Метод определения высоты неизвестного космического объекта для оценки величины наклонной дальности в задачах вычисления орбит по угловым оптическим измерениям

Авторы

  • Василина Сергеевна Баранова Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Александр Александрович Cпиридонов Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Владимир Леонидович Козлов Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Дмитрий Владимирович Ушаков Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Владимир Алексеевич Саечников Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

Ключевые слова:

космический объект, оптические измерения, орбитальные параметры

Аннотация

Представлен метод оценки высоты неизвестного космического объекта в приближении околокругового орбитального движения, который использован для корректирующего расчета параметра наклонной дальности и определения двух радиус-векторов положения на основе оптических угловых измерений. В методе начального определения орбиты использованы два радиус-вектора двух областей обнаружения неизвестного спутника по опорному спутнику-маске. Высота орбиты для двух областей угловых измерений обнаруженного спутника Indefix/Ariane 42p определена с ошибкой в 2,1 и 2,2 км соответственно при расчетном значении высоты в модели SGP, равном 752,2 км. В результате вычислений корректирующих значений на основе данных высоты ошибка наклонной дальности не превысила 3 км. Проведен сравнительный анализ результатов начального определения орбиты обнаруженного спутника Indefix/Ariane 42p на основе оценки наклонной дальности через величину проекции линейной скорости на плоскость кадра, а также с использованием коррекции наклонной дальности через оценку высоты орбиты космического объекта.

Биографии авторов

  • Василина Сергеевна Баранова, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

    научный сотрудник кафедры физики и аэрокосмических технологий факультета радиофизики и компьютерных технологий

  • Александр Александрович Cпиридонов, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

    кандидат физико-математических наук, доцент; доцент кафедры физики и аэрокосмических технологий факультета радиофизики и компьютерных технологий

  • Владимир Леонидович Козлов, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

    доктор технических наук, профессор; профессор кафедры квантовой радиофизики и оптоэлектроники факультета радиофизики и компьютерных технологий

  • Дмитрий Владимирович Ушаков, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

    доктор физико-математических наук, доцент; декан факультета радиофизики и компьютерных технологий факультета радиофизики и компьютерных технологий

  • Владимир Алексеевич Саечников, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

    доктор физико-математических наук, профессор; заведующий кафедрой физики и аэрокосмических технологий факультета радиофизики и компьютерных технологий

