Регистрация / Вход
Прислать материал

Создание нового поколения высокоточных систем прецизионной навигации и управления космическими аппаратами

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.740.11.5070
Организация
ГАИШ МГУ
Руководитель работ
Турышев Вячеслав Геннадьевич
Продолжительность работ
2009 - 2010, 14 мес.
Бюджетные средства
3 млн
Внебюджетные средства
0 млн

Информация отсутствует

Этапы проекта

1
20.07.2009 - 05.12.2009
АННОТАЦИЯ РАБОТ,
ВЫПОЛНЕННЫХ НА ПРОМЕЖУТОЧНОМ ЭТАПЕ № 1
«Теоретические исследования, создание моделей физических эффектов, создание компьютерных программ навигации и управления КА» государственного контракта с Федеральным агентством по науке
и инновациям от «10» июля 2009 г. № 02.740.11.5070.


Шифр:
«2009-1.5-508-008-048»
Период выполнения этапа
Июль 2009 г.- 05.12.2009 г.
Исполнитель:
Государственное научное учреждение Государствен­ный Астрономический институт имени П.К. Штернбер­га Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (ГАИШ), г. Москва.
Цель работы
Разработка и создание нового поколения высокоточных интеллектуальных систем навигации и управления ра­кетно-космической техникой (включая построение фи­зических моделей и соответствующие компьютерные программы), а также применение новых разработок в целях обеспечения работы предстоящих Российских космических миссий (Радиоастрон, Миллиметрон и др.).
Целью выполнения НИР должно являться обеспе­чение развития устойчивого и эффективного взаимо­действия с российскими учеными, работающими за ру­бежом, закрепление их в российской науке и образова­нии, использование их опыта, навыков и знаний для развития отечественной системы науки, образования и высоких технологий.

1.Наименование разрабатываемой продукции
Пакет компьютерных программ нового поколения для решения задач высокоточной навигации и управления космическими аппаратами (КА), как в ближнем, так и в дальнем космосе, а именно:
1. создания высокоточной модели движения и ориентации КА (с учётом влияния целого ряда сил гравитационной и негравитационной природы),
2. разработки алгоритмов формирования и анализа различных типов навигационных данных (с учётом новейших технологий в области реляти­вистской навигации, астрометрии и небесной механики),
3. создания алгоритмов, моделей и методов обработки этих данных.

2. Характеристика выполненных на этапе работ по созданию продукции
2.1. На первом этапе работ алгоритмы редукции наблюдений астрономических объектов и ИСЗ доработаны с учетом релятивистских пост-постньютоновских поправок. Созданы и протестированы программы расчета положения и движения пункта наблюдения с миллиметровой точностью. Эти программы согласованы с программой расчета кеплеровского движения спутника. Характеристики программных продуктов подтверждаются сравнением с результатами аналогичных зарубежных программных комплексов. Предложены и обоснованы методы повышения стабильности и улучшения точности небесной системы координат, основанной на внегалактических радиоисточниках (активных ядрах галактик, квазарах и блазарах).
2.2. Алгоритмы и программы расчетов координат и временных поправок, созданные коллективом, несколько уступают по точности данным JPL и NASA (США), но превосходят соответствующие продукты Европейского космического агентства. Методы улучшения точности небесной системы координат, разработанные в ходе исполнения проекта, являются лучшими в мире, т.к. основаны на новаторской идее учета физических моделей наблюдаемых внегалактических радиоисточников, служащих стандартами координат.
2.3. Особенностями исследования является широкое применение подробных физических моделей наблюдений, включая модели источников излучения, среды распространения и регистрирующей аппаратуры. В области программной реализации комплекса особенностями являются следование самым современным международным стандартам координатно-временного обеспечения, тщательное тестирование и использование наиболее надежных численных алгоритмов.
2.4. На отчетном этапе коллективом созданы следующие объекты интеллектуальной собственности. Опубликована статья:
1. Zharov, V.E.; Sazhin, M.V.; Sementsov, V.N.; Kuimov, K.V.; Sazhina, O. S. Physical origins for variations in the apparent positions of quasars, Astronomy Reports, Volume 53, Issue 7, pp.579-589. Publication Date: 07/2009
Находится в печати статья:
2. V. E. Zharov, M. V. Sazhin, V. N. Sementsov, K. V. Kuimov, O.S. Sazhina and N.T. Ashimbaeva The celestial reference frame stability and apparent motions of the radio sources In: Relativity in Fundamental Astronomy. Proceedings IAU Symposium No. 261, 2009 S. A. Klioner, P. K. Seidelman & M. H. Soffel, eds.
3. Области и масштабы использования полученных результатов
3.1. Разработанные методы и созданные на их основе программы, после завершения тестирования и наращивания функциональности на следующих этапах работ, могут быть использованы: в российских космических программах, в частности, при работе спутника «Радиоастрон», при совершенствовании функционирования системы ГЛОНАСС и в будущих космических миссиях; для нужд службы точного времени; при подготовке специалистов по астрономии и другим специальностям, связанным с координатно-временным и навигационным обеспечением, а также с космической деятельностью. Использование создаваемой продукции позволяет достичь точности определения параметров вращения Земли на уровне пикосекунд времени, точности определения координат на уровне миллиметров на Земле, сантиметров в околоземном пространстве и нескольких метров для более дальних космических миссий.
3.2. В настоящее время программа ARIADNA используется для определения параметров вращения Земли, а также в учебном процессе (защищены два диплома и готовятся к защите еще два дипломника-специалиста). Программа определения орбиты находится в стадии тестирования.
3.3. По итогам этапа плановые индикаторы и показатели слегка превышены (опубликованы две статьи вместо одной). Появление комплекса навигационых программ, независимого от зарубежных организаций и отличающегося от имеющихся в ИПМ и ИПА РАН, позволит повысить надежность и увеличить точность навигационной деятельности. На следующих этапах добавление в пакет программы оптимизации маневров космических аппаратов позволит за счет экономии бортовых ресурсов увеличить возможности будущих космических проектов. Активизация исследовательской деятельности по координатно-временному обеспечению позволит закреплять в сфере науки и образования несколько специалистов в год (в настоящее время ближайшие планы есть у трех студентов-дипломников).

