1 1 КВНО-201315 -19 апреля 2013 г., г. Санкт-Петербург Комплексные исследования по обоснованию путей создания, принципов построения, определению проектного. - презентация

1 1 1 КВНО апреля 2013 г., г. Санкт-Петербург Комплексные исследования по обоснованию путей создания, принципов построения, определению проектного облика космической системы глобального геодезического мониторинга Комплексные исследования по обоснованию путей создания, принципов построения, определению проектного облика космической системы глобального геодезического мониторинга Федеральное космическое агентство Открытое акционерное общество «ИНФОРМАЦИОННЫЕ СПУТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ» имени академика М.Ф. Решетнева» Федеральное космическое агентство Открытое акционерное общество «ИНФОРМАЦИОННЫЕ СПУТНИКОВЫЕ СИСТЕМЫ» имени академика М.Ф. Решетнева» Косенко Виктор Евгеньевич Первый заместитель генерального конструктора и генерального директора ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнева», Генеральный конструктор космических геодезических систем Косенко Виктор Евгеньевич Первый заместитель генерального конструктора и генерального директора ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М.Ф. Решетнева», Генеральный конструктор космических геодезических систем 5-я Всероссийская конференция «Фундаментальное и прикладное координатно-временное и навигационное обеспечение» (КВНО-2013) 5-я Всероссийская конференция «Фундаментальное и прикладное координатно-временное и навигационное обеспечение» (КВНО-2013)

2 2 2 КВНО апреля 2013 г., г. Санкт-Петербург Задача определения глобальных геодезических параметров, входящих в Государственную систему геодезических параметров Земли «Параметры Земли» (система ПЗ-90), решается с помощью космических геодезических систем. С их помощью предполагается получение более 80 % всего объема астрономо-геодезических и гравиметрических данных, предназначенных для использования в системах управления ВВТ, при геодезическом обеспечении навигационных, картографических и других космических систем, создании единой координатной и высотной основы для применения различных видов потребителей Для выполнения перспективных требований к знанию ГПЗ необходимо использование всех средств и методов космической геодезии, включая: классический динамический совместно с гравиметрическим и альтиметрическим методами; спутниковый гравитационный градиентометр для измерения вторых производных; метод межспутниковых измерений относительного положения двух низкоорбитальных космических аппаратов. Геодезическое обеспечение РФ

3 3 3 КВНО апреля 2013 г., г. Санкт-Петербург Федеральной целевой программой «Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС на годы» предусмотрены следующие основные индикаторы к 2020 г.: Геодезическое обеспечение РФ

4 4 4 КВНО апреля 2013 г., г. Санкт-Петербург Геодезическое обеспечение РФ В обеспечение реализации вышеуказанных индикаторов в ФЦП «Поддержание, развитие и использование системы ГЛОНАСС на годы», в том числе предусмотрено использование КА космической геодезической системы ГЕО-ИК-2 (КГС «ГЕО-ИК-2»). Постановлением правительства Российской Федерации от 28 декабря 2012 г введена в действие: Государственная общеземная геоцентрическая система координат (ГОГСК) ПЗ для использования в целях геодезического обеспечения орбитальных полетов и решения навигационных задач; Государственная геодезическая система координат 2011 года (ГСК-2011) - для использования при осуществлении геодезических и картографических работ. Для выполнения перспективных требований необходимо создание многоярусной космической геодезической системы (КГС «ГЕО-ИК-3»).

5 5 5 КВНО апреля 2013 г., г. Санкт-Петербург Варианты создания КГС «ГЕО-ИК-3» КГС «ГЕО-ИК-3» Заказчик Минобороны РФ Заказчик Роскосмос, Минобороны РФ Система двойного назначения Российская КГС с участием зарубежного оборудования I вариант II вариант III вариант IV вариант Российская КГС с международными партнерами

6 6 6 КВНО апреля 2013 г., г. Санкт-Петербург КГС «ГЕО-ИК-3» в международном проекте GGOS Наиболее привлекательным вариантом создания системы «ГЕО-ИК-3» является система двойного назначения и ее создание и разработка могут рассматриваться как участие в международных геодезических проектах, как международное партнерство. Международное партнёрство должно рассматриваться как конкретное участие в международных проектах, таких как проект Global Geodetic Observing System (GGOS), который, в свою очередь, является составной частью более крупного международного проекта Global Earth Observing System of Systems (GEOSS). Оба проекта находятся под эгидой ООН. Основой GEOSS являются космические средства наблюдения и активно развивающаяся GGOS. Миссия GGOS GGOS предназначена для сбора, архивирования и обеспечения доступности геодезических наблюдений, результатов и моделей, охватывающих три основные области геодезии: геометрия и кинематика поверхности Земли; ориентации и вращение Земли; гравитационное поле Земли и его изменчивость. GGOS должна определить полный набор геодезических продуктов в этих областях и установить требования в отношении точности продукции, временного разрешения и непротиворечивости.

