Помощь в учёбе, очень быстро...
Работаем вместе до победы

Разработка комплексной методики анализа эффективности систем дистанционного зондирования земли на базе малых космических аппаратов

Диссертация: Разработка комплексной методики анализа эффективности систем дистанционного зондирования земли на базе малых космических аппаратов
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

При разработке средств ДЗЗ необходимо учитывать, что качество решения социально-экономических задач зависит от информативности данных, формируемых бортовой целевой аппаратурой, оперативности и точности передачи этих данных потребителю, а также эффективности способов их последующего анализа. Параметры технических средств к началу их практического использования должны удовлетворять требования… Читать ещё >

Содержание

  • СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
  • ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ РАЗ- 11 ВИТИЯ КОСМИЧЕСКИХ СИСТЕМ ДЗЗ, В ТОМ ЧИСЛЕ НА БАЗЕ МАЛЫХ КА
    • 1. 1. Сравнительный анализ зарубежного и отечественно- 11 го опыта создания космических систем ДЗЗ
    • 1. 2. Обоснование создания космической системы ДЗЗ на 34 базе малых КА
    • 1. 3. Постановка задачи проектирования космической 38 системы ДЗЗ на базе малых КА
  • ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СИСТЕМНОГО 49 ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОРБИТАЛЬНОГО И НАЗЕМНОГО СЕГМЕНТОВ КОСМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ДЗЗ
    • 2. 1. Методика определения стоимости проектирования 49 малых КА ДЗЗ
    • 2. 2. Методика определения затрат на изготовление малых 55 КА ДЗЗ
    • 2. 3. Методика оценки эффективности системы ДЗЗ
  • ГЛАВА 3. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИ- 68 РОВАНИЯ ДЗЗ НА ОСНОВЕ МКА
    • 3. 1. Принципы определения облика (вариантов) построе- 68 ния систем ДЗЗ на базе малых КА
    • 3. 2. Оценка эффективности функционирования проекта 69 системы ДЗЗ на базе спутников «Метеор-ЗМ» № 1 и «Монитор-Э»
    • 3. 3. Оценка эффективности функционирования проекта 88 системы ДЗЗ на базе 5 проектируемых микроспутников

Разработка комплексной методики анализа эффективности систем дистанционного зондирования земли на базе малых космических аппаратов (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Актуальность темы

Космические средства дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) получили в настоящее время широкое применение во всем мире. Неуклонно растет разнообразие создаваемых типов космических аппаратов (КА) ДЗЗ и общее их количество. Получаемая ими космическая информация используется для решения многочисленных хозяйственных и научных задач мониторинга природной среды. На этой основе достигается ощутимое повышение эффективности производственной деятельности в таких областях, как общегеографическое и тематическое картографирование, землеустройство и землепользование, контроль источников загрязнения окружающей среды и наблюдение за экологической обстановкой в целом, гидротехника и мелиорация, лесное хозяйство, планирование и обеспечение поиска полезных ископаемых, прокладка рациональных маршрутов и снижение аварийности морского и иного транспорта, океанология и рыбное хозяйство и т. д. Важнейшее значение имеют также многолетние ряды космических данных ДЗЗ для проведения климатологических исследований, изучения Земли как целостной экологической системы, обеспечения различных изысканий и работ в интересах океанографии, океанологии, гляциологии и других отраслей науки.

Последние годы характеризуются резким ростом числа космических программ ДЗЗ, а также существенным изменением их технического, организационного, маркетингового характера. Заметен разрыв «сверхцентрализованных программ», связанных с запуском тяжелых, космических платформ и эксплуатацией затратоемких приемных и архивных центров, от стремительно растущих программ запуска малых космических аппаратов, а также развивающейся распределенной инфраструктуры приема, хранения, распространения ДЗЗ. При этом начинают лидировать программы, демонстрирующие не только наибольшую технологическую, но и «политическую» (с точки зрения ценовой и маркетинговой политики) гибкость: граница открытого и бесплатного доступа смещается в сторону более высокого разрешения (NOAA — EOS), в централизованных программах (Landsat 7, Aster) конкурентоспособным преимуществом становится политика свободного распространения и копирования данных (copyright free), в коммерческих — открытость информационных интерфейсов и гибкость лицензионной политики (RADARSAT, 1RS).

