. Например, вновь каталогизированному КО ошибочно присвоено уже использованное ранее международное обозначение или каталогизированному КО присвоено неверное международное обозначение (чаще всего это относится к мелкоразмерной фракции космического мусора, когда в процессе анализа архива орбитальной информации выявляется, что образование объекта связано с другим запуском). Кроме того, не все сведения о КО, которые хранятся в БД ГИАЦ 1 АСПОС ОКП, содержатся в SSR, такие данные, как назначение КА, его масса и размеры, могут сравниваться с данными из Common Database - базы данных, доступной для членов IADC, на сайте https://mas15.esoc.esa.de:8000/.In
Одним из основных источников информации по КО и событиям в ОКП для ГИАЦ 1 АСПОС ОКП является Центр контроля космического пространства (ЦККП) РФ. К настоящему времени организовано регулярное поступление из ЦККП сообщений, содержащих как данные о текущих параметрах орбиты КО из согласованного списка, так и информацию о КО, которые находятся на этапе схода с орбиты (когда до момента прекращения их орбитального существования по прогнозу остается менее 90 дней), и о прогнозируемых опасных сближениях сопровождаемых КА с КО «риска». Вся информация из ЦККП поступает в виде согласованных типовых сообщений.One of the main sources of information on spacecraft and events in the OKP for GIAC 1 ASPOS OKP is the Center for Outer Space Control (CCCH) of the Russian Federation. To date, regular receipt of messages from the CCCH has been organized, containing both data on the current parameters of the orbit of the spacecraft from the agreed list and information about the spacecraft that are at the stage of descent from the orbit (when, according to the forecast, less than 90 days remain before the termination of their orbital existence) , and on the predicted hazardous proximity of the accompanied spacecraft with the “risk” spacecraft. All information from the CCL comes in the form of agreed standard messages.
Так, измерительные данные от средств траекторного радиоконтроля НКУ и от аппаратуры спутниковой навигации по сопровождаемым объектам, регулярно поступают в БД различных комплексов системы. После проведения уточнения орбит, с использованием полученной измерительной информации, данные об уточненной орбите КА могут, при необходимости, использоваться в интересах АСПОС ОКП. Например, в настоящий момент после каждого уточнения орбиты Международной космической станции (МКС), уточненный вектор состояния этого объекта в автоматическом режиме записывается в комплекс БД ГИАЦ 1 АСПОС ОКП.So, the measurement data from the NKU trajectory radio monitoring facilities and from satellite navigation equipment for the monitored objects are regularly received in the database of various system complexes. After refinement of the orbits, using the obtained measurement information, data on the updated orbit of the spacecraft can, if necessary, be used in the interests of ASPOS OKP. For example, at the moment, after each refinement of the orbit of the International Space Station (ISS), the updated state vector of this object is automatically recorded in the GIAC 1 ASPOS OKP DB complex.
Для того чтобы БД ГИАЦ АСПОС ОКП содержали полную и достоверную информацию по КО и событиям в околоземном космическом пространстве, необходимо использование информации и от ведущих зарубежных космических организаций. В первую очередь, это относится к Системе Контроля Космического пространства США. В настоящий момент орбитальные данные (в формате TLE), формируемые на основе измерений СККП США и доступные для зарегистрированных пользователей на сайте https://www/space-track/org/, дважды в сутки в автоматическом режиме записываются в комплекс БД ГИАЦ 1.In order for the GIAC ASPOS OKP DB to contain complete and reliable information on spacecraft and events in near-Earth space, it is necessary to use information from leading foreign space organizations. First of all, this refers to the US Outer Space Monitoring System. At the moment, orbital data (in TLE format), generated on the basis of measurements of the UCCS of the USA and available for registered users on the website http: // www / space-track / org /, is automatically recorded twice a day in the GIAC 1 database complex.
Во время проведения международных тестовых кампаний по сопровождению схода с орбиты КО риска для членов IADC, на сайте https://mas15.esoc.esa.de:8000/ становится доступной база данных по падающим объектам, в которую участники этих тестовых кампаний могут записывать орбитальные данные в формате TLE, а в последнее время и в виде векторов состояния или элементов орбиты КО. Эти орбитальные данные также обрабатываются и записываются в БД ГИАЦ 1 АСПОС ОКП.During international test campaigns to support the departure from the orbit of the QO risk for IADC members, a database on falling objects becomes available on the site https://mas15.esoc.esa.de:8000/, in which participants of these test campaigns can record orbital data in the TLE format, and more recently in the form of state vectors or elements of the orbit of the QoS. These orbital data are also processed and recorded in the database GIAC 1 ASPOS OKP.
В комплексе БД ГИАЦ 1 АСПОС ОКП имеется целый ряд архивов, предназначенных для накопления и долговременного хранения информации. Вся измерительная информация, получаемая ГИАЦ 1 АСПОС ОКП, после соответствующего анализа систематизируется и попадает в эти архивы.In the complex of the DB GIAC 1 ASPOS OKP there are a number of archives designed for the accumulation and long-term storage of information. All measurement information received by GIAC 1 ASPOS OKP, after an appropriate analysis, is systematized and gets into these archives.
Покажем возможность осуществления изобретения, т.е. возможность его промышленного применения.We show the possibility of carrying out the invention, i.e. the possibility of its industrial application.
Приказом руководителя Федерального космического агентства от 23.11.2012 г. №240 принята в опытную эксплуатацию первая очередь автоматизированной системы предупреждения об опасных ситуациях в околоземном космическом пространстве (АСПОС ОКП). Таким образом, в составе наземного фрагмента АСПОС ОКП развернуты и функционируют аппаратно-программные комплексы, информационные системы и средства, компоненты из состава так называемого специального математического обеспечения (СМО).By order of the head of the Federal Space Agency dated November 23, 2012 No. 240, the first stage of the automated system for warning about dangerous situations in near-Earth space (ASPOS OKP) was put into trial operation. Thus, in the composition of the ground fragment of ASPOS OKP, hardware and software systems, information systems and tools, components from the composition of the so-called special mathematical support (SMO) are deployed and operate.
Для обеспечения функционирования осуществляющей данный способ автоматизированной системы к настоящему времени в рамках СМО разработаны, запрограммированы и апробированы пакеты программ, программные комплексы, процессы и процедуры по обработке целевой мониторинговой информации об опасных объектах техногенного и естественного происхождения. Структура данного СМО в целом соответствует конфигурации автоматизированной системы, то есть имеются соответствующие части СМО, размещаемые как на средствах главного информационно-аналитического центра 1, так и на средствах всех сегментов 2-6 системы. При этом каждая из частей СМО представляет собой программную реализацию определенной системы методик и алгоритмов по обработке присущей данному сегменту целевой мониторинговой информации.To ensure the functioning of the automated system that implements this method, to date, software packages, software systems, processes and procedures for processing targeted monitoring information about dangerous objects of technological and natural origin have been developed, programmed and tested. The structure of this QS as a whole corresponds to the configuration of the automated system, that is, there are corresponding parts of the QS placed both on the means of the main information-analytical center 1 and on the means of all segments 2-6 of the system. At the same time, each of the QS parts is a software implementation of a certain system of techniques and algorithms for processing target monitoring information inherent in this segment.
В целом, программные комплексы, процессы и процедуры имеют государственную регистрацию. Так, на «Программный комплекс визуализации космической обстановки и опасных ситуациях в околоземном космическом пространстве» выдано свидетельство о государственной регистрации №2013612415 от 27.02.2013, на «Программный комплекс выявления потенциально опасных объектов для контролируемых космических аппаратов» выдано свидетельство о государственной регистрации №2013612416 от 27.02.2013. Программа формирования телеграмм с баллистической информацией для обеспечения управления Международной космической станцией имеет свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ №2014611069 от 23.01.2014. Программа формирования стандартной баллистической информации для Международной космической станции имеет свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ №2014612289 от 24.02.2014.In general, software systems, processes and procedures have state registration. So, the State Registration Certificate No. 20133612415 dated February 27, 2013 was issued to the “Program complex for visualizing the space environment and dangerous situations in near-Earth space” on 02.27.2013, the State Registration Certificate No. 20133612416 dated from the “Software complex to identify potentially dangerous objects for controlled space vehicles” 02/27/2013. The program for the formation of telegrams with ballistic information to ensure control of the International Space Station has a certificate of state registration of computer programs No. 2014611069 of 01/23/2014. The program for the formation of standard ballistic information for the International Space Station has a certificate of state registration of computer programs No. 20144612289 of 02.24.2014.
