12.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ ОКОЛОЗЕМНЫХ КА
В связи с развитием космического землеведения околоземные КА широко привлекаются для метеонаблюдений, гидрологических исследований, изучения геологических процессов, для сельскохозяйственного и лесоводческого анализа. Собираемую информацию необходимо привязывать по координатам, и требования к точности такой привязки неизменно возрастают. Это, естественно, приводит к необходимости совершенствовать бортовой навигационный комплекс КА. Одним из путей повышения точности и оперативности навигационных определений околоземных КА является применение бортовых измерений по сети НИСЗ [70].
В определении параметров движения по навигационным ИСЗ заинтересованы не только экипажи долговременных орбитальных станций типа «Скайлэб», но и штурманы транспортных космических кораблей многоразового действия типа «Спейс шаттл» [196]. На борту этих КА будет установлена АП ССРНС «Навстар», которая обеспечивает высокоточное определение координат и скорости КА как в орбитальном режиме, так и при маневрировании. В такой же АП нуждается «Буран».
Навигационные определения околоземных КА по сети НИСЗ имеют свои особенности по сравнению с другими видами П. По отношению к приземным П КА отличаются большей детерминированностью их движения на длительных временньрс интервалах полета. Траектория их движения в пассивном полете представляется возмущенной кеплеровской орбитой со специфическим составом характерных для нее возмущений. Зависимость точности определения параметров орбитального движения от продолжительности интервала измерений приводит к новой задаче организации измерений на интервале навигационного сеанса. В то же время определение положения КА по сетевой СРНС имеет особенность по сравнению с определением орбиты средствами наземного КИК, заключающуюся в возникающей в данном случае новой возможности непрерывных многопараметрических измерений, позволяющих в каждый момент определять положение и скорость КА с высокой степенью точности.
В качестве простейшей модели орбитального движения КА можно принять круговую орбиту. При этом, разумеется, оказываются неучтенными некоторые возмущения, порождающие систематические погрешности. Вид систематических погрешностей описания орбиты в значительной степени определяется ее параметрами, а также числом учитываемых возмущающих факторов и требуемой точностью аппроксимации. Наиболее существенными на длинных интервалах будут возмущения, содержащие вековые члены.
Важным вопросом является выбор критерия оптимизации определения параметров движения. В качестве такого может быть принят критерий точности прогнозирования движения НИСЗ на достаточно продолжительном интервале времени (несколько витков). Можно показать, что в этом случае порядок погрешности прогноза будет определяться вековым членом в аргументе широты [26]: 
где 
возмущение в положении КА, обусловленное погрешностями оценки начальных значений геоцентрического радиуса 
и скорости по касательной к орбите 
угловая скорость 
долгота в орбите.
Поэтому особенно важно требование повышенной точности определения критического параметра в виде суммы 
В общем случае выбор полного состава оцениваемых параметров диктуется условиями конкретной задачи и может значительно различаться. Здесь опишем лишь самую простую ситуацию, когда вектор оцениваемых параметров включает только уточненные компоненты положения и скорости НИСЗ на некоторый момент времени. Простейшим и одновременно основным будет случай полной наблюдаемости движения, имеющий место, например, при определении КА по сетевой СРНС, позволяющий получать засечки положения и скорости в фиксированные моменты времени. Возникающая здесь задача сводится к нахождению целесообразной организации измерений на интервале наблюдения для получения наилучшей точности наиболее критичного из параметров.
Условие полной наблюдаемости позволяет получить в явном виде выражения для корреляционной матрицы погрешностей оцениваемых параметров и их систематических погрешностей. Исследование этих выражений показывает пути реализации оптимальной стратегии измерений. Так, если погрешности засечки внешнеплоскостных параметров по положению 
и по скорости аг-равноточны: 
то достижение наилучшей их оценки по шумовой погрешности требует большого объема практически одномоментных измерений. Их число находится из условия согласования точности определения по шумовой и систематической погрешностям. В случае неравноточности оценок бокового уклонения КА по положению и по скорости оптимизация точности оценок внешнеплоскостных параметров приводит к необходимости выполнять две серии практических одномоментных измерений наиболее точного из навигационных параметров (НП). При этом из-за увеличения систематических погрешностей оценок с ростом продолжительности интервала наблюдения последний должен иметь наименьшее из возможных его значений. Эта величина в рассматриваемом случае будет равна четверти периода обращения КА.
При определении оптимальной стратегии измерений внутриплоскостных параметров орбиты главную роль также играет компромисс между шумовой и систематической составляющими погрешностей оценки. Следует подчеркнуть, что влияние погрешностей будет различным в зависимости от того, производится ли оценка параметров движения на середину интервала измерений или на момент последнего измерения. Для симметричного мерного интервала максимальная точность оценки критического параметра достигается при измерениях, взятых через половину периода обращения КА. При этом при ограничении на число выполняемых измерений следует группировать измерения на концах мерного интервала максимальной продолжительности. Оптимальная длительность мерного интервала выбирается из условия равенства на нем шумовой и систематической погрешностей оценки критического параметра, поскольку для него справедлива общая закономерность, в силу которой с увеличением
продолжительности интервала измерений шумовая погрешность уменьшается, а систематическая растет. Указанный общий подход к выбору оптимальной длительности мерного интервала остается справедливым и для несимметричного его случая.
Если точность оценивания параметров движения оказывается недостаточной из-за больших систематических погрешностей, то возникают новые задачи о расширении вектора оцениваемых параметров, т. е. выявлении целесообразного состава включаемых в оценку дополнительных параметров, и определении оптимальной стратегии измерений и соответствующего новому вектору состояния оптимального мерного интервала.
