Improving the Efficiency of Remote Sensing Data Delivery

Abstract

В соответствии со значительным ростом мирового рынка информационных продуктов и услуг космического базирования, получаемых в результате наблюдений за Землей с помощью космических средств, космических аппаратов и технологий дистанционного зондирования Земли, в настоящее время наблюдается стремительный прогресс в развитии этих технологий. Космические снимки играют важнейшую роль в мониторинге различных чрезвычайных ситуаций, таких как наводнения, лесные пожары и землетрясения. Для сбора такой важной информации используется множество космических аппаратов дистанционного зондирования Земли, оснащенных различными типами приборов. При проектировании системы передачи данных для космических операций на основе разнообразной орбитальной группировки с использованием сети спутников-ретрансляторов возникает необходимость моделирования баллистической структуры орбитальной группировки дистанционного зондирования Земли. Эффективность доставки информации дистанционного зондирования Земли конечным пользователям должна оцениваться по различным сценариям построения сети спутников-ретрансляторов с учетом характеристик существующих и потенциальных высокоскоростных радиолиний космических аппаратов. Необходимо учитывать, что для одного спутника-ретранслятора оптимальная эффективность с точки зрения минимального времени доставки информации с космического аппарата дистанционного зондирования Земли наблюдается для низкоорбитального спутника-ретранслятора, а оптимальная эффективность с точки зрения максимального времени доставки - для геостационарного спутника-ретранслятора. Разработан алгоритм построения модели орбитальной группировки, состоящей из различных типов космических аппаратов с заданными начальными баллистическими характеристиками. Алгоритм предполагает последовательный расчет начальных условий для опорных спутников в каждой орбитальной плоскости с последующим расчетом начальных условий для других спутников в той же плоскости на основе начальных условий опорного спутника. In line with the significant growth in the global market for space-based information products and services derived from Earth observation from space-based assets, spacecraft and Earth remote sensing technologies, rapid progress is being made in the development of those technologies. Space-based imagery plays a crucial role in monitoring various emergencies such as floods, forest fires and earthquakes. Many remote sensing spacecraft equipped with different types of instruments are used to collect such important information. When designing a data transmission system for space operations based on a diverse orbital constellation using a network of repeater satellites, there is a need to model the ballistic structure of the remote sensing orbital constellation. The effectiveness of the delivery of remote sensing information to end users should be assessed under various scenarios for the construction of a network of relay satellites, taking into account the characteristics of the existing and potential high-speed radio links of spacecraft. It should be taken into account that for a single relay satellite the optimal efficiency in terms of minimum time of information delivery from a remote sensing spacecraft is observed for a low-orbit relay satellite, and the optimal efficiency in terms of maximum delivery time is observed for a geostationary relay satellite. An algorithm for building a model of an orbital constellation consisting of different types of spacecraft with given initial ballistic characteristics has been developed. The algorithm involves the sequential calculation of initial conditions for the reference satellites in each orbital plane followed by the calculation of initial conditions for other satellites in the same plane based on the initial conditions of the reference satellite.