Реализуемость СМО сегмента мониторинга астероидно-кометной опасности может быть осуществлена на основе программ собственной разработки, либо на основе использования разработанной сотрудниками университета штата Аризона (США) программы расчета последствий столкновений Земли с кометами и астероидами, которая называется Earth Impact Effects Program. Программой может воспользоваться любой, зайдя на сайт http:/www.lpl.arizona.edu/impacteffects/. Методика расчета описана в работе [Collins et al., 2005].The feasibility of the QS of the asteroid-comet hazard monitoring segment can be carried out on the basis of programs of own development, or on the basis of the use of the Earth Impact Effects Program, developed by employees of the University of Arizona (USA), for calculating the consequences of collisions of the Earth with comets and asteroids. Anyone can use the program by going to the site http: /www.lpl.arizona.edu/impacteffects/. The calculation procedure is described in [Collins et al., 2005].
Реализуемость наземного сегмента мониторинга астероидно-кометной опасности не вызывает сомнений. Так, в РФ уже существует сеть роботизированных телескопов МАСТЕР (Государственный астрономический институт имени Штернберга), входящая в Международную систему оповещения о гамма-всплесках. Они расположены в Кисловодске, Кауровке (под Екатеринбургом), в Иркутском университете, в Благовещенске, под Москвой (Востряково) и в Аргентине. Предполагается установить телескоп в Южной Африке и на острове Тенерифе (Канарские острова). Это 40-сантиметровые телескопы с полем зрения 2°×2° и проникающей способностью 20m.The feasibility of the ground segment for monitoring the asteroid-comet hazard is beyond doubt. So, in the Russian Federation there already exists a network of MASTER robotic telescopes (Sternberg State Astronomical Institute), which is part of the International Gamma-ray Burst Alert System. They are located in Kislovodsk, Kaurovka (near Yekaterinburg), at Irkutsk University, in Blagoveshchensk, near Moscow (Vostryakovo) and in Argentina. It is planned to install a telescope in South Africa and on the island of Tenerife (Canary Islands). These are 40 cm telescopes with a field of view of 2 ° × 2 ° and a penetration of 20m.
Разнесенные по долготе телескопы МАСТЕР позволяют в зимнее время вести практически круглосуточное наблюдение в Северном полушарии во всем оптическом диапазоне длин волн (от синего до ближнего инфракрасного). В случае попадания в поле зрения телескопа неизвестного объекта, которого нет в каталоге звезд, проводится его съемка и, если он идентифицируется как астероид, данные передаются в Центр малых планет, где по базе данных определяется, известный это объект или нет. Если объект новый, об этом сообщается всем обсерваториям.The MASTER telescopes spaced in longitude make it possible to conduct almost round-the-clock observation in the Northern Hemisphere in winter over the entire optical wavelength range (from blue to near infrared) in winter. If an unknown object that is not in the star catalog falls into the telescope’s field of view, it is surveyed and, if it is identified as an asteroid, the data is transmitted to the Center of Minor Planets, where the database determines whether this object is known or not. If the object is new, this is reported to all observatories.
Давно работают 10-метровые телескопы на Гавайях, на Канарских островах, 11-метровый в ЮАР, 12-метровый в Чили. Следует отметить, что наиболее удачным местом для продолжительного наблюдения объектов в Южном полушарии является Антарктида с ее благоприятным астроклиматом, где уже имеется американский 10-метровый телескоп на высоте около 4 тыс м и разворачивается китайская автоматическая обсерватория PLATO-A в самой высокой точке. Планируется создание телескопов следующего поколения, оснащенных сегментированными зеркалами (так как с увеличением диаметра зеркал непомерно растет их вес): гигантского 24-метрового телескопа «Магеллан» (GMT), 30-метрового (ТМТ) и «Исключительно большого телескопа» (OWL) со 100-метровым зеркалом и разрешением 0.001 угловой секунды, который проектируется для Европейской южной обсерватории в Чили. Все они начнут работать в 2016-2018 гг.For a long time, 10-meter telescopes have been operating in Hawaii, in the Canary Islands, 11-meter in South Africa, and 12-meter in Chile. It should be noted that the most successful place for long-term observation of objects in the Southern Hemisphere is Antarctica with its favorable astroclimate, where there is already an American 10-meter telescope at an altitude of about 4 thousand meters and the Chinese automatic observatory PLATO-A is unfolding at the highest point. It is planned to create next-generation telescopes equipped with segmented mirrors (as their weight increases excessively): the giant 24-meter Magellan telescope (GMT), the 30-meter (TMT) and the Exceptionally Large Telescope (OWL) with A 100-meter mirror and a resolution of 0.001 arc second, which is being designed for the European Southern Observatory in Chile. All of them will begin to work in 2016-2018.
Реализуемость космического сегмента мониторинга астероидно-кометной опасности также не вызывает сомнений. Очевидно, что требования к схеме построения и поисковым возможностям космического сегмента наблюдения околоземного космического пространства в значительной мере зависят от опасности объектов АКО и их характеристик, а отсюда и от требуемой оперативности их регистрации и мониторинга, а также от технической возможности космических телескопов и схемы их расположения. Так, подобной системой является возможный вариант системы наблюдения в проекте "Конус", который предусматривает размещение, по крайней мере, одного КА с телескопом на гелиоцентрической орбите, совпадающей с земной, в 10-15 млн км от Земли. Если зона наблюдения будет иметь угловые размеры около 60°, то подлежащая контролю площадь небесной сферы уменьшится почти на порядок по сравнению с наземными наблюдениями. Предложенное в проекте "Конус" размещение КА-телескопа позволит регистрировать астероиды, приближающиеся со стороны Солнца, которые наблюдать с Земли вообще невозможно.The feasibility of the space segment for monitoring the asteroid-comet hazard is also beyond doubt. Obviously, the requirements for the construction scheme and the search capabilities of the space segment for observing near-Earth space depend to a large extent on the danger of AKO objects and their characteristics, and hence on the required speed of their registration and monitoring, as well as on the technical capabilities of space telescopes and their layout . So, such a system is a possible version of the monitoring system in the "Cone" project, which provides for the placement of at least one spacecraft with a telescope in a heliocentric orbit, which coincides with the earth, 10-15 million km from the Earth. If the observation zone has an angular size of about 60 °, then the area of the celestial sphere to be controlled will decrease by almost an order of magnitude compared with ground-based observations. The spacecraft telescope placement proposed in the Cone project will make it possible to detect asteroids approaching from the side of the Sun, which are generally impossible to observe from the Earth.