При разработке средств ДЗЗ необходимо учитывать, что качество решения социально-экономических задач зависит от информативности данных, формируемых бортовой целевой аппаратурой, оперативности и точности передачи этих данных потребителю, а также эффективности способов их последующего анализа. Параметры технических средств к началу их практического использования должны удовлетворять требования, потребителей и соответствовать техническому уровню, не уступающему уровню лучших зарубежных аналогов.

Одним из вариантов создания современной ДЗЗ является применение малых космических аппаратов (MECA) в ее орбитальном сегменте, что позволяет обслужить большое число потребителей со своими требованиями в отношении получаемой информации.

Поэтому разработка принципов и методов создания космических систем ДЗЗ на базе MICA является актуальной научно-технической задачей, имеющей прикладное значение.

Объект исследования — система ДЗЗ на базе МКА с различными вариантами построения орбитальной группировки.

Предмет исследования — система ДЗЗ на базе МКА и анализ эффективности ее функционирования.

Целью работы является повышение эффективности функционирования систем ДЗЗ на базе МКА.

Методы исследования основаны на методах системного анализа, элементах теории вероятностей, имитационного моделирования, а также параметрического анализа.

Научная новизна результатов работы состоит в разработке комплексной методики анализа эффективности функционирования систем ДЗЗ на базе МКА, включающей методику оценки эффективности функционирования системы ДЗЗ по различным показателям (оперативность и периодичность наблюдения, производительность, время наблюдения заданной территории), методику расчета стоимости проектирования МКА ДЗЗ, методику расчета затрат на изготовление МКА ДЗЗ.

Практическая значимость результатов работы заключается в создании программно-методического обеспечения, позволяющего проводить комплексную оценку эффективности систем ДЗЗ на базе МКА, а также рекомендациях по созданию космических систем ДЗЗ на базе МКА, в том числе с использованием спутников «Метеор-ЗМ № 1» и «Монитор-Э» в различных комплектациях и проектируемых низкоорбитальных МКА для мониторинга заданных территорий Российской Федерации. При этом:

1. Разработано комплексное программно-методическое обеспечение для создания и оценки эффективности систем ДЗЗ на базе МКА, включающее:

•методику расчета стоимости создания МКА ДЗЗ;

•методику расчета затрат на изготовление МКА ДЗЗ;

•методику оценки эффективности функционирования системы ДЗЗ по различным показателям:

— оперативности наблюдения;

— периодичности наблюдения;

— времени наблюдения заданной территории;

— минимально необходимого времени для полного накрытия наблюдаемой территории.

2. Представлены обосновывающие расчеты, результаты анализа и сформулированы соответствующие рекомендации по созданию космических систем ДЗЗ на базе МКА.

Результаты, представленные в работе, использованы при создании реальных проектов систем ДЗЗ на базе MECA в ФГУП «ГКНПЦ имени М.В.Хруничева», ФГУП «ГНПРКЦ „ЦСКБ-Прогресс“», ФГУП «НПО им. С.А.Лавочкина», ГУ «НИЦ „Планета“», а также в учебном процессе кафедры «Системный анализ и управление» МАИ. Внедрение (использование) результатов работы подтверждается соответствующими актами.

Достоверность полученных результатов подтверждается корректным использованием предлагаемых методов и моделей, а также их соответствием результатам разработки и эксплуатации известных космических систем ДЗЗ.

Апробация результатов работы. Основные результаты исследований опубликованы в 30 статьях и тезисах докладов, в том числе в 4 статьях в изданиях из рекомендованного ВАК Минобрнауки России перечня, неоднократно представлялись автором и обсуждались на международных конгрессах- -конференциях и симпозиумах, а также на научных семинарах кафедры «Системный анализ и управление» МАИ.

На защиту выносится:

1. Комплексная методика анализа эффективности функционирования систем ДЗЗ на базе МКА по различным показателям (оперативность и периодичность наблюдения, производительность, время наблюдения заданной территории) с учетом стоимости на создание МКА ДЗЗ.

2. Программно-методическое обеспечение, позволяющее проводить комплексную оценку эффективности систем ДЗЗ на базе МКА.

