Dzz în utilizarea sistemelor de navigație. Pelerini orbitali
Dimensiune: px
Începeți afișarea de la pagina:
Transcriere
1 Subiect 2.3. Aplicarea teledetecției Pământului și a navigației prin satelit în industria petrolieră și a gazelor Metoda de teledetecție a Pământului: caracteristici și avantaje Obținerea și prelucrarea datelor pentru GIS este cea mai importantă și mai lungă etapă a creării unor astfel de sisteme informaționale. În prezent, cea mai promițătoare și fezabilă din punct de vedere economic este considerată metoda de a obține date pe obiecte pe baza datelor de teledetecție (ERS) și măsurători GPS ale Pământului. În sens larg, teledetecția este primirea de către orice metodă fără contact a informațiilor despre suprafața Pământului, obiectele de pe ea sau în adâncurile sale. În mod tradițional, datele de teledetecție includ doar acele metode care fac posibilă obținerea unei imagini a suprafeței pământului din spațiu sau din aer în orice parte a spectrului electromagnetic. Există mai multe tipuri de sondaje care profită de proprietățile specifice ale radiațiilor la diferite lungimi de undă. Atunci când se efectuează analize geografice, pe lângă teledetecția în sine, sunt utilizate în mod necesar date spațiale din alte surse, hărți digitale topografice și tematice, scheme de infrastructură și baze de date externe. Imaginile permit nu numai să identifice diverse fenomene și obiecte, ci și să le evalueze cantitativ. Avantajele metodei de teledetecție a Pământului sunt următoarele: relevanța datelor în momentul sondajului (majoritatea materialelor cartografice sunt depășite fără speranță); eficiență ridicată a achiziției de date; precizie ridicată a procesării datelor datorită utilizării tehnologiilor GPS; conținut ridicat de informații (utilizarea imaginilor multispectrale, infraroșii și radar vă permite să vedeți detalii care nu se disting în imaginile obișnuite); fezabilitate economică (costul obținerii de informații prin teledetecție este semnificativ mai mic decât lucrul la sol); abilitatea de a obține un model de teren tridimensional (matrice de relief) prin utilizarea modului stereo sau a metodelor de detectare lidar și, ca rezultat, abilitatea de a efectua modelarea tridimensională a unei secțiuni a suprafeței pământului (sisteme de realitate virtuală ). Metodele de la distanță se caracterizează prin faptul că dispozitivul de înregistrare este îndepărtat semnificativ de pe obiectul studiat. În astfel de studii ale fenomenelor și proceselor de pe suprafața pământului, distanțele față de obiecte pot fi măsurate de la unități la mii de kilometri. Această circumstanță oferă o imagine de ansamblu necesară asupra suprafeței și permite obținerea celor mai generalizate imagini. Există diferite clasificări ale teledetecției. Să marcăm cel mai important din punct de vedere al colectării de date practice în industria petrolului și a gazului. Pot fi înregistrate radiațiile proprii ale obiectelor și radiațiile reflectate ale altor surse. Aceste surse pot fi Soarele sau echipamentul de imagine în sine. În acest din urmă caz, se utilizează radiații coerente (radare, sonare și lasere), care permit înregistrarea nu numai a intensității radiației, ci și a polarizării, fazei și deplasării Doppler, care oferă informații suplimentare. Este clar că funcționarea senzorilor auto-emisivi (activi) nu depinde de momentul zilei, dar necesită un consum semnificativ de energie. Astfel, tipurile de sunet de către sursa semnalului: activ (emisie stimulată de obiecte, inițiată de o sursă artificială de acțiune direcțională); pasiv (radiația termică proprie, naturală sau secundară a obiectelor de pe suprafața Pământului, datorită activității solare). Echipamentul de filmare poate fi amplasat pe diverse platforme. Platforma poate fi o navă spațială (SC, satelit), un avion, un elicopter și chiar un simplu trepied. În po 1
În acest din urmă caz, avem de-a face cu împușcarea la sol a părților laterale ale obiectelor (de exemplu, pentru sarcini de arhitectură și restaurare) sau împușcături oblice de la obiecte naturale sau artificiale de mare altitudine. Al treilea tip de platformă nu este luat în considerare datorită faptului că aparține unor specialități departe de cea pentru care sunt scrise aceste prelegeri. O platformă poate găzdui mai multe dispozitive de supraveghere, numite instrumente sau senzori, ceea ce este tipic pentru navele spațiale. De exemplu, sateliții Resurs-O1 poartă senzori MSU-E și MSU-SK, iar sateliții SPOT au doi senzori HRV identici (SPOT-4 HRVIR). Este clar că cu cât platforma cu senzorul este mai îndepărtată de obiectul studiat, cu atât acoperirea este mai mare și cu atât mai puține detalii vor avea imaginile rezultate. Prin urmare, în prezent, se disting următoarele tipuri de sondaje pentru obținerea datelor de teledetecție: 1. Studiu spațial (fotografic sau optoelectronic): pancromatic (mai des într-o parte largă vizibilă a spectrului), cel mai simplu exemplu este fotografia alb-negru ; culoare (fotografiere în mai multe culori, mai des reale pe un mediu); multi-zonă (captură de imagine simultană, dar separată în diferite zone ale spectrului); radar (radar); 2. Fotografie aeriană (fotografică sau optoelectronică): aceleași tipuri de teledetecție, ca în imagini spațiale; lidar (laser). Ambele tipuri de sondaje sunt utilizate pe scară largă în industria petrolului și a gazelor la crearea unei întreprinderi GIS și fiecare dintre ele își ocupă propria nișă. Imaginea spațială (CS) are o rezoluție mai mică (de la 30 la 1 m, în funcție de tipul de sondaj și de tipul navei spațiale), dar datorită acestui fapt acoperă suprafețe mari. Imaginile spațiale sunt utilizate pentru a supraveghea suprafețe mari pentru a obține informații operaționale și actualizate despre zona prospectivă de explorare geologică, un cadru de bază pentru crearea unui GIS global pentru zona minieră, monitorizarea mediului a deversărilor de petrol etc. . În acest caz, sunt utilizate atât monocrom convențional (fotografie alb-negru), cât și multispectral. Fotografia aeriană (AFS) vă permite să obțineți o imagine cu rezoluție mai mare (de la 1-2 m la 5-7 cm). Fotografia aeriană este utilizată pentru a obține materiale extrem de detaliate pentru rezolvarea problemelor de cadastru funciar în ceea ce privește zonele închiriate de minerit, contabilitate și administrarea proprietății. În plus, utilizarea fotografiei aeriene astăzi pare a fi cea mai bună opțiune pentru obținerea datelor pentru crearea GIS pentru obiecte extinse liniar (conducte de petrol, gaz etc. ) datorită posibilității de a folosi fotografierea „pe coridor”. Caracteristicile imaginilor obținute (atât APS, cât și CS), adică capacitatea de a detecta și măsura un anumit fenomen, obiect sau proces depinde de caracteristicile senzorilor, respectiv. Caracteristica principală este rezoluția. Sistemele de teledetecție se caracterizează prin mai multe tipuri de rezoluții: spațiale, spectrale, radiometrice și temporale. Termenul „rezoluție” se referă de obicei la rezoluția spațială. Rezoluția spațială (Figura 1) caracterizează dimensiunea celor mai mici obiecte vizibile în imagine. În funcție de sarcinile care trebuie rezolvate, pot fi utilizate date cu rezoluții mici (mai mult de 100 m), medii (m) și ridicate (mai puțin de 10 m). Imaginile cu rezoluție spațială redusă sunt generale și permit acoperirea o singură dată a unor zone mari până la întreaga emisferă. Astfel de date sunt folosite cel mai adesea în meteorologie, în monitorizarea incendiilor forestiere și a altor dezastre naturale la scară largă. Imaginile cu rezoluție spațială medie sunt în prezent principala sursă de date pentru monitorizarea mediului natural. Sateliții cu echipamente de imagine care funcționează în această gamă de rezoluții spațiale au fost lansate și lansate de multe țări, Rusia, SUA, Franța etc., ceea ce asigură consistența și continuitatea observării. Te împușcă- 2
3 de înaltă rezoluție din spațiu până de curând a fost realizată aproape exclusiv în interesul informațiilor militare și din aer în scopul cartografierii topografice. Cu toate acestea, astăzi există deja mai mulți senzori spațiali de înaltă rezoluție disponibili în comerț (KVR-1000, IRS, IKONOS), care fac posibilă efectuarea analizei spațiale cu o precizie mai mare sau rafinarea rezultatelor analizei la rezoluție medie sau mică. Figura 1. Exemple de fotografii aeriene cu rezoluție spațială diferită: 0,6 m (sus), 2 și 6 m (jos) Rezoluția spectrală indică ce părți ale spectrului de undă electromagnetică (EMW) sunt înregistrate de senzor. La analizarea mediului natural, de exemplu, pentru monitorizarea mediului, acest parametru este cel mai important. În mod convențional, întreaga gamă de lungimi de undă utilizate în teledetecție poate fi împărțită în trei secțiuni de unde radio, radiații termice (radiații IR) și lumină vizibilă. Această diviziune se datorează diferenței în interacțiunea undelor electromagnetice cu suprafața pământului, diferența dintre procesele care determină reflexia și emisia EMW. Cea mai utilizată gamă EMW este lumina vizibilă și radiațiile infraroșii cu unde scurte adiacente. În acest interval, radiația solară reflectată transportă informații în principal despre compoziția chimică a suprafeței. La fel cum ochiul uman distinge substanțele prin culoare, un senzor de teledetecție captează „culoarea” în sensul mai larg al cuvântului. În timp ce ochiul uman înregistrează doar trei secțiuni (zone) ale spectrului electromagnetic, senzorii moderni sunt capabili să distingă zeci și sute de astfel de zone, ceea ce face posibilă detectarea fiabilă a obiectelor și fenomenelor prin spectrogramele lor cunoscute anterior. Pentru multe sarcini practice, un astfel de detaliu nu este întotdeauna necesar. Dacă obiectele de interes sunt cunoscute în prealabil, puteți selecta un număr mic de zone spectrale în care acestea vor fi cele mai vizibile. Deci, de exemplu, domeniul infraroșu apropiat este foarte eficient în evaluarea stării vegetației, determinând gradul de suprimare a acesteia. Pentru majoritatea aplicațiilor, o cantitate suficientă de informații este furnizată de imagini multispectrale de la sateliții LANDSAT (SUA), SPOT (Franța), Resurs-O (Rusia). Lumina soarelui și vremea senină sunt esențiale pentru supravegherea cu succes în acest interval de lungimi de undă. De obicei, fotografierea optică se efectuează fie simultan în întregul interval vizibil (pancromatic), fie în mai multe zone mai înguste ale spectrului (multi-zonă). Toate celelalte lucruri fiind egale, 3
4 condiții, imaginile pancromatice au rezoluție spațială mai mare. Sunt cele mai potrivite pentru sarcini topografice și pentru specificarea limitelor obiectelor identificate pe imagini multi-zone cu rezoluție spațială mai mică. Radiația termică cu infraroșu (Figura 2) transmite informații în principal despre temperatura suprafeței. Pe lângă determinarea directă a regimurilor de temperatură ale obiectelor și fenomenelor vizibile (atât naturale, cât și artificiale), imaginile termice vă permit să dezvăluiți indirect ce este ascuns râurile subterane subterane, conductele etc. Deoarece radiația termică este generată de obiectele înseși, lumina soarelui nu este necesară pentru a face fotografii (chiar se împiedică). Astfel de imagini permit urmărirea dinamicii incendiilor forestiere, a focarelor de petrol și gaze și a proceselor de eroziune subterană. Trebuie remarcat faptul că este dificil din punct de vedere tehnic să se obțină imagini termice spațiale cu rezoluție spațială ridicată, prin urmare, imagini cu o rezoluție de aproximativ 100 m sunt disponibile astăzi. Figura 2. Fotografie aeriană a unei ferme de tancuri în raza luminii vizibile (stânga) și a unei imagini termice nocturne în raza infraroșie a aceluiași teritoriu (dreapta) Gama centimetrică a undelor radio este utilizată pentru fotografia radar. Cel mai important avantaj al acestei clase de imagini este performanța lor pe toate timpurile. Deoarece radarul își înregistrează propria radiație reflectată de suprafața pământului, nu necesită lumina soarelui pentru a funcționa. În plus, undele radio din acest domeniu trec liber prin nori continui și sunt chiar capabili să pătrundă până la o anumită adâncime în sol. Reflecția undelor radio centimetrice de la suprafață este determinată de textura sa („rugozitate”) și de prezența a tot felul de filme pe ea. De exemplu, radarele sunt capabile să detecteze prezența unei pelicule de ulei cu o grosime de 50 microni (Figura 3) și mai mult pe suprafața corpurilor de apă, chiar și cu unde semnificative. În principiu, radarul aerian este capabil să detecteze obiecte subterane precum conducte și scurgeri din acestea. Figura 3. Imaginea radar a unei pete de ulei pe suprafața apei 4
5 Rezoluția radiometrică definește intervalul de luminozitate perceptibil în imagine. Majoritatea senzorilor au o rezoluție radiometrică de 6 sau 8 biți, cea mai apropiată de gama dinamică instantanee a vederii umane. Dar există senzori cu o rezoluție radiometrică mai mare (10 biți pentru AVHRR și 11 biți pentru IKONOS), permițându-vă să vedeți mai multe detalii în zone foarte luminoase sau foarte întunecate ale imaginii. Acest lucru este important atunci când fotografiați obiecte la umbră, precum și atunci când există suprafețe mari de apă și aterizează în imagine în același timp. În plus, senzorii precum AVHRR sunt calibrați radiometric pentru a permite măsurători cantitative precise. În cele din urmă, rezoluția temporală determină cât de des același senzor poate captura o anumită zonă a suprafeței pământului. Acest parametru este foarte important pentru monitorizarea situațiilor de urgență și a altor evenimente care evoluează rapid. Majoritatea sateliților (mai precis, familiile lor) oferă re-imagini în câteva zile, unii în câteva ore. În cazuri critice, imaginile din diverși sateliți pot fi utilizate pentru observarea zilnică, cu toate acestea, trebuie avut în vedere faptul că ordinea și livrarea în sine pot dura mult timp. Una dintre opțiunile soluției este achiziționarea unei stații de recepție care vă permite să primiți date direct de la satelit. Această soluție convenabilă pentru monitorizarea continuă este utilizată de unele organizații din Rusia care au stații de recepție pentru date de la sateliții Resurs-O. Pentru a urmări schimbările din orice teritoriu, este de asemenea important să puteți obține imagini de arhivă (retrospectivă). Tabelul 1 prezintă scurtele caracteristici ale principalelor tipuri de nave spațiale pentru teledetecția Pământului pentru uz comercial, a căror utilizare este posibilă pentru rezolvarea problemelor de creare și actualizare a GIS pentru întreprinderile de petrol și gaze. Tabelul 1 Scurte caracteristici ale navei spațiale pentru obținerea datelor pentru teledetecția Pământului pentru uz comercial Denumirea navei spațiale Rezoluție Dimensiune cadru multi-zonală Țară pancromatică QuickBird 2 0,61 m 2,44 m 16 x 16 km SUA Iconos 2 1 m 4 m 11 x 11 km SUA EROS A1 1,8 m - 12,5 х 12,5 km SUA CWR m - 40 х 40 km Rusia Spot 5 5 m (2,5 m) 10 m 60 х 60 km Franța TC m х 300 km Rusia Landsat 7 15 m 30 m 170 x 185 km SUA În plus, ERS poate fi clasificat după diferite tipuri de rezoluție și acoperire, după tipul de suport de date (fotografic și digital), după principiul funcționării senzorului (efect fotoelectric, efect piroelectric etc.) ), prin metoda de formare (scanare) a imaginii, prin caracteristici speciale (mod stereo, geometrie complexă a sondajului), după tipul de orbită de pe care se efectuează sondajul etc. Pentru a primi și procesa date ERS de la nave spațiale, se utilizează complexe de recepție și procesare a datelor la sol (NKPOD). Configurația de bază a NKPOD include (Figura 4): complex de antene; complex de recepție; complex de sincronizare, înregistrare și restaurare structurală; pachete software. 5