7 7 7 КВНО апреля 2013 г., г. Санкт-Петербург Цель создания КГС «ГЕО-ИК-3» КГС «ГЕО-ИК-3» предназначена для решения следующих целевых задач: Определение параметров спутниковой модели ГПЗ расширенного состава с использованием градиентометрической информации Определение уклонений отвесных линий Построение высокоточной единой геоцентрической системы координат Определение геодинамических движений литосферных плит Определение отличия морской поверхности от эквипотенциальной Определение высоты квазигеоида Определение аномалии силы тяжести Определение детальной модели ГПЗ с дополнительным использованием детальной гравиметрической и альтиметрической информации

8 8 8 КВНО апреля 2013 г., г. Санкт-Петербург ОРБИТАЛЬНАЯ ГРУППИРОВКА НАЗЕМНЫЙ СПЕЦИАЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ЦОГИППСИ НПН ДС БДС КОС ПК ГГ ПК ВРВ НАЗЕМНЫЙ КОМПЛЕКС УПРАВЛЕНИЯ ЦУП СКАЦУП НКА1ЦУП НКА2 КИПБЦ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС Технические комплексы космического аппарата и ракеты-носителя Ракета-носители СИСТЕМА СИНХРОНИЗАЦИИ АФНВШ БСУ СКА Аппаратура привязки СС МГНС ГЛОНАСС БСУ НКА1БСУ НКА2 Состав КГС «ГЕО-ИК-3»

9 9 9 КВНО апреля 2013 г., г. Санкт-Петербург НКА1 ВКА (Глонасс, GPS, Galileo) СКА «ГЕО-ИК-3» НКА2 НКА1 КА «Блиц-М» ~ 1000 км км ~ 500 км ~ 3000 км Орбитальная группировка КГС «ГЕО-ИК-3» включает в себя: орбитальную группировку, состоящую из 1-2 среднеорбитальных КА (СКА), обращающихся на солнечно-синхронной орбите; орбитальную группировку, состоящую из одного низкоорбитального КА (НКА2), оснащенного спутниковым гравитацион- ным градиентометром, обращающегося на солнечно-синхронной орбите, и / или орбитальную группировку, состоящую из двух низкоорбитальных КА (НКА1), оснащенных высокоточной аппаратурой межспутниковых измерений; орбитальную группировку из КА (ВКА) систем МГНСС ГЛОНАСС, GPS, GALILEO (функционально); пассивный КА типа «Блиц-М», оснащен- ный лазерными отражателями на кру- говой орбите с высотой около 3000 км. Орбитальная группировка КГС «ГЕО-ИК-3»

10 10 КВНО апреля 2013 г., г. Санкт-Петербург В состав СКА входят: 1. Измерительная аппаратура доплеровской системы (ДС). 2. Дальномерная запросная система (ДЗС). 3. Дальномерно-доплеровская система (ДДС), работающая по сигналам КА систем ГЛОНАСС и GPS (Galileo). 4. Высокоточный двухчастотный радиовысотомер. 5. Оптическая ретрорефлекторная антенна (ОРА). 6.Аппаратура сбора и передачи информации (АСПИ). 7. Радиометр. 8.Бортовое синхронизирующее устройство. 9.Обеспечивающие системы. Предполагаемый состав СКА

11 11 КВНО апреля 2013 г., г. Санкт-Петербург В состав НКА1 входят: 1.Дальномерная запросная аппаратура для межспутниковых измерений в линии НКА1-НКА1. 2.Измерительная аппаратура доплеровской системы (ДС). 3.Бортовое синхронизирующее устройство. 4.Дальномерно-доплеровская система, работающая по сигналам КА систем ГЛОНАСС и GPS (Galileo). 5.Акселерометр. 6.Оптическая ретрорефлекторная антенна. 7.Система балансировки центра масса КА к центру масс акселерометра. 8.Аппаратура сбора и передачи информации. 9.Система компенсации негравитационных возмущений. 10.Обеспечивающие системы. Предполагаемый состав НКА1