3. Результаты сравнительного анализа эффективности целевого функционирования различных проектов систем ДЗЗ с применением предложенной методики и соответствующие рекомендации по созданию КС ДЗЗ на базе МКА.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 3 разделов, заключения, списка литературы из 82 наименований и 3 приложений. Объем основного текста диссертации составляет 102 страницы машинописного текста, включает 37 рисунков, 16 таблиц.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В результате проведенных в работе исследований решена актуальная научно-техническая задача разработки комплексной методики анализа эффективности систем ДЗЗ на базе МКА. Получены следующие основные научные и практические результаты, прошедшие апробацию на реальных проектах ДЗЗ на базе МКА:

1. Разработана комплексная методика анализа эффективности систем ДЗЗ по различным показателям (оперативности наблюденияпериодичности наблюденияпроизводительностивремени наблюдения заданной территории), включая расчет стоимости проектирования и затрат на изготовление МКА ДЗЗ.

2. Разработано программно-методическое обеспечение для проведения имитационного моделирования процесса целевого функционирования систем ДЗЗ с различными вариантами построения орбитальных группировок.

3. Проведен сравнительный анализ некоторых орбитальных группировок ДЗЗ на базе МКА и даны рекомендации по созданию соответствующих систем ДЗЗ:

• КА «Метеор-ЗМ № 1» и «Монитор-Э» в различных комплектациях;

• проектируемых микроспутников, предназначенных для мониторинга территории Российской Федерации.