Библиографические ссылки

  1. Vallado DA. Fundamentals of astrodynamics and applications. 4th edition. Hawthorne: Microcosm Press; 2013. XXII, 1106 p. (Space technology library).
  2. Herrick S. Astrodynamics. Volume 1, Orbit determination, space navigation, celestial mechanics. London: Van Nostrand Reinhold Company; 1971. XXVI, 540 p.
  3. Escobal PR. Methods of orbit determination. Huntington: R. E. Krieger; 1976. XIX, 479 p.
  4. Battin RH. An introduction to the mathematics and methods of astrodynamics. Reston: American Institute of Aeronautics and Astronautics; 1999. XXXII, 799 p. (Przemieniecki JS, editor. AIAA education series).
  5. Bate RR, Mueller DD, White JE. Fundamentals of astrodynamics. New York: Dover Publications; 1971. XII, 455 p.
  6. Christian JA. Initial orbit determination from only heading measurements. Journal of Spacecraft and Rockets. 2023;60(4):1169–1175. DOI: 10.2514/1.A35593
  7. Kazemi S, Azad NL, Scott KA, Oqab HB, Dietrich GB. Orbit determination for space situational awareness: a survey. Acta Astronautica. 2024;222:272–295. DOI: 10.1016/j.actaastro.2024.06.015.
  8. Lei X, Wang K, Zhang P, Pan T, Li H, Sang J, et al. A geometrical approach to association of space-based very short-arc LEO tracks. Advances in Space Research. 2018;62(3):542–553. DOI: 10.1016/j.asr.2018.04.044.
  9. Fossà A, Armellin R, Delande E, Losacco M, Sanfedino F. A multifidelity approach to robust orbit determination. Acta Astronautica. 2024;214:277–292. DOI: 10.1016/j.actaastro.2023.10.040.
  10. Gronchi GF, Dimare L, Milani A. Orbit determination with the two-body integrals. Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy. 2010;107(3):299–318. DOI: 10.1007/s10569-010-9271-9.
  11. Milani A, Gronchi GF, Vitturi MDM, Knežević Z. Orbit determination with very short arcs. I admissible regions. Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy. 2004;90(1–2):57–85. DOI: 10.1007/s10569-004-6593-5.
  12. Cai H, Yang Y, Gehly S, Wu S, Zhang K. Improved tracklet association for space objects using short-arc optical measurements. Acta Astronautica. 2018;151:836–847. DOI: 10.1016/j.actaastro.2018.07.024.
  13. Bakhshiyan BT, Sukhanov AA, Fedyaev KS. Estimation of the determination accuracy of orbit parameters of the Apophis asteroid from measurement results. Cosmic Research. 2010;48(5):417–423. DOI: 10.1134/S0010952510050072.
  14. Mironov VV. A technique for estimating the space debris density from the data of onboard recording systems. Cosmic Research. 2003;41(3):204–208. DOI: 10.1023/A:1023395300193.
  15. Baranova V, Spiridonov A, Ushakov D, Kozlov V, Cherny V, Saetchnikov V. Geometric approach to determining the space object orbit altitude using angles-only measurements. In: Institute of Electrical and Electronics Engineers. Proceedings of 11th International workshop on metrology for aerospace; 2024 June 3–5; Lublin, Poland. [S. l.]: Institute of Electrical and Electronics Engineers; 2024. p. 173–177. DOI: 10.1109/MetroAeroSpace61015.2024.10591574.
  16. Baranova V, Spiridonov A, Ushakov D, Saetchnikov V. The resident space object detection method based on the connection between the Fourier domain image of the video data difference frame and the orbital velocity projection. Journal of Astronomy and Space Sciences. 2024;41(3):159–170. DOI: 10.5140/JASS.2024.41.3.159.
  17. Kovalevsky J, Seidelmann PK. Fundamentals of astrometry. Cambridge: Cambridge University Press; 2004. 422 p.
  18. Zhi Z, Qu H, Tao S, Zheng L, Ying Sh, Zhu H. The design of cone and pendulum scanning mode using dual-camera with multi-dimensional motion imaging micro-nanosatellite. Remote Sensing. 2022;14(18):4613–4641. DOI: 10.3390/rs14184613.
  19. Pineau D, Felicetti L. Design of an optical system for a Multi-CubeSats debris surveillance mission. Acta Astronautica. 2023;210:535–546. DOI: 10.1016/j.actaastro.2023.04.027.
  20. Баранова ВС, Спиридонов АА, Ушаков ДВ, Саечников ВА. Метод начального определения орбиты космического объекта по ограниченным данным угловых оптических измерений. Приборы и методы измерений. 2025;16(2):121–132. DOI: 10.21122/2220-9506-2025-16-2-121-132.
  21. Spiridonov A, Baranova V, Ushakov D, Saetchnikov V, Kenko Z, Zasmuzhats D, et al. University mobile optical surveillance system for low-Earth space object orbit determination. In: Institute of Electrical and Electronics Engineers. Proceedings of 9th International workshop on metrology for aerospace; 2022 June 27–29; Pisa, Italy. [S. l.]: Institute of Electrical and Electronics Engineers; 2022. p. 566–570. DOI: 10.1109/MetroAeroSpace54187.2022.9855955.
  22. Спиридонов АА, Баранова ВС, Саечников ВА, Ушаков ДВ. Моделирование построения региональной группировки наноспутников путем попутного запуска с различных космодромов. Журнал Белорусского государственного университета. Физика. 2022;2:50–59. DOI: 10.33581/2520-2243-2022-2-50-59.

Загрузки

Дополнительные файлы

Опубликован

2025-09-15

Выпуск

№ 2 (2025): Журнал Белорусского государственного университета. Физика

Раздел

Приборы и методы исследований

Лицензия

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).

Как цитировать

(1)
Баранова, В. С.; Cпиридонов А. А.; Козлов, В. Л.; Ушаков, Д. В.; Саечников, В. А. Метод определения высоты неизвестного космического объекта для оценки величины наклонной дальности в задачах вычисления орбит по угловым оптическим измерениям. Журнал Белорусского государственного университета. Физика 2025, вып. 2, 4-18.