С помощью оптико-электронных средств наблюдения в составе КА-телескопов сканирование рассматриваемой зоны может осуществляться с интервалом в несколько часов, достаточным для оперативного оповещения об опасности. Наблюдения в ИК- и УФ-диапазонах значительно расширят информацию о наблюдаемых объектах. Для контроля "мертвой зоны", возникающей при засветке Землей и Луной, можно будет использовать наземные средства или КА-телескопы, работающие на околоземной орбите. Эти же средства помогут обнаружить опасные тела в метеорных потоках. Уточнение траекторных и другие характеристик возможно радиолокационными средствами с применением методов радиоинтерферометрии. Базовыми для построения системы "Конус", как и других КА-систем, могут стать созданные в НПО им. С.А. Лавочкина и прошедшие натурную отработку КА типа "Око", "Аркон" и перспективные астрофизические космические обсерватории "Спектр" (журнал «Земля и Вселенная», 1997, №2; 1999, №2; 2000, №4 - [Д13]), а также КА, разработанные в других организациях и странах.Using optoelectronic surveillance tools as part of KA-telescopes, the scanning of the considered zone can be carried out with an interval of several hours, sufficient for prompt notification of danger. Observations in the infrared and ultraviolet ranges will significantly expand the information about the observed objects. To control the "dead zone" arising from exposure to the Earth and the Moon, it will be possible to use ground-based means or space telescopes operating in near-earth orbit. These same tools will help to detect dangerous bodies in meteor showers. Clarification of trajectory and other characteristics is possible by radar means using radio interferometry methods. The basis for the construction of the "Cone" system, as well as other KA-systems, can be created in NPO them. S.A. Lavochkina and spacecraft of the Oko and Arkon type and the astrophysical space observatories Spektr, which have passed field tests (Earth and Universe magazine, 1997, No. 2; 1999, No. 2; 2000, No. 4 - [D13]), as well as spacecraft developed in other organizations and countries.
Реализуемость процессов синхронизации по времени может быть обеспечена, например, патентом №2240265 «Способ определения точного времени появления небесного явления», - [Д14].The feasibility of time synchronization processes can be provided, for example, by patent No. 2240265 “A method for determining the exact time of the appearance of a celestial phenomenon”, - [D14].
Реализуемость свойства интероперабельности БД может быть осуществлена, например, на основе рекомендаций книги «Телекоммуникационные технологии и сети», авторы И.П. Норенков, В.А. Трудоношин, МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва 1999, - [Д16], а также статьи Е.В. Франгуловой «Классификация подходов к интеграции и интероперабельности информационных систем». Вестник АГТУ, серия «Управление, вычислительная техника и информатика», 2010. №2, - [Д17].The feasibility of the database interoperability property can be implemented, for example, on the basis of the recommendations of the book "Telecommunication Technologies and Networks", the authors I.P. Norenkov, V.A. Trudonoshin, MSTU. N.E. Bauman, Moscow 1999, - [D16], as well as articles by E.V. Frangulova "Classification of approaches to the integration and interoperability of information systems." Bulletin of ASTU, series "Management, Computing and Informatics", 2010. No. 2, - [D17].
Реализуемость вычислений фрагментов орбит полетов космических объектов по нескольким измерениям подтверждается патентами №№2150414 - [Д18], 2027144, - [Д19]. Технические средства, реализующие данный способ, описаны в источниках информации: «Распознавание в системах автоконтроля» / Шибанов Г.П., М.: Машиностроение, 1973, с. 176-188, - [Д20]; «Голографическое опознавание образов» / Василенко Г.И., М.: Советское радио, 1977, рис. 4.21, с. 282-283, - [Д21], а также описанием в научном журнале «Американского Института Аэронавтики и Астронавтики» (US) в публикации Mark Psiaki «Autonomous orbit determination for two spacecraft from relative position measurements)) за номером AIAA-98-4560, опубликованной 10.08.1998, - [Д22]; его адрес в Интернете: https://arc.aiaa.Org/doi/abs/10.2514/6.1998-4560.The feasibility of computing fragments of the orbits of flights of space objects in several dimensions is confirmed by patents No. 2150414 - [D18], 2027144, - [D19]. Technical means that implement this method are described in the information sources: “Recognition in systems of auto control” / Shibanov GP, M .: Mechanical Engineering, 1973, p. 176-188, - [D20]; “Holographic pattern identification” / G. Vasilenko, M.: Soviet Radio, 1977, Fig. 4.21, p. 282-283, - [D21], as well as a description in the scientific journal of the American Institute of Aeronautics and Astronautics (US) in Mark Psiaki's publication Autonomous orbit determination for two spacecraft from relative position measurements)) numbered AIAA-98-4560, published on 08/10/1998, - [D22]; his Internet address is: https://arc.aiaa.Org/doi/abs/10.2514/6.1998-4560.
Специально разработанный критерий - минимум среднего риска - приведен в статье «Обоснование требований к системам предупреждения об опасных ситуациях в ОКП на основе критерия минимума среднего риска», авторы: к.т.н. И.И. Олейников, П.В. Новиков / Ж. «Космонавтика и ракетостроение», ЦНИИмаш, №4, 2012 г., стр. 199-206, - [Д23], копия которой приведена в материалах Приложения 1.A specially developed criterion - a minimum of average risk - is given in the article "Justification of requirements for hazard warning systems in hazardous situations based on the criterion of minimum average risk", authors: Ph.D. I.I. Oleinikov, P.V. Novikov / J. "Cosmonautics and Rocket Engineering", TsNIImash, No. 4, 2012, pp. 199-206, - [D23], a copy of which is given in the materials of Appendix 1.
Осуществление процессов вычислений фрагментов орбит полетов космических объектов мониторинга по нескольким измерениям, а также расчет последствий столкновений Земли с объектами АКО выполняются соответствующими программами реализации определенной системы методик и алгоритмов по обработке на вычислительных средствах главного информационно-аналитического центра данных и целевой информации мониторинга, результаты выполнения которых учитывают при анализе и выработке рекомендаций по принятию решений в целях предупреждения и снижения возможного ущерба в условиях возникновения опасных ситуаций в ОКП и на Земле.The implementation of the processes of computing fragments of the orbits of flights of space monitoring objects by several measurements, as well as the calculation of the consequences of collisions of the Earth with the objects of AKO, are carried out by the corresponding programs for the implementation of a certain system of methods and algorithms for processing the main information-analytical data center and target monitoring information on the computer, the results of which take into account when analyzing and developing recommendations for decision-making in order to prevent and reduce I am of possible damage in the face of dangerous situations in the OKP and on Earth.
Примечание.Note.
Заявитель поместил в Приложениях 1 и 2 к материалам заявки дополнительные сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения, чтобы излишне не перегружать описание изобретения. Однако, если экспертиза сочтет целесообразным, заявитель не будет возражать на включении Приложений в состав описания.The applicant has placed in
Приложение 1Annex 1
Обоснование требований к системам предупреждения об опасных ситуациях в ОКП на основе критерия минимума среднего риска.Substantiation of requirements for hazard warning systems in OKP based on the criterion of minimum average risk.
И.И. Олейников, к.т.н, П.В. Новиков (ЦНИИ машиностроения)I.I. Oleinikov, Ph.D., P.V. Novikov (Central Research Institute of Mechanical Engineering)
Представляется подход для определения и обоснования оптимальных характеристик системы предупреждения об опасных ситуациях для решения вопросов, связанных с выявлением, сопровождением и оценкой риска возможных опасных сближений в ОКП, основанный на критерии минимума среднего риска.An approach is presented for determining and substantiating the optimal characteristics of a hazard warning system to address issues related to identifying, tracking and assessing the risk of possible dangerous encounters in OKP, based on the criterion of minimum average risk.
К настоящему времени в околоземном космическом пространстве (ОКП) накопилось (по данным различных источников) более 3000 тонн техногенного вещества. Общее количество обнаруженных и сопровождаемых объектов с диаметром более 10 см приближается к 22 тысячам. Из них порядка 1000 - действующие космические аппараты разных стран. Число тел размером от 1 см до 10 см достигло 600 тыс.To date, in near-Earth space (GC) has accumulated (according to various sources) more than 3000 tons of anthropogenic substances. The total number of detected and escorted objects with a diameter of more than 10 cm is approaching 22 thousand. Of these, about 1000 are operating spacecraft from different countries. The number of bodies ranging in size from 1 cm to 10 cm reached 600 thousand.