4. Проведен анализ состояния и определены основные тенденции развития отечественных и зарубежных космических средств ДЗЗ на базе МКА.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Аванпроект ИСС природно-ресурсного назначения, ФКА, ФГУП РНИ-ИКП, ФГУП ГКНПЦ им. М. В. Хруничева, ФГУП ЦНИИМАШ, ФГУП ЦКН- М- 2004 г.
  2. В.Н. и др. Радиолокационные станции с цифровым синтезированием апертуры антенны. — М- Радио и связь, 1996 г.
  3. С., Гершензон В. Е. Космические системы дистанционного зондирования Земли. — М., 1997.
  4. В.Е., Смирнов Е. В., Элиас В. В. «Информационные технологии в управлении качеством среды обитания». — М- Academia, 2003 г.
  5. И.А. — «Новый российский космический аппарат дистанционного зондирования Земли"Монитор-Э», II Международная конференция «Земля из космоса — наиболее эффективные решения», г. Москва, 2005 г
  6. Ю.Глазкова И. А. «Комплексная космическая система дистанционного зондирования Земли «Монитор», журнал «Аэрокосмический курьер», № 1 (25), 2003 г.
  7. И.А. «Космическая система ДЗЗ «Монитор», участие в Глобальной системе мониторинга окружающей среды и безопасности — GMES», симпозиум «Космическая промышленность России и Украины в XXI веке», г. Париж, 2001 г.
  8. И.А. «Позитивный опыт эксплуатации КА «Монитор-Э», журнал «Аэрокосмический курьер», № 2 (50), 2007 г.
  9. И.А. «Программа дистанционного зондирования-Земли «Монитор», V Международный симпозиум по малым космическим аппаратам, г. Ля Боль, Франция, издательство Французского космического агентства, 2000 г.
  10. И.А. «Программа дистанционного зондирования Земли ГКНПЦ им. М.В.Хруничева», Информационный бюллетень ГИС — Ассоциации № 1 (23), г. Москва, 2000 г.
  11. И.А. «Успешное завершение летных испытаний КА ДЗЗ «Монитор-Э», журнал «Аэрокосмический курьер», № 2 (44), 2006 г.
  12. И.А. «Центр Хруничева создает «Монитор», журнал «Новости космонавтики», том 12 № 1 (228), г. Москва, 2002 г.
  13. И.А. «Что мешает сотрудничеству с Европой?», Авивционно-космическая газета, № 3 (9) март 2004 г.
  14. И.А., Михайлов Е. В., Горохова М. А. — «Основные направления использования космической информации, получаемой с космического аппарата «Монитор-Э», 31-й Международный симпозиум по дистанционному зондированию Земли, г. Санкт-Петербург, 2005 г.
  15. И.А., Михеев О. В., Панфилов A.C., Положенцев А.Е., Хатулев
  16. И.А., Михеев О. В., Панфилов A.C., Хатулев В. А. «Малый космический аппарат дистанционного зондирования Земли «Монитор-Э» разработки ГКНПЦ им. М. В. Хруничева и создание орбитальной группировки на его основе», МАИ, г. Евпатория, 2004 г.
  17. И.А., Нестеренко A.A. «Система ДЗЗ на основе малых КА», журнал «Аэрокосмический курьер», № 1 (37), 2005 г.
  18. И.А., Серо В., Берль Р. «Общеевропейская система мониторинга окружающей среды GES», Международная конференция EURISY, г. Москва, 1999 г.
  19. И.А., Соколов O.A. «Первые авиакосмические салоны нового тысячелетия в Азии», 2000 г.
  20. И.А., Шкарин В. Е., Стефанский М. А. «Развитие программы дистанционного зондирования Земли ГКНПЦ им. М.В.Хруничева», I Международная конференция «Земля из космоса — наиболее эффективные решения», г. Москва, 2003 г.
  21. И.А., Юрченко Б. А. «Система дистанционного зондирования Земли ГКНПЦ им. М.В.Хруничева», Ш Международный симпозиум Международной академии астронавтики (IAA), г. Берлин, 2001 г.
  22. И.А., Юрченко Б. А., Седельников В. П., Лукашевич Е. Л. «Использование детальной цифровой космической информации в интересах Роскартографии. (первый отечественный опыт — космический аппарат «Монитор») «, журнал «Геодезия и картография», № 4, 2006.
  23. В.А., Лукашевич В. А., Стрельцов В. А., Космические системы дальнего наблюдения Земли // Ежегодный обзор. — М.: ГИС-Ассоциация, 1999. Вып. 4 (1998). — с. 26 — 35.
  24. A.B., Лихачев Ю. А. Космические системы дистанционного зондирования Земли // Ежегодный обзор. М.: ГИС-Ассоциация, 1999. — Вып. 4 (1998). — с. 83 — 92.
  25. Д. Лоули, А. Максвелл «Факторный анализ как статистический метод». — М- Мир 1969 г. 37.3акон Российской Федерации об обеспечении единства измерений. 1993 г.
  26. Ю.П. Основы космического природоведения. — М.: Геодезиздат, 1999.
  27. И.А., Коростелев А. Н., Нараева М. К., Панфилов A.C., Романов A.B. Контроль энергетических характеристик многозональных сканирующих устройств ИСЗ «Pecypc-Ol» // Исследование Земли из космоса. 1991. № 2. С. 34−43.
  28. Концепция создания космической системы для мониторинга природной среды, М. РКА, 1994 г.
  29. Координационно-аналитический центр дистанционного зондирования Земли ГКНПЦ им. Хруничева. Эскизный проект. Пояснительная записка УАЮВ.466 515.001 ПЗ. Книга 1. Координационно-аналитический центр. -НИИ ТП, М., 2000, С. 143.
  30. Космическая система «Ресурс» для исследования природных ресурсов Земли и контроля окружающей среды. Оперативная подсистема «Ресурс-О» для наблюдения суши: Справочное пособие / под ред. Гусева Л. И. и др. М., Главкосмос, 1988.
  31. Космические снимки Земли. ИПРЖР, 2002 г.
  32. Космические снимки Земли. Спутнико-оптические снимки Земли с высоким разрешением, ИПРЖР, 2001 г.