6 Figura 4. Compoziția complexului terestru pentru primirea și prelucrarea datelor NKPOD oferă: formarea aplicațiilor pentru planificarea supravegherii suprafeței terestre și primirea datelor; despachetarea informațiilor cu sortare după rute și alocarea de matrice de informații video și informații despre servicii; restaurarea structurii linie-linie a informațiilor video, decodare, corecție radiometrică, filtrare, transformare a gamei dinamice, formarea unei imagini de ansamblu și efectuarea altor operații de procesare primară digitală; analiza calității imaginilor obținute folosind metode expert și software; catalogarea și arhivarea informațiilor; corectarea geometrică și georeferențierea imaginilor folosind date privind parametrii mișcării unghiulare și liniare a navei spațiale și / sau a punctelor de control la sol; acces licențiat la datele primite de la mulți sateliți ERS străini. Componenta hardware a NKPOD funcționează în strânsă relație cu complexul software. Software-ul pentru controlul antenei și recepționarea complexului îndeplinește următoarele funcții principale: verificarea automată a funcționării piesei hardware NKPOD; calculul programului sesiunilor de comunicare, adică trecerea satelitului prin zona de vizibilitate NKPOD; activarea automată a NKPOD și recepția datelor în conformitate cu programul; calculul traiectoriei satelitului și controlul complexului de antene pentru urmărirea satelitului; formatarea fluxului de informații primite și scrierea acestuia pe hard disk; indicarea stării curente a sistemului și a fluxului de informații; întreținerea automată a jurnalelor de lucru. Software-ul face posibilă controlul NKPOD de la un terminal la distanță printr-o rețea locală sau Internet. 6
7 De regulă, software-ul NKPOD include instrumente pentru menținerea unui catalog electronic de imagini și arhivare. Căutarea imaginilor în catalog se efectuează conform următoarelor criterii principale: numele satelitului, tipul echipamentului de imagistică și modul său de funcționare, data și ora sondajului, teritoriul (coordonatele geografice). În plus, pot fi instalate programe software pentru vizualizare, procesare fotogrammetrică și tematică a datelor de teledetecție, cum ar fi: sistemul fotogrammetric INPHO (compania INPHO, Germania); Pachetul software ENVI (ITT Visual Information Solutions Corporation, SUA) pentru prelucrarea datelor prin teledetecție și integrarea acestora cu datele GIS; Soluție software ArcGIS (companie ESRI, SUA) pentru construirea GIS corporativă, industrială, regională, de stat. Pentru a asigura raza maximă de vedere, complexul antenei trebuie instalat astfel încât orizontul să fie deschis din unghiurile de înălțime 2 și mai mari în orice direcție azimutală. Pentru o recepție de înaltă calitate, este esențial să nu existe interferențe radio în intervalul de la 8,0 la 8,4 GHz (dispozitive de transmisie pentru releu radio, troposferice și alte linii de comunicații). De asemenea, trebuie remarcat faptul că, potrivit experților, în viitorul apropiat, datele de teledetecție vor deveni principala sursă de informații pentru GIS, în timp ce hărțile tradiționale vor fi utilizate doar în etapa inițială ca sursă de informații statice (relief, hidrografie) , drumuri principale, așezări, diviziune administrativă). În prezent, în industria petrolului și gazului există o creștere rapidă a utilizării sistemelor de navigație prin satelit concepute pentru a determina parametrii poziției spațiale a obiectelor. Astăzi se utilizează două sisteme de a doua generație, GPS-ul american (Global Positioning System), numit și NAVSTAR, și sistemul rusesc GLONASS (Global Navigation Satellite System). Proiectarea și aplicarea sistemelor de poziționare globală prin satelit în industria petrolului și gazelor Principalele domenii de aplicare a sistemelor de poziționare globală prin satelit în suportul de geoinformare al întreprinderilor din sectorul petrolului și gazelor sunt următoarele: dezvoltarea rețelelor de referință geodezice la toate nivelurile de la nivel global la sondaj, precum și lucrări de nivelare pentru sprijinirea geodezică a întreprinderilor; asigurarea extracției de minerale (exploatare la fața locului, foraj etc.); suport geodezic al construcției, așezarea conductelor, cablurilor, pasajelor, liniilor electrice etc. lucrări de inginerie și aplicate; lucrări de topografie funciară; salvare și muncă preventivă (sprijin geodezic în caz de dezastre și catastrofe); studii de mediu: coordonarea referințării deversărilor de petrol, evaluarea zonelor deversate de petrol și determinarea direcției de deplasare a acestora; topografie și cartografiere a tuturor tipurilor de topografice, speciale, tematice; integrarea cu GIS; aplicare în servicii de expediere; toate tipurile de navigație sunt aeriene, maritime, terestre. Datele privind sistemele de poziționare globală prin satelit (GPSS) sunt utilizate în diferite sisteme (monitorizare, prospecție, cercetare etc.) care necesită 7
8 referință spațio-temporală rigidă a rezultatelor măsurătorilor. Principalele avantaje ale SGSP sunt: globalitate, eficiență, orice vreme, acuratețe, eficiență. Tendințele în dezvoltarea acestor sisteme pot fi judecate după volumul vânzărilor de receptoare de satelit GPS / GLONASS, care se dublează la fiecare 2-3 ani. Ambele sisteme au un scop dublu militar și civil, prin urmare emit două tipuri de semnale: unul cu o precizie redusă de determinare a coordonatelor (~ 100 m) L1 pentru uz civil și celălalt de mare precizie (~ 10-15 m și mai precis ) L2 pentru uz militar. Pentru a restricționa accesul la informații precise de navigație, se introduce o interferență specială, care poate fi luată în considerare după primirea cheilor de la departamentul militar relevant (SUA pentru NAVSTAR și Rusia pentru GLONASS). Pentru NAVSTAR L1 = 1575,42 MHz și L2 = 1227,6 MHz. GLONASS utilizează divizarea frecvenței semnalelor, adică fiecare satelit funcționează la propria frecvență și, în consecință, L1 este în intervalul 1602,56 - 1615,5 MHz și L2 de la 1246,43 la 1256,53 MHz. Semnalul din L1 este disponibil pentru toți utilizatorii, semnalul din L2 este disponibil doar militarilor (adică nu poate fi decriptat fără o cheie secretă specială). În prezent, această interferență a fost anulată, iar semnalul exact este disponibil pentru receptorii civili, cu toate acestea, dacă autoritățile de stat din țările proprietare decid în consecință, codul militar poate fi blocat din nou (în sistemul NAVSTAR această restricție a fost ridicată abia în luna mai 2000 și poate fi restaurat oricând.). Trei componente pot fi distinse ca parte a sistemelor globale de poziționare prin satelit: sistem de monitorizare și control la sol; sisteme de nave spațiale; echipament utilizator. Sistemul de monitorizare și control constă din stații de urmărire prin satelit, un serviciu de timp precis, o stație principală cu un centru de calcul și stații pentru descărcarea datelor la bordul navei spațiale. Sateliții trec peste punctele de control de două ori pe zi. Informațiile orbitale colectate sunt procesate și coordonatele sateliților (efemeride) sunt prezise. Pe baza acestor date, este compilat un almanah. Aceste date și alte date de la stațiile terestre sunt încărcate la bordul fiecărui satelit. Principiul de funcționare a sistemelor de navigație prin satelit se bazează pe măsurarea distanței de la antena de pe obiect (a cărei coordonate trebuie obținute) la sateliți, a căror poziție este cunoscută cu o mare precizie. Tabelul pozițiilor tuturor sateliților se numește almanah, care trebuie localizat de orice receptor de satelit înainte de a începe măsurătorile. De obicei, receptorul stochează almanahul în memorie de la ultima oprire și, dacă nu este depășit, îl folosește imediat. Fiecare satelit transmite întregul almanah în semnalul său. Astfel, cunoașterea distanțelor față de mai mulți sateliți ai sistemului, utilizând construcții geometrice obișnuite, bazate pe almanah, este posibil să se calculeze poziția obiectului în spațiu, întrucât în sistemul global de poziționare prin satelit, fiecare satelit joacă rolul unui punct de control geodezic separat cu coordonate cunoscute la ora curentă. Coordonatele obiectului măsurat, pe care se află receptorul de navigație, sunt determinate de metoda serifelor liniare. Parametrii măsurați definesc suprafața poziției, în punctul de intersecție al cărui obiect se află obiectul dorit. Metoda de măsurare a distanței de la satelit la antena receptorului se bazează pe certitudinea vitezei de propagare a undelor radio. Pentru a implementa posibilitatea măsurării timpului semnalului radio propagat, fiecare satelit al sistemului de navigație emite semnale de timp precise, ca parte a semnalului său, utilizând ceasuri atomice sincronizate precis cu timpul sistemului. Când receptorul satelit funcționează, ceasul său este sincronizat cu ora sistemului și, la recepția ulterioară a semnalelor, se calculează întârzierea dintre timpul de emisie conținut în semnal și timpul de recepție a semnalului. Cu aceste informații, receptorul de navigație calculează coordonatele antenei. În plus, acumulând și procesând aceste date pentru o anumită perioadă de timp, devine posibil să se calculeze parametrii de mișcare precum viteza (curent, maxim, mediu), trecut
9 căi etc. Măsurătorile se efectuează în așa-numitul mod fără cerere, atunci când emițătorul de pe satelit funcționează continuu și receptorul de navigație este pornit după cum este necesar. Să luăm în considerare compoziția sistemului navei spațiale. Sateliții NAVSTAR sunt localizați în șase planuri la o altitudine de aproximativ km. Sateliții GLONASS (cod „Uragan”) sunt situați în trei planuri la o altitudine de aproximativ km. Numărul nominal de sateliți din ambele sisteme este de 24. Constelația NAVSTAR a fost complet echipată în aprilie 1994 și a fost menținută de atunci, constelația GLONASS a fost complet desfășurată în decembrie 1995, dar apoi a fost degradată semnificativ și abia în septembrie 2010 număr standard de 24 (precum și doi sateliți de rezervă). Figura 5 prezintă sateliții de navigație Navstar-2 și Glonass-M. Figura 5. Sateliții sistemelor de navigație GPS (stânga) și GLONASS (dreapta) 24 de sateliți oferă 100% performanță a sistemului oriunde în lume, dar nu pot oferi întotdeauna o recepție fiabilă și un calcul bun al poziției. Prin urmare, pentru a crește precizia și rezerva de poziționare în caz de defecțiuni, numărul total de sateliți pe orbită este menținut într-un număr mai mare. Pentru GPS, acest număr este 30 (6 rezerve), iar pentru GLONASS 26 (2 rezerve). De asemenea, înclinația redusă a orbitelor sateliților (aproximativ 55 pentru GPS și 64,8 pentru GLONASS) degradează grav acuratețea în regiunile circumpolare ale Pământului, deoarece sateliții nu se ridică deasupra orizontului. Ambele sisteme utilizează semnale bazate pe așa-numitele. „Secvențe de pseudo-zgomot”, a căror utilizare le conferă imunitate ridicată la zgomot și fiabilitate la o putere de radiație redusă a emițătorilor. Fiecare satelit al sistemului, pe lângă informațiile de bază, transmite, de asemenea, informații auxiliare necesare pentru funcționarea continuă a echipamentului receptor. Această categorie include almanahul complet al întregii constelații de satelit, transmis secvențial pe parcursul a câteva minute. Astfel, pornirea dispozitivului de recepție poate fi suficient de rapid dacă conține un almanah actualizat (aproximativ un minut), adică a fost oprit pentru mai puțin de 3-4 ore, acest lucru se numește „pornire caldă” (receptorul primește doar efemeride prin satelit), dar poate dura până la 30 de minute dacă receptorul este obligat să primească un almanah complet, așa-numitul . Start rece. Necesitatea unui „pornire la rece” apare de obicei atunci când receptorul este pornit pentru prima dată sau dacă nu a fost folosit de mult timp (mai mult de 70 de ore) sau a fost mutat la o distanță considerabilă. Există, de asemenea, un „pornire la cald” (receptorul este oprit mai puțin de 30 de minute), unde receptorul pornește imediat cu o mică eroare corectată în timpul procesului de măsurare a coordonatelor. Un dezavantaj comun al utilizării oricărui sistem de radionavigație este că, în anumite condiții, semnalul nu poate ajunge la receptor sau poate ajunge cu distorsiuni semnificative sau întârzieri. De exemplu, este aproape imposibil să vă determinați locația exactă adânc în interiorul unei clădiri din beton armat, într-un subsol sau într-un tunel. Deoarece frecvența de funcționare a GPS-ului se află în intervalul decimetric al undelor radio, recepția semnalului de la sateliți se poate deteriora grav sub frunziș dens sau datorită nivelului foarte ridicat 9
10 nori. Recepția normală a semnalului GPS poate fi deteriorată de interferențele de la multe surse radio terestre, precum și de furtunile magnetice. Transmițătoarele active de blocare sunt utilizate pentru a suprima artificial semnalele de la sistemele de navigație prin satelit. Pentru prima dată către publicul larg, emițătoarele dezvoltate de compania rusă Aviakonversiya au fost prezentate în 1997 la spectacolul aerian MAKS. Precizia determinării coordonatelor poate varia foarte mult de la câteva zeci de metri la zeci de centimetri și depinde de metodele de măsurare , care se împart în: metode absolute de determinare a coordonatelor geocentrice (autonome, diferențiale); metode relative pentru determinarea vectorilor spațiali ai liniilor de bază (statice, cinematice). Metodele statice diferențiale și relative oferă cea mai mare precizie. Acestea se bazează pe o metodă de măsurare a coordonatelor de la două stații situate la o distanță relativ mică una de cealaltă (până la 30 km). Se presupune că la astfel de distanțe, măsurătorile de la două stații la sateliți sunt distorsionate la fel. Astfel de metode de măsurare permit receptoare profesionale de navigație geodezică ale unor companii precum Leica (Elveția), Ashtech (SUA), Trimble (SUA) și altele. În modul diferențial, receptoarele trebuie să poată implementa modul diferențial. Esența acestei metode este următoarea. Un receptor este plasat într-un punct cu coordonate cunoscute anterior (de exemplu, un punct de control al unei rețele geodezice). În același timp, se numește stație de referință de bază sau stație de corectare a controlului. Un alt succesor, mobil, este plasat în punctul desemnat. Deoarece coordonatele stației de bază sunt cunoscute, acestea pot fi utilizate pentru comparație cu cele nou determinate și, pe această bază, pot fi găsite corecții pentru stația mobilă, care sunt transmise la stația mobilă printr-un canal radio prin intermediul un transmițător special. Stația mobilă, după ce a primit corecții diferențiale, își corectează coordonatele măsurate, crescând astfel precizia măsurării. Cele mai tangibile beneficii din introducerea ideii de eliminare a erorilor au fost obținute în metodele de măsurare statică relativă. Ca și în modul diferențial, echipamentul este instalat la două stații, de exemplu, A și B. În statică, folosind diferențele, fără multe distorsiuni, se calculează vectorul spațial D care conectează aceste stații: D = (XBXA, YBYA, ZBZA). Stația de bază trebuie să aibă coordonate exacte, astfel încât incrementele măsurate să poată fi utilizate pentru a calcula coordonatele punctelor rămase ale rețelei geodezice cu precizia necesară. Datorită măsurării incrementelor de coordonate și utilizării metodei fazei, erorile în rezultatele determinării coordonatelor punctelor sunt reduse la câteva zeci de centimetri. Aceste metode sunt de bază în cele mai importante lucrări geodinamice și geodezice. Există rețele întregi care generează corecții diferențiale pentru dispozitivele de navigație în conformitate cu principiile descrise mai sus. Acestea sunt descrise mai jos. Utilizarea anumitor tipuri de receptoare de navigație și metode de măsurare depinde de cerințele pentru precizia determinării coordonatelor punctelor de control. Nu are rost să folosiți receptoare geodezice scumpe și metode de măsurare pe termen lung pentru a obține coordonatele punctului de control în scopul referințării, de exemplu, imagini Landsat cu o rezoluție de 15 (30) m. În acest caz, este suficient pentru a utiliza cele mai simple receptoare de navigație ieftine care oferă o precizie acceptabilă de 5-20 m. Este important să subliniem că acuratețea tuturor receptoarelor de navigație depinde nu numai de durata măsurătorilor individuale și de metoda de măsurare, ci și de numărul de sateliți vizibili deasupra orizontului, precum și natura și deschiderea terenului (câmpie sau zonă construită), care afectează reflexia semnalului ... Precizia sistemului GLONASS este în prezent ușor mai mică decât GPS, 4,46-8,38 m atunci când se utilizează o medie de 7-8 nave spațiale (în funcție de punctul de recepție). Apoi 10