Пока количество вероятных столкновений двух КО не велико, но с каждым годом вероятность столкновений неуправляемых космических объектов с «защищаемыми» космическими объектами будет возрастать.While the number of probable collisions of two spacecraft is not large, but with each passing year the probability of collisions of uncontrolled space objects with "protected" space objects will increase.
Наиболее сложной задачей для системы предупреждения об опасных ситуациях является выявление, сопровождение и оценка риска возможных сближений КО с «защищаемыми» КА. При этом в течение определенного времени безопасности КА могут угрожать десятки космических объектов (размерами более 1 см), в числе которых могут быть как неуправляемые космические объекты, так и функционирующие КА, также возможны десятки, сотни сближений КА с объектами риска (каждый «КО риска» может сближаться с КА на нескольких витках подряд). Поэтому именно эта задача предъявляет самые жесткие требования к характеристикам системы.The most difficult task for a hazard warning system is identifying, tracking and assessing the risk of possible proximity of spacecraft to “protected” spacecraft. At the same time, over a period of time, dozens of space objects (with dimensions greater than 1 cm) can threaten the spacecraft’s safety, including unmanaged space objects and functioning spacecraft, as well as tens, hundreds of spacecraft’s proximity to risk objects (each “risk spacecraft” "May approach the spacecraft in several turns in a row). Therefore, it is this task that makes the most stringent requirements for the characteristics of the system.
При обеспечении безопасности полета КА основной задачей системы предупреждения об опасных ситуациях является не пропустить ни одно из возможных столкновений. При выполнении этого условия, существует две крайности:While ensuring the flight safety of the spacecraft, the main task of the hazard warning system is not to miss any of the possible collisions. When this condition is met, there are two extremes:
- считать, что вероятность столкновения пренебрежимо мала и в активных действиях по парированию возможного столкновения нет необходимости. В этом случае сохраняется вероятность потери аппарата.- consider that the probability of a collision is negligible and there is no need for active actions to counter a possible collision. In this case, the probability of losing the device remains.
- при каждом сближении «защищаемого» КА с «КО риска» принимать решение, что будет столкновение. В таком случае при каждом сближении проводятся активные действия по предотвращению столкновения, что ведет к большим затратам на проведение маневров уклонения и обеспечение выполнения целевых задач.- at each rapprochement of the “protected” spacecraft with the “risk KO”, make a decision that there will be a collision. In this case, at each approach, active actions are taken to prevent a collision, which leads to high costs for carrying out evasion maneuvers and ensuring the fulfillment of target tasks.
Необходимым условием обеспечения безопасного пролета «КО-риска» мимо «защищаемого» КА является оперативный контроль вектора промаха
Рис 1. Вектор промахаFigure 1. Slip Vector
Если
Выбор Rк достаточно важен: его занижение может приводить к пропуску реально опасного сближения, а неоправданное завышение - к частой «ложной тревоге» и выполнению дополнительных маневров уклонения по ее устранению, что увеличивает эксплуатационные затраты.The choice of R to is important enough: its underestimation can lead to the omission of a really dangerous approach, and unjustified overstatement can lead to frequent “false alarms” and additional evasion maneuvers to eliminate it, which increases operating costs.
Значение Rк зависит от точности навигации каждого «защищаемого» КА и «КО-риска».The value of R k depends on the navigation accuracy of each “protected” spacecraft and “CO-risk”.
Не имея точных измерений траектории КО и возможности надежно предсказывать столкновения 2-х КО, мы можем определять только вероятность столкновения и, если она оказалась достаточно велика, проводить маневр уклонения. При этом в подавляющем числе случаев на самом деле столкновения не было бы, поэтому принятые меры были «как бы лишними». Однако в тех исключительных случаях, когда столкновение должно было быть, «увод» КА позволяет его избежать.Without accurate measurements of the KO trajectory and the ability to reliably predict collisions of 2 KOs, we can only determine the probability of a collision and, if it turned out to be large enough, conduct an evasion maneuver. Moreover, in the overwhelming majority of cases, in fact, there would be no collision, so the measures taken were "as if unnecessary." However, in those exceptional cases when the collision was supposed to be, the SC “withdrawal” allows it to be avoided.
Решение о наличии или отсутствии столкновения может быть принято при двух взаимно исключающих условиях [2]:The decision on the presence or absence of a collision can be made under two mutually exclusive conditions [2]:
условие А1 - «столкновение есть»,condition A 1 - “there is a collision”,
условие А0 - «столкновения нет.condition A 0 - “no collision.
Каждому условию может соответствовать одно из решений:Each condition can correspond to one of the solutions:
решение
решение
При расчете вектора промаха
1) ситуация
2) ситуация
3) ситуация
4) ситуация
Перечисленным событиям соответствуют четыре вероятности, сумма которых равна единице:The listed events correspond to four probabilities, the sum of which is equal to one:
Принимая, что плотность вероятности положения объектов в пространстве распределена по нормальному закону с ошибкой σ, картину сближения в упрощенном виде можно представить на рисунке 2:Assuming that the probability density of the position of objects in space is distributed according to the normal law with an error σ, the approximation picture in a simplified form can be represented in Figure 2:
Левый график определяет положение «защищаемого» КА, положение которого, в большинстве случаев известно достаточно точно, правый - «КО-риска».The left graph determines the position of the "protected" spacecraft, the position of which, in most cases, is known quite accurately, the right one - "CO-risk".
Функция распределения плотности вероятности нахождения КА в определенной точке описывается выражением:The probability density function of the spacecraft at a certain point is described by the expression:
Функция распределения плотности вероятности нахождения КО-риска в определенной точке описывается выражением:The probability density function of finding the CO risk at a certain point is described by the expression:
где ρ - расстояние между ожидаемыми положениями «защищаемого» КА и КО-риска.where ρ is the distance between the expected positions of the “protected” spacecraft and the CO risk.
При наличии ошибок в определении вектора промаха ρ возможны неправильные решения - рисунок 3.If there are errors in determining the miss vector ρ, incorrect decisions are possible - Figure 3.
Каждому решению поставим в соответствие некоторую стоимость, при этом для безошибочных решений эту стоимость условимся считать равной нулю: sik(i=0,1; k=0,1), где s11=s00=0. Тогда систему обнаружения столкновения двух КО можно характеризовать средней стоимостью (математическим ожиданием стоимости) ошибочных решенийWe associate a certain value with each solution, while for error-free solutions we agree to consider this value equal to zero: s ik (i = 0.1; k = 0.1), where s 11 = s 00 = 0. Then the collision detection system of two COs can be characterized by the average cost (mathematical expectation of cost) of erroneous decisions
Лучшей из сравниваемых систем предупреждения можно тогда считать систему, удовлетворяющую критерию минимума среднего риска.The best of the compared warning systems can then be considered a system that meets the criterion of minimum average risk.
Из-за того что задание априорных вероятностей наличия и отсутствия столкновения P(A1) и Р(A0) на практике крайне затруднительно, определение вероятностей совмещения
При наличии столкновения качественными показателями являются соответствующие условные вероятности правильного обнаружения столкновенияIn the presence of a collision, qualitative indicators are the corresponding conditional probabilities of a correct collision detection
и пропуска столкновенияand skipping collisions
Поскольку соответствующие одному и тому же условию А1 решения
При отсутствии столкновения качественными показателями обнаружения являются условные вероятности ложной тревогиIn the absence of a collision, conditional probabilities of false alarm are qualitative indicators of detection.
и отсутствия столкновенияand lack of collision
причемmoreover
Используя приведенные соотношения (5)-(10), выражение (4) для средней стоимости ошибки можно представить в видеUsing the above relations (5) - (10), expression (4) for the average cost of error can be represented as
При рассмотрении зависимости среднего риска, видно, что оно зависит от параметров определяющих как систему предупреждения об опасных ситуациях в ОКП (
Любое закономерное принятие решения о наличии или об отсутствии столкновения может быть описано решающей функцией А*=А(y), которая в зависимости от значения γ принимает одно из двух значений: 0 и 1.Any logical decision on the presence or absence of a collision can be described by the decisive function A * = A (y), which, depending on the value of γ, takes one of two values: 0 and 1.