4. Выводы
Работа над проектом продвигается успешно. Небольшое отставание в реализации полного пакета навигационных программ связано с тем, что первый этап проекта состоит в основном в разработке теоретических моделей.
Развернуть
2
01.01.2010 - 30.04.2010
2.1. Улучшение физических моделей
тропосферы, ионосферы в радио и
лазерных наблюдениях.
2.2. Совершенствование методик и
измерительной аппаратуры лазерной
локации Луны и КА для достижения
точности выше 1 мм
2.3. Продолжение разработки и
создания пакета компьютерных
программ и алгоритмов обработки
данных и анализа траекторных
решений.
2.4. Создание компьютерной
программы нового поколения для
решения задач навигации и управления
КА с использованием современных
методов радионавигации КА, радио и оптической дальномерии планет и
Луны, а также методов пульсарной
астрометрии.
Развернуть
3
01.05.2010 - 01.09.2010
3.1. Проведение тестовых испытаний
пакета программ для работы с
синтетическими данными предстоящих
космических миссий.
3.2. Разработка проекта технического
задания для системы навигации,
ориентации и контроля КА для
космической миссии «Миллиметров».
3.3. Разработка программы внедрения
результатов НИР в образовательный
процесс.
3.4. Проведение патентных
исследовании и регистрация
прикладных пакета программ
3.5. Проведение научных семинаров,
подготовка научно-методических
материалов для докладов на научных
конференциях
Развернуть

Программа

Программа "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009 - 2013 годы

Программное мероприятие

1.5 Проведение научных исследований коллективами под руководством приглашенных исследователей
Продолжительность работ
2012 - 2013, 13 мес.
Бюджетные средства
1,88 млн
Организация
ИНАСАН
профинансировано
Тема
Разработка научно-технических решений по повышению автономности функционирования компонент Национальной информационной спутниковой системы на основе перспективных методов и средств высокоточной навигации и управления движением космических аппаратов
Продолжительность работ
2014 - 2016, 27 мес.
Бюджетные средства
58,5 млн
Количество заявок
3
Тема
Разработка технологии радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами реального времени для высокоточной навигации.
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
6 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка технологий микросенсорики и волоконной оптики и создание на их основе широкого класса изделий функциональной электроники для нового поколения интеллектуальных систем навигации и управления
Продолжительность работ
2007 - 2009, 23 мес.
Бюджетные средства
150 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка базовых серийных технологий изделий микроэлектроники: микроэлектронных устройств различных типов (микропроцессоры для систем управления космическими аппаратами).
Продолжительность работ
2011 - 2012, 17 мес.
Бюджетные средства
0 млн
Количество заявок
0
Тема
Фундаментальные исследования физических процессов в электрических ракетных двигателях (ЭРД) нового поколения, использование ЭРД при осуществлении космических полетов, интеграция и взаимодействие ЭРД с космическим аппаратом (КА) и его системами.
Продолжительность работ
2008, 3 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Количество заявок
1