11, timpul de eroare GPS este de 2,00-8,76 m atunci când se utilizează o medie de 6-11 nave spațiale (în funcție de punctul de recepție). Când ambele sisteme de navigație sunt utilizate împreună, erorile sunt de 2,37-4,65 m atunci când se utilizează nava spațială în medie (în funcție de punctul de recepție). Potrivit declarațiilor șefului Roscosmos, Anatoly Perminov, se iau măsuri pentru creșterea preciziei. Până la sfârșitul anului 2010, precizia calculului efemeridei și deriva ceasului de la bord vor crește, ceea ce va duce la o creștere a preciziei determinărilor de navigație până la 5,5 metri. Acest lucru se va face prin modernizarea segmentului de sol la 7 puncte ale complexului de control al solului, fiind instalat un nou sistem de măsurare cu caracteristici de precizie ridicată. În 2011, numărul sateliților din constelație este planificat să fie mărit la 30. În paralel, va avea loc înlocuirea sateliților Glonass-M cu Glonass-K mai avansat (aceștia acceptă noi semnale CDMA în GPS / Galileo / Compass format, care va facilita în mare măsură dezvoltarea dispozitivelor de navigație multisistem) și Glonass-K2 (transmite semnale de diviziune a codului: două semnale în intervalele de frecvență L1 și L2 și un semnal deschis în intervalul L3), care vor crește precizia până la 2,8 m. Pentru a crește precizia de navigație, se utilizează sisteme care trimit informații clarificatoare („corecție diferențială la coordonate” DGPS, ale căror aspecte teoretice ale formării au fost discutate mai sus), ceea ce face posibilă creșterea preciziei măsurării coordonatelor a receptorului până la câțiva metri și chiar până la câteva zeci de centimetri atunci când se utilizează moduri diferențiale complexe. Corecția derivată se bazează pe sateliți geostaționari și stații de bază terestre. Fiecare dintre stații este echipată cu echipament GPS și software special conceput pentru a primi semnale GPS, analiza măsurătorile obținute, calcula erori ionosferice, abateri de traiectorii și ceasuri de satelit. Aceste date sunt transmise către stația centrală de control (Master Station WMS), unde sunt reprelucrate și analizate luând în considerare măsurătorile luate de la toate stațiile de bază din rețea. Apoi, informațiile de corecție sunt transmise sateliților geostaționari și de acolo sunt transmise utilizatorilor. Semnalul de la sateliții geostaționari este primit în același mod ca și semnalul de la sateliții sistemului de navigație prin unul sau mai multe canale. DGPS poate fi plătit (decriptarea semnalului este posibilă numai de către un anumit receptor după ce a plătit pentru un „abonament de serviciu”) sau gratuit. În prezent, există un sistem american gratuit WAAS, un sistem european EGNOS, un sistem japonez MSAS bazat pe mai multe corecții de transmisie de la sateliții geostaționari, permițând obținerea unei precizii ridicate (până la 30 cm). În Rusia, numai în regiunea Kaliningrad este posibilă utilizarea pe deplin a semnalelor din sistemul EGNOS. În restul teritoriului, recepția corecției diferențiale nu este posibilă. Problema cheie în organizarea navigației prin satelit este alegerea dispozitivelor pentru recepția semnalului, adică echipament utilizator. Consumatorilor li se oferă diverse dispozitive și produse software care le permit să-și vadă locația pe o hartă electronică; capacitatea de a stabili trasee luând în considerare terenul; căutați obiecte specifice pe hartă după coordonate sau adresă etc. În acest caz, receptorul de navigație poate fi făcut ca un dispozitiv separat sau cipul de navigație este încorporat în alte echipamente, de exemplu, telefoane mobile, smartphone-uri, PDA-uri sau la bord (computere de bord). Figura 6 prezintă exemple de navigatori: în partea de sus, fără suport pentru hartă (în stânga, navigatorul GPS Magellan Blazer 12 într-o carcasă rezistentă la șocuri, în dreapta, navigare utilizând un telefon mobil (iphone) fixat pe ghidonul bicicletei ), în partea de jos, un navigator auto Glospace cu suport pentru hărți. Comparând echipamentele pentru GPS și GLONASS, putem spune că toate receptoarele GLONASS permit lucrul cu GPS, dar nu și invers. Este posibilă recepția simultană a semnalelor de la ambele sisteme de navigație, oferind coordonate mai precise. Echipamentele combinate GLONASS / GPS de nivel profesional sunt fabricate de mulți producători, inclusiv firme străine Topcon, Javad, Trimble, Septentrio, Ashtech, NovAtel, SkyWave Mobile Communications. Principalul motiv pentru care GLONASS nu este utilizat în forma sa pură este lipsa hărților digitale de înaltă calitate, precum și volumul și consumul de energie prea mare al receptoarelor în sine (din aceste motive, cipurile GLONASS nu sunt încorporate în 11
12 echipamente mobile). Cu toate acestea, există o scădere treptată a acestor parametri și în acest moment există cipuri complet funcționale cu suport pentru sistemele GLONASS / GPS, precum și GALILEO / COMPASS. Figura 6. Navigatori În industria petrolului și gazului, GPS-urile și dispozitivele de înregistrare GPS s-au răspândit pe scară largă, care înregistrează și transmit coordonatele către centrul serverului și sunt utilizate pentru monitorizarea prin satelit a mașinilor, persoanelor, activelor etc. Aceste date sunt utilizate de serviciile de expediere pentru a organiza transportul eficient și gestionarea personalului. Tracker-ul GPS înregistrează datele de localizare și le transmite la intervale regulate prin conexiuni radio, GPRS sau GSM, modem satelit către centrul de monitorizare a serverului sau doar un computer cu software special prin USB, RS-232, PS / 2. Utilizatorul tracker sau dispecerul care monitorizează obiectul se poate conecta la serverul de sistem utilizând programul client sau interfața web sub numele său de utilizator și parola. Sistemul afișează locația obiectului și istoricul pistei de mișcare a acestuia pe hartă (Figura 7). Mișcările de urmărire pot fi analizate fie în timp real, fie ulterior. Trackerele GPS nu au propriile afișaje și, din această cauză, sunt mai ieftine decât colegii lor de navigare. Trackerele personale (de dimensiuni mici) sunt utilizate pentru monitorizarea personalului, iar trackerele auto sunt utilizate pentru monitorizarea transportului. Trackerele automate vă permit să conectați diverși senzori (nivel de combustibil, sarcină pe osie etc.) și sunt conectați ei înșiși la rețeaua de la bord. O conexiune de antenă externă este, de asemenea, prevăzută pentru urmăritoarele vehiculelor. 12
13 Figura 7. Track GPS-loggers nu numai că nu au afișaj, dar nu conțin module de transmisie a datelor (module GSM), de aceea nu sunt potrivite pentru monitorizarea în timp real. Informațiile de înregistrare sunt înregistrate în timp ce conduceți în memoria încorporată și devin disponibile după conectarea la un computer pentru analiza lor. În cazurile în care este necesar să se furnizeze capabilități suplimentare, pe lângă simpla introducere a coordonatelor în memoria receptorului, se folosesc navigatori înșiși (aproape întotdeauna, navigatori GPS). Au o gamă largă de posibilități, a căror imagine de ansamblu depășește sfera prezentării noastre. Principalele pentru industria petrolului și a gazelor sunt capacitatea de a afișa hărți ale diferitelor profiluri, de a stabili trasee pe sol, de a căuta și de a determina coordonatele obiectelor etc. De exemplu, specialiștii de la BG Transco, o companie care întreține mai mult de un kilometru de conducte subterane de gaz, au folosit aceste capacități pentru a localiza structuri care cad într-o zonă potențial periculoasă în apropierea conductei în caz de situații critice. Pentru aceasta, o imagine de satelit pancromatică cu o rezoluție de 1 m la sol a fost utilizată pentru a analiza zonele tampon din zonele cu o densitate mare a populației. Imaginea a fost fixată la punctele de control la sol obținute cu ajutorul unui receptor GPS. Traseul conductei de gaz a fost suprapus peste imagine folosind metoda analitică (prin coordonate) și, ca urmare a analizei spațiale, s-a calculat o zonă tampon de 200 de metri cu potențial risc și toate obiectele situate în ea. Un alt exemplu este construirea unei conducte de trunchi de petrol cu o lungime de 450 km în districtul autonom Nenets din RAO Rosneftegazstroy. Imaginile navei spațiale Landsat au fost folosite ca sursă principală de informații, ceea ce a făcut posibilă obținerea celor mai fiabile și la timp informații despre terenul din zona așezării propuse a conductei de petrol. Pe baza unui model de elevație digitală, au fost create modele digitale ale teritoriului obiectului planificat, s-au efectuat calcule ale unghiurilor de rotație, mărimea și direcția pantelor de-a lungul traseului conductei de petrol. Navigatorii GPS profesioniști se disting prin calitatea componentelor de fabricație (în special antene), software-ul utilizat, modurile de operare acceptate (de exemplu RTK, ieșire de date binare), frecvențe de operare (L1 + L2), algoritmi pentru suprimarea dependențelor de interferență, activitatea solară (influența ionosferei) susținută de sistemele de navigație (de exemplu, NAVSTAR GPS, GLONASS, Galileo, Beidou), creșterea sursei de alimentare și, desigur, prețul. Trebuie remarcat faptul că în prezent există o tendință spre integrarea strânsă a tehnologiilor GPS și a metodelor de obținere și prelucrare a datelor de teledetecție a Pământului, care se manifestă în principal în domeniul fotografiei aeriene. Pentru o perioadă destul de lungă de timp, au fost utilizate camere aeriene de la unii producători, integrate cu receptoare GPS (Figura 8), care, la fotografierea terenului, fixează coordonatele tridimensionale spațiale ale centrului de proiecție al fiecărui cadru . Utilizarea acestei tehnologii 13
14, potrivit experților, permite reducerea numărului de puncte de control necesare pentru procesarea fotogrammetrică a materialelor de zbor, ceea ce crește semnificativ productivitatea muncii și reduce costul total al costurilor pentru obținerea datelor inițiale. Figura 8. Complex aerian foto integrat cu un receptor GPS Astfel, atunci când se creează un GIS, se utilizează surse combinate de informații: o combinație de metode pentru detectarea la distanță a Pământului de către nave spațiale cu diverse detalii, măsurători GPS, laser și imagini stereo, date din hărți topografice etc. Totul depinde doar de cerințele sistemului. Se poate argumenta că combinația de informații obținute folosind diferite mijloace de teledetecție a Pământului și datele de măsurare GPS va permite obținerea de informații complete și cuprinzătoare despre orice obiect cel mai rapid și mai fiabil și, de asemenea, va satisface pe deplin toate nevoile de asistență informațională a orice proiect, orice sistem, orice întreprindere. Creșterea constantă a utilizării tehnologiilor de geoinformare la întreprinderile complexului petrolier și gazos, care a apărut recent, se datorează nu numai dezvoltării capacităților GIS în sine, ci și integrării strânse a datelor sistemelor informaționale cu Tehnologii GPS și tehnologii pentru obținerea și prelucrarea datelor de teledetecție a Pământului. paisprezece
GIS ȘI GPS ÎN INDUSTRIA ULEIULUI ȘI GAZULUI Eremenko.D.I. Școala tehnică petrolieră Nizhnevartovsk (filială) a Universității de Stat FGBOU VOYUGU Ugra Nizhnevartovsk, Rusia GIS și GPS ÎN INDUSTRIA ULEIULUI ȘI GAZULUI Eremenko.D.I.
Metode aerospațiale (la distanță) în silvicultură Prelegeri 1-2 Vukolova I.A., candidat la științe agricole, profesor asociat la Departamentul de inventar forestier și protecția pădurilor, MGUL Teledetecția (ERS) este un proces prin care
Sisteme de navigație prin satelit GLONASS, GPS, Galileo Încă din cele mai vechi timpuri, călătorii se întrebau cum să își determine locația pe Pământ? Marinarii antici erau îndrumați de stele
Ce este GPS-ul? Sistem de navigare prin satelit GPS (Global Positioning System) sau Global Positioning System pentru poziționare. Sistemul GPS este denumit oficial NAVSTAR (Sistem de navigație al
Raport la ședința secțiunii 3 a STC FSUE TsNIIMash cu privire la problema „Conceptul general al direcțiilor de cercetare geodezică în cadrul„ Dezvoltării ”cercetării și dezvoltării din 28 mai 2013 Rolul și locul în cercetarea pe probleme problematice
SISTEME SATELITE DE NAVIGARE GLOBALĂ, APLICARE ÎN GEODESY S.V. Zakharchev, N.V. Andreeva BSTU numită după V.G. Shukhova Belgorod, Rusia SISTEME GLOBALE DE SATELIT DE NAVIGARE, APLICAȚII ÎN GEODEZIE Zakharchev
Determinarea poziționării utilizând sisteme de satelit ale locației unui observator sau obiect în spațiul terestru tridimensional. Avantajele sistemelor de poziționare prin satelit: globalitate, eficiență
Frolova Elena Andreevna Frolova Elena Andreevna ANALIZA PROPRIETĂȚILOR TEHNICE ALE SISTEMELOR GLONASS ȘI GPS GLOBALE DE SATELITE. ANALIZA PROPRIETĂȚILOR TEHNICE A SISTEMELOR GLOBALE DE SATELITE DE GLONASS ȘI GPS.
FSUE "RNII KP" Almanahul rezultatelor monitorizării integrității sistemelor complementare GLONASS / GPS pentru perioada 08.11.2007 03:00:00 - 08.11.2007 06:00:00 1. Introducere Acest material prezintă rezultatele
MINISTERUL EDUCAȚIEI ȘI ȘTIINȚEI STATULUI FEDERAL RUS BUGETAR INSTITUȚIA EDUCAȚIONALĂ DE ÎNVĂȚĂMÂNT SUPERIOR "UNIVERSITATEA TEHNICĂ DE STAT VORONEZH" DEPARTAMENTUL INVENTARULUI IMOBILIAR,
DEZVOLTAREA MIJLOACELOR AEROSPAȚIALE PENTRU MONITORIZAREA INFRASTRUCTURII INDUSTRIEI ULEIULUI ȘI GAZULUI Proiectant general N.N. CONFERINȚA Sevastyanov "SISTEME ȘI TEHNOLOGII DE MONITORIZARE A SPAȚIULUI PENTRU APLICAREA REZULTATELOR
GPS: principii de funcționare, clasificare a dispozitivelor În ultimii ani, funcția GPS a evoluat dintr-o abreviere de neînțeles pentru un utilizator obișnuit într-o abreviere bine cunoscută, ceea ce face viața mai ușoară pentru mii de utilizatori în fiecare zi.