  33. В.В., Бобронников В. Т., Красилыпиков М. Н., Нестеренко О. П., Федоров A.B. «Спутниковые системы мониторинга». МАИ, 2000 г.
  34. Материал: Первая Международная конференция «Земля из космоса наиболее эффективные решения». М., 2003 г.
  35. Материалы международной конференции «Малые спутники. Новые технологии, миниатюризация. Области эффективного применения в XXI веке». М. 1998- 2000- 2002 г.
  36. Межведомственные методики определения затрат на опытно-конструкторские работы и серийных образцов (комплексов) космических средств. 1/11 070. Организация «Агат», 1987 г.
  37. А.Ф. Фотографические средства и их эксплуатация: JL: МО СССР, 1984 г.-576 с.
  38. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов (Вторая редакция). Официальное издание. М.: Экономика, 2000 г.
  39. Ю.Г. Характеристики эффективности дистанционного зондирования Земли космическими системами, Научные труды МГУЛ, № 302(11), 1999 г.
  40. Наземный комплекс приема и первичной обработки информации КА системы ДЗЗ ГКНПЦ им. Хруничева. Инженерная записка. РНИИ КП, М., 2000 г., с. 148.
  41. Научно-технический отчет «Анализ задач контроля чрезвычайных ситуаций и требований к информации ДЗЗ, используемой для их решения», ГУП «Экспертно-инновационный центр» ГУ ГОЧС г. Москвы, М., 1999 г.
  42. Научно-технический отчет «Анализ российских и зарубежных космических программ ДЗЗ и требований потребителей к космической информации». ЦНИИМАШ, 1999 г.
  43. Научно-технический отчет «Разработка предложений по формированию облика координационно-аналитического центра службы GES», ПЗИИПЦ «Природа», М., 1999 г.
  44. Основы синтеза системы летательных аппаратов, под ред. A.A. Лебедева, М., Машиностроение, 1987 г.
  45. Отчет «Анализ задач охраны водных ресурсов и требований к средствам ДЗЗ, используемым для их решения», 11 И, С-Петербург, 1999 г.
  46. Отчет «Анализ методов и средств дистанционного зондирования Земли для решения задач геоэкологического и геологического картирования», ГНПП «Аэрогеология», М., 1998 г.
  47. Отчет о выполнении научно-исследовательской работы по теме «Разработка требований к средствам дистанционного зондирования Земли в интересах лесоведения и лесного хозяйства», Международный институт леса, М., 1998 г.
  48. A.C., Глазкова И. А., Оценка точности предполетной радиометрической калибровки оптико-электронной съемочной аппаратуры видимого и ближнего ИК диапазонов длин волн // Исследование Земли из космоса. 2003 г. № 5. С. 43 50.
  49. A.C., Метрологические аспекты измерений оптических характеристик системы «поверхность Земли-атмосфера» по результатам съемки из космоса // Исследование Земли из космоса. 2002 г. № 5. С. 15 — 21.
  50. Положение РК-98 «О порядке создания серийного производства и эксплуатации ракетных и космических комплексов». Постановление Правительства РФ от 22.07.98 № 819−31.
  51. Программа научных и прикладных исследований в ходе летно-конструктивной эксплуатации КА «Монитор-Э». М., Академия наук Российской Федерации, 2001 г., с. 22.
  52. РМГ 29−99 Рекомендации по межгосударственной стандартизации. Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Основные термины и определения.
  53. Справочник по надежности и эффективности, т. 8 «Эффективность систем», М., Машиностроение, 1990 г.
  54. Технический отчет по составной части технического предложения «Разработка технологии системного управления, орбитального построения и целевого использования ИСС», М., «Интелтех», 2003.
  55. Техническое предложение на интегрированную спутниковую систему. Книга 4. Пути развития ИСС и ее инфраструктуры в целях построения эффективной системы ДЗЗ. РНИИ КП. М., 2003.
  56. A.M., Гош С.К. Дистанционное зондирование и географические информационные системы. М.: Техносфера, 2008. 312 с.
  57. А.А., Чернявский Г. М. Орбиты спутников дистанционного зондирования Земли. Лекции и упражнения. М.: Радио и связь. 2004. 200 с.
  58. Г. М., Бартенев В. А. Орбиты спутников связи. М.: Связь, 1978. 240 с.
  59. Herbert J. Kramer «Observation of the Earth and its Environment Survey of Missions and Sensors». Springer-Varlag, New-York Inc., 1995.
  60. Herbert J. Kramer, Observation of the Earth and Its Environment. Survey of Missions and Sensors, 4rd Enlarged Edition: Berlin: Springer-Varlag, 2001.
  61. Hovis W.A., Knoll J.S., Smith G.R. Aircraft Measurements for Calibration of Orbiting Spacecraft Sensor // Appl. Opt. 1985. V.24 № 3. P. 407−410.
  62. Price J.C. Calibration Comparison for the Landsat 4 and 5 Multispectral Scanners and Thematic Mappers // Appl. Opt. 1989. V.28 № 3. P. 465−471.79.Space News, 2000 2002.
  63. Small Satellites for Earth Observation, 3rd International Symposium of the International Academy of Astronautics, Berlin, April 2−6, 2001.
  64. Small Satellites for Earth Observation, 4th International Symposium of the International Academy of Astronautics, Berlin, April 2−6, 2003.
  65. Small Satellites for Earth Observation, 5th International Symposium of the International Academy of Astronautics, Berlin, April 4−8, 2005.
Заполнить форму текущей работой

Пора сдавать?