Вводя в общем случае произвольную решающую функцию, выражения для
Зависимость
В реальных условиях крайне сложно построить функцию стоимости среднего риска, так как не известны вероятности столкновения, определяющие опасность конкретной орбиты в ОКП. Можно лишь оценить эти значения, используя модель ОКП.In real conditions, it is extremely difficult to construct the average risk cost function, since the collision probabilities that determine the danger of a particular orbit in an OKP are not known. You can only evaluate these values using the OKP model.
Если рассмотреть несколько потенциальных систем предупреждения об опасных ситуациях в ОКП, то можно провести сравнение их показателей в одинаковых условиях опасности ОКП. В таком случае знания о параметрах ОКП и стоимостных характеристиках КА не так существенны.If we consider several potential warning systems about dangerous situations in an OKP, we can compare their indicators in the same hazard conditions of an OKP. In this case, knowledge of the parameters of the OKP and the cost characteristics of the spacecraft are not so significant.
Перепишем выражение стоимости среднего риска (11) следующим образом:We rewrite the expression for the cost of average risk (11) as follows:
гдеWhere
При этом критерий оптимизации характеристик системы по минимуму среднего риска сводится к так называемому весовому критериюIn this case, the criterion of optimizing the characteristics of the system for minimizing the average risk is reduced to the so-called weight criterion
Данный критерий показывает, что следует стремиться к увеличению «взвешенной» разности
Если при одинаковом весовом множителе l0 сравниваются две системы предупреждения, из которых первая является оптимальной, то в силу (16) можно написатьIf, with the same weight factor l 0 , two warning systems are compared, of which the first is optimal, then by (16) we can write
. .
Тогда при
Выражение , соответствующее весовому критерию, может быть представлено в виде:Expression corresponding to the weight criterion can be represented as:
гдеWhere
Согласно весовому критерию оптимальной является такая система, которая обеспечивает максимум интеграла (17). Чтобы выполнить это условие, достаточно для каждого у добиться наибольшего значения подынтегрального выражения за счет выбора решающей функции А*(y). Эта функция принимает только два значения: 0 или 1, так что подынтегральное выражение либо обращается в ноль, либо умножается на единицу. Чтобы достичь наибольшего значения всего интеграла в целом, достаточно обеспечить наибольшее значение подынтегрального выражения для каждого у, поэтому полагаем:According to the weight criterion, an optimal system is one that provides the maximum of integral (17). To fulfill this condition, it is enough for each y to achieve the highest value of the integrand by choosing the decisive function A * (y). This function takes only two values: 0 or 1, so that the integrand either vanishes or is multiplied by one. To achieve the greatest value of the entire integral as a whole, it is enough to provide the greatest value of the integrand for each y, therefore we assume:
1) А*(y)=1, если подынтегральное выражение при этом положительно;1) A * (y) = 1 if the integrand is positive;
2) А*(y)=0 в противном случае.2) A * (y) = 0 otherwise.
Поскольку плотность вероятности pКА(y) не может принимать отрицательных значений, то оптимальное правило решения задачи обнаружения может быть записано в виде:Since the probability density p KA (y) cannot take negative values, the optimal rule for solving the detection problem can be written as:
Величина l(y)=pК0(y)/pКА(y) называется отношением правдоподобия. Отношение правдоподобия характеризует, какую из гипотез о выполнении указанных взаимоисключающих условий следует считать более правдоподобной. Как и обе плотности вероятности, отношение правдоподобия не может выражаться отрицательным числом. Решение об отсутствии столкновения принимается, если отношение правдоподобия превышает пороговую величину l0, в противном случае принимается решение о наличии столкновения.The quantity l (y) = p K0 (y) / p KA (y) is called the likelihood ratio. The likelihood ratio characterizes which of the hypotheses on the fulfillment of these mutually exclusive conditions should be considered more plausible. Like both probability densities, the likelihood ratio cannot be expressed as a negative number. The decision about the absence of a collision is made if the likelihood ratio exceeds the threshold value l 0 , otherwise a decision is made about the presence of a collision.
Итак, критерием оптимального обнаружения критической полетной ситуации может служить критерий отношения правдоподобия, являющийся следствием общего критерия минимума среднего риска. Этот критерий наиболее удобен для практических расчетов.So, the criterion of likelihood ratio, which is a consequence of the general criterion of minimum average risk, can serve as a criterion for the optimal detection of a critical flight situation. This criterion is most convenient for practical calculations.
Используя (2) и (3), запишем выражение для определения отношения правдоподобия:Using (2) and (3), we write an expression for determining the likelihood ratio:
Зависимость l(y) показана на рисунке 4:The dependence l (y) is shown in Figure 4:
В силу монотонности хода кривой:Due to the monotonicity of the curve:
Таким образом, можно записать выражение вероятностей D и F как функцию от порогового значения:Thus, we can write the expression of the probabilities D and F as a function of the threshold value:
гдеWhere
Таким образом, величину порога можно выбирать непосредственно по заданному уровню вероятности пропуска столкновения, что соответствует критерию Неймана-Пирсона. Это позволяет избегать учета априорных данных о наличии или отсутствии столкновения при реальном проектировании системы.Thus, the threshold value can be directly selected for a given level of probability of missing a collision, which corresponds to the Neumann-Pearson criterion. This avoids the consideration of a priori data on the presence or absence of a collision in real system design.
Условная вероятность правильного принятия решения об отсутствии столкновения:The conditional probability of a correct decision on the absence of a collision:
или, в силу нечетности Ф(и)=-Ф(-и), окончательноor, due to the oddness of Ф (и) = - Ф (-и), finally
График зависимости стоимости среднего риска от Rk между «защищаемым» КА и КО риска представлен на рисунке 5:The graph of the dependence of the average risk cost on R k between the “protected” CA and risk CO is presented in Figure 5:
График стоимости среднего риска демонстрирует, что при принятии решения об отсутствии столкновения при Rk=0, стоимость риска соответствует стоимости потериThe average risk cost graph demonstrates that when deciding that there is no collision at R k = 0, the cost of risk corresponds to the cost of loss
аппарата. При принятии решения при Rk⇒∞, то есть приятие решения о столкновении при каждом опасном сближении, стоимость среднего риска соответствует стоимости проведения маневра уклонения.apparatus. When making a decision at R k ⇒∞, that is, making a decision about a collision at each dangerous approach, the cost of the average risk corresponds to the cost of the evasion maneuver.
Минимум функции s(Rk) соответствует оптимальному значению порога для принятия решения о наличии или отсутствии столкновения.The minimum of the function s (R k ) corresponds to the optimal threshold for deciding on the presence or absence of a collision.
Среднее значение точности определения положения КО за 8 часов до «встречи» наThe average value of the accuracy of determining the position of the
сегодняшнее время составляет порядка 1 км. Расчеты показывают, что при улучшении средней точности до 500 м средний риск уменьшается на 30%. При этом, для решения задачи АСПОС ОКП на момент сближения двух КО для обеспечения этих точностей необходимо иметь для разных классов орбит следующие точности определения положения КО:Today's time is about 1 km. Calculations show that when the average accuracy improves to 500 m, the average risk is reduced by 30%. At the same time, to solve the ASPOS OKP problem at the time of approaching two spacecraft to ensure these accuracy it is necessary to have the following accuracy of determining the spacecraft location for different classes of orbits:
гдеWhere
σг - ошибка в радиальном направлении,σ g - error in the radial direction,
σn - ошибка в продольном направлении,σ n is the error in the longitudinal direction,
σb - ошибка в поперечном направлении.σ b - error in the transverse direction.