Schema de interconectări a mijloacelor de teledetecție Monitorizarea de stat a terenurilor prin metode la distanță Metode la distanță la sol Spațiu aerian (Aero-) Tipuri de informații primare Fotogrammetric
UDC 621.391.26 K.M. Drugov, L.A. Podkolzina SISTEME DE NAVIGAȚIE A OBIECTELOR MOBILE LA TEREN Progresul tehnic modern în domeniul tehnologiei informației extinde semnificativ tactica și tehnica
10 V. A. Dobrikov, V. A. Avdeev, D. A. Gavrilov UDC 621.396.96 + 629.78 V. A. DOBRIKOV, V. A. Avdeev, D. A. Gavrilov DETERMINAREA TRAJECTORIEI PORTORULUI DE AVIOANE CU APERTURĂ SINTETIZATĂ
DEZVOLTAREA ȘI PROGRAMAREA UNUI DISPOZITIV PENTRU CĂUTAREA ȘI DETECTAREA APARATELOR MICI Dmitry Yuryevich Kapustin Realizarea Scopul principal al lucrării este simplificarea căutării lucrurilor mici. Cu toții periodic
Aspecte moderne ale utilizării tehnologiilor GIS în sectorul petrolului și gazelor Managementul sistemelor de geoinformare www.primegroup.ru Condiții preliminare pentru utilizarea tehnologiilor GIS în complexul de combustibil și energie Distribuția spațială a obiectelor
Centrul deschis de cercetare și producție al societății pe acțiuni deschise Priroda (Centrul de cercetare și dezvoltare OJSC Priroda) DATE DE SENSIBILIZARE LA DISTANȚĂ A PĂMÂNTULUI ÎN SISTEMUL TOPOGRAFIC DE STAT
Instituția de învățământ bugetar de stat federal pentru învățământul profesional superior „Universitatea tehnică de stat din Moscova numită după N.E. Bauman "(MSTU numit după N.E. Bauman)" Intelectual
SISTEMUL DE SENSIBILIZARE LA DISTANȚĂ A PĂMÂNTULUI SPACIAL (ERS) al CENTRULUI DE CERCETARE ȘI PRODUCȚIE A SPATIULUI DE STAT (GKNPTs) M.V. Khrunicheva I.A. Glazkov GKNPTs le. M.V. Khrunichev. E-mail: [e-mail protejat]
"Sistem de monitorizare a câmpului de navigație al KNS GLONASS / GPS în emisfera estică a Pământului cu sisteme de măsurare fără cerere" VORBITOR: vicepreședinte al Centrului Științific Krasnoyarsk
Teledetecția Pământului în timpul cercetării ecologice și geologice 3. Metode și tehnologii pentru studierea Pământului din spațiu Cuprins 3.1. Tehnologia de producție a materialelor ERS Schema de producție și prelucrare
Sisteme de informații geografice Lectura 14 Definiția GIS (sistem de informații geografice) un sistem de colectare, stocare, analiză și vizualizare grafică a datelor spațiale (geografice) și conexe
MINISTERUL EDUCAȚIEI ȘI ȘTIINȚE AL FEDERAȚIEI RUSII Institutul Federal de Stat Federal al Învățământului Profesional Superior "Kazan (Regiunea Volga) Universitatea Federală" Institutul
Tendințe în dezvoltarea geoinformaticii în Rusia și în lume Integrarea geospațiului Bolsunovsky Mihail Alexandrovici Primul director general adjunct Sovzond * Industria 1 2 3 Tehnologii
AGENȚIA FEDERALĂ DE REGLEMENTARE TEHNICĂ ȘI METROLOGIE STANDARDUL NAȚIONAL AL FEDERAȚIEI RUSII GOST R 52928-2008 SISTEMUL DE NAVIGARE SATELLITĂ GLOBAL Termeni și definiții Moscova Standardinform
Scopul principal al sistemului Reducerea costurilor de operare a vehiculelor și creșterea eficienței utilizării acestuia prin obținerea de informații fiabile și în timp util despre mișcarea sa Obiective de implementare a sistemului
ANGAJATI MOBILI NAVIGAȚIE SERVICII DE TRANSPORT BINE DE CUNOSCUT! OPTIMIZAȚI EFICIENTUL MUNCII ANGAJATILOR DUMNEAVOASTRĂ ȘI CONTROLUL TRANSPORTULUI ÎN AFARA OFICIULUI ANGAJAȚILOR ȘI TRANSPORTULUI COMPANIEI Când este echipat
EVALUAREA EXACTITĂȚII DE POZIȚIONARE FOLOSIND ECHIPAMENTE GNSS DE JAVAD GNSS M.O. Lyubich (UGT-Holding, Ekaterinburg) În 2011, a absolvit Universitatea Federală Urală numită după V.I. primul președinte
Clasificare după tehnologia imagistică Scanner fotografic OM Gamă vizibilă și infraroșie Scanner OM Radar Gamă radio Pasiv detectează radiațiile naturale
Clasificarea mijloacelor tehnice de teledetecție a echipamentului de inspecție TS DZ Group, purtători de echipamente de supraveghere, echipamente de teledetecție la sol Echipamente de supraveghere a întregii flote
REVIZUIREA DATELOR RADAR MODERNE ȘI A METODELOR DE PRELUCRARE A LOR UTILIZAND COMPLEXUL SOFTWARE SARSCAPE Yu.I. Kantemirov (Societatea Sovzond LLC) [e-mail protejat] Raportul oferă
937 Utilizarea semnăturilor pentru a îmbunătăți acuratețea determinării locației obiectelor în mișcare în sistemele de poziționare locale. S.V. Zaretsky ( [e-mail protejat]) Institutul de Fizică și Tehnologie din Moscova
Tehnologiile moderne fac posibilă crearea unor sisteme de navigație destul de accesibile pentru șoferii care nu numai că pot afișa pe ecran o hartă a zonei și locația mașinii,
Sisteme de poziționare globală 1 Scopul prelegerii Înțelegerea modului în care funcționează funcțiile de bază ale navigației prin satelit Știți cum să determinați poziția pe hartă 2 Principiul măsurării timpului de tranzit al semnalului Distanță
Lucrările Conferinței internaționale științifice și tehnice, 7 decembrie 2012 MOSCOA INTERMATIC 2 0 1 2, partea 6 ABORDĂRI MIREA PENTRU CONSTRUIREA ECHIPAMENTELOR ELECTRONICE RADIO PENTRU CONTROLUL INTEGRITĂȚII SATELITE
AGENȚIA FEDERALĂ DE REGLEMENTARE TEHNICĂ ȘI METROLOGIE STANDARDUL NAȚIONAL AL FEDERAȚIEI RUSII GOST R 53607-2009
Propunere de monitorizare spațială a deplasărilor suprafeței terestre și a structurilor pentru rezolvarea problemelor GOK-urilor 1 Cuprins 1. Informații generale 3 2. Etapele lucrărilor privind monitorizarea spațiului deplasărilor .... 5 3. Resursă
Introducerea și prelucrarea datelor de teledetecție Pământ Conferențiar: dr. Tokareva Olga Sergeevna Cursul 2 Structura sistemului ERS Segmentul orbital al satelitului Centrul de informații Echipament țintă Stație
SISTEME DE NAVIGARE SATELITĂ GPS și GLONASS Departamentul de mecanică teoretică MIPT, Institutul de Științe de Control RAS, Javad GNSS MIPT Seminar interdisciplinar, 29.10.08 Cuprins GPS și GLONASS 1 GPS și GLONASS
Lucrările Conferinței internaționale științifice și tehnice, 14 noiembrie 17, 2011 MOSCOA INTERMATIC 2 0 1 1, partea 3 MIREA
Implementarea tehnologiilor de navigație prin satelit utilizând sistemul GLONASS în interesul dezvoltării sociale și economice a regiunii Arhanghelsk POZIȚIONARE SATELITĂ APLICARE GENERALĂ
UTILIZAREA PROGRAMULUI TOPOCAD ÎN IMPLEMENTAREA PROIECTULUI DE MONITORIZARE A SEDIMENTELOR DE FOND V.P. Galakhov, Geostroyiziskaniya CJSC Pe baza materialelor de cercetare ale Facultății de Inginerie Civilă
Karepin Alexander Sergeevich, student postuniversitar Samsonova Natalya Vyacheslavovna Cand. econom. Ști., Șeful Departamentului FGBOU VPO "Universitatea de Stat Rostov de Inginerie Civilă" Rostov-pe-Don, Regiunea Rostov
Cod Fază Măsurători și rezultate Principii fundamentale și surse de eroare Diluarea de precizie (DOP) DOP - Factorul de calitate a rezecției spațiale DOP geometrice depinde de poziția relativă
UDC 528.4+ 528.7 + 528.8 APLICAREA REZULTATELOR DE DATE ERS PENTRU HARTAREA OBIECTELOR AGRICOLE V.N. Maksimova Articolul discută aspecte legate de metoda de cartografiere a obiectelor rurale
MINISTERUL EDUCAȚIEI ȘI ȘTIINȚE AL FEDERAȚIEI RUSII UNIVERSITATEA DE STAT DE GEODEZIE ȘI CARTOGRAFIE MOSCA (MIIGAIK) Descrierea principalului program educațional de învățământ superior Direcția
OLIMPIAD RUSOS PENTRU ȘCOLI "PAS ÎN VIITOR" "PAS ÎN VIITOR, MOSCOA" INFROMATICĂ ȘI SISTEME DE CONTROL Cuprins Introducere Măsurarea altitudinii Altimetru barometric Altele inginerie radio Selecție
UDC 528,48 (076,5) Khmyrova E.N. (Karaganda, KSTU), Besimbaeva O.G. (Karaganda, KSTU), Igemberlina M.B. (Karaganda, KSTU) Metoda de coordonare a alinierii funcționează cu utilizarea integrată a modernului
Cartografie, topografie și teledetecție: tendințe moderne Prasolova Anna Ivanovna, conferențiar al Facultății de Geografie, Universitatea de Stat din Moscova Lomonosov [e-mail protejat] Tula Hope
ÎNCERCAREA TOPOGRAFIEI DE ANCHETĂ 1. Ce metode sunt utilizate pentru topografia topografică? - taheometric; * - stereotopografic; - combinate. 2. Care metodă este în prezent
Istoricul evoluțiilor Primele rezultate ale funcționării echipamentului și KKVO la bordul navei spațiale "Meteor-M" 1 ANO "Kosmos-NT" Institutul de cercetare spațială al Academiei Ruse de Științe 2009 De aproximativ 30 de ani, IKI RAS este lucru
COMITETUL DE STAT AL FEDERAȚIEI RUSII PENTRU EDUCAȚIE SUPERIORĂ PERMIS UNIVERSITATE TEHNICĂ DE STAT CAFER DE CONSTRUCȚII DE CONSTRUCȚII Utilizarea sistemelor de poziționare pentru a efectua
Geodezie spațială și gravimetrie de înaltă precizie în geodinamica modernă V.E. Zharov, A.V. Kopaev. VK Milyukov Motivele lucrului Programul țintă federal Proiectul „Sistemul global de navigație”
CUPRINS Cuvânt înainte ... 3 Introducere ... 4 SECȚIUNEA I. INFORMAȚII GENERALE DESPRE GEODEZIE ȘI MĂSURĂRI GEODETICE Capitolul 1. Suprafața Pământului și metodele de reprezentare a acestuia ... 6 1.1. Forma și poziționarea Pământului
GONETS-D1M Sistem multifuncțional personal de comunicații prin satelit www.gonets.ru MSPSS "Gonets-D1M" MSPSS "Gonets-D1M" este destinat transmiterii de date și furnizării de servicii de comunicații către abonați în orice moment
Organizația Aviației Civile Internaționale A37-WP / 195 1 DOCUMENT DE LUCRU TE / 109 22/9/10 (Document de informare) ADUNARE 37 SESIUNEA COMISIA TEHNICĂ Punctul 35 al ordinii de zi. Sistem global de organizare
Diagnosticul trecerilor subacvatice. Sisteme de căutare a rutelor. Sistemele de căutare a rutelor sunt dispozitive concepute pentru căutarea la distanță, detectarea și măsurarea poziției spațiale
Sergey Revnivykh, șef adjunct al Direcției GLONASS, director al Departamentului de dezvoltare a sistemului GLONASS, Academicianul M.F. Reshetnev "
Poate că nu există o ramură a economiei în care tehnologiile de navigație prin satelit să nu fi fost deja utilizate - de la toate tipurile de transport până la agricultură. Iar zonele de aplicații se extind constant. Mai mult, în cea mai mare parte, dispozitivele de recepție primesc semnale de la cel puțin două sisteme globale de navigație - GPS și GLONASS.
Starea problemei
S-a întâmplat că utilizarea GLONASS în industria spațială din Rusia nu este atât de mare pe cât ne-am putea aștepta, dat fiind faptul că principalul dezvoltator al sistemului GLONASS este Roskosmos. Da, deja multe dintre navele noastre spațiale, vehicule de lansare, trepte superioare au receptoare GLONASS ca parte a echipamentelor de la bord. Dar până acum ele sunt fie mijloace auxiliare, fie sunt utilizate ca parte a sarcinii utile. Până în prezent, pentru a efectua măsurători de traiectorie, pentru a determina orbitele navelor spațiale din apropierea pământului, sincronizarea, în majoritatea cazurilor, sunt utilizate mijloace la sol ale complexului de măsurare a comenzilor, dintre care multe au fost epuizate de mult timp. În plus, instrumentele de măsurare sunt situate pe teritoriul Federației Ruse, ceea ce nu permite asigurarea unei acoperiri globale a întregii traiectorii navei spațiale, ceea ce afectează precizia orbitei. Utilizarea receptoarelor de navigație GLONASS ca parte a echipamentului standard de la bord pentru măsurători de traiectorie va face posibilă obținerea preciziei pe orbită a navei spațiale pe orbită mică (care constituie partea principală a constelației orbitale) la nivelul de 10 centimetri la orice punct al orbitei în timp real. În același timp, nu este necesar să se implice mijloacele complexului de măsurare a comenzilor în efectuarea măsurătorilor de traiectorie, să cheltuiască fonduri pentru a asigura operabilitatea acestora și întreținerea personalului. Este suficient să aveți una sau două stații pentru primirea informațiilor de navigație de la aeronavă și transmiterea acestora către centrul de control al zborului pentru rezolvarea problemelor de planificare. Această abordare schimbă întreaga strategie de sprijin balistic și de navigație. Cu toate acestea, această tehnologie este deja bine dezvoltată în lume și nu prezintă nicio dificultate specială. Este nevoie doar de luarea unei decizii cu privire la tranziția la o astfel de tehnologie.
Un număr semnificativ de nave spațiale pe orbită mică sunt sateliți pentru detectarea la distanță a Pământului și pentru rezolvarea problemelor științifice. Odată cu dezvoltarea tehnologiilor și a mijloacelor de observare, creșterea rezoluției, cerințele pentru precizia legării informațiilor țintă primite la coordonatele satelitului în momentul fotografierii sunt în creștere. În mod a posteriori, pentru a procesa imagini și date științifice, în multe cazuri, precizia orbitei trebuie cunoscută la nivel de centimetru.
Pentru navele spațiale speciale dintr-o clasă geodezică (cum ar fi Lageos, Etalon), care sunt create special pentru a rezolva problemele fundamentale ale studierii Pământului și rafinării modelelor de mișcare a navei spațiale, s-a atins deja precizia centimetrică a orbitelor. Dar trebuie avut în vedere faptul că aceste vehicule zboară în afara atmosferei și sunt sferice pentru a minimiza incertitudinea tulburărilor de presiune solară. Pentru măsurători de traiectorie, se folosește o rețea internațională globală de telemetre laser, care nu este ieftină, iar funcționarea sculelor depinde în mare măsură de condițiile meteorologice.
ERS și navele spațiale științifice zboară în principal la altitudini de până la 2000 km, au o formă geometrică complexă și sunt complet deranjate de atmosferă și presiunea solară. Nu este întotdeauna posibil să utilizați facilitățile laser ale serviciilor internaționale. Prin urmare, sarcina de a obține orbitele unor astfel de sateliți cu o precizie centimetrică este foarte dificilă. Este necesară utilizarea unor modele speciale de mișcare și a unor metode de procesare a informațiilor. În ultimii 10-15 ani, s-au făcut progrese semnificative în practica mondială pentru a rezolva astfel de probleme utilizând receptoare de navigație GNSS de înaltă precizie la bord (în principal GPS). Pionierul în această zonă a fost satelitul Topex-Poseidon (proiect comun NASA-CNES, 1992-2005, altitudine 1.336 km, înclinare 66), a cărui precizie orbitală a fost furnizată acum 20 de ani la un nivel de 10 cm (2,5 cm în rază).
În următorul deceniu, în Federația Rusă, este planificată lansarea multor nave spațiale ERS pentru rezolvarea problemelor aplicate în diferite scopuri. În special, pentru o serie de sisteme spațiale, este necesară legarea informațiilor țintă cu o precizie foarte mare. Acestea sunt sarcinile de recunoaștere, cartografiere, monitorizare a condițiilor de gheață, situații de urgență, meteorologie, precum și o serie de sarcini științifice fundamentale în domeniul studierii Pământului și Oceanului Mondial, construirea unui model de geoid dinamic de înaltă precizie, modele dinamice de precizie ale ionosferei și atmosferei. Precizia poziției navei spațiale este deja necesară pentru a se cunoaște la nivelul de centimetri pe întreaga orbită. Este vorba de precizie posterioară.