12 12 КВНО апреля 2013 г., г. Санкт-Петербург В состав НКА2 входят: 1.Бортовая гравиградиентометрическая измерительная система. 2.Измерительная аппаратура доплеровской системы (ДС). 3.Дальномерно-доплеровская система, работающей по сигналам КА систем ГЛОНАСС и GPS (Galileo). 4.Бортовое синхронизирующее устройство. 5.Оптическая ретрорефлекторная антенна. 6.Аппаратура сбора и передачи измерительной информации. 7.Система компенсации (учета) негравитационных возмущений. 8.Обеспечивающие системы. Предполагаемый состав НКА2

13 13 КВНО апреля 2013 г., г. Санкт-Петербург Наземный специальный комплекс КГС «ГЕО-ИК-3» Наиболее значимой задачей является задача построения высокоточной геоцентрической системы координат и согласованной с ней модели ГПЗ. Для решения этой задачи целесообразно задействовать привлечение всех существующих средств, находящихся в ведении РФ: сеть наземного комплекса управления (НКУ) ГЛОНАСС (БИС, КОС, Радиоинтерферометры (РСДБ)); сеть Роскосмоса СДКМ (БИС, КОС); сеть РАН (РСДБ, КОС, БИС); сеть Росреестра ФАГС (БИС, абсолютный гравиметр); сеть Росстандарта (БИС, КОС, абсолютный гравиметр); пункты сети Дорис на территории РФ, ИНАСАН; пункты сети ITRF. В обеспечении долговременного взаимодействия сторон в рамках государственных проектов целесообразно создание единого научно-координационного центра (НКЦ). Главной задачей НКЦ будет разработка и проведение необходимых научных, организационных, методических и иных мероприятий, направленных на решение главных задач КГС «ГЕО-ИК-3». Ведомственные группы обработки геодезической информации (ГОГИ) и ЦОГИ целесообразно, подчинить НКЦ.

14 14 КВНО апреля 2013 г., г. Санкт-Петербург Структурная схема НСК КГС «ГЕО-ИК-3» Наземный специальный комплекс ППСИ Полигон калибровки НКЦ Основной ППСИ Основной ППСИ Дублирующий ППСИ Дублирующий ППСИ ЦОГИ НПН ГОГИ Минобороны ГОГИ Минобороны ГОГИ Роскосмоса ГОГИ Роскосмоса ГОГИ РАН ГОГИ РАН ГОГИ Росреестра ГОГИ Росреестра ГОГИ Росстандарта ГОГИ Росстандарта Космическая геодезическая сеть Минобороны Космическая геодезическая сеть Минобороны Сеть НКУ ГЛОНАСС Сеть НКУ ГЛОНАСС Сеть ITRF Сеть Дорис Сеть Роскосмоса СДКМ Сеть Роскосмоса СДКМ Сеть РАН Сеть Росреестра ФАГС Сеть Росреестра ФАГС ДС КОС БИС КОС РСДБ сеть Росстандарта сеть Росстандарта КОС БИС КОС РСДБ КОС Абсолютный гравиметр Абсолютный гравиметр функционально БИС КОС Абсолютный гравиметр Абсолютный гравиметр Полигон калибровки ВРВ Полигон калибровки ВРВ Полигон калибровки ГГ (наземный и тестовые участки) Полигон калибровки ГГ (наземный и тестовые участки) Полигон калибровки ГГ (морской) Полигон калибровки ГГ (морской)

15 15 КВНО апреля 2013 г., г. Санкт-Петербург Методология решения целевых задач КГС «ГЕО-ИК-3» Методология решения целевых задач КГС «ГЕО-ИК-3» должна основываться на строгой математической обработке всех видов измерительной информации в рамках теории динамического метода космической геодезии. На первом этапе динамическим методом космической геодезии определяется ГГСК и спутниковая модель ГПЗ. На втором этапе расширенным динамическим методом с использованием градиентометрической информации уточняется ГГСК и спутниковая модель ГПЗ расширенного состава. На третьем этапе методом спутниковой альтиметрии создаются детальные каталоги трансформант ГПЗ в акватории Мирового океана. На четвертом этапе на основе уравнивания спутниковой модели ГПЗ расширенного состава, альтиметрических и гравиметрических детальных данных создается детальная комбинированная модель ГПЗ. Третий и четвертый этапы выполняются итерационно.

