Bibliographie & annexes
Quiz & test
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
La détermination d’orbite est basée sur des observations réalisées par des senseurs optiques, radar ou laser. Les mesures d’angles, de distances, de vitesses radiales ou angulaires sont corrigées d’effets géométriques, optiques et atmosphériques, puis rapportées en référentiel terrestre. Une orbite préliminaire calculée sur la base de trois observations sert à initier un processus de correction différentielle. L’estimation d’orbite est actualisée en temps réel par filtrage ou en temps différé par moindres carrés. L’article présente les systèmes d’observation, le traitement des mesures, le calcul d’orbite préliminaire et l’estimation d’orbite par méthodes de lissage ou filtrage.
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleABSTRACT
Orbit determination is based on observations made by optical, radar or laser sensors. The measurements of angles, distances, radial or angular velocities are first corrected from geometrical, optical and atmospheric effects, then transformed into the geocentric reference frame. A preliminary orbit is assessed from three observations in order to initiate a differential correction process. The orbit estimate is updated in real time by filtering or in delayed mode by least squares. The article presents the observation systems, the measurement processing, the initial orbit determination and the orbit estimation by smoothing or filtering methods.
Auteur(s)
-
Max CERF : Ingénieur en analyse de mission ArianeGroup, Les Mureaux, France
INTRODUCTION
Les applications spatiales de localisation ou d’observation requièrent une connaissance précise de la position des satellites. L’orbite d’un satellite évolue sous l’effet de nombreuses perturbations et doit être régulièrement réestimée.
Les premières méthodes d’orbitographie ont été développées pour l’astronomie. Elles utilisaient des observations optiques sans mesures de distances. Parmi les succès marquants, on peut citer la prédiction en 1705 par Halley du retour de la comète pour 1758 et le calcul par Gauss de l’orbite de l’astéroïde Cérès ayant permis de le réobserver onze mois après sa découverte en 1801.
À partir des années 1950, les moyens d’observation ont connu un essor important. Le suivi d’un satellite peut être réalisé par des moyens optiques, radar ou laser donnant des mesures de direction, de distance et de vitesse. Les mesures sont corrigées des effets géométriques, optiques et atmosphériques subis par le signal électromagnétique sur son trajet. Une orbite préliminaire est calculée à partir d’un nombre réduit d’observations, puis ajustée par correction différentielle. Les techniques de moindres carrés et de filtrage permettent d’estimer les paramètres orbitaux et des paramètres du modèle dynamique. L’observation de l’orbite de Spoutnik I en 1957 a ainsi permis d’évaluer le terme gravitationnel J2 lié à l’aplatissement terrestre. La prolifération des débris spatiaux crée de nouveaux besoins. Les systèmes de surveillance comme le SSN (Space Surveillance Network) ou Graves (système radar français) et les techniques d’orbitographie font ainsi l’objet d’améliorations continues.
Cet article décrit les systèmes d’observation et le traitement des mesures, puis présente le calcul d’orbite préliminaire, le lissage par moindres carrés et l’estimation par filtrage de Kalman.
L'expertise technique et scientifique de référence
KEYWORDS
filtering | least squares | optical sensor | differential correction
DOI (Digital Object Identifier)
Cet article fait partie de l’offre
Systèmes aéronautiques et spatiaux
(68 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Présentation
Orbite préliminaire
En anglais
1. Observations
La détermination d’orbite se base sur des observations de la cible à partir d’un capteur. Cette section présente les différents systèmes d’observation, la modélisation du mouvement orbital et des mesures, ainsi que les corrections à appliquer.
1.1 Système d’observation
Le capteur est au sol dans la plupart des cas, ou en orbite pour certaines applications spécifiques. Il recueille un signal électromagnétique provenant d’une cible en orbite. En fonction du système d’observation (optique, radar ou lidar), le signal apporte des informations de direction, de distance et/ou de vitesse de la cible.
Un système optique reçoit un signal lumineux issu de la cible et produit une image de la cible sur un fond d’étoiles. La mesure sur l’image permet de remonter à des informations de direction après application de corrections géométriques, optiques et atmosphériques. L’observation optique à partir du sol requiert des conditions météorologiques favorables et n’est possible que si la cible est éclairée par le Soleil et le capteur est dans l’ombre de la Terre (à cause de la diffusion atmosphérique).
Un système radar émet une onde renvoyée par la cible et mesure le temps aller-retour du signal. L’onde renvoyée peut être réfléchie (cible passive) ou retransmise (réémise par une cible active). La mesure radar permet de remonter à des informations de direction, de distance et de vitesse. Un système radar est utilisable indépendamment des conditions d’éclairement, mais est limité en portée pour des cibles passives.
Un système lidar émet une onde laser réfléchie par un réflecteur de coin de cube sur la cible et mesure le temps aller-retour du signal. Le système SLR (Satellite Laser Ranging) utilise plus de cinquante stations pour l’orbitographie de satellites d’observation comme TOPEX ou de géodésie comme LAGEOS. La précision est de l’ordre du centimètre, mais n’est utilisable que sur une cible équipée de réflecteurs.
HAUT DE PAGE...
L'expertise technique et scientifique de référence
TEST DE VALIDATION ET CERTIFICATION CerT.I. :
Cet article vous permet de préparer une certification CerT.I.
Le test de validation des connaissances pour obtenir cette certification de Techniques de l’Ingénieur est disponible dans le module CerT.I.
de Techniques de l’Ingénieur ! Acheter le module
Cet article fait partie de l’offre
Systèmes aéronautiques et spatiaux
(68 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Observations
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BATTIN (R.) - An Introduction to the mathematics and methods of astrodynamics. - AIAA (1999).
-
(2) - BRYSON (A.E.), HO (Y.-C.) - Applied optimal control. - Hemisphere Publishing Corporation (1975).
-
(3) - ESCOBAL (P.R.) - Methods of orbit determination. - Wiley (1965).
-
(4) - KOVALEVSKY (J.) - Modern astrometry – Second edition. - Springer (2002).
-
(5) - ROY (A.E.) - Orbital motion – Third edition. - Adam Hilger (1988).
-
(6) - SIMON (D.) - Optimal state estimation. - Wiley (2006).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Systèmes aéronautiques et spatiaux
(68 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE
1/ Quiz d'entraînement
Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.
2/ Test de validation
Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.
Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.
L'expertise technique et scientifique de référence
Cet article fait partie de l’offre
Systèmes aéronautiques et spatiaux
(68 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
