Прогнозирование квазипериодических процессов в формировании шкалы времени космического аппарата

А. В. Сальцберг, Е. А. Рощина

Труды ИПА РАН, вып. 76, 8–16 (2026)

DOI: 10.32876/ApplAstron.76.8-16

Ключевые слова: ГНСС, частотно-временное обеспечение, бортовые стандарты частоты, бортовые шкалы вре- мени, релятивистско-гравитационные эффекты, квазипериодические процессы, прогнозирование временных рядов

Аннотация

Целью работы является исследование подходов к прогнозированию периодической составляющей ухода шкалы времени, обусловленной влиянием релятивистско-гравитационных эффектов на бортовой стандарт частоты, при расчете частотно-временных поправок в бортовом вычислительном комплексе. Прогнозирование подобных квазипериодических процессов требует комбинации аналитических методов и численного моделирования. Хотя долгосрочные предсказания ограничены из-за несоизмеримости частот, корректное определение математической модели и выбор наиболее эффективного метода прогнозирования позволяют получить достаточно низкую погрешность на краткосрочных и среднесрочных интервалах. При этом необходимо нахождение баланса между сложностью модели и ее интерпретируемостью. В статье проведено сравнение различных алгоритмов прогнозирования квазипериодических процессов, основанных на методе наименьших квадратов, фильтре Калмана и модели авторегрессионного интегрированного скользящего среднего. Рассмотрен вопрос выбора необходимого количества учитываемых частот в зависимости от требований к погрешности прогнозирования, а также выполнен поиск оптимальных соотношений длительностей интервалов наблюдения и прогнозирования для случаев непрерывных исходных данных и прореженных в соответствии с зонами радиовидимости измерительных средств. Показано, что использование в модели метода наименьших квадратов с тригонометрической составляющей позволяет строить прогноз вклада влияния релятивистско-гравитационных эффектов в уход бортовой шкалы времени с погрешностью менее 200 пс на интервалах времени до 30 суток как в случае наличия непрерывных рядов измерений положений и скоростей КА на интервалах наблюдения 1–5 суток, так и в случае наличия разрывов в наблюдениях, обусловленных зонами радиовидимости измерительных средств. Простота алгоритма прогнозирования квазипериодических процессов с использованием данного метода и модели с тригонометрическими составляющими делает доступной его реализацию в бортовом вычислительном комплексе КА для расчета частотно-временных поправок.

Цитирование