Aceasta nu mai este o sarcină ușoară pentru balistica spațială. Poate că singura modalitate care poate oferi o soluție la această problemă este utilizarea măsurătorilor de la receptorul de navigație GNSS de la bord și a mijloacelor corespunzătoare de procesare de înaltă precizie a informațiilor de navigație de la sol. În majoritatea cazurilor, acesta este un receptor GPS și GLONASS combinat. În unele cazuri, pot fi prezentate cerințe pentru a utiliza numai sistemul GLONASS.
Experimentați pe determinarea de înaltă precizie a orbitelor folosind GLONASS
În țara noastră, tehnologia pentru obținerea coordonatelor de înaltă precizie utilizând receptoare de navigație de clasă geodezică a fost destul de bine dezvoltată pentru rezolvarea problemelor geodezice și geodinamice de pe suprafața Pământului. Aceasta este așa-numita tehnologie precisă de poziționare punctuală. O caracteristică a tehnologiei este următoarea:
* pentru procesarea măsurătorilor receptorului de navigație, ale cărui coordonate trebuie clarificate, informațiile din cadrele de navigație ale semnalelor GNSS nu sunt utilizate. Semnalele de navigație sunt utilizate numai pentru măsurători de distanță, în principal pe baza măsurătorilor fazei purtătoare a semnalului;
* Orbitele de înaltă precizie și corecțiile ceasului de la bord, care sunt obținute pe baza procesării continue a măsurătorilor rețelei globale a stațiilor de recepție a semnalelor de navigație GNSS, sunt utilizate ca informații despre timpul efemeridei navelor spațiale de navigație. Majoritatea soluțiilor sunt acum utilizate de către Serviciul internațional GNSS (IGS);
* măsurătorile receptorului de navigație, ale căror coordonate trebuie determinate, sunt procesate împreună cu informații de timp de efemeridă de înaltă precizie utilizând metode speciale de procesare.
Ca rezultat, coordonatele receptorului (centrul de fază al antenei receptorului) pot fi obținute cu o precizie de câțiva centimetri.
Pentru rezolvarea problemelor științifice, precum și pentru sarcinile de gestionare a terenurilor, cadastru, construcții în Rusia, de câțiva ani încoace, astfel de mijloace există și sunt utilizate pe scară largă. În același timp, autorul nu a avut încă informații despre mijloacele care pot rezolva problemele determinării de înaltă precizie a orbitelor navelor spațiale cu orbită mică.
Un experiment de inițiativă efectuat în urmă cu câteva luni a arătat că avem prototipuri de astfel de mijloace și pot fi folosite pentru a crea mijloace standard specifice industriei de suport balistic de înaltă precizie și de navigație pentru nave spațiale pe orbită mică.
Ca rezultat al experimentului, a fost confirmată posibilitatea utilizării prototipurilor existente pentru determinarea de înaltă precizie a orbitei navei spațiale LEO la un nivel de câțiva centimetri.
Pentru experiment, a fost aleasă o ERS internă zburătoare „Resurs-P” nr. 1 (orbită sincronă aproape circulară la soare cu o altitudine medie de 475 km), echipată cu un receptor de navigație combinat GLONASS / GPS. Pentru a confirma rezultatul, procesarea datelor a fost repetată pentru navele spațiale geodezice ale sistemului GRACE (proiect comun al NASA și DLR, 2002-2016, altitudine 500 km, înclinare 90), la bordul cărora au fost instalate receptoare GPS. Caracteristicile experimentului sunt următoarele:
* pentru a evalua capacitățile sistemului GLONASS pentru determinarea orbitei navei spațiale Resurs-P (vizualizarea generală este prezentată în Fig. 1), au fost utilizate numai măsurători GLONASS (4 seturi de receptoare de navigație la bord dezvoltate de JSC RIRV);
* pentru a obține orbita navei spațiale a sistemului GRACE (vizualizarea generală este prezentată în Fig. 2), s-au utilizat numai măsurători GPS (măsurătorile sunt disponibile gratuit);
* Efemeride de înaltă precizie și corecții ale ceasurilor de bord ale sateliților de navigație ale sistemelor GLONASS și GPS, care au fost obținute la IAC KVNO TsNIIMash pe baza procesării măsurătorilor stațiilor rețelei globale IGS (datele sunt disponibile gratuit), au fost utilizate ca informații de asistență. Estimarea IGS a acurateței acestor date este prezentată în Fig. 3 și este de aproximativ 2,5 cm. Locația rețelei globale de stații GLONASS / GPS a serviciului IGS este prezentată în Fig. 4;
* un prototip al complexului hardware și software, care oferă o determinare de înaltă precizie a orbitei navei spațiale cu orbită mică (dezvoltarea inițiativă a JSC „GEO-MCC”). Eșantionul oferă, de asemenea, decodarea măsurătorilor receptoarelor de la bordul navei spațiale Resurs-P utilizând informații de timp de efemeridă de înaltă precizie și luând în considerare particularitățile funcționării sesiunii receptoarelor de la bord. Prototipul a fost testat conform măsurătorilor navei spațiale a sistemului GRACE.
Orez. 1. Vedere generală a navei spațiale Resurs-P.
Orez. 2. Vedere generală a navei spațiale a sistemului GRACE.
Orez. 3. Evaluarea acurateței efemeridei IAC KVNO TsNIIMash de către serviciul IGS. Acuratețea informațiilor efemeride de asistență ale navei spațiale de navigație GLONASS (denumire - IAC, puncte albastru închis pe grafic) este de 2,5 cm.
Orez. 4. Localizarea rețelei globale de stații GLONASS / GPS a serviciului internațional IGS (sursă - http://igscb.jpl.nasa.gov/network/iglos.html).
Ca rezultat al experimentului, a fost obținut un rezultat fără precedent pentru suportul balistic și de navigație intern al navelor spațiale cu orbită mică:
* Luând în considerare informațiile de asistență și măsurătorile reale ale receptoarelor de navigație de la bordul navei spațiale Resurs-P, o orbită de înaltă precizie a acestei nave spațiale cu o precizie de 8-10 cm a fost obținută numai din măsurători GLONASS (vezi Fig. 5) .
* Pentru a confirma rezultatul în timpul experimentului, s-au efectuat calcule similare pentru navele spațiale geodezice ale sistemului GRACE, dar folosind măsurători GPS (vezi Fig. 6). Precizia orbitală a acestor nave spațiale a fost obținută la un nivel de 3-5 cm, ceea ce coincide pe deplin cu rezultatele centrelor de analiză de vârf ale serviciului IGS.
Orez. 5. Acuratețea orbitei navei „Resurs-P” obținută din măsurători GLONASS numai cu ajutorul informațiilor de asistență, estimată din măsurători a patru seturi de receptoare de navigație la bord.
Orez. 6. Acuratețea orbitei navei spațiale GRACE-B, obținută din măsurători GPS numai cu utilizarea informațiilor de asistență.
Sistemul ANNKA din prima etapă
Pe baza rezultatelor experimentului, urmează în mod obiectiv următoarele concluzii:
În Rusia, există o întârziere semnificativă a dezvoltării interne pentru rezolvarea problemelor determinării de înaltă precizie a orbitelor navei spațiale LEO la un nivel competitiv cu centrele străine de procesare a informațiilor. Pe baza acestei baze, crearea unui centru balistic industrial permanent pentru rezolvarea unor astfel de probleme nu va necesita cheltuieli mari. Acest centru va putea oferi tuturor organizațiilor interesate care necesită legarea la coordonatele informațiilor de la sateliții de teledetecție, servicii pentru determinarea de înaltă precizie a orbitelor oricărui sateliți de teledetecție echipate cu echipamente de navigație prin satelit GLONASS și / sau GLONASS / GPS. În viitor, pot fi utilizate și măsurători ale sistemului chinez BeiDou și ale Galileo european.
Se arată pentru prima dată că măsurătorile sistemului GLONASS atunci când rezolvă probleme de înaltă precizie pot oferi o precizie a soluției practic mai mică decât măsurătorile GPS. Acuratețea finală depinde în principal de acuratețea informațiilor efemeride de asistență și de acuratețea cunoașterii modelului de mișcare a navei spațiale pe orbită mică.
Prezentarea rezultatelor sistemelor de teledetecție interne cu referințe de înaltă precizie la coordonate îi va spori dramatic importanța și competitivitatea (ținând seama de creșterea și prețul pieței) pe piața mondială pentru rezultatele teledetecției Pământului.
Astfel, pentru crearea primei etape a sistemului de navigație asistată pentru nava spațială LEO (nume de cod - sistem ANNKA) în Federația Rusă, toate componentele sunt disponibile (sau sunt în construcție):
* există propriul său software special de bază care permite, independent de operatorii GLONASS și GPS, să primească informații de timp de efemeridă de înaltă precizie;
* există un prototip de software special, pe baza căruia se poate crea un complex hardware și software standard pentru determinarea orbitelor navei spațiale LEO cu o precizie de centimetri în cel mai scurt timp posibil;
* există eșantioane interne de receptoare de navigație la bord care permit rezolvarea problemei cu o asemenea precizie;
* Roscosmos își creează propria rețea globală de stații de recepție a semnalului de navigație GNSS.
Arhitectura sistemului ANNKA pentru implementarea primei etape (modul a posteriori) este prezentată în Fig. 7.
Funcțiile sistemului sunt următoarele:
* primirea măsurătorilor din rețeaua globală către centrul de procesare a informațiilor din sistemul ANNKA;
* formarea efemeridelor de înaltă precizie pentru sateliții de navigație ai sistemelor GLONASS și GPS (în viitor - pentru sistemele BeiDou și Galileo) la centrul ANNKA;
* obținerea măsurătorilor echipamentelor de navigație prin satelit de la bord instalate la bordul satelitului ERS pe orbită mică și transferarea acestuia la centrul ANNKA;
* calculul orbitei de înaltă precizie a navei spațiale de teledetecție în centrul ANNKA;
* transferul orbitei de înaltă precizie a navei spațiale de teledetecție la centrul de procesare a datelor al complexului special de la sol al sistemului de teledetecție.
Sistemul poate fi creat în cel mai scurt timp posibil, chiar și în cadrul măsurilor existente ale programului țintă federal pentru întreținerea, dezvoltarea și utilizarea sistemului GLONASS.
Orez. 7. Arhitectura sistemului ANNKA în prima etapă (modul a posteriori), care asigură determinarea orbitelor navei spațiale LEO la un nivel de 3-5 cm.
Dezvoltare ulterioară
Dezvoltarea ulterioară a sistemului ANNKA în direcția realizării modului de determinare și predicție de înaltă precizie a orbitei navei spațiale cu orbită mică în timp real la bord poate schimba radical întreaga ideologie a suportului balistic și de navigație al acestor sateliți și poate abandona complet utilizarea măsurătorilor la sol ale complexului de comandă și măsurare. Este dificil de spus cât de mult, dar costurile operaționale ale suportului balistic și al navigației vor fi reduse semnificativ, ținând seama de plata pentru munca activelor terestre și a personalului.
În SUA, NASA a creat un astfel de sistem în urmă cu mai bine de 10 ani pe baza unui sistem de comunicații prin satelit pentru controlul navei spațiale TDRSS și a sistemului global de navigație de înaltă precizie GDGPS creat anterior. Sistemul a fost numit TASS. Oferă informații de asistență tuturor navelor spațiale științifice și sateliților de teledetecție pe orbite joase pentru a rezolva sarcinile de determinare a orbitei la bord în timp real la un nivel de 10-30 cm.
Arhitectura sistemului ANNKA în etapa a doua, care oferă soluția problemelor de determinare a orbitelor la bord cu o precizie de 10-30 cm în timp real, este prezentată în Fig. opt:
Funcțiile sistemului ANNKA în a doua etapă sunt următoarele:
* primirea de măsurători de la stații pentru recepționarea semnalelor de navigație GNSS ale rețelei globale în timp real către centrul de procesare a datelor ANNKA;
* formarea efemeridelor de înaltă precizie pentru navele spațiale de navigație ale sistemelor GLONASS și GPS (în viitor - pentru sistemele BeiDou și Galileo) în centrul ANNKA în timp real;
* fila de efemeride de înaltă precizie pe releul SC al sistemelor de comunicații (în mod constant, în timp real);
* retransmiterea efemeridei de înaltă precizie (asistență a informațiilor) de către sateliți-repetori pentru nave spațiale ERS pe orbită mică;
* obținerea unei poziții de înaltă precizie a navei spațiale de teledetecție la bord folosind echipamente speciale de navigație prin satelit capabile să proceseze semnalele de navigație GNSS primite împreună cu informații de asistență;
* transmiterea informațiilor țintă cu referințe de înaltă precizie la centrul de prelucrare a datelor al unui complex special de teledetecție bazat la sol.
Orez. 8. Arhitectura sistemului ANNKA în a doua etapă (modul în timp real), care asigură determinarea orbitelor navei spațiale LEO la nivelul de 10-30 cm în timp real la bord.
Analiza capacităților existente, rezultatele experimentale arată că în Federația Rusă există o bază bună pentru crearea unui sistem de navigație asistată de înaltă precizie pentru navele spațiale pe orbită mică, care va reduce semnificativ costul controlului acestor vehicule și va reduce decalajul în spatele conducând puteri spațiale în domeniul navigației navelor spațiale de înaltă precizie în rezolvarea problemelor științifice și aplicate urgente. Pentru a face pasul necesar în evoluția tehnologiei de control LEO SC, este necesar doar să luați o decizie adecvată.
Sistemul ANNKA din prima etapă poate fi creat cât mai curând posibil cu costuri minime.
Pentru a trece la a doua etapă, va fi necesar să se pună în aplicare un set de măsuri, care ar trebui prevăzute în cadrul programelor vizate de stat sau federale:
* crearea unui sistem special de comunicații prin satelit pentru a asigura controlul continuu al navelor spațiale din apropierea pământului, fie pe orbita geostaționară, fie pe orbite geosincrone înclinate;
* modernizarea complexului hardware și software pentru formarea informațiilor de asistență efemeridă în timp real;
* finalizarea creării rețelei globale ruse de stații pentru recepționarea semnalelor de navigație de la GNSS;
* dezvoltarea și organizarea producției de receptoare de navigație la bord capabile să proceseze semnale de navigație GNSS împreună cu informații de asistență în timp real.
Punerea în aplicare a acestor măsuri este o lucrare serioasă, dar destul de realizabilă. Poate fi realizat de către întreprinderile URSC luând în considerare activitățile deja planificate în cadrul Programului spațial federal și în cadrul Programului țintă federal pentru întreținerea, dezvoltarea și utilizarea sistemului GLONASS, luând în considerare ajustări. Estimarea costurilor de creare a acesteia și a efectului economic este o etapă necesară, care ar trebui făcută luând în considerare proiectele planificate pentru crearea sistemelor spațiale de complexe pentru teledetecția Pământului, a sistemelor de comunicații prin satelit, a sistemelor spațiale și a complexelor științifice. Există o încredere absolută că aceste costuri vor da roade.
În concluzie, autorul își exprimă sincera recunoștință față de specialiștii de top în domeniul navigației prin satelit interne Arkady Tyulyakov, Vladimir Mitrikas, Dmitry Fedorov, Ivan Skakun pentru organizarea experimentului și furnizarea de materiale pentru acest articol, serviciul internațional IGS și liderii săi - Urs Hugentoble și Ruth Nilan - pentru oportunitatea de a utiliza pe deplin măsurătorile rețelei globale de stații pentru recepționarea semnalelor de navigație, precum și pentru toți cei care au ajutat și nu s-au amestecat.