Геометрические характеристики эллипсоида ошибок сопровождения показывают, что ошибки σг и σb меньше в 5-10 раз чем σn, что сопоставимо с размерами КА.The geometric characteristics of the tracking error ellipsoid show that the errors σ g and σ b are 5–10 times smaller than σ n , which is comparable with the dimensions of the spacecraft.
Выводы.Findings.
Таким образом, требования к системе могут предъявляться, с использованием предложенного подхода, через ошибку сопровождения КА и КО и вероятности характеристики предупреждения об опасных ситуациях в ОКП.Thus, the requirements for the system can be presented, using the proposed approach, through the error of tracking the spacecraft and spacecraft and the likelihood of characterizing the warning of dangerous situations in the RC.
Основным параметром для принятия решения о наличии или об отсутствии столкновения «защищаемого» КА с «КО-риска» является пороговое значение расстояния между «КО-риска» и «защищаемым» КА, для их безопасного пролета. Значение порогового расстояния зависит от точности навигации каждого «защищаемого» КА и «КО-риска».The main parameter for making a decision about the presence or absence of a collision of a “protected” spacecraft with a “CO-risk” is the threshold value of the distance between the “CO-risk” and the “protected” SC, for their safe passage. The value of the threshold distance depends on the navigation accuracy of each “protected” spacecraft and “CO-risk”.
Предложен подход для определения и обоснования оптимальных характеристик системы предупреждения об опасных ситуациях для решения вопросов, связанных с выявлением, сопровождением и оценкой риска возможных опасных сближений в ОКП, основанный на критерии минимума среднего риска.An approach is proposed for determining and justifying the optimal characteristics of a hazard warning system to address issues related to identifying, tracking and assessing the risk of possible dangerous encounters in OKP, based on the criterion of minimum average risk.
Список литературыBibliography
1. Олейников И.И., Аксенов О.Ю., Павлов В.П. Стратегия расчета вероятности безопасного порога сближения двух космических объектов: Вестник Московского авиационного института, Ракетно-космическая техника. 2012 г.;1. Oleinikov I.I., Aksenov O.Yu., Pavlov V.P. A strategy for calculating the probability of a safe approach threshold for two space objects: Bulletin of the Moscow Aviation Institute, Rocket and Space Technology. 2012;
2. Теоретические основы радиолокации. Под ред. Ширмана Я. Д.; учебное пособие для вузов. М., изд-во «Советское радио», 1970, стр. 560;2. Theoretical foundations of radar. Ed. Shirmana Y. D .; textbook for universities. M., publishing house "Soviet Radio", 1970, p. 560;
3. Крамер Г. Математические методы статистики. Изд-во иностранной литературы, 1948 г.;3. Kramer G. Mathematical methods of statistics. Publishing House of Foreign Literature, 1948;
4. Канценбоген М.С. Характеристики обнаружения. Изд-во «Советсткое радио», 1965 г.;4. Kanzenbogen M.S. Detection characteristics. Publishing house "Soviet Radio", 1965;
5. Шилин В., Олейников И. Область контроля - космическое пространство: Воздушно-космическая оборона, информационно-аналитическое издание. 2007. Электрон. текст. Режим доступа: https://www.vko.ru/DesktopModules/Articles/Articles View.aspx?tabID=320&ItemID=351 &mid=2869&wvercion=Staging.5. Shilin V., Oleinikov I. Area of control - outer space: Aerospace defense, information and analytical publication. 2007. Electron. text. Access mode: https://www.vko.ru/DesktopModules/Articles/Articles View.aspx? TabID = 320 & ItemID = 351 & mid = 2869 & wvercion = Staging.
Приложение 2
Основные свойства системThe main properties of systems
Определение «системы», как разъясняется в теории систем и системном анализе, включает такие ее главные свойства, как целостность, структурность, организованность и функциональность.The definition of "system", as explained in systems theory and system analysis, includes its main properties such as integrity, structure, organization and functionality.
Целостность системы означает, что каждый элемент системы вносит вклад в реализацию целевой функции системы.The integrity of the system means that each element of the system contributes to the implementation of the objective function of the system.
Структурность - это упорядоченность системы, определенный набор и расположение элементов со связями между ними. Между функцией и структурой системы существует взаимосвязь, как между философскими категориями содержанием и формой. Изменение содержания (функций) влечет за собой изменение формы (структуры), но и наоборот.Structurality is the orderliness of the system, a specific set and arrangement of elements with connections between them. There is a relationship between the function and structure of the system, as between philosophical categories of content and form. A change in the content (functions) entails a change in form (structure), but also vice versa.
Организованность - сложное свойство систем, заключающиеся в наличие структуры и функционирования (поведения). Непременной принадлежностью систем являются их компоненты, именно те структурные образования, из которых состоит целое и без чего оно не возможно.Organization is a complex property of systems consisting in the presence of structure and functioning (behavior). An indispensable accessory of systems is their components, namely those structural formations of which the whole consists and without which it is not possible.
Функциональность - это проявление определенных свойств (функций) при взаимодействии с внешней средой. Здесь же определяется цель (назначение системы) как желаемый конечный результатFunctionality is a manifestation of certain properties (functions) when interacting with the external environment. It also defines the goal (purpose of the system) as the desired end result
При этом особое значение приобретает такое свойство системы, как эмерджентность, которое достигается посредством определенных взаимосвязей и взаимодействий элементов системы и проявляющееся в возникновении новых свойств, которыми элементы системы не обладают.At the same time, such a property of the system as emergence, which is achieved through certain interconnections and interactions of the elements of the system and manifested in the emergence of new properties that the elements of the system do not possess, is of particular importance.
Следует отметить, что целостность и эмерджентность - основные интегративные свойства системы, а наличие интегративных свойств является одной из важнейших черт системы как таковой.It should be noted that integrity and emergence are the main integrative properties of the system, and the presence of integrative properties is one of the most important features of the system as such.
ЛитератураLiterature
1. Качала В.В. Основы теории систем и системного анализа. Учебное пособие для вузов. М.: Горячая линия - Телеком, 2007, 216 с.1. Kachala VV Fundamentals of systems theory and systems analysis. Textbook for universities. M .: Hot line - Telecom, 2007, 216 p.
2. Анфилатов B.C., Емельянов А.А. Кукушкин А.А. Системный анализ в управлении. - М.: Финансы и статистика, 2003. - 368 с.2. Anfilatov B.C., Emelyanov A.A. Kukushkin A.A. System analysis in management. - M.: Finance and Statistics, 2003. - 368 p.
3. Системный анализ и принятие решений: Словарь-справочник: Учебное пособие для вузов / Под ред. В.Н. Волковой. В.Н. Козлова. - М.: Высш. шк. 2004. - 616 с.3. System analysis and decision-making: Glossary-reference: Textbook for universities / Ed. V.N. Volkova. V.N. Kozlova. - M .: Higher. school 2004 .-- 616 p.
4. Прангишвили И.В. Энтропийные и другие системные закономерности: Вопросы управления сложными системами. - М.: Наука, 2003. - 128 с.4. Prangishvili I.V. Entropy and other systemic laws: Issues of managing complex systems. - M .: Nauka, 2003 .-- 128 p.