16 16 КВНО апреля 2013 г., г. Санкт-Петербург НКА1 ВКА (Глонасс, GPS, Galileo) СКА «ГЕО-ИК-3» Наземный пункт наблюдения Пункт приема специальной информации Мировой Океан Центр обработки геодезической информации НКА2 НКА1 КА «Блиц-М» Перспективные средства геодезического обеспечения

17 17 КВНО апреля 2013 г., г. Санкт-Петербург Отличия КГС «ГЕО-ИК-3» от КГС «ГЕО-ИК-2» Основным функциональным отличием новой космической системы КГС «ГЕО-ИК-3» от предыдущей является наличие в ее составе низкоорбитального спутника с гравитационным градиентометром (ГГ), который планируется к разработке в РФ впервые. Мировой опыт показывает эффективность использования спутниковых ГГ для решения следующих задач: повышение точности и пространственного разрешения глобальных моделей ГПЗ для уточнения системы геодезических параметров Земли, высокоточного определения орбит КА, глобального картографирования ГПЗ, установления единой системы нормальных высот, геодинамических исследований; повышение точности определения параметров ГПЗ в Мировом океане (в комбинации с альтиметрическим методом) в интересах геодезического обеспечения систем навигации и управления объектов морского базирования, исследование топографии поверхности Мирового океана; создание специализированных пространственных моделей ГПЗ для обеспечения перспективных систем навигации эталонной информацией о ГПЗ.

18 18 КВНО апреля 2013 г., г. Санкт-Петербург Предполагаемые результаты реализации проекта КГС «ГЕО-ИК-3» В результате реализации проекта КГС «ГЕО-ИК-3» планируется решить следующие целевые задачи. 1. Построение высокоточной геоцентрической системы координат (включает спутниковую модель ГПЗ в виде гармонических коэффициентов до степени разложения геопотенциала в ряд по сферическим функциям). 2. Определение высокостепенной (детальной) модели ГПЗ на основе спутниковой модели ГПЗ: с использованием градиентометрической информации; с дополнительным использованием детальной гравиметрической и альтиметрической информаци. 3. Определение цифровых моделей характеристик ГПЗ в Мировом океане: уклонения отвесной линии; высоты квазигеоида; аномалии силы тяжести. 4. Определение геодинамических движений литосферных плит. 5. Решение ряда океанографических задач. Предложенная методология решения геодезических задач и использование традиционных и перспективных средств в космической геодезии позволит: - уточнить геоцентрическую систему координат в 5 раз; - повысить точность определения УОЛ и АСТ в Мировом океане в 2-3 раза; - повысить точность планетарных моделей ГПЗ по высотам квазигеоида в 5 раз; - повысить точность определения цифровых моделей высот квазигеоида в Мировом океане в 3-4 раза; - повысить точность определения цифровых моделей УОЛ, АСТ, ВКГ на суше 1,5-2 раза (при наличии детальных гравиметрических данных).

19 19 КВНО апреля 2013 г., г. Санкт-Петербург Авторы В.Е. Косенко, С.В. Сторожев, В.Д. Звонарь ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика Решетнёва», Россия, Железногорск С.В. Козлов Военно-топографическое управление Генерального штаба Вооружённых сил Российской Федерации, Россия, Москва Д.И. Плешаков 27-й Научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации, Россия, Москва С.Г. Ревнивых, В.С Вдовин Центральный научно-исследовательский институт машиностроения, Россия, Москва В.В. Пасынков ОАО «Научно-производственная корпорация «Системы прецизионного приборостроения» С.А. Панов 4-й Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации, Россия, Королёв А.Е. Тюляков, Е.В. Кораблёв ОАО «Российский институт радионавигации и времени», Россия, Москва С.Г. Смоленцев Институт прикладной астрономии Российской академии наук, Россия, г. Санкт-Петербург В.К. Андреев Центральный научно-исследовательский институт геодезии, аэросъёмки и картографии, Россия, Москва КОМПЛЕКСНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОБОСНОВАНИЮ ПУТЕЙ СОЗДАНИЯ, ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ, ОПРЕДЕЛЕНИЮ ПРОЕКТНОГО ОБЛИКА КОСМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ГЛОБАЛЬНОГО ГЕОДЕЗИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА С П А С И Б О !