B.A. Dvorkin
Introducerea activă a tehnologiilor informaționale prin satelit ca parte integrantă a informatizării rapide a societății schimbă radical condițiile de viață și activitățile oamenilor, cultura lor, stereotipul comportamentului, modul de gândire. În urmă cu câțiva ani, navigatorii de uz casnic sau auto erau priviți ca un miracol. Imaginile spațiale de înaltă rezoluție pe serviciile de internet, precum Google Earth, oamenii au privit și nu au încetat să admire. Acum, nici un singur automobilist (dacă nu există încă un navigator în mașină) nu va părăsi casa fără a selecta mai întâi ruta optimă în portalul de navigație, ținând cont de blocajele de trafic. Echipamentul de navigație este instalat pe materialul rulant al transportului public, inclusiv în scopuri de control. Imaginile spațiale sunt folosite pentru a obține informații operaționale în zone de dezastre naturale și pentru a rezolva diverse probleme, de exemplu, administrația municipală. Exemplele pot fi multiplicate și toate confirmă faptul că rezultatele activităților spațiale au devenit o parte integrantă a vieții moderne. De asemenea, nu este surprinzător faptul că diferite tehnologii spațiale sunt adesea utilizate împreună. De aici, desigur, ideea de a integra tehnologiile și de a crea lanțuri tehnologice unificate end-to-end se află la suprafață. În acest sens, tehnologia de teledetecție a Pământului (ERS) din spațiu și sistemele globale de navigație prin satelit (GNSS) nu este o excepție. Dar mai întâi lucrurile ...
SISTEME GLOBALE DE SATELIT DE NAVIGARE
Sistemul global de navigație prin satelit (GNSS) este un complex de hardware și software care vă permite să obțineți coordonatele dvs. în orice punct de pe suprafața pământului prin procesarea semnalelor de satelit. Principalele elemente ale oricărui GNSS sunt:
- constelația orbitală a sateliților;
- sistem de control la sol;
- echipamente de primire.
Sateliții transmit în mod constant informații despre poziția lor pe orbită, stațiile staționare la sol asigură monitorizarea și controlul poziției sateliților, precum și starea lor tehnică. Echipamentul de recepție este o varietate de navigatori prin satelit care sunt folosiți de oameni în activitățile lor profesionale sau în viața de zi cu zi.
Principiul de funcționare al GNSS se bazează pe măsurarea distanței de la antena dispozitivului de recepție la sateliți, a cărei poziție este cunoscută cu mare precizie. Distanța se calculează de la timpul de întârziere a propagării semnalului transmis de satelit către receptor. Pentru a determina coordonatele receptorului, este suficient să cunoașteți poziția celor trei sateliți. De fapt, semnalele de la patru (sau mai mulți) sateliți sunt folosite pentru a elimina eroarea cauzată de diferența dintre ceasul satelitului și receptorul. Cunoscând distanțele față de mai mulți sateliți ai sistemului, folosind construcții geometrice convenționale, programul „cablat” în navigator își calculează poziția în spațiu, astfel GNSS vă permite să determinați rapid locația cu precizie ridicată în orice punct de pe suprafața pământului, la oricând, în orice condiții meteorologice ... Fiecare satelit al sistemului, pe lângă informațiile de bază, transmite, de asemenea, informații auxiliare necesare pentru funcționarea continuă a echipamentului receptor, inclusiv un tabel complet al poziției întregii constelații de satelit, transmis secvențial timp de câteva minute. Acest lucru este necesar pentru a accelera funcționarea dispozitivelor de recepție. Trebuie remarcat faptul că o caracteristică importantă a GNSS principal este că, pentru utilizatorii cu receptoare de satelit (navigatori), primirea semnalelor este gratuită.
Un dezavantaj comun al utilizării oricărui sistem de navigație este că, în anumite condiții, semnalul nu poate ajunge la receptor sau poate ajunge cu distorsiuni sau întârzieri semnificative. De exemplu, este aproape imposibil să vă determinați locația exactă în interiorul unei clădiri din beton armat, într-un tunel, într-o pădure densă. Pentru a rezolva această problemă, sunt utilizate servicii de navigație suplimentare, cum ar fi A-GPS.
Astăzi, mai multe GNSS funcționează în spațiu (Tabelul 1), care se află în diferite stadii ale dezvoltării lor:
- GPS(sau NAVSTAR) - operat de Departamentul Apărării al SUA; în prezent, singurul GNSS complet implementat disponibil 24/7 pentru utilizatorii din întreaga lume;
- GLONASS- GNSS rusesc; se află în etapa finală a implementării complete;
- Galileo- GNSS european, care se află în stadiul creării unei constelații de satelit.
Vom menționa, de asemenea, GNSS regionale naționale din China și respectiv India - Beidou și IRNSS, care sunt în curs de dezvoltare și implementare; distins printr-un număr mic de sateliți și orientat la nivel național.
Caracteristicile principalelor GNSS din martie 2010
Să luăm în considerare câteva dintre caracteristicile fiecărui GNSS.
GPS
Baza sistemului GPS american sunt sateliții (Fig. 2) care orbitează Pământul de-a lungul a 6 traiectorii orbitale circulare (câte 4 sateliți), la o altitudine de aproximativ 20 180 km. Sateliții transmit semnale în intervalele: L1 = 1575,42 MHz și L2 = 1227,60 MHz, ultimele modele, de asemenea, în intervalul L5 = 1176,45 MHz. Sistemul este pe deplin operațional cu 24 de sateliți, cu toate acestea, pentru a crește precizia de poziționare și a rezerva în caz de defecțiuni, numărul total de sateliți pe orbită este în prezent de 31 de sateliți.
Orez. 1 navă spațială GPS Block II-F
GPS-ul a fost inițial destinat numai în scopuri militare. Primul satelit a fost lansat pe orbită pe 14 iulie 1974, iar ultimul dintre toți cei 24 de sateliți necesari pentru a acoperi complet suprafața pământului, a fost lansat pe orbită în 1993. A devenit posibilă utilizarea GPS-ului pentru a viza cu exactitate rachetele către staționare și apoi la obiectele mobile din aer și de la sol. Pentru a restricționa accesul la informații exacte de navigație pentru utilizatorii civili, au fost introduse interferențe speciale, însă acestea au fost anulate începând cu anul 2000, după care precizia determinării coordonatelor folosind cel mai simplu navigator GPS civil este de la 5-15 m (înălțimea este determinată cu o precizie de 10 m) și depinde de condițiile de recepție a semnalelor într-un anumit punct, de numărul de sateliți vizibili și de o serie de alte motive. Utilizarea sistemului global de distribuție a corecției WAAS îmbunătățește precizia de poziționare GPS pentru America de Nord la 1-2 m.
GLONASS
Primul satelit al sistemului rus de navigație prin satelit GLONASS a fost lansat pe orbită în perioada sovietică - pe 12 octombrie 1982. Sistemul a fost parțial pus în funcțiune în 1993 și era format din 12 sateliți. Baza sistemului ar trebui să fie 24 de sateliți care se deplasează deasupra suprafeței Pământului în trei planuri orbitale cu o înclinație de 64,8 ° și o altitudine de 19 100 km. Principiul de măsurare și intervalele de transmisie a semnalului sunt similare cu sistemul american GPS GLONASS.
orez. 2 Navă spațială GLONASS-M În prezent, există 23 de sateliți GLONASS pe orbită (Fig. 2). Ultimele trei nave spațiale au fost lansate pe orbită pe 2 martie 2010. Acum sunt utilizate pentru scopul propus - 18 sateliți. Acest lucru asigură o navigație continuă pe aproape întreg teritoriul Rusiei, iar partea europeană are un semnal cu aproape 100%. Conform planurilor, întregul sistem GLONASS va fi implementat până la sfârșitul anului 2010.
În prezent, precizia determinării coordonatelor de către sistemul GLONASS este puțin mai mică decât indicatorii similari pentru GPS (nu depășește 10 m), în timp ce trebuie remarcat faptul că utilizarea în comun a ambelor sisteme de navigație crește semnificativ precizia de poziționare. Serviciul european de acoperire a navigației geostaționare (EGNOS) este utilizat pentru a îmbunătăți performanța sistemelor GPS, GLONASS și Galileo în Europa și pentru a îmbunătăți acuratețea acestora.
Galileo
GNSS Galileo european este proiectat pentru a rezolva problemele de navigație pentru orice obiecte mobile cu o precizie mai mică de 1 m. Spre deosebire de GPS-ul american și GLONASS rus, Galileo nu este controlat de departamentele militare. Dezvoltarea sa este realizată de Agenția Spațială Europeană. În prezent, există 2 sateliți de testare pe orbită, GIOVE-A (Fig. 3) și GIOVE-B, lansați în 2005 și respectiv în 2008. Sistemul de navigație Galileo este planificat să fie complet implementat în 2013 și va fi format din 30 de sateliți.
orez. 3 Navă spațială GIOVE-A NAVIGATOARE SATELITE
După cum sa menționat deja, echipamentul de recepție este o parte integrantă a oricărui sistem de navigație prin satelit. Piața modernă a receptorilor de navigație (navigatori) este la fel de diversă ca și piața pentru orice alte produse electronice și de telecomunicații. Toți navigatorii pot fi împărțiți în receptoare profesionale și receptoare utilizate de o gamă largă de utilizatori. Să ne oprim mai detaliat asupra celor din urmă. Pentru acestea sunt folosite diverse denumiri: navigatoare GPS, trackere GPS, receptoare GPS, navigatoare prin satelit etc. În ultima perioadă, navigatoarele încorporate în alte dispozitive (PDA-uri, telefoane mobile, comunicatoare, ceasuri etc.) au devenit populare..). Dintre navigatorii prin satelit, o clasă mare specială este alcătuită din navigatori auto. Navigatorii proiectați pentru drumeții, excursii pe apă etc. devin de asemenea răspândite (sunt adesea numiți pur și simplu navigatori GPS, în ciuda faptului că pot primi și semnale GLONASS).
Un accesoriu obligatoriu pentru aproape toți navigatorii personali este un chipset GPS (sau un receptor), un procesor, RAM și un monitor pentru afișarea informațiilor.
Navigatorii auto moderni sunt capabili să traseze un traseu ținând cont de organizarea traficului și efectuează căutarea adreselor. O caracteristică a navigatorilor personali pentru turiști este, de regulă, capacitatea de a primi un semnal de satelit în condiții dificile, cum ar fi o pădure densă sau un teren montan. Unele modele au o carcasă rezistentă la apă cu rezistență sporită la șocuri.
Principalii producători de navigatori personali prin satelit sunt:
- Garmin (SUA; navigatori pentru transportul aerian, auto, motocicletă și pe apă, precum și pentru turiști și sportivi)
- GlobalSat (Taiwan; echipamente de navigație pentru diverse scopuri, inclusiv receptoare GPS)
- Ashtech (fost Magellan) (SUA; receptoare de navigație personale și profesionale)
- MiTac (Taiwan; navigatoare auto și de călătorie, calculatoare personale de buzunar și comunicatoare cu receptor GPS încorporat sub mărcile Mio, Navman, Magellan)
- ThinkWare (Coreea; dispozitive de navigare personale sub marca I-Navi)
- TomTom (Olanda; navigatori auto) etc.
Echipamentele profesionale de navigație, inclusiv pentru inginerie, geodezie și supravegherea minelor, sunt produse de companii precum Trimble, Javad (SUA), Topcon (Japonia), Leica Geosystems (Elveția) etc.
După cum sa menționat deja, în prezent sunt produse un număr mare de dispozitive de navigație personală, care diferă în ceea ce privește capacitățile și prețul lor. Ca o ilustrare, vom descrie caracteristicile unui singur dispozitiv suficient de "avansat" pentru a caracteriza capacitățile întregii clase de navigatori GPS moderni. Aceasta este una dintre cele mai recente inovații din seria populară de navigatoare auto - TomTom MERGE 930 (descriere preluată de pe site-ul GPS-Club - http://gps-club.ru).
TomTom GO 930 (Fig. 6) combină cele mai noi tendințe în navigația auto - hărți ale mai multor continente, căști fără fir și tehnologie unică Map Share ™
orez. 4 Navigator auto TomTom GO 930 Toate dispozitivele TomTom sunt dezvoltate intern și sunt complet plug & play, ceea ce înseamnă că pot fi pur și simplu scoase din cutie și utilizate fără a fi nevoie să citiți instrucțiuni lungi. O interfață intuitivă și „pictograme” în limba rusă vor permite șoferilor să planifice cu ușurință un traseu. Instrucțiunile vocale clare în limba rusă ajută șoferii să ajungă la destinație ușor și fără stres. Navigatorul acceptă controlul wireless și tehnologia de poziționare îmbunătățită (EPT), concepută pentru navigație neîntreruptă, chiar și în tuneluri sau zone dens construite.
Furnizorul de hărți de navigație TomTom este Tele Atlas, parte a grupului TomTom. Pe lângă faptul că TomTom are hărți complet rusificate, este singurul furnizor de soluții de navigație care oferă hărți ale Europei și Statelor Unite pe modele de navigator selectate.
Infrastructura rutieră mondială se schimbă cu 15% anual. Prin urmare, TomTom oferă utilizatorilor săi posibilitatea de a descărca gratuit cea mai recentă versiune a hărții în termen de 30 de zile de la utilizarea pentru prima dată a dispozitivului de navigare, precum și accesul la tehnologia unică Map Share ™. Utilizatorii de navigație TomTom pot descărca o hartă nouă prin intermediul serviciului TomTom HOME. Astfel, ultima versiune a hărții poate fi accesată oricând. Mai mult decât atât, șoferii pot folosi tehnologia Map Share ™, o actualizare manuală gratuită a hărții chiar pe navigator imediat ce se cunosc schimbările de trafic, cu doar câteva atingeri pe ecranul tactil. Utilizatorii pot efectua modificări ale numelor străzilor, limitelor de viteză pe anumite secțiuni ale drumului, direcții de conducere, drumuri blocate și modificări ale punctelor de interes (puncte de interes).
Tehnologia unică de partajare a hărților TomTom îmbunătățește navigarea, permițând utilizatorilor să facă instantaneu modificări direct pe harta lor. În plus, utilizatorul poate primi informații despre modificări similare făcute de întreaga comunitate TomTom.
Această funcție de partajare a cardurilor vă permite să:
- schimbați zilnic și imediat hărțile dispozitivului dvs. TomTom;
- obține acces la cea mai mare comunitate din lume de utilizatori de dispozitive de navigație;
- partajați actualizări zilnic cu alți utilizatori TomTom;
- obțineți control deplin asupra actualizărilor descărcate;
- utilizați cele mai bune și mai precise hărți în orice locație.
CARDURI PENTRU NAVIGATORI PERSONALI DE SATELIT
Navigatorii moderni sunt de neconceput fără prezența hărților pe scară largă pe deplin, care prezintă obiecte nu numai pe ruta de mișcare, ci și în întreaga zonă de inspecție (Fig. 7).
orez. 5 Exemplu de diagramă de navigație la scară mică Atât hărțile raster, cât și cele vectoriale pot fi încărcate în navigatori. Vom vorbi în special despre unul dintre tipurile de informații raster, dar aici vom observa că hărțile de hârtie scanate și încărcate în receptoare GPS nu sunt cel mai bun mod de a afișa informații spațiale. Pe lângă precizia de poziționare scăzută, există și problema legării coordonatelor hărții cu coordonatele emise de receptor.
Hărțile digitale vectoriale, în special în formatele GIS, sunt de fapt o bază de date care stochează informații despre coordonatele obiectelor sub formă de, de exemplu, „shapefile” și, separat, caracteristici calitative și cantitative. Cu această abordare, informațiile ocupă mult mai puțin spațiu în memoria navigatorilor și devine posibilă descărcarea unei cantități mari de informații utile de referință: benzinării, hoteluri, cafenele și restaurante, parcări, atracții etc.
După cum sa menționat mai sus, există sisteme de navigație care permit utilizatorului să completeze hărțile navigatorului cu propriile lor obiecte.
În unele dispozitive de navigație personale, în special cele destinate turiștilor, este posibil să puneți obiecte pe cont propriu (adică să vă creați propriile hărți și diagrame). În aceste scopuri, este furnizat un editor grafic simplu simplu.
