Кейс по ПО для расчета низкой орбиты у Луны.

Аватар пользователя
Ejj
Сообщений: 290
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 21:01

Re: Кейс по ПО для расчета низкой орбиты у Луны.

Сообщение Ejj » 02 ноя 2015, 14:59

Через час освобожусь, сяду читать.
Хороший документ.

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Кейс по ПО для расчета низкой орбиты у Луны.

Сообщение gionov » 02 ноя 2015, 17:50

Обратите внимание на слайд номер 44. Там показана эволюция орбиты за 82 дня без проведения манёвров.
А на слайде номер 47 с манёврами через 27.3 дня. В результате аппарат не опускался ниже 38 км.

Аватар пользователя
Ejj
Сообщений: 290
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 21:01

Re: Кейс по ПО для расчета низкой орбиты у Луны.

Сообщение Ejj » 02 ноя 2015, 20:07

Вы имеете в виду страницу номер 44, это же PDF?
Да, читаю.
Простите, что такое в случае GRAIL "Beta Angle", и как малое значение этого параметра мешало их научной работе?
На 43 странице сказано:
Extended Mission Overview
...
-Science – Extended Mission
...
--Achieve a mean orbit altitude of ~ 24 km with the separation distance of 55 km ± 25 km

На 44 странице та же самая диаграмма, что на 45 странице. Где маневр - добавлен. Или я что-то не понимаю.

Аватар пользователя
Ejj
Сообщений: 290
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 21:01

Re: Кейс по ПО для расчета низкой орбиты у Луны.

Сообщение Ejj » 02 ноя 2015, 20:51

Да, вы правы - на два спутника планировалось три маневра раз в неделю для поддержания орбиты, с требованием при пропуске маневра прожить еще 7 дней.
То есть время существования на этой орбите без маневров планировалось в 14 дней.
Но как при этом его на орбите мотыляет:
Изображение
И наклонение орбиты прыгает.

Хотелось бы прочитать отчет о реальном полете. Насколько реальные траектории расходились с расчетными.

Аватар пользователя
Ejj
Сообщений: 290
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 21:01

Re: Кейс по ПО для расчета низкой орбиты у Луны.

Сообщение Ejj » 02 ноя 2015, 21:03

Подобью краткий промежуточный итог:
Время существования спутника на предельно низкой орбите Луны без маневров коррекции - около 14 дней.
Расчетные смещение параметров орбиты за сутки - единицы, первый десяток сверху километров и градусов.

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Кейс по ПО для расчета низкой орбиты у Луны.

Сообщение gionov » 02 ноя 2015, 21:16

Изменение высоты для спутника с орбитой 10х80 за первые 5 витков с учётом масконов. Приведены два расчёта с масконами отличающимися на 10 км.
H_mascon_5.gif
H_mascon_5.gif (86.42 KiB) 3094 просмотра

Отклонение высот в этих двух расчётах:
dH_mascon_5.gif
dH_mascon_5.gif (76.35 KiB) 3094 просмотра

Для эллиптической орбиты погрешность быстро возрастает. Надо проверить круговую орбиту. Может она будет поустойчивее.

Аватар пользователя
Ejj
Сообщений: 290
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 21:01

Re: Кейс по ПО для расчета низкой орбиты у Луны.

Сообщение Ejj » 02 ноя 2015, 21:42

Проверьте, пожалуйста. Но вроде как эллиптические орбиты устойчивее круговых.

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Кейс по ПО для расчета низкой орбиты у Луны.

Сообщение gionov » 02 ноя 2015, 22:58

Тоже получился очень быстро растущий эксцентриситет. Возможно дело в выборе плоскости орбиты. Надо её специально так выбирать, что приливные силы со стороны Земли и Солнца не раскачивали орбиту...

Аватар пользователя
Ejj
Сообщений: 290
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 21:01

Re: Кейс по ПО для расчета низкой орбиты у Луны.

Сообщение Ejj » 02 ноя 2015, 23:39

Про подбор плоскости орбиты информация была.
Проверьте меня - для компенсации дисперсии траекторий нужно примерно 0,017 м/с на виток? Это близко к расходу ХС на поддержание траектории LRO, у той 0,02 м/с на виток на круговой орбите 50 км: viewtopic.php?f=73&t=25&p=466#p466

А теперь найдём расхождение пучка траекторий от предыдущего расчёта при случайном смещении всех масконов с дисперсией 10 км. Дисперсия через полвитка равна 177 м, через виток 228 м, через 2 витка 410 м, через 5 витков 1.5 км, через 100 витков .
Это расхождение - то что реально может быть получено при моделировании движения спутника вокруг Луны.

Простите, мы имеем дело с вероятностным процессом. Чтобы получить средневероятностную дисперсию пучка траекторий при случайном смещении масконов нужно иметь хотя бы три точки для построения кривой Гаусса в идеальном случае. Лучше - больше.
В нашем случае, поскольку вероятность каждого конкретного примера траектории мы не вычисляем, траекторий нужно несколько десятков как минимум, желательно сотен, чтобы по среднему расстоянию траектории от соседних снизу и сверху вычислить ее квази-вероятность.

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Кейс по ПО для расчета низкой орбиты у Луны.

Сообщение gionov » 03 ноя 2015, 06:37

У меня там 20 траекторий в пучке. Немного, но для оценки величины дисперсии хватит. Могу пересчитать со 100 траекториями в пучке, но не более. Программу не оптимизировал, поэтому скорость счёта примерно 1:50 (то есть за секунду просчитывается лишь 50 секунд времени полёта).

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Кейс по ПО для расчета низкой орбиты у Луны.