Claims (11)
где: s10 - стоимость ложной тревоги, то есть стоимость проведения маневра;
Р(А0) - вероятность отсутствия столкновения;
F - условная вероятность ложной тревоги;
- весовой множитель;
s01 - стоимость пропуска столкновения, то есть стоимость ущерба;
Р(А1) - вероятность столкновения;
- условная вероятность пропуска столкновения,
по которому выбирают в качестве оптимальной тот вариант предупреждения об опасных ситуациях, у которого наименьшая вероятность ложной тревоги среди сравниваемых вариантов с учетом того, что условная вероятность пропуска столкновения у остальных вариантов не больше, чем у оптимального, при этом учитывают, что минимум стоимости среднего риска достигают устремлением к максимуму выражения , в связи с чем заменяют последнее на интеграл:
где: - условная вероятность отсутствия столкновения;
- весовой множитель;
- условная вероятность пропуска столкновения;
pKA(y) - плотность вероятности положения космического аппарата в пространстве;
- отношение правдоподобия, характеризует, какую из гипотез о выполнении указанных взаимоисключающих условий следует считать более правдоподобной;
pKО(y) - плотность вероятности положения опасных космических объектов в пространстве,
получают наибольшее значение подынтегрального выражения за счет выбора решающей функции А*(y), которая может принимать только два значения: 0 или 1, так, что подынтегральное выражение либо обращается в ноль, либо умножается на единицу, для чего полагают:
-A*(y)=1, если подынтегральное выражение при этом положительно;
-A*(y)=0 в противном случае,
и принимают решение на основе критерия , то есть, если отношение правдоподобия превышает пороговую величину l0, то принимают решение об отсутствии опасной ситуации, если отношение правдоподобия меньше пороговой величины l0, то принимают решение о наличии опасной ситуации.2. The method according to p. 1, characterized in that in order to reduce the average risk and achieve emergence as the main integrative property of the system approach, the criterion of minimum average risk is used, according to which when identifying advantages by comparing several potential decision-making options, use the expression for cost estimates medium risk:
where: s 10 - the cost of false alarm, that is, the cost of maneuvering;
P (A 0 ) is the probability of the absence of a collision;
F - conditional probability of false alarm;
- weighting factor;
s 01 is the cost of missing the collision, that is, the cost of damage;
P (A 1 ) is the probability of a collision;
- conditional probability of missing a collision,
according to which the option of warning about dangerous situations is chosen as optimal, for which the least likelihood of false alarm is among the compared options, taking into account the fact that the conditional probability of skipping a collision for the remaining options is not greater than the optimal one, while taking into account that the minimum cost medium risk is achieved by striving for maximum expression , and therefore replace the latter with an integral:
Where: - conditional probability of no collision;
- weighting factor;
- conditional probability of missing a collision;
p KA (y) is the probability density of the position of the spacecraft in space;
- the likelihood ratio characterizes which of the hypotheses on the fulfillment of these mutually exclusive conditions should be considered more plausible;
p KО (y) is the probability density of the position of dangerous space objects in space,
get the largest value of the integrand by choosing the decisive function A * (y), which can take only two values: 0 or 1, so that the integrand either vanishes or is multiplied by unity, for which they assume:
-A * (y) = 1 if the integrand is positive;
-A * (y) = 0 otherwise,
and make a decision based on the criterion that is, if the likelihood ratio exceeds a threshold value l 0 , then a decision is made that there is no dangerous situation, if the likelihood ratio is less than a threshold value l 0 , then a decision is made about a dangerous situation.
- БД по запускам космических аппаратов;
- БД (архив данных) по космическим аппаратам и другим наблюдаемым космическим объектам техногенного происхождения с основными их характеристиками;
- БД (реестр) функционирующих космических аппаратов и орбитальных группировок;
- БД по событиям, произошедшим в околоземном космосе в результате космической деятельности (взрывы, опасные сближения, плановые маневры и стыковки и их результаты, сходы с орбиты и т.п.);
- БД (каталог) космических объектов риска, находящихся на этапе завершения орбитального полета;
- БД (каталог) по опасным космическим объектам, сближающимся с МКС и другими сопровождаемыми космическими аппаратами;
- БД по техногенному засорению околоземного космического пространства и мероприятиям, противодействующим накоплению космического мусора;
- БД по траекторным измерениям и орбитальным данным космических аппаратов и космическим объектам, поступающим от разных источников информации;
- БД с результатами определения орбит космических объектов по измерительным данным,
- БД с результатами прогнозов времени и места падения космических объектов, сходящих (сошедших) с орбиты;
- БД с результатами прогнозов опасных сближений неуправляемых космических объектов с сопровождаемыми космическими аппаратами;
- БД по гелиогеофизическим параметрам атмосферы;
- БД с параметрами используемых геодинамических моделей, астрономических, геодезических и других констант и данных, используемых при решении баллистико-навигационных задач полета космических объектов;
- БД по моделям ненаблюдаемой фракции космического мусора;
- БД нормативно-правовой документации по вопросам ограничения объемов космического мусора;
- БД (пополняемый каталог) объектов естественного происхождения (астероидов, комет и других объектов), орбиты которых опасно пересекают орбиту Земли и орбиты сопровождаемых космических аппаратов.10. The automated system according to claim 8, characterized in that the composition of the subsystem for collecting and storing information includes basic information tools called databases - databases, necessary to ensure the completeness and constant monitoring and functioning of the system and its structural elements in accordance with their implementation tasks, for example:
- DB for spacecraft launches;
- DB (data archive) on spacecraft and other observable space objects of technogenic origin with their main characteristics;
- DB (register) of functioning spacecraft and orbital constellations;
- DB on events that occurred in near-Earth space as a result of space activities (explosions, dangerous proximity, planned maneuvers and dockings and their results, descent from orbit, etc.);
- DB (catalog) of space risk objects at the stage of completion of orbital flight;
- DB (catalog) for dangerous space objects approaching the ISS and other escorted spacecraft;
- DB on technogenic pollution of near-Earth space and measures to counteract the accumulation of space debris;
- DB on trajectory measurements and orbital data of spacecraft and space objects coming from different sources of information;
- DB with the results of determining the orbits of space objects from the measurement data,
- DB with the results of forecasts of the time and place of the fall of space objects descending (descending) from orbit;
- DB with the results of forecasts of dangerous proximity of uncontrolled space objects with escorted spacecraft;
- DB on heliogeophysical parameters of the atmosphere;
- A database with the parameters of the used geodynamic models, astronomical, geodetic and other constants and data used in solving ballistic-navigation problems of flight of space objects;
- DB on models of unobserved fraction of space debris;
- DB regulatory documents on the limitation of space debris;
- DB (updated catalog) of objects of natural origin (asteroids, comets and other objects), whose orbits dangerously cross the Earth’s orbit and the orbits of the spacecraft escorted.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014132472/11A RU2570009C1 (en) | 2014-08-06 | 2014-08-06 | Warning of danger in near-earth space and on earth and acs to this end |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014132472/11A RU2570009C1 (en) | 2014-08-06 | 2014-08-06 | Warning of danger in near-earth space and on earth and acs to this end |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2570009C1 true RU2570009C1 (en) | 2015-12-10 |
Family
ID=54846381
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014132472/11A RU2570009C1 (en) | 2014-08-06 | 2014-08-06 | Warning of danger in near-earth space and on earth and acs to this end |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2570009C1 (en) |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2611587C1 (en) * | 2015-12-23 | 2017-02-28 | Игорь Владимирович Рябов | Base station for remote probing of atmosphere |
RU2659379C1 (en) * | 2017-07-25 | 2018-06-29 | Акционерное общество "Корпорация космических систем специального назначения "Комета" | Method of the geostationary region survey for the space debris elements and other objects observation from space craft on the semi-diurnal high-elliptic orbit |