O atenție specială ar trebui acordată problemelor de regim. După cum știți, în Rusia, există încă restricții privind utilizarea hărților topografice la scară largă. Acest lucru împiedică suficient dezvoltarea cartografiei de navigație. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că, în prezent, Serviciul Federal pentru Înregistrare de Stat, Cadastru și Cartografie (Rosrestr) și-a stabilit sarcina până în 2011 să aibă acoperire completă a Federației Ruse (regiuni și orașe dezvoltate economic) cu hărți de navigație digitale de 1: 10 000, scări 1:25 000, 1:50 000. Aceste hărți vor afișa informații de navigație reprezentate de graficul rutier, fondul cartografic digital și informații tematice (infrastructura rutieră și facilitățile de servicii).
SERVICII DE NAVIGAȚIE
Dezvoltarea și îmbunătățirea sistemelor de navigație prin satelit și a echipamentelor de recepție, precum și implementarea activă a tehnologiilor WEB și a serviciilor WEB, au dat naștere apariției diferitelor servicii de navigație. Multe modele de navigatori sunt capabili să primească și să ia în considerare informații despre situația traficului atunci când planifică o rută, evitând pe cât posibil aglomerarea traficului. Datele de trafic (blocaje de trafic) sunt furnizate de servicii și servicii specializate, prin protocolul GPRS sau de la radio în aer prin canalele RDS ale benzii FM.
IMAGINI SPAȚIALE ÎN NAVIGATOARE
Orice hărți de navigație devin învechite suficient de repede. Apariția imaginilor spațiale cu rezoluție spațială ultra-înaltă (în prezent navele spațiale WorldView-1, WorldView-2, GeoEye-1 oferă rezoluție de până la 50 cm) oferă cartografiei un instrument puternic pentru actualizarea conținutului hărții. Cu toate acestea, după actualizarea hărții și înainte de lansare și posibilitatea „încărcării” în dispozitivul de navigație, trece mult timp. Imaginile spațiale oferă o oportunitate de a primi imediat cele mai relevante informații în navigator.
Un interes deosebit din punctul de vedere al utilizării imaginilor spațiale sunt așa-numitele. Servicii LBS. LBS (Location-based service) este un serviciu bazat pe determinarea locației unui telefon mobil. Luând în considerare dezvoltarea pe scară largă a comunicațiilor mobile și extinderea serviciilor furnizate de operatorii celulari, este dificil să supraestimăm posibilitățile pieței serviciilor LBS. LBS-urile nu folosesc neapărat tehnologia GPS pentru a determina locația lor. Locația poate fi, de asemenea, determinată folosind stațiile de bază ale rețelelor celulare GSM și UMT.
orez. 6 Fotografiere spațială pe telefonul mobil Nokia Producătorii de telefoane mobile și dispozitive de navigație, care oferă servicii LBS, acordă din ce în ce mai multă atenție imaginilor spațiale. Să luăm ca exemplu Nokia (Finlanda), care a semnat un acord în 2009 cu DigitalGlobe, operator al sateliților de înaltă rezoluție WorldView-1, WorldView-2 și QuickBird, pentru a oferi utilizatorilor Ovi Maps acces la imagini spațiale (rețineți că Ovi - noul brand Nokia pentru servicii de Internet).
În plus față de claritate atunci când navigați în zonele urbane (Fig. 8), este foarte util să aveți un fundal sub formă de imagini din satelit, în timp ce călătoriți printr-un teritoriu neexplorat pentru care nu există hărți proaspete și detaliate. Hărțile Ovi pot fi descărcate pe aproape toate dispozitivele Nokia.
Integrarea imaginilor de satelit de înaltă rezoluție în serviciile LBS face posibilă creșterea funcționalității acestora cu un ordin de mărime.
Una dintre posibilitățile promițătoare de utilizare a datelor de teledetecție a Pământului din spațiu este crearea de modele tridimensionale bazate pe acestea. Hărțile tridimensionale sunt extrem de vizuale și vă permit să navigați mai bine, în special în zonele urbane (Fig. 9).
orez. 7 diagramă de navigare 3D În concluzie, observăm marea promisiune a utilizării imaginilor ortorectificate de înaltă rezoluție în navigatorii de satelit și serviciile LBS. Compania Sovzond produce produse ORTOREGION și ORTO10, care se bazează pe imagini ortorectificate din navele spațiale ALOS (ORTOREGION) și WorldView-1, WorldView-2 (ORTO10). Ortorectificarea scenelor individuale se realizează folosind metoda coeficienților polinomiali raționali (RPC) fără a utiliza puncte de control la sol, ceea ce reduce semnificativ costul lucrării. Studiile au arătat că, în funcție de caracteristicile lor, produsele ORTOREGION și ORTO10 pot servi drept bază pentru actualizarea hărților de navigație, respectiv, la scări de 1:25 000 și 1:10 000. Mozaicurile ortofoto, care sunt de fapt hărți foto , suplimentat cu subtitrări, poate fi, de asemenea, încărcat direct în navigatori.
Integrarea imaginilor de satelit de înaltă rezoluție în sistemele de navigație și serviciile LBS permite creșterea ordinii de mărime a funcționalității, confortului și eficienței utilizării acestora.
Cuvântul „satelit” în sensul unei aeronave a apărut în limba noastră datorită lui Fiodor Mihailovici Dostoievski, care a argumentat „ce va deveni în spațiu cu un topor? De ce, sub forma unui satelit ...”. Este dificil de spus astăzi ce l-a determinat pe scriitor la un astfel de raționament, dar un secol mai târziu - la începutul lunii octombrie 1957 - nu a fost nici măcar un topor care a început să zboare în jurul planetei noastre, ci un dispozitiv care a fost cel mai complicat la acel moment timp, care a devenit primul satelit artificial trimis în spațiu cu obiective foarte specifice ... Și alții l-au urmat.
Caracteristici ale „comportamentului”
Astăzi, toată lumea a fost obișnuită de mult timp cu sateliții - care încalcă imaginea calmă a cerului de noapte. Creați la fabrici și lansați pe orbită, ei continuă să „înconjoare” spre binele omenirii, rămânând invariabil interesante doar pentru un cerc restrâns de specialiști. Ce sunt sateliții artificiali și ce beneficii obține o persoană de la ei?
După cum știți, una dintre condițiile principale pentru ca un satelit să intre pe orbită este viteza sa - 7,9 km / s pentru sateliții cu orbită joasă. La această viteză apare echilibrul dinamic și forța centrifugă echilibrează forța gravitațională. Cu alte cuvinte, satelitul zboară atât de repede încât nu are timp să cadă la suprafața pământului, deoarece Pământul pleacă literalmente de sub picioare datorită faptului că este rotund. Cu cât viteza inițială raportată satelitului este mai mare, cu atât orbita acestuia va fi mai mare. Cu toate acestea, odată cu distanța față de Pământ, viteza pe o orbită circulară scade și sateliții geostaționari se deplasează pe orbita lor cu o viteză de numai 2,5 km / s. Atunci când rezolvăm problema existenței lungi și eterne a unei nave spațiale (SC) pe o orbită apropiată a pământului, este necesar să o ridicăm la o înălțime din ce în ce mai mare. Este demn de remarcat faptul că atmosfera Pământului afectează în mod semnificativ mișcarea navei spațiale: chiar fiind super-rarefiată la altitudini peste 100 km de nivelul mării (limita condiționată a atmosferei), aceasta le încetinește în mod vizibil. Deci, în timp, toate navele spațiale își pierd altitudinea de zbor, iar durata șederii lor pe orbită depinde direct de această altitudine.
De pe Pământ, sateliții sunt vizibili doar noaptea și în acele momente în care sunt luminați de Soare, adică nu cad în regiunea umbrei pământului. Necesitatea ca toți factorii de mai sus să coincidă duce la faptul că durata de observare a majorității sateliților LEO este, în medie, cu 10 minute înainte de intrare și aceeași cantitate după părăsirea umbrei Pământului. Dacă se dorește, observatorii terestri pot sistematiza sateliții prin luminozitate (Stația Spațială Internațională (ISS) este în primul rând aici - luminozitatea sa se apropie de prima magnitudine), prin frecvența clipirii (determinată de rotație forțată sau setată special), de direcția de mișcare (prin pol sau în cealaltă direcție). Condițiile pentru observarea sateliților sunt influențate în mod semnificativ de culoarea acoperirii sale, de prezența și gama panourilor solare, precum și de altitudinea de zbor - cu cât este mai mare, cu atât mai lent se deplasează satelitul și cu atât devine mai puțin luminos și vizibil.
Altitudinea mare de zbor (distanța minimă până la Pământ este de 180-200 km) ascunde dimensiunea chiar a unor nave spațiale relativ mari precum complexele orbitale Mir (dezorbitate în 2001) sau ISS - toate sunt vizibile ca luminoase puncte, mai mult sau mai puțin luminozitate. Cu rare excepții, este imposibil să identificăm un satelit cu un ochi simplu. În scopul identificării exacte a navelor spațiale, se utilizează diferite mijloace optice - de la binoclu la telescoape, care nu sunt întotdeauna accesibile unui simplu observator, precum și calcule ale traiectoriei lor. Internetul îl ajută pe astronomul amator să identifice nave spațiale individuale, unde sunt publicate informații despre localizarea sateliților pe orbita joasă a Pământului. În special, oricine poate intra pe site-ul NASA, care afișează locația actuală a ISS în timp real.
În ceea ce privește utilizarea practică a sateliților, începând de la primele lansări, aceștia au început imediat să rezolve probleme specifice. Deci, zborul primului satelit a fost folosit pentru a studia câmpul magnetic al Pământului din spațiu, iar semnalul său radio a transmis date despre temperatura din interiorul carcasei sigilate a satelitului. Deoarece lansarea unei nave spațiale este o plăcere destul de costisitoare și, în plus, este foarte dificil de implementat, atunci mai multe sarcini sunt atribuite fiecărei lansări simultan.
În primul rând, problemele tehnologice sunt rezolvate: dezvoltarea de noi modele, sisteme de control, transmisie de date și altele asemenea. Experiența acumulată ne permite să creăm următoarele copii ale sateliților mai avansate și să trecem treptat la rezolvarea sarcinilor țintă complicate care justifică costurile creării lor. La urma urmei, scopul final al acestei producții, ca oricare altul, este de a obține un profit (lansări comerciale) sau cea mai eficientă utilizare a sateliților în timpul funcționării în scopuri de apărare, rezolvând sarcini geopolitice și multe alte sarcini.
Trebuie reamintit că cosmonautica în ansamblu s-a născut ca urmare a confruntării politico-militare dintre URSS și SUA. Și, desigur, de îndată ce a apărut primul satelit, departamentele de apărare ale ambelor țări, după ce au stabilit controlul asupra spațiului cosmic, au ținut de atunci o evidență constantă a tuturor obiectelor din imediata vecinătate a Pământului. Deci, probabil, doar ei știu numărul exact al navei spațiale, într-un fel sau altul care funcționează în acest moment. În același timp, nu doar navele spațiale sunt urmărite, ci și ultimele etape ale rachetelor, compartimentelor de tranziție și alte elemente care le-au livrat pe orbită. Adică, strict vorbind, un satelit este considerat nu numai ceva care are „inteligență” - propriul său sistem de control, observare și comunicare -, ci și un simplu bolț care s-a separat de nava spațială în următoarea fază a zborului.
Conform catalogului Comandamentului Spațial SUA, la 31 decembrie 2003, existau 28.140 de astfel de sateliți pe orbita apropiată a pământului, iar numărul lor crește constant (se iau în considerare obiectele mai mari de 10 cm). De-a lungul timpului, din motive naturale, unii dintre sateliți cad pe Pământ sub forma unor rămășițe topite, dar mulți rămân pe orbite de zeci de ani. Când navele spațiale își găsesc resursele și încetează să asculte comenzile de pe Pământ, în timp ce continuă să zboare, devine nu numai înghesuit în spațiul apropiat de pământ, ci uneori chiar periculos. Prin urmare, atunci când lansăm o nouă navă spațială pe orbită, pentru a evita coliziunile și dezastrele, este necesar să fim conștienți în permanență unde se află „vechiul”.
Clasificarea navelor spațiale este o sarcină destul de laborioasă, deoarece fiecare navă spațială este unică, iar gama de sarcini rezolvate de navele spațiale noi se extinde constant. Cu toate acestea, dacă luăm în considerare navele spațiale din punctul de vedere al utilizării practice, atunci putem distinge principalele categorii determinate de scopul intenționat al acestora. Cei mai solicitați astăzi sunt sateliții de comunicații, navigația, teledetecția Pământului și științific. Sateliții militari și sateliții de recunoaștere constituie o clasă separată, dar în esență rezolvă aceleași probleme ca și omologii lor „pașnici”.
Sateliți de comunicații
Semnalizatorii au fost printre primii care au beneficiat de lansarea sateliților în practică. Lansarea sateliților transponder pe orbita apropiată a pământului a făcut posibilă rezolvarea, în cel mai scurt timp posibil, a problemei comunicării stabile pe toate timpurile în majoritatea teritoriului locuit. Primul satelit comercial a fost satelitul de comunicații, Echo-2, lansat de Statele Unite în 1964 și care a făcut posibilă organizarea transmisiei de programe de televiziune din America către Europa fără a utiliza linii de comunicații prin cablu.
În același timp, propriul satelit de comunicații „Molniya-1” a fost creat în Uniunea Sovietică. După desfășurarea rețelei terestre a stațiilor Orbita, toate regiunile țării noastre mari au obținut acces la Televiziunea Centrală și, în plus, a fost rezolvată problema organizării comunicațiilor telefonice fiabile și de înaltă calitate. Sateliții de comunicație „Molniya” erau localizați pe orbite foarte eliptice cu un apogeu de 39.000 km. În scopul difuzării continue, a fost desfășurată o întreagă constelație de sateliți Molniya, care zboară în diferite planuri orbitale. Stațiile de la sol ale rețelei Orbita erau echipate cu antene destul de mari, care, cu ajutorul servo drive-urilor, urmăreau mișcarea satelitului pe orbită, trecând periodic la cea care se afla în câmpul vizual. De-a lungul timpului, în procesul de îmbunătățire a bazei elementelor și îmbunătățirea parametrilor tehnici ai sistemelor de la bord și de la sol, s-au schimbat mai multe generații de astfel de sateliți. Dar până în prezent, constelațiile de sateliți ai familiei Molniya-3 asigură transmiterea informațiilor în toată Rusia și nu numai.
Crearea unor vehicule de lansare puternice de tipul „Proton” și „Delta” a făcut posibilă asigurarea livrării sateliților de comunicație către o orbită circulară geostaționară. Particularitatea sa constă în faptul că la o altitudine de 35.800 km, viteza unghiulară de rotație a satelitului în jurul Pământului este egală cu viteza unghiulară de rotație a Pământului însuși. Prin urmare, un satelit pe o astfel de orbită în planul ecuatorului Pământului pare să atârne peste un punct, iar 3 sateliți geostaționari situați la un unghi de 120 ° oferă o imagine de ansamblu asupra întregii suprafețe a Pământului, cu excepția doar a regiunile polare. Deoarece sarcina de a-și menține poziția dată pe orbită este atribuită satelitului însuși, utilizarea navelor spațiale geostaționare a făcut posibilă simplificarea semnificativă a mijloacelor de primire și transmitere a informațiilor de la sol. Nevoia de a furniza antenele cu unități a dispărut - acestea au devenit statice, iar pentru a organiza un canal de comunicație, este suficient să le setați o singură dată, în timpul configurării inițiale. Ca urmare, rețeaua terestră de utilizatori a fost extinsă semnificativ, iar informațiile au început să curgă direct către consumator. Dovadă în acest sens este multitudinea de antene parabolice situate pe clădiri rezidențiale atât în orașele mari, cât și în zonele rurale.
La început, când spațiul era „disponibil” doar pentru URSS și SUA, fiecare dintre țări se preocupa exclusiv de satisfacerea propriilor nevoi și ambiții, dar în timp a devenit clar că toată lumea avea nevoie de sateliți și, ca urmare, de proiecte internaționale treptat a început să apară. Unul dintre ele este sistemul de comunicații global accesibil publicului INMARSAT, creat la sfârșitul anilor 1970. Scopul său principal a fost de a oferi navelor comunicații stabile în timp ce se află în larg și de a coordona acțiunile în timpul operațiunilor de salvare. Acum, comunicația mobilă prin sistemul de comunicații prin satelit INMARSAT este asigurată prin intermediul unui terminal portabil de mărimea unei carcase mici. Când deschideți capacul "valizei" cu o antenă plată montată în ea și îndreptați această antenă către locația presupusă a satelitului, se stabilește o comunicație vocală bidirecțională, iar schimbul de date are loc cu o viteză de până la 64 kilobiți pe al doilea. Mai mult, astăzi patru sateliți moderni furnizează comunicații nu numai pe mare, ci și pe uscat, acoperind un teritoriu imens care se întinde de la cercul polar nordic la sud.
Miniaturizarea ulterioară a facilităților de comunicații și utilizarea antenelor performante pe nave spațiale au condus la faptul că telefonul prin satelit a dobândit un format „de buzunar”, nu mult diferit de cel obișnuit.
În anii 1990, implementarea mai multor sisteme mobile de comunicații prin satelit a început aproape simultan. Mai întâi au apărut pe orbită joasă - IRIDIUM ("Iridium") și GLOBAL STAR ("Global Star"), apoi geostaționar - THURAYA ("Thuraya").
Sistemul de comunicații prin satelit „Thuraya” are în componența sa până acum 2 sateliți geostaționari, permițând comunicarea în cea mai mare parte a continentului african, în Peninsula Arabică, în Orientul Mijlociu și în Europa.
Sistemele „Iridium” și „Global Star”, similare ca structură, utilizează constelațiile unui număr mare de sateliți LEO. Navele spațiale zboară alternativ peste abonat, înlocuindu-se reciproc, menținând astfel o comunicare continuă.
„Iridium” include 66 de sateliți care se rotesc pe orbite circulare (înălțime la 780 km de suprafața Pământului, înclinare 86,4 °), situate în șase planuri orbitale, câte 11 vehicule. Acest sistem oferă o acoperire de 100% a planetei noastre.
Global Star include 48 de sateliți care zboară în opt planuri orbitale (altitudine la 1.414 km de suprafața Pământului, înclinare 52 °), 6 vehicule fiecare, asigurând o acoperire de 80%, cu excepția regiunilor circumpolare.
Există o diferență fundamentală între aceste două sisteme de comunicații prin satelit. În Iridium, un semnal telefonic care ajunge la un satelit de pe Pământ este transmis printr-un lanț către următorul satelit până când ajunge la cel care se află în prezent în intervalul de vizibilitate al uneia dintre stațiile de recepție la sol (stațiile de intrare). O astfel de schemă de organizare permite, cu un minim de costuri pentru crearea unei infrastructuri terestre, cât mai curând posibil după desfășurarea componentei orbitale, să înceapă funcționarea sa. În „Global Star” difuzarea unui semnal de la satelit la satelit nu este furnizată, prin urmare acest sistem necesită o rețea mai densă de stații de recepție la sol. Și din moment ce acestea sunt absente într-o serie de regiuni ale planetei, nu există o acoperire globală continuă.
Avantajele practice ale utilizării comunicațiilor personale prin satelit au devenit evidente astăzi. Astfel, în procesul de urcare pe Muntele Everest, în iunie 2004, alpiniștii ruși au avut ocazia să folosească comunicarea telefonică prin Iridium, ceea ce a redus semnificativ intensitatea anxietății tuturor celor care au urmat soarta alpinistilor în timpul acestui eveniment dificil și periculos.
O urgență cu echipajul navei spațiale SoyuzTM-1 în mai 2003, când, după întoarcerea pe Pământ, salvatorii nu au putut găsi cosmonauții în stepa kazahă timp de 3 ore, i-a determinat și pe managerii programului ISS să furnizeze cosmonauților Iridium telefon prin satelit.
Sateliți de navigație
O altă realizare a astronauticii moderne este receptorul sistemului de poziționare globală. Crearea sistemelor de poziționare globală prin satelit existente în prezent - GPS-ul american (NAVSTAR) și „GLONASS” rusesc - a început acum 40 de ani, în timpul Războiului Rece, pentru a determina cu exactitate coordonatele rachetelor balistice. În aceste scopuri, ca supliment la sateliți - înregistratoare de lansare de rachete, a fost implementat în spațiu un sistem de sateliți de navigație, sarcina căruia a fost să comunice coordonatele lor exacte în spațiu. După ce a primit simultan datele necesare de la mai mulți sateliți, receptorul de navigație și-a determinat și propria poziție.
Timpul de pace „prelungit” i-a obligat pe proprietarii sistemelor să înceapă să împărtășească informații cu utilizatorii civili, mai întâi în aer și pe apă, apoi pe uscat, deși și-a rezervat dreptul de a bloca legarea parametrilor de navigație în anumite „speciale”. perioade. Acesta este modul în care sistemele militare au devenit civile.
Diferite tipuri și modificări de receptoare GPS sunt utilizate pe scară largă în vehiculele maritime și aeriene, în sistemele de comunicații mobile și prin satelit. Mai mult, receptorul GPS, la fel ca transmițătorul sistemului Cospas-Sarsat, este un echipament obligatoriu pentru orice ambarcațiune plutitoare care merge în larg. Nava spațială ATV, care urmează să zboare către ISS în 2005, fiind creată de Agenția Spațială Europeană, își va corecta și traiectoria cu stația conform datelor GPS și GLONASS.
Ambele sisteme de navigație prin satelit sunt aproximativ aceleași. GPS-ul are 24 de sateliți, localizați pe orbite circulare de 4 în șase planuri orbitale (altitudine la 20.000 km de suprafața Pământului, înclinare 52 °), precum și 5 vehicule de rezervă. GLONASS are și 24 de sateliți, câte 8 în trei planuri (altitudine la 19.000 km de suprafața Pământului, înclinare 65 °). Pentru ca sistemele de navigație să funcționeze cu precizia necesară, ceasurile atomice sunt instalate pe sateliți, informațiile sunt transmise în mod regulat de pe Pământ, specificând natura mișcării fiecăruia dintre ele pe orbită, precum și condițiile de propagare de unde radio.
În ciuda complexității și a dimensiunii aparente a sistemului global de poziționare, un receptor GPS compact astăzi poate fi achiziționat de oricine. Conform semnalelor de la sateliți, acest dispozitiv permite nu numai să determine locația unei persoane cu o precizie de 5-10 metri, ci și să îi furnizeze toate datele necesare: coordonate geografice care indică locația pe hartă, ora mondială actuală , viteza de mișcare, altitudine, poziția luminii laterale, precum și o serie de funcții de serviciu derivate din informațiile primare.
Avantajele sistemelor de navigație spațială sunt atât de incontestabile încât Europa Unită, în ciuda costurilor enorme, intenționează să își creeze propriul sistem de navigație GALILEO („Galileo”). China intenționează, de asemenea, să implementeze un sistem de sateliți de navigație.
Sateliți de teledetecție
Utilizarea receptoarelor GPS miniaturale a făcut posibilă îmbunătățirea semnificativă a funcționării unei alte categorii de nave spațiale - așa-numiții sateliți de teledetecție (ERS). Dacă imaginile anterioare ale Pământului luate din spațiu erau suficient de dificil de asociat cu anumite puncte geografice, acum acest proces nu prezintă probleme. Și din moment ce planeta noastră se schimbă în mod constant, fotografiile sale din spațiu, niciodată repetate, vor fi mereu solicitate, oferind informații de neînlocuit pentru studierea celor mai diverse aspecte ale vieții pământești.
Sateliții de teledetecție au un număr destul de mare și, cu toate acestea, grupul lor este completat în mod constant cu dispozitive noi, din ce în ce mai avansate. Sateliții moderni de teledetecție, spre deosebire de cei care au funcționat în anii 1960-1970, nu trebuie să întoarcă pe Pământ filmele capturate în spațiu în capsule speciale - sunt echipate cu telescoape optice super-ușoare și fotodetectori miniaturali pe bază de matrice CCD, de asemenea. ca linii de date de mare viteză cu o lățime de bandă de sute de megabiți pe secundă. În plus față de eficiența achiziției de date, devine posibilă automatizarea completă a procesării imaginilor primite pe Pământ. Informațiile digitalizate nu mai sunt doar o imagine, ci cele mai valoroase informații pentru ecologiști, pădurari, topografi și multe alte structuri interesate.
În special, fotografiile multispectrale obținute primăvara fac posibilă prezicerea recoltei pe baza rezervei de umiditate din sol, în timpul sezonului de creștere a plantelor - pentru a detecta locurile în care se cultivă culturile narcotice și a lua măsuri în timp util pentru a le distruge.
În plus, trebuie luate în considerare sistemele comerciale actuale de vânzare a imaginilor video ale suprafeței Pământului (fotografii) către consumatori. Primele astfel de sisteme au fost mai întâi gruparea sateliților civili americani LANDSAT, apoi a celor francezi - SPOT. Sub anumite restricții și în conformitate cu anumite prețuri, consumatorii din întreaga lume pot achiziționa imagini ale zonelor de interes de pe Pământ cu o rezoluție de 30 și 10 metri. Sateliții civili actuali, mult mai avansați - ICONOS-2, QUICK BIRD-2 (SUA) și EROS-AI (Israel-SUA) - după eliminarea restricțiilor de către guvernul american, vă permit să cumpărați fotografii de pe suprafața pământului cu o rezoluție de până la 0,5 metri - în modul pancromatic și de până la 1 metru - în modul multispectral.
Aproape de sateliții de teledetecție se află nave spațiale meteorologice. Dezvoltarea rețelei lor pe orbite apropiate de pământ a crescut semnificativ fiabilitatea prognozei meteo și a făcut posibilă lipsa rețelelor extinse de stații meteorologice de la sol. Și comunicatele de presă publicate astăzi în întreaga lume, însoțite de imagini animate de cicloni, căi de nori, taifoni și alte fenomene, care sunt create pe baza datelor de la sateliții meteorologici, ne permit fiecăruia dintre noi să verifice personal realitatea proceselor naturale care se întâmplă pe Pământ.
Sateliți - „oameni de știință”
În general, fiecare dintre sateliții artificiali este un instrument de cunoaștere a lumii înconjurătoare scoase din Pământ. Sateliții științifici, pe de altă parte, pot fi numiți un fel de terenuri de testare pentru testarea ideilor și proiectelor noi și obținerea de informații unice care nu pot fi obținute în alt mod.
La mijlocul anilor 1980, NASA a adoptat un program pentru a crea patru observatoare astronomice în spațiu. Cu unele întârzieri sau altele, toate cele patru telescoape au fost lansate pe orbită. Primul care și-a început lucrarea a fost „HUBBL” (1990), conceput pentru a studia Universul în gama de lungimi de undă vizibile, urmat de „COMPTON” (1991), care a studiat spațiul folosind raze gamma, al treilea a fost „CHANDRA” (1999) , care a folosit raze X și a finalizat acest program extins SPITZER (2003), care a reprezentat domeniul infraroșu. Toate cele patru observatoare au fost numite după oameni de știință americani proeminenți.
HUBBL, care funcționează pe orbita apropiată a Pământului de 15 ani, oferă imagini unice ale stelelor și galaxiilor îndepărtate pe Pământ. Pentru o durată de viață atât de lungă, telescopul a fost reparat de mai multe ori în timpul zborurilor de navetă, dar după scufundarea Columbia la 1 februarie 2003, lansările navetelor spațiale au fost suspendate. Este planificat ca HUBBL să rămână pe orbită până în 2010, după care să fie distrus, după epuizarea resurselor sale. KOMPTON, care a transmis imagini cu surse de raze gamma pe Pământ, a încetat să mai existe în 1999. CHANDRA continuă să furnizeze în mod regulat informații despre sursele de raze X. Toate aceste trei telescoape au fost proiectate de oamenii de știință pentru a lucra pe orbite foarte eliptice pentru a reduce influența magnetosferei Pământului asupra lor.
În ceea ce privește „SPITZER”, care este capabil să capteze cea mai slabă radiație termică emanată de obiecte reci îndepărtate, spre deosebire de omologii săi care se învârt în jurul planetei noastre, se află pe orbita solară, îndepărtându-se treptat de Pământ cu 7 ° pe an. Pentru a percepe semnale termice extrem de slabe care provin din adâncimile spațiului, SPITZER își răcește senzorii la o temperatură care depășește zero absolut cu doar 3 °.
În scopuri științifice, nu numai laboratoarele științifice voluminoase și complexe sunt lansate în spațiu, ci și sateliți sferici mici, echipați cu ferestre de sticlă și care conțin reflectoare de colț în interior. Parametrii căilor de zbor ale unor astfel de sateliți miniaturali sunt urmăriți cu un grad ridicat de precizie folosind radiația laser direcționată către aceștia, ceea ce face posibilă obținerea de informații despre cele mai mici modificări ale stării câmpului gravitațional al Pământului.
Perspective imediate
Ingineria spațială, care a primit o dezvoltare atât de rapidă la sfârșitul secolului al XX-lea, nu încetează să progreseze niciun an. Sateliții, care păreau a fi apogeul gândirii tehnice în urmă cu aproximativ 5-10 ani, înlocuiesc noile generații de nave spațiale pe orbită. Și, deși evoluția sateliților artificiali din pământ devine din ce în ce mai trecătoare, privind în viitorul apropiat, se poate încerca să se vadă principalele perspective pentru dezvoltarea astronauticii fără pilot.
Razele X și telescoapele optice care zboară în spațiu au prezentat deja oamenilor de știință numeroase descoperiri. Acum, complexe orbitale întregi echipate cu aceste dispozitive sunt pregătite pentru lansare. Astfel de sisteme vor face posibilă efectuarea unui studiu masiv al stelelor galaxiei noastre pentru prezența planetelor în ele.
Nu este un secret faptul că radiotelescoapele terestre moderne primesc imagini ale cerului înstelat cu o rezoluție care este cu ordine de mărime mai mare decât cea obținută în domeniul optic. Astăzi este timpul ca acest tip de instrumente de cercetare să fie lansate în spațiu. Aceste radiotelescoape vor fi lansate pe orbite eliptice înalte cu o distanță maximă de 350 mii km de Pământ, ceea ce va face posibilă îmbunătățirea calității emisiei radio a cerului înstelat obținută cu ajutorul lor de cel puțin 100 de ori.
Ziua nu este departe când fabricile pentru producerea de cristale foarte pure vor fi construite în spațiu. Și acest lucru se aplică nu numai structurilor biocristaline, atât de necesare pentru medicină, ci și materialelor pentru industria semiconductoarelor și a laserelor. Este puțin probabil ca aceștia să fie sateliți - aici cel mai probabil veți avea nevoie de complexe vizitate sau robotizate, precum și de nave de transport ancorate la acestea, livrând produsele inițiale și aducând roadele tehnologiei extraterestre pe Pământ.
Colonizarea altor planete nu este departe. La zboruri atât de lungi, nu puteți face fără a crea un ecosistem închis. Și sateliții biologici (sere zburătoare), care simulează zboruri spațiale pe distanțe lungi, vor apărea pe orbita apropiată a pământului în viitorul foarte apropiat.
Una dintre cele mai fantastice sarcini, chiar dacă astăzi din punct de vedere tehnic este absolut reală, este crearea unui sistem spațial pentru navigație globală și observarea suprafeței terestre cu o precizie de centimetri. Această precizie de poziționare va găsi aplicații într-o mare varietate de domenii ale vieții. În primul rând, seismologii au nevoie de acest lucru, sperând, urmărind cele mai mici vibrații ale scoarței terestre, să învețe cum să prezică cutremurele.
În acest moment, cel mai economic mod de a lansa sateliții pe orbită sunt vehiculele de lansare de unică folosință, iar cu cât cosmodromul este mai aproape de ecuator, cu atât este mai ieftină lansarea și cu atât este mai mare sarcina utilă care trebuie lansată în spațiu. Și, deși lansatoarele plutitoare și de aeronave au fost deja create și funcționează cu succes, infrastructura bine dezvoltată din jurul cosmodromului va sta la baza activităților de succes ale pământenilor în dezvoltarea spațiului apropiat de pământ pentru mult timp.
Alexander Spirin, Maria Pobedinskaya
Editorii îi sunt recunoscători lui Alexander Kuznetsov pentru ajutorul acordat în pregătirea materialului.
Recuperați documentul nesalvat în Word
Reparați un fișier Word deteriorat
Crearea unei imagini ISO pe un computer