Сообщение gionov » 03 ноя 2015, 06:41

Что такое ХС? Все пишут, но никак расшифровать не могу. По контексту понятно, что это приращение скорости.

Аватар пользователя
Ejj
Сообщений: 290
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 21:01

Re: Кейс по ПО для расчета низкой орбиты у Луны.

Сообщение Ejj » 03 ноя 2015, 09:17

gionov писал(а):Что такое ХС? Все пишут, но никак расшифровать не могу. По контексту понятно, что это приращение скорости.

ХС - "Характеристическая Скорость". Приращение скорости в вакууме вне гравитационного поля и любых иных источников потерь.

gionov писал(а):У меня там 20 траекторий в пучке. Немного, но для оценки величины дисперсии хватит. Могу пересчитать со 100 траекториями в пучке, но не более. Программу не оптимизировал, поэтому скорость счёта примерно 1:50 (то есть за секунду просчитывается лишь 50 секунд времени полёта).

Да, 20 траекторий в данном случае нижний предел. Если можно, сделайте расчет для 100 траекторий и результаты сразу в "экселе" или другой электронной таблице с шагом по времени порядка 1/4 витка, я думаю, для нашей задачи такой хватит.
Будем надеяться, что кто-нибудь из программистов примет участие в данной работе, тогда можно будет программу оптимизировать.

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Кейс по ПО для расчета низкой орбиты у Луны.

Сообщение gionov » 03 ноя 2015, 10:51

Хорошо, только сначала найду причину быстрого дрейфа эксцентриситета.

Аватар пользователя
Ejj
Сообщений: 290
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 21:01

Re: Кейс по ПО для расчета низкой орбиты у Луны.

Сообщение Ejj » 03 ноя 2015, 21:34

Ejj писал(а):что такое в случае GRAIL "Beta Angle", и как малое значение этого параметра мешало их научной работе?

Бета угол в выкладках NASA по Луне - угол между плоскостью орбиты и Солнцем.
Теперь нужно разобраться, почему малый Бета-угол делал научную деятельность АМС на орбите ИСЛ невозможной.

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Кейс по ПО для расчета низкой орбиты у Луны.

Сообщение gionov » 04 ноя 2015, 09:06

Причина дрейфа в том, что я пока рассматривал не вращающуюся Луну. Но это приводит к регулярному возмущению от масконов и искажение орбиты систематически растёт. Придётся включать вращение Луны.
К тому же центр масс всех масконов не совпадал с центром Луны, это также приводило к нецентрированности орбиты на Луну.
Сейчас сделал приведение центра масс к центру Луны.
Последний раз редактировалось gionov 04 ноя 2015, 11:20, всего редактировалось 1 раз.

Аватар пользователя
Ejj
Сообщений: 290
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 21:01

Re: Кейс по ПО для расчета низкой орбиты у Луны.

Сообщение Ejj » 04 ноя 2015, 10:43

У нашей АМС целевая орбита может быть и не полярной. Даже не смотря на заявленную цель снять полярные области.
Должен заметить, что по-моему мнению, с планируемой полезной нагрузкой данной АМС нечего делать в полярных областях: для картографии она не годится, а конкретного объекта для съемки с высоким разрешением там нет.

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Кейс по ПО для расчета низкой орбиты у Луны.

Сообщение gionov » 04 ноя 2015, 11:25

С целью построения бинарного дерева масконов или сеточного представления возмущений гравитационного поля (для ускорения счёта) перешёл от метода Эверхарта, который требует неразрывность производных вплоть до своего порядка, к методу Leap-Frog. Шаг по времени 5 мс (по пространству, соответственно, около 8.5 метра) обеспечивает точность интегрирования орбиты около 1 см.
Масштаб скорости счёта для 10000 масконов пока 1:20 (за одну секунду считается 20 секунд траектории). Попробую перейти к дереву масконов. Посмотрим, какое это даст ускорение счёта.
Кстати, оценим, сколько нужно учесть гравитирующих центров, чтобы разрешение было около 10 км. Для этого нужно хотя-бы, чтобы центры были удалены на 5 км. Если возьмём треугольную сетку, в узлах которой расположены центры, то получится, что на центр приходится 10.8 квадратных километра. Площадь Луны 37930000 квадратных километра, то есть нам нужно хранить около 3500000 точек по 24 байта на точку, это примерно 80 Мб. В принципе, не очень большой объём.
Последний раз редактировалось gionov 04 ноя 2015, 11:45, всего редактировалось 1 раз.

Аватар пользователя
Ejj
Сообщений: 290
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 21:01

Re: Кейс по ПО для расчета низкой орбиты у Луны.

Сообщение Ejj » 04 ноя 2015, 11:42

Какая сейчас суммарная масса масконов в вашей моделе?

gionov
Сообщений: 272
Зарегистрирован: 23 окт 2015, 21:15
Откуда: г. Снежинск, Челябинская обасть
Контактная информация:

Re: Кейс по ПО для расчета низкой орбиты у Луны.

Сообщение gionov » 04 ноя 2015, 11:49

Суммарная масса равна нулю, а сумма модулей равна 0.01 массы Луны.

Аватар пользователя
Ejj
Сообщений: 290
Зарегистрирован: 21 окт 2015, 21:01

Re: Кейс по ПО для расчета низкой орбиты у Луны.

Сообщение Ejj » 04 ноя 2015, 12:05

Тогда желательно обновить описание модели на актуальное.


Вернуться в «Бортовой комплекс управления»

Кто сейчас на форуме

Количество пользователей, которые сейчас просматривают этот форум: нет зарегистрированных пользователей и 1 гость