CN109323698A (en) * | 2018-12-03 | 2019-02-12 | 西安四方星途测控技术有限公司 | Space target meteorology multi-model tracking and guiding technology |
RU2684253C1 (en) * | 2018-02-09 | 2019-04-04 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" | Space debris near the geostationary orbit detection and monitoring method |
RU2705027C2 (en) * | 2017-12-28 | 2019-11-01 | Юрий Николаевич Разумный | Satellite system of continuous global survey of the near-space |
RU2705031C2 (en) * | 2017-12-28 | 2019-11-01 | Юрий Николаевич Разумный | Method of construction of a satellite system of continuous global survey of the near-space |
CN113359834A (en) * | 2021-06-22 | 2021-09-07 | 中国民用航空总局第二研究所 | Unmanned aerial vehicle operation monitoring method, system and monitoring platform |
CN114612011A (en) * | 2022-04-20 | 2022-06-10 | 京东科技控股股份有限公司 | Risk prevention and control decision method and device |
CN114973783A (en) * | 2022-08-02 | 2022-08-30 | 中国人民解放军63921部队 | Spatial target collision early warning criterion optimization method |
RU2796623C1 (en) * | 2022-06-30 | 2023-05-29 | Акционерное общество "Навигационно-информационные системы" | Administration system for risks and elimination of consequences of emergencies |
CN116667915A (en) * | 2023-07-31 | 2023-08-29 | 中国卫通集团股份有限公司 | Real-time information intelligent decision-making method and system based on satellite navigation and tele-navigation integration |
CN116719247A (en) * | 2023-08-10 | 2023-09-08 | 北京国星创图科技有限公司 | Digital space simulation system and method |
CN118444030A (en) * | 2024-07-02 | 2024-08-06 | 浙江省辐射环境监测站(生态环境部辐射环境监测技术中心) | Regional electromagnetic environment real-time monitoring device and monitoring method based on data analysis |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001080158A1 (en) * | 2000-04-18 | 2001-10-25 | Carmel Systems Llc | Space weather prediction system and method |
JP2002220099A (en) * | 2001-01-26 | 2002-08-06 | National Aerospace Laboratory Of Japan Mext | Automatic monitoring and detection method and system for flight object |
RU2349513C2 (en) * | 2007-04-13 | 2009-03-20 | Валерий Александрович Меньшиков | International aerospace automated system for monitoring of global geophysical events and prediction of natural and anthropogenic disasters (iasasm) |
RU2465729C2 (en) * | 2010-12-07 | 2012-10-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" | International global monitoring aerospace system (igmas) |
-
2014
- 2014-08-06 RU RU2014132472/11A patent/RU2570009C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001080158A1 (en) * | 2000-04-18 | 2001-10-25 | Carmel Systems Llc | Space weather prediction system and method |
JP2002220099A (en) * | 2001-01-26 | 2002-08-06 | National Aerospace Laboratory Of Japan Mext | Automatic monitoring and detection method and system for flight object |
RU2349513C2 (en) * | 2007-04-13 | 2009-03-20 | Валерий Александрович Меньшиков | International aerospace automated system for monitoring of global geophysical events and prediction of natural and anthropogenic disasters (iasasm) |
RU2465729C2 (en) * | 2010-12-07 | 2012-10-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр имени М.В. Хруничева" | International global monitoring aerospace system (igmas) |
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2611587C1 (en) * | 2015-12-23 | 2017-02-28 | Игорь Владимирович Рябов | Base station for remote probing of atmosphere |
RU2659379C1 (en) * | 2017-07-25 | 2018-06-29 | Акционерное общество "Корпорация космических систем специального назначения "Комета" | Method of the geostationary region survey for the space debris elements and other objects observation from space craft on the semi-diurnal high-elliptic orbit |
RU2705027C2 (en) * | 2017-12-28 | 2019-11-01 | Юрий Николаевич Разумный | Satellite system of continuous global survey of the near-space |
RU2705031C2 (en) * | 2017-12-28 | 2019-11-01 | Юрий Николаевич Разумный | Method of construction of a satellite system of continuous global survey of the near-space |
RU2684253C1 (en) * | 2018-02-09 | 2019-04-04 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" | Space debris near the geostationary orbit detection and monitoring method |
CN109323698A (en) * | 2018-12-03 | 2019-02-12 | 西安四方星途测控技术有限公司 | Space target meteorology multi-model tracking and guiding technology |
CN109323698B (en) * | 2018-12-03 | 2021-05-11 | 中科星图(西安)测控技术有限公司 | Space target merle multi-model tracking and guiding method |
CN113359834A (en) * | 2021-06-22 | 2021-09-07 | 中国民用航空总局第二研究所 | Unmanned aerial vehicle operation monitoring method, system and monitoring platform |
CN114612011A (en) * | 2022-04-20 | 2022-06-10 | 京东科技控股股份有限公司 | Risk prevention and control decision method and device |
RU2796623C1 (en) * | 2022-06-30 | 2023-05-29 | Акционерное общество "Навигационно-информационные системы" | Administration system for risks and elimination of consequences of emergencies |
CN114973783A (en) * | 2022-08-02 | 2022-08-30 | 中国人民解放军63921部队 | Spatial target collision early warning criterion optimization method |
CN116667915A (en) * | 2023-07-31 | 2023-08-29 | 中国卫通集团股份有限公司 | Real-time information intelligent decision-making method and system based on satellite navigation and tele-navigation integration |
CN116667915B (en) * | 2023-07-31 | 2023-10-27 | 中国卫通集团股份有限公司 | Real-time information intelligent decision-making method and system based on satellite navigation and tele-navigation integration |
CN116719247A (en) * | 2023-08-10 | 2023-09-08 | 北京国星创图科技有限公司 | Digital space simulation system and method |
CN116719247B (en) * | 2023-08-10 | 2023-11-03 | 北京国星创图科技有限公司 | Digital space simulation system and method |
RU2813696C1 (en) * | 2023-10-03 | 2024-02-15 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Института астрономии Российской академии наук | Method for detecting space debris objects and pointing spacecraft at them using laser scanning of space |
CN118444030A (en) * | 2024-07-02 | 2024-08-06 | 浙江省辐射环境监测站(生态环境部辐射环境监测技术中心) | Regional electromagnetic environment real-time monitoring device and monitoring method based on data analysis |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2570009C1 (en) | Warning of danger in near-earth space and on earth and acs to this end | |
National Research Council et al. | Continuing Kepler's quest: Assessing Air force space command's astrodynamics standards | |
National Research Council et al. | Limiting future collision risk to spacecraft: an assessment of NASA's meteoroid and orbital debris programs | |
Buzzi et al. | Assessment of constellation designs for earth observation: Application to the TROPICS mission | |
RU2465729C2 (en) | International global monitoring aerospace system (igmas) | |
JP2024113700A (en) | Collision avoidance support program, collision avoidance support system, satellite constellation project apparatus, rocket launching project apparatus, debris removal project apparatus, space insurance management project apparatus, space object management project apparatus, and space condition monitoring project apparatus | |
Jakhu et al. | Critical issues related to registration of space objects and transparency of space activities | |
Fujimoto et al. | Association of optical tracklets from a geosynchronous belt survey via the direct Bayesian admissible region approach | |
Jedicke et al. | Earth and space-based NEO survey simulations: prospects for achieving the Spaceguard Goal | |
Newman | The NASA robotic conjunction assessment process: overview and operational experiences | |
Baker-McEvilly et al. | A comprehensive review on Cislunar expansion and space domain awareness | |
Shustov | The role of science in the study and prevention of space hazards | |
Colombi et al. | Multi-objective parallel optimization of geosynchronous space situational awareness architectures | |
Thompson et al. | Model-based conceptual design optimization methods: Disaggregated weather system follow-on | |
Isoletta et al. | Uncertainty-aware Cube algorithm for medium-term collision risk assessment | |
General | United Nations | |
Rebold et al. | ICESat‐2 Constraint Analysis and Monitoring System (CAMS) | |
Blacketer et al. | Attitude characterisation of space objects using optical light curves | |
Pavlova et al. | Development of the Common Classification of Hazard Events in Near-Earth Space | |
Clark et al. | Preatmospheric detection of a meter-sized Earth impactor | |
Jung et al. | Conjunction Assessment-Flow Automation Support Tool in KARI: From Design to Operations | |
Ingram et al. | ExoALERT: 1 Year of AI-Enabled Space Traffic Management Services at GEO | |
Bogari | Exploring the Relationship Between the Growing Number of Satellites and Space Debris in Low Earth Orbit, and People's Perception of Space Debris Environmental Impacts | |
Menshikov et al. | The Conception of the International Global Monitoring Aerospace System (IGMASS) | |
Rodgers et al. | Benefits of a European